Bir Zebra Balığı LarAva'da İki Foton Mikroskobu Kullanılarak Hedeflenen Nöronal Ablasyon

Abstract

Source: Muto, A., et al. İki Fotonlu Lazer Kullanılarak Bir Nöronal Popülasyonun Ablasyonu ve Zebra Balığı Larvalarında Kalsiyum Görüntüleme ve Davranışsal Kayıt Kullanılarak Değerlendirilmesi. J. Vis. Exp. (2018)

p style='line-height:1.2;margin-bottom:0pt;margin-top:0pt;' dir='ltr'>Bu videoda, agarozla hareketsiz hale getirilmiş zebra balığı larvalarında floresan nöronların seçici olarak yok edilmesini sağlayan iki fotonlu bir lazer ablasyon prosedürü gösterilmektedir. İşlemden önce ve sonra yüksek çözünürlüklü görüntüleme, floresan yokluğunda gözlemlendiği gibi verimli nöronal hasarı doğrular.

Protocol

1. İki Fotonlu Lazer Mikroskobu Kullanarak Bir Alt Nöron Alt Popülasyonunun Ablasyonu

1. Çalışılacak belirli nöronları ve UAS:EGFP veya UAShspzGCaMP6'ları etiketleyen bir Gal4 çizgisinin eşleşmesini ayarlayarak başlayın. nacre arka planını kullandığınızdan emin olun, böylece nacre homozigotlar elde edilebilir.
   NOT: ='font-family:Roboto;font-size:12.0pt;' lang='EN-US'>nacre vücut yüzeyinde melanofor içermez (Şekil 1B). Bu çalışmada, bir Gal4 hattı gSAIzGFFM119B (pretektumu etiketler) ve başka bir Gal4 hattı hspGFFDMC76A (ILH'yi (hipotalamus Lobunu etiketler) kullanılmıştır.

2. Çiftleşme kurulumunun ertesi günü, zebra balığı yumurtalarını toplayın ve onları larva aşamasına yükseltin, bu noktada ilgilenilen nöronlar floresan raportörleri ifade edecektir.

3. Zebra balığı larvalarını %2 düşük erime noktalı agaroza monte edin (Şekil 1B).

1. %2 agaroz stok çözeltisi hazırlayarak başlayın: 2 g düşük erime noktalı agaroz tozunu 100 mL sistem suyunda çözün ( yani, dolaşan bir su sisteminde yetişkin zebra balığını korumak için kullanılan su) veya E3 suyu, suyu bir mikrodalgada kaynama noktasına getirerek ve kuvvetlice karıştırarak.

   1. %2 düşük erime noktalı agaroz stoğunu kaynayana kadar mikrodalgada ısıtın. 3.5-4.0 mL agarozu 6 cm'lik bir Petri kabının kapağına dökün. Devam etmeden önce agarozun soğumasını bekleyin, böylece dokunulamayacak kadar sıcak olur.

   2. Ardından, agaroza tek bir larva (bu adımda anestezi uygulanmamış) yerleştirin. Larvaların uygun şekilde konumlandırılmasını sağlamak için agaroz katılaşana kadar bir diseksiyon iğnesi (Şekil 1C) kullanarak larvaların konumunu ve yönünü dik olacak şekilde ayarlamaya devam edin.
      NOT: Agaroz katılaşırken larva etrafta yüzmeye devam edecektir.

   3. Larva yerleştirildikten sonra, agarozun tamamen katılaşması için 5 dakika bekleyin.

   4. Agarozun üzerine 5 mL trikain solüsyonu (1x çalışma konsantrasyonunda %0,4) dökün.
      NOT: Lazer ablasyon sırasında larvaların hareketlerini önlemek için, larvalar ablasyon prosedürü boyunca uyuşturulmalıdır.

4. İki fotonlu lazer mikroskobu sisteminde ağartma işlevini kullanarak larvayı kesin.

1. Agaroza gömülü larvaları iki fotonlu lazer tarama mikroskobunun altına yerleştirin ve mikroskopi sistemini başlatın.

2. Görüntü alma yazılımını başlatın ve lazeri açmak için "Lazer" sekmesindeki "Açık" düğmesine tıklayın (Figure 1D). Lazerin "Durumu"nun "Meşgul"den "Mod kilitli"ye değişmesini bekleyin.

3. "Kanallar" sekmesinde, lazerin dalga boyunu EGFP (Gelişmiş Yeşil Floresan Protein) ablasyonu için 880 nm (maksimum güç: yaklaşık 2.300 mW) veya GCaMP ablasyonu için 800 nm (maksimum güç: yaklaşık 2.600 mW) olarak ayarlayın.

4. Lens tabancasını manuel olarak hareket ettirerek 20X objektif lensini seçin. "Bul" sekmesine tıklayın, optik yolları değiştirmek için "GFP"ye (Yeşil Floresan Protein) tıklayın ve floresanı doğrudan gözle görüntüleyin.

5. Görüş merkezinde zebra balığı larva beynini bulun; ardından iki foton mikroskobuna geri dönmek için "Edinme" sekmesine tıklayın.

