Рыбка данио является важной моделью для понимания развития почек. Здесь протокол гибридизации in situ оптимизирован для обнаружения экспрессии генов у личинок рыбок данио и молоди во время развития мезонефроса.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Рыбка данио является важной моделью для понимания развития почек. Здесь протокол гибридизации in situ оптимизирован для обнаружения экспрессии генов у личинок рыбок данио и молоди во время развития мезонефроса.
Рыбка данио образует две почечные структуры за свою жизнь. Пронефрос (эмбриональная почка) образуется во время эмбрионального развития и начинает функционировать через 2 дня после оплодотворения. Состоящий только из двух нефронов, пронефрос служит единственной почкой во время личиночной жизни, пока не потребуется больше функции почек из-за увеличения массы тела. Чтобы справиться с этой более высокой потребностью, мезонефрос (взрослая почка) начинает формироваться во время метаморфоза. Новые первичные нефроны сливаются с пронефрами и образуют соединенные просветы. Затем вторичные нефроны сливаются с первичными (и так далее), чтобы создать разветвленную сеть в мезонефросе. Подавляющее большинство исследований сосредоточено на пронефросах из-за простоты использования эмбрионов. Таким образом, необходимо разработать методы изучения более старых и крупных личинок и молоди рыб, чтобы лучше понять развитие мезонефроса. Здесь протокол гибридизации in situ для анализа экспрессии генов оптимизирован для проникновения зонда, промывки зондов и антител, а также отбеливания пигментов для лучшей визуализации мезонефроса. Трансгенная линия Tg(lhx1a-EGFP) используется для маркировки клеток-предшественников и дистальных канальцев зарождающихся нефронов. Этот протокол заполняет пробел в исследованиях мезонефроса. Это важная модель для понимания того, как новые ткани почек формируются и интегрируются с существующими нефронами и дают представление о регенеративной терапии.
Эмбрион рыбки данио является важной моделью для изучения развития тканей из-за его небольшого размера, прозрачности, доступных инструментов и выживаемости без кормления в течение пяти дней1,2. Это в значительной степени способствовало пониманию развития почек и сохранения между рыбками данио и млекопитающими3,4,5. Почки играют важную роль в поддержании гомеостаза жидкости, фильтрации крови и выведении отходов6. Нефрон, функциональная единица почки, содержит фильтр крови, соединенный с длинным канальцем. У рыбок данио две почечные структуры формируются на протяжении всей ее жизни. Пронефрос (временная эмбриональная почка) образуется сначала во время раннего развития. Он состоит из двух нефронов, проходящих вдоль передне-задней оси и становится функциональным примерно через 2 дня после оплодотворения (dpf). Полезность пронефроса заключается в его простоте, имея всего два нефрона, которые в основном линейны и легко визуализируются (хотя проксимальный извитый каналец начинает сворачиваться при трех dpf)3. Это облегчило не только изучение его раннего развития из промежуточной мезодермы, но и структуру сегментации и ремонт канальцев7,8.
Полезность рыбок данио становится ограниченной после пяти dpf, когда желток уменьшается и личинки полагаются на питание в водной системе9. Примерно в возрасте 2 недель личинки претерпевают метаморфозы в молодых особей, где образуются новые ткани, а старые ткани теряются и/или реорганизуются9. Это также когда образуется мезонефрос (постоянная взрослая почка) 10,11,12. Первый взрослый нефрон образуется около шестого сомита и сливается с дистальным ранним канальцем пронефроса. Дополнительные нефроны добавляются сзади к этому положению изначально, но также и к передней части позже. Первичные нефроны в этой первой волне сливаются с канальцами пронефроса и имеют общий просвет для осаждения своих отходов. Вторичные нефроны образуются в следующей волне и сливаются с первичными нефронами. Этот повторяющийся процесс создает мезонефрос, который разветвлен, несколько сродни почке млекопитающих. Предположительно, пронефрос в конечном итоге теряет свою трубчатую идентичность и становится двумя основными собирательными протоками, где все нефроны сливают свои отходы13.
До образования первого взрослого нефрона одиночные клетки-предшественники начинают появляться в ~4 мм (общая длина) личинок (~10 dpf). Эти клетки, которые отмечены в трансгенной линии Tg(lhx1a-EGFP), прилипают к пронефросу и, по-видимому, мигрируют в будущие места нефрогенеза. Отдельные клетки объединяются в кластеры, которые дифференцируются в новые нефроны12. Неясно, где находятся эти клетки или какие гены они экспрессируют до начала мезонефрогенеза.
Понимание развития мезонефроса дает представление о почках млекопитающих так, как пронефрос не может. К ним относятся образование нефрогенных агрегатов из одиночных клеток-предшественников, функциональная интеграция новых нефронов с существующими и ветвящийся морфогенез. Тем не менее, существуют ограничения для изучения постэмбрионального развития. Личинки менее прозрачны из-за их большего размера и пигментации. Временная шкала развития не является синхронной среди отдельных животных и сильно зависит от факторов окружающей среды, таких как кормление и скученность9,14. Хотя нокдаун-реагенты существуют, они менее эффективны в личинках по сравнению с эмбрионами15. В этом протоколе описан метод гибридизации in situ для определения экспрессии генов во время развития мезонефроса рыбок данио. Несколько шагов оптимизированы для увеличения визуализации мезонефроса и проникновения и промывки зонда и антитела. Трансгенная линия Tg(lhx1a-EGFP) используется вместе с зондом для EGFP для маркировки одиночных клеток-предшественников, нефрогенных агрегатов и дистальных канальцев зарождающихся нефронов. Этот метод обеспечит более глубокое понимание развития мезонефроса и понимание регенеративной терапии.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Использование личинок рыбок данио и молоди одобрено IUP IACUC (протокол No02-1920, No08-1920). Сведения о содержимом решения приведены в Таблице материалов.
