Blastulae 개발의 외과 융합에 의해 Parabiotic 제브라 피쉬 배아의 생성
Summary
This protocol provides step-by-step instruction on how to generate parabiotic zebrafish embryos of different genetic backgrounds. When combined with the unparalleled imaging capabilities of the zebrafish embryo, this method provides a uniquely powerful means to investigate cell-autonomous versus non-cell-autonomous functions for candidate genes of interest.
Abstract
다른 유전 적 배경이 동물의 수술 parabiosis는 세포 고유의 독특한 유전 적 설정에서 후보의 관심의 유전자, 세포의 철새 행동 및 분비 신호에 대한 세포 외부의 역할 비교 연구하는 독특한 시나리오를 작성합니다. parabiotic 동물이 공통의 순환을 공유하기 때문에, 하나의 동물에서 어떤 혈액 또는 혈액 매개 인자는 파트너와 그 반대의 경우도 마찬가지 교환 해주는 서비스입니다. 따라서, 하나의 유전 적 배경으로부터 유래 세포 및 분자 요인 제 유전 적 배경과 관련하여 연구 될 수있다. 성인 쥐 Parabiosis는 연구 노화, 암, 당뇨병, 비만, 뇌 발달에 광범위하게 사용되어왔다. 최근 제브라 피쉬 배아의 parabiosis는 조혈의 발달 생물학을 연구하는 데 사용되었습니다. 마우스와 대조적으로, 제브라 피쉬 배아의 투명한 성질은 F를 조사하기위한 고유 강력한 방법 만드는 parabiotic 맥락에서 세포의 직접적인 시각화를 허용undamental 세포 및 분자 메커니즘. 이 방법의 유용성은, 그러나, parabiotic 제브라 피쉬 배아 발생 가파른 학습 곡선에 의해 제한된다. 이 프로토콜은 관심의 후보 유전자의 역할을 조사하기 위해 서로 다른 유전 적 배경이 제브라 배아 blastulae 융합 수술 방법에 대한 단계적인 방법을 제공한다. 또한, 상기 제브라 parabiotic 배아 가능한 유전자 발현의 시간적 제어하게 열충격 내성이다. 이 방법은 복잡한 셋업이 필요하며 배아 개발하는 동안 생체 내에서 세포 이동, 운명 사양 및 분화 연구를위한 다양한 응용 프로그램을 가지고 있지 않습니다.
Introduction
야생 형 및 유전자 변형 동물 사이의 유전 적 모자이크 (키메라)의 생성은 세포 고유의 후보 유전자 1-6의 세포 외부 기능에 대 조사하는 잘 설립하고 고전적인 전략이다. 제브라 피쉬의 포배 이식 널리 세포 자율성 7-9의 연구를위한 키메라 배아를 생성하는 데 이용되고있다. 관심있는 조직에 따라, 그러나, 예측 원하는 조직 (예컨대, 혈액) 1-3, 7-9에 공여 세포를 대상으로 어려울 수있다. 마우스 유전 학자 긴 공유 순환 10-14으로 결합 된 유기체를 생성하는 parabiotic 수술 방법을 이용했다. parabiotic 동물이 공통의 혈류를 공유하기 때문에, 다른 유전 적 배경의 다른 동물의 세포 하나의 동물에서 유래 세포 사이의 상호 작용은 10 ~ 16를 공부하실 수 있습니다. 최근, 카 리마 Kissa의 그룹은 우아하게 CRE 할 수있는 능력을 입증결합 된 제브라 피쉬 배아를 먹은 후 조혈 줄기 및 전구 세포 (HSPC) 마이그레이션 (15)을 연구하기 위해이 시스템을 사용합니다. 또한, 피쉬 parabiosis 최근 조혈 줄기 세포 (HSC) 출현 이전 16 내피 헤린 (5)의 역할을 조사하고 제브라 개발 17 중 HSPC 틈새 간질 세포의 역할을 연구하기 위해 사용되었다.
