Этот протокол описывает подход к двухфотонной лазерной абляции, проведенный на личинках рыбок данио, который служит моделью для изучения регенерации костей и эффектов иммунного ответа на абляцию.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Этот протокол описывает подход к двухфотонной лазерной абляции, проведенный на личинках рыбок данио, который служит моделью для изучения регенерации костей и эффектов иммунного ответа на абляцию.
Данио рерио (Danio rerio) обладают выдающейся способностью к регенерации различных органов и придатков. Регенерация костей у рыбок данио изучалась с использованием различных методов, таких как ампутация плавников, ощипывание чешуи, трепанация черепа и микроскопические подходы. С использованием конфокальной лазерной сканирующей установки, оснащенной двухфотонным лазером, был разработан метод лазерной абляции в качестве парадигмы поражения для абляции костеобразующих клеток (остеобластов) в развивающейся оперкуле личинок данио-рерио. Описанный здесь метод позволяет проводить точную абляцию клеток, так как площадь, форма и глубина могут быть точно отрегулированы. Кроме того, этот метод позволяет визуализировать область до и сразу после абляции, чтобы можно было проанализировать краткосрочные последствия травмы. В данной экспериментальной установке изучался иммунный ответ после абляции остеобластов в поврежденной области. После абляции наблюдалось увеличение рекрутирования макрофагов, что свидетельствует об актуальности их присутствия при регенерации кости.
Рыбки данио регенерируют различные органы, такие как сетчатка, мозг, сердце и поджелудочная железа1. Кроме того, рыбки данио регенерируют скелетные элементы, поэтому их использовали для изучения регенерации плавников, чешуи и черепных крышек2. Для изучения регенерации тканей и костей использовались различные экспериментальные парадигмы, такие как резекция плавников (ампутация), перелом плавника, трепанация черепа 3,4, криотравма 5,6 или генетическая абляция 7,8,9. В последнее время подходы к лазерной абляции широко используются у рыбок данио для изучения реакции заживления и регенерации после травмы 10,11,12,13,14.
Лазерно-опосредованная абляция используется в различных областях биологических исследований, таких как механобиология, биология развития, исследования регенерации и хирургия опухолей 10,11,12,15,16,17,18,19. Существуют различные методики лазерной абляции, такие как использование YAG (иттрий-алюминиевый гранат), УФ (ультрафиолетовый) или 2p (двухфотонный)лазер20. Лазерная абляция позволяет удалять отдельные клетки или большие участки тканей очень точным образом, что позволяет изучать различные процессы, такие как реакция иммунной системы на абляцию опухоли21 или во время регенерации оперкул рыбок данио. В последнем примере абляция была подтверждена исчезновением ядерного и цитоплазматического сигнала флуорофора и окрашиванием некроза10,22.
Хорошо известно, что врожденный иммунный ответ и его регулируемая кинетика имеют важное значение для соответствующей регенерации тканей. Нейтрофилы и макрофаги являются первыми клетками, которые возвращаются в место повреждения, где они выполняют различные функции, такие как высвобождение цитокинов и факторов роста, удаление клеточного мусора иремоделирование внеклеточного матрикса. Этот рекрутинг и последующая функционализация макрофагов также наблюдались у ампутированных плавников данио-рерио24 и развивающейся оперкулы, которая была подвергнута лазерной «нанодиссекции», что привело к абляции остеобластов10. В последнем эксперименте наблюдалось восстановление числа остеобластов, нормальное развитие оперкул и рекрутирование клеток врожденного иммунитета (нейтрофилов, макрофагов и остеокластоподобных клеток) в поврежденную область после УФ-лазера и двухфотонной лазеропосредованной абляции10. Эксперименты на рыбках данио, в которых иммунная система была фармакологически подавлена с помощью глюкокортикоидов, показали нарушение регенерации при неправильно регулируемом иммунитете, что подтверждает функциональную роль иммунной системы в восстановлении тканей 3,10,25,26.
В данной работе описана двухфотонная лазерно-опосредованная методология абляции для изучения биологии регенерации костей развивающихся рыбок данио. В частности, эффект абляционного подхода остеобластов в оперкуле показан с точки зрения иммунного ответа, который исследуется путем мониторинга рекрутирования макрофагов в место абляции.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол исследования получил одобрение Земельного управления Саксонии, разрешения No 25-5131/564/2, DD25-5131/450/4, 25-5131/496/56, DD25.1-5131/354/87. Используемые штаммы рыбок данио содержались в соответствии с национальным законодательством и в стандартизированных условиях, как описано ранее27,28. Подробная информация обо всех реагентах и оборудовании, использованном в исследовании, приведена в Таблице материалов.