6. 'Ablasyondan önce' koşulunun bir kaydı olarak, 20X objektif lensiyle yüksek bir tarama hızında (ısı hasarını önlemek için) bir z-yığını görüntüsü alın. Daha sonra ablasyon deneylerinden önce ve sonra çekilen görüntüleri karşılaştırın (Şekil 2A). Bir z-yığını elde etmek için, z-yığını seçeneğini seçmek ve sekmeyi genişletmek için "Z-Yığını"na tıklayın. Larva beyninin ventral ucuna odaklandıktan sonra alt sınırı ayarlayın ("Önce Ayarla" düğmesine tıklayın) ve beynin dorsal en yüzeyine odaklandıktan sonra üst sınırı ayarlayın ("Sonuncuyu" düğmesine tıklayın). Ardından, z-stack görüntü alımını çalıştırmak için "Denemeyi Başlat" düğmesini tıklayın.

7. Lens tabancasını manuel olarak hareket ettirerek 63X objektif lensini seçin.

8. Epi-floresan mikroskobuna geçmek için "Bul" sekmesine tıklayın, gözün görüş merkezinde kesilecek hücreleri bulun, ardından lazer tarama mikroskobuna geri dönmek için "Edinme" sekmesine tıklayın.

5. "Edinme Modu" sekmesinde, "Çerçeve Boyutu"nu 256 x 256 olarak ayarlayın. "Canlı" yı tıklayın ve ilgilendiğiniz nöronları gözlemleyin.

6. En sırt tarafından başlayarak, ablasyon yapılacak hücrelerin odakta olduğu bir odak düzlemi bulun.

7. "Bölgeler" işlevini kullanarak her nöronda hücre boyutunun yaklaşık üçte biri kadar küçük, dairesel bir alanı ilgi alanı (ROI) olarak işaretleyin.

8. Tarama hızını 13,93 s/256 x 256 piksel (134,42 μm x 134,42 μm) olarak ayarlayın, bu da yaklaşık 200 μs/piksel veya 200 μs/0,5 μm'lik bir lazer bekleme süresine karşılık gelir. Ayrıca, 4 tekrar ayarlayın ('Yineleme döngüsü: 4'). Alternatif olarak, yeterli ablasyon elde etmek için yineleme sayısını ve tarama hızını optimize edin.

9. Numuneyi (ablasyondan önce ve sonra) ve 'Bölgeler'i (ROI'leri ayarlamak için) veya kullanılan yazılımdaki eşdeğer işlevleri görüntülemek için 'Zaman serisi (2 döngü)' ile birlikte ablasyon için 'Ağartma' işlevini gerçekleştirin (Şekil 1D).

10. Zaman serisi döngüsünde ilk görüntüyü (ablasyondan önce) ve ikinci görüntüyü (ablasyondan sonra) karşılaştırarak, ağartmadan sonra hedeflenen hücrelerdeki floresansın arka plan seviyesinde gözlemlenene düştüğünden emin olun (Şekil 2B).

11. Ablasyondan sonra floresan hala mevcutsa, yineleme sayısını artırın.

12. Ardından, odak düzlemini biraz daha derine taşıyın (i.e., ventral tarafa doğru) ve ablasyona uğramamış hücrelerin göründüğü bir sonraki odak düzlemini seçin.

13. Ağartma işlevini gerçekleştirin. İlgilenilen nöral yapıdaki tüm hücreler kesilene kadar bu adımları tekrarlayın.

14. Ablasyon yapılacak nöral yapıları kaplayan tüm odak düzlemlerinden geçtikten sonra, hücrelerde kaldırılmış floresan olup olmadığını kontrol edin. Yetersiz ablasyon nedeniyle bazı hücrelerin hala floresan olduğu tespit edilirse, yukarıda açıklandığı gibi tekrar lazerle ışınlayın.

15. Lazer ışınlamasından sonra larvanın agarozdan geri kazanılması gerekiyorsa, larvaya zarar verebileceği için onu agarozdan zorla çıkarmaya çalışmayın. Bunun yerine, larvanın etrafındaki agarozda vücudunun yüzeyine dik olarak dikkatlice küçük kesikler yapın. Ardından, anestezik yıprandığında larvaların agarozdan kendi kendine yüzmesini bekleyin.

16. Ablasyon için bir sonraki larvaya geçin veya araştırılan davranışa dahil olmayan başka bir nöron popülasyonu kullanarak kontrol deneyleri yapın.
    NOT: Burada, kontrol olarak, UAS:EGFP'deki koku soğanı nöronları; gSAIzGFFM119B larvaları, yukarıda açıklanan aynı protokol kullanılarak lazerle ablasyon edildi (Şekil 2A, sağ).

17. Ca görüntülemeye veya davranışsal kayda geçmeden önce kurtarma için birkaç saat veya 1 gün bekleyin. Bu iyileşme süresi boyunca larva sağlığını kontrol edin (i.e., normal spontan yüzme, ablasyonlu alanın çevresinde belirgin bir ısı hasarı yok, etc.) ve herhangi bir belirti gösteren larvaları çıkarın sağlıksız.

Results

Materials