마우스와 달리, 제브라 피쉬 배아 투명 시스템 고유 강력하게 parabiotic 발달 동안 세포의 직접적인 시각화를 허용한다. 제브라 피쉬의 parabiosis의 유틸리티는, 그러나, 자세한 지침 및 시각적 데모없이 기술적으로 어려울 수 있습니다 섬세한 배아에 가파른 학습 곡선, 그리고 parabiotic 수술에 의해 제한된다. 이 프로토콜의 목표는 공부에 대한 parabiotic 제브라 피쉬의 배아를 생성하는 방법에 대한 비디오 기반 자습서를 동반 명확하고 단계별 지침 세트를 제공하는 것입니다시간, 셀 고유 또는 blastulae 개발 수술 융착 후보 유전자 (들)의 세포 외부 기능한다. 주요 수정 및 증가 parabiont의 생존과 새로운 실험 응용 프로그램에 대한 추가 권장 사항이 포함되어 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
Parabiotic 융합은 성인 쥐 모델과 병아리 배아 10-14에서 후보 유전자의 세포 기능을 조사하는 강력한 도구왔다. 더 최근, 포배 융합 방법 연결형 제브라 배아 15를 생성하기위한 설명되었다. 본 프로토콜에서는, 비디오 기반 자습서 보여 더 나은 조혈 개발에 대한 관심의 후보 유전자의 시간적 세포 고유하고, 세포 외부의 역할을 연구하기 위해 서로 다른 유전 적 배경 parabiotic 제브라…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We thank Julie R. Perlin for helpful comments on the manuscript. D.I.S. is supported by grants from the American Society of Hematology, the Cooley’s Anemia Foundation, and the NIH (K01DK085217 and R03DK100672). E.J.H. is a Howard Hughes Medical Institute Fellow of the Helen Hay Whitney Foundation. B.L. is a Howard Hughes Medical Institute Medical Research Fellow. B.W.B. is supported by an Irvington Fellowship from the Cancer Research Institute and a Young Investigator Award from the Conquer Cancer Foundation of ASCO. L.I.Z. is supported by grants from the NIH (R01CA103846, P01HL032262, and R01HL04880), Taub Foundation for MDS Research, Harvard Stem Cell Institute, and is an investigator of the Howard Hughes Medical Institute.
Materials
| Methyl cellulose | Sigma | M0387 |
| Individual components for E3/HCR: | For 1L: 14,61g NaCl, 0,63g KCl, 2,43g CaCl2-2H2O, 1,99g MgSO4 | |
| NaCl (Sodium chloride) | Sigma-Aldrich | S9888 |
| KCl (Potassium chloride) | Sigma-Aldrich | P9541 |
| CaCl2 (Calcium chloride dihydrate) | Sigma-Aldrich | 223506 |
| MgSO4 (Magnessium sulfate heptahydrate) | Sigma-Aldrich | 230391 |
| Hepes (1M ) buffer solution | ThermoFisher | 15630-080 |
| Name | Company | Catalog Number |
| Antibiotics: | ||
| Pen/Strep | gibco by Life technologies | 15140-120 |
| Ampicilin sodium salt | Sigma Life Science | A0166 |
| Kanamycin sulfate from Streptomyces kanamyceticus | Sigma Life Science | K1377 |
| Name of Reagent/ Equipment | Company | Catalog Number |
| 50 mg/ml Pronase from Streptomyces griseus | Roche | 11459643001 |
| capillary glass used for needles (Capillary Glass & Filaments) | Sutter Instrument | ITEM#: BF 100-50-10 |
| Teasing needles with wooden handles | Fisher Scientific | S07894 |
| Glass Pasteur pipettes | Fisherbrand | 13-678-20A |
| 10 mL pipette pump (green) (Pipette Pump Pipettor) | Novatech International | F37898-0000 |
| 100 mm diameter/ 20 mm deep plastic petri dishes (PETRI DISH, 100/20 MM, PS, CLEAR, WITH VENTS, HEAVY DESIGN, 15 PCS./BAG ) |
Greiner Bio-one | 664102 |
| Dextran, Cascade Blue, 10,000 MW, Anionic, Lysine Fixable | ThermoFisher | D-1976 |
| PTU. working stock is 0.003% (50X is 0.15%). for 500ml, 0.75 g N-Phenylthiourea | Sigma-Aldrich | P7629 |
| Tricaine (powder) (Tricaine Methanesulfonato, Tricaine-S) | Western Chemical Inc | MS 222 |
| LMP agarose (Ultrapure LMP agarose) | Invitrogen | 16520100 |
| plastic transfer pipette (just the wide ended one I think) | Fisherbrand | 137115AM |
| Glass-bottom 6-well plates used for imaging | MatTek | P06G1.5-20-F |
| plastic western gel loading tip fixed on the end of a wood-handled dissecting needle (GELoader tips) | Eppendorf | 22351656 |
| glass cover slips, slides and vacuum grease if mounting for an upright microscope: | ||
| Vaccum grease ( Dow Corning® high-vacuum silicone grease colorless, weight 5.3 oz (tube) ) |
Dow Corning | Z273554 |
| Glass cover slips | Corning Life Sciences | 2960-244 |
References
- Zon, L. I., Orkin, S. H. Hematopoiesis: An evolving paradigm for stem cell biology. Cell. 132 (4), 631-644 (2008).