1. Подготовка материалов и растворов
2. Разведение рыбок данио и сбор эмбрионов
ПРИМЕЧАНИЕ: Здесь были использованы двойные трансгенные личинки данио-рерио, сообщающие о присутствии коммитированных остеобластов [osterix:nGFP = Tg(Ola.Sp7:NLS-GFP)zf132]29 и макрофагов [mpeg:mCherry = Tg(mpeg:mCherry)gl23] (рис. 1A).
3. Встраивание личинок в легкоплавкую агарозу

Рисунок 1: Схематическое изображение процедуры встраивания. (A) Двойной трансгенный Tg(osterix:nGFP; mpeg1:mCherry)29,30 личинок данио-рерио с зелеными мечеными оперкулярными остеобластами и макрофагами, помеченными красным цветом. (B) Рабочий процесс процедуры внедрения, описанный на этапе 3 протокола. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
4. Визуализация личинок in vivo и лазерная абляция
5. Восстановление личинок и визуализация для мониторинга набора иммунных клеток
6. Анализ изображений и статистический анализ
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Лазерная абляция была выполнена, как указано в протоколе выше. Сигнал GFP остеобластов в абляционной области мгновенно исчезал после абляции. Для изучения реакции абляции остеобластов с точки зрения иммунного ответа было визуализировано присутствие макрофагов в личинках 6 dpf до и при 6 hpl. До абляции в области оперкулы10 наблюдалось очень мало макрофагов (рис. 2). При 6 hpl было обнаружено сильное накопление макрофагов в абляционной области оперкулы и повышенное кол...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Лазерная абляция применяется в различных дисциплинах биологических исследований. В частности, он был полезен в качестве метода для изучения регенерации тканей 10,11,12. Например, рекрутирование и фенотипические изменения клеток врожденного иммунитета были недавно проанализированы с течением времени с использованием УФ-лазера или двухфотонной лазерной абляции, наряду с восстановлением остеобласто...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
Эта работа была поддержана Немецким научно-исследовательским обществом (DFG) Transregio 67 (проект 387653785), DFG SPP 2084 μBone (проект KN 1102/2-1) до FK. Эта работа была поддержана Центром световой микроскопии (проект DFG 413875620), основным объектом технологической платформы CMCB в Техническом университете Дрездена. Работа в Техническом университете Дрездена софинансировалась за счет налоговых поступлений из бюджета, утвержденного Саксонским парламентом («Ландтаг»).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Дигидрат хлорида кальция, CaCl2· H2O | Carl Roth | 5239.1 | |
| Чашка для клеточных культур, PS, 100/20 мм | Greiner Bio-one | 664160 | |
| Dumont #55 Foceps | FST | 11295-51 | Форма наконечника прямая, 11 см, 0,05 x 0,02 мм |
| Falcon 6-луночная пластина | Corning | 353502 | |
| Чашка для микролунок со стеклянным дном | MatTek | P35G-1,5-14-C | Чашка 35 мм, покровное стекло No 1,5, диаметр стекла 14 мм, |
| многофотонный лазер без покрытия Insight X3 | Spectra-Physics | ||
| Leica Application Suite | LAS X, Leica Microsystems | ||
| Низкоплавкая агароза | Biozyme | 840101 | Biozym Plaque Agarose |
| Magnesium sulfate гептагидрат, MgSO4· 7H2O | Sigma-Aldrich | M5921 | |
| Садки | многих сортов, например, Tecniplast | ||
| Methyleneblue | Carl | Roth A514.1 | |
| MS-222 | SIGMA Aldrich | A5040 | |
| Potassium Chloride, KCl | PanReac AppliChem | 131494 | |
| Sodium Chloride, NaCl | Carl Roth | 3957.1 | |
| SP8 СОКОЛ | Leica Microsystems | Оснащена многофотонным лазером Insight X3 и программным обеспечением Leica Application Suite | |
| Игла для препарирования нержавеющей стали | Bochem | 12010 | 140 мм |
| Стерео Микроскоп SZX16 | Olympus | Оборудована светодиодной подсветкой основания SZX2-ILLTQ | |
| Термостатические шкафы TS - WTW | xylem | TS 608/2-i | Для инкубации (эмбриона) |
| Перенос пипетка, 3,5 мл | SARSTEDT | 861171 | 155 x 15 мм, LD-PE, прозрачная |
| Zeiss SteREO Discovery.V12 версия 4.7.1.0. | Zeiss | оснащен камерой Axiocam MRm и программным обеспечением AxioVision |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.