1. Разведение личинок
ПРИМЕЧАНИЕ: Для поднятия личинок и молоди до стадии интереса потребуется до 21 дня и более.
2. День 1 - 2: Фиксация личинок
3. День 3: Измерение личинок
4. День 3 - 4: Обезвоживание
5. День 5: Регидратация
6. День 5: Протеиназа К дайджест
7. День 5: Отбеливание
8. День 5: Прегибридизация
ПРИМЕЧАНИЕ: Для шагов, выполняемых при 70 °C, важно работать быстро, чтобы свести к минимуму охлаждение флакона.
9. День 6: Гибридизация зондов
10. День 7: Промывка зонда
11. День 7: Блокировка
12. День 8 - 9: Инкубация антител
13. День 10 - 11: Промывка антителами
14. День 12: Окрашивание
15. День 12: Визуализация
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Используя трансгенную линию Tg(lhx1a-EGFP), было продемонстрировано, что этот протокол гибридизации in situ эффективен при маркировке клеток-предшественников почек и различных нефроновых структур во время развития мезонефроса. Как и ожидалось, центральная нервная система также помечена в этой трансгенной линии (не показана). Исходный мезонефрический нефрон образуется примерно на 5,2 мм, дорсальный к пронефру (рисунок 2А), а дистальный каналец этого нефрона помечен
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Описанный здесь метод гибридизации in situ направлен на изучение развития мезонефроса. Однако его можно применять для изучения развития других тканей и органов во время метаморфоз, таких как кишечник, нервная система, чешуя и пигментация14. Зонды могут быть сгенерированы для эндогенных генов или флуоресцентных маркеров в трансгенных линиях.
Крайне важно, чтобы личинки оставались нетронутыми, чтобы наблюдать за органами и тканями в их родном контексте. Чтобы сох...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
У авторов нет конфликта интересов.
Финансирование было предоставлено Академией наук Пенсильвании и Содружеством биологов Пенсильвании, а также Университетом Индианы в Пенсильвании (Школа аспирантуры и исследований, Департамент биологии и Фонд биологии синтии Сушак для передового опыта). Трансгенная линия Tg(lhx1a-EGFP) была предоставлена доктором Нилом Хукриде (Университет Питтсбурга).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Антифлуоресцеиновое антитело | Roche/Sigma-Aldrich | 11426338910 | |
| Отбеливающий раствор | 0,8% KOH, 0,9% H2O2 в реагенте для | ||
| блокирования | Roche/Sigma-Aldrich | 11096176001 | Используйте для блокирующего раствора, приготовьте в соответствии с инструкцией производителя |
| Клеточный фильтр | Fisher Scientific | 22-363-549 | 100 μ m |
| E3 среда | 5 мМ NaCl, 0,33 мМ CaCl2, 0,33 мМ MgSO4, 0,17 мМ KCl, 0,0001% метиленовый синий | ||
| Манипулятор ресниц | Fisher Scientific | NC1083208 | Использование для манипуляций с личинками |
| Фиксирующий раствор | 4% параформальдегид, 1% ДМСО в PBS; нагревание при 65°С; C при встряхивании до растворения порошка, затем добавить ДМСО после его остывания | ||
| Синтез флуоресцеинового зонда | Roche/Sigma-Aldrich | 11685619910 | |
| Стеклянный флакон | Fisher Scientific | 03-338B | |
| Инкапсуляция Hatchfry | Argent | ||
| Hyb- раствор | 50% формамид, 5X SSC, 0,1% раствор | ||
| Tween-20 Hyb+ | HYB-, 5 мг/мл торула РНК, 50 мкг/мл гепарин | ||
| MAB (10X) | 1 М малеиновая кислота, 1,5 М NaCl, pH 7,5 | ||
| MABT | 1X MAB, 0,1% Tween-20 | ||
| Малеиновая кислота | Sigma-Aldrich | M0375 | |
| Параформальдегид | Sigma Aldrich | 158127 | |
| PBS (10X) | 8% NaCl, 0,2% KCl, 1,44% Na2HPO4, 0,24% KH2PO4 | ||
| PBST | 1X PBS, 0,1% Tween-20 | ||
| PBST2 | 1X PBS, 0,2% Tween-20 | ||
| Порошок корма | Смешайте по 2 г капсулы спирулины и вылупляющегося малька в 50 мл воды рыбной системы и хорошо встряхните | ||
| Proteinase K | Sigma-Aldrich | P5568 | Используйте для проникновения личинок |
| Раствор протеиназы K | 20 μ г/мл, конечная конечная концентрация ДМСО 1% в | ||
| микродисперсном порошке спирулины | Argent | ||
| SSC (20X) | 3 M NaCl, 0,3 М ацетата натрия безводный, pH 7, автоклав | ||
| SSCT (0,2X) | Разбавлен из 20X SSC, | ||
| SSCT (2X) | Разбавлен из 20X SSC, | ||
| Окрашивающий буфер | 100 мМ Tris pH 9,5, 50 мМ MgCl2, 100 мМ NaCl, 0,1% Tween-20 | ||
| Окрашивающий раствор | 200 мкм; г/мл йодонитротетразолия хлорида, 200 г/мкм; г/мл 5-Бромо-4-хлор-3-индолилфосфат динатриевая соль, в буфере для окрашивания | ||
| Остановочный раствор | 1 мМ ЭДТА, pH 5,5, в PBST | ||
| Torula (дрожжи) РНК | Sigma-Aldrich | R6625 | |
| Трикаин | Sigma Aldrich | E10521 | 2%, pH 7 |
| Буфер для промывки | 50% формамид, 2X SSC, 0,1% Tween-20 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.