- Dzierzak, E., Speck, N. A. Of lineage and legacy: the development of mammalian hematopoietic stem cells. Nat Immunol. 9 (2), 129-136 (2008).
- Li, P., et al. Epoxyeicosatrienoic acids enhance embryonic haematopoiesis and adult marrow engraftment. Nature. 523 (7561), 468-471 (2015).
- Tam, P. P., Rossant, J. Mouse embryonic chimeras: tools for studying mammalian development. Development. 130 (25), 6155-6163 (2003).
- Tanaka, M., Gertsenstein, M., Rossant, J., Nagy, A. Mash2 acts cell autonomously in mouse spongiotrophoblast development. Dev. Biol. 190 (1), 55-65 (1997).
- Morin-Kensicki, E. M., Faust, C., LaMantia, C., Magnuson, T. Cell and tissue requirements for the gene eed during mouse gastrulation and organogenesis. Genesis. 31 (4), 142-146 (2001).
- Ho, R. K., Kane, D. A. Cell-autonomous action of zebrafish spt-1 mutation in specific mesodermal precursors. Nature. 348 (6303), 728-730 (1999).
- Parker, L., Stainier, D. Y. Cell-autonomous and non-autonomous requirements for the zebrafish gene cloche in hematopoiesis. Development. 126 (12), 2643-2651 (1999).
- Liao, E. C., Trede, N. S., Ransom, D., Zapata, A., Kieran, M., Zon, L. I. Non-cell autonomous requirement for the bloodless gene in primitive hematopoiesis of zebrafish. Development. 3 (3), 649-659 (2002).
- Kamran, P., Sereti, K. I., Zhao, P., Ali, S. R., Weissman, I. L., Ardehali, R. Parabiosis in mice: a detailed protocol. J Vis Exp. (80), (2013).
- Wagers, A. J., Sherwood, R. I., Christensen, J. L., Weissman, I. L. Little evidence for developmental plasticity of adult hematopoietic stem cells. Science. 297 (5590), 2256-2259 (2002).
- Hervey, G. R. The effects of lesions in the hypothalamus in parabiotic rats. J. Physiol. 145 (2), 336-352 (1959).
- Goldman, D. C., Bailey, A. S., Pfaffle, D. L., Al Masri, A., Christian, J. L., Fleming, W. H. BMP4 regulates the hematopoietic stem cell niche. Blood. 114 (20), 4393-4401 (2009).
- Dieterlen-Lièvre, F., Martin, C., Beaupain, D. Quail-chick chimaeras and parabionts: several new models to investigate early developmental events in the haemopoietic system. Folia Biol (Praha). 25 (5), 293-295 (1979).
- Demy, D. L., Ranta, Z., Giorgi, J. M., Gonzalez, M., Herbomel, P., Kissa, K. Generating parabiotic zebrafish embryos for cell migration and homing studies). Nat. Methods. 10 (3), 256-258 (2013).
- Anderson, H., et al. Hematopoietic stem cells develop the absence of endothelial cadherin 5 expression. Blood. 126 (26), 2811-2820 (2015).
- Murayama, E., Sarris, M., Redd, M., Le Guyader, D., Vivier, C., Horsley, W., Trede, N., Herbomel, P. NACA deficiency reveals the crucial role of somite-derived stromal cells in haematopoietic niche formation. Nat Commun. 28 (6), 8375 (2015).
- Shah, D. I., et al. Mitochondrial Atpif1 regulates haem synthesis in developing erythroblasts. Nature. 491 (7425), 608-612 (2012).
- Tamplin, O. J., et al. Hematopoietic stem cell arrival triggers dynamic remodeling of the perivascular niche. Cell. 160 (1-2), 241-252 (2015).
- Adám, A., Bártfai, R., Lele, Z., Krone, P. H., Orbán, L. Heat-inducible expression of a reporter gene detected by transient assay in zebrafish. Exp. Cell Res. 256 (1), 282-290 (2000).
