$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Zebra balığının kardiyovasküler gelişim ve hastalık çalışmaları için bir model olarak kullanılması, geleneksel in vivo modellere kıyasla gen fonksiyonunun yüksek korunması, optik şeffaflık, hızlı kardiyovasküler gelişim ve daha ucuz maliyet dahil olmak üzere çeşitli avantajlar sunar1. Morfolino oligonükleotidler (MO'lar), zebra balığı modeli için en yaygın kullanılan antisens gen yıkım araçlarıdır. MO'lar sıklıkla bir fenotipi belirlemek veya gen fonksiyonunu araştırmak için kullanılır. Dr. James Summerton başlangıçta, insan gelişimsel kusurları için terapötikler geliştirme girişimi olarak mRNA translasyonunun in vivo inhibisyonu için morfolino dağıtım sistemini geliştirdi 2,3. MO'lar, genleri yıkmak ve bu yıkımın fenotip üzerindeki sonucunu araştırmak için in vitro ve in vivo model organizmalar için kullanılmıştır. Bu, örneğin kalp gibi belirli organların gelişimindeki değişiklikleri gözlemleyerek yapılır. WT zebra balığı embriyolarında kalbe özgü genlerin yıkılması, uygun bir kalp atışının başarısızlığına yol açtıve bu genlerin kalp gelişimi için vazgeçilmez işlevini doğruladı 4,5. Bu fenotipler, spesifik genler için mRNA'ların birlikte enjeksiyonu ile kurtarıldı. Kardiyak troponin T (Tnnt2) içeren bir çalışma, tam uzunlukta tnnt2 mRNA ekspresyonunun morfolino knockdown6'nın neden olduğu sarkomerik fenotipleri kurtarabileceğini gösterdi. Başka bir çalışma, A-bantlarının ve Z-disklerinin bütünlüğünün, cmcl2 morfantları7'de düzenleyici miyozin hafif zincir ortoloğu (cmlc2) mRNA'sının aşırı ekspresyonu ile geri yüklenebileceğini ortaya koydu.
MO'lar, pre-mRNA eklemesini hedefleyerek veya translasyonu bloke ederek gen ekspresyonunu yıkmak için yaygın olarak kullanılır. Ek engelleyici MO'lar, ek yerlerini inhibe ederek pre-mRNA'yı bağlar ve inhibe eder. Translasyonel blokaj, MO, ribozom montajını engellemek için tamamlayıcı mRNA'nın 5'-çevrilmemiş bölgesine bağlandığında meydana gelir. MO'lar, in vivo modeller için gen ekspresyonunu yıkmak için en yaygın kullanılan gene özgü yöntemdir; aynı zamanda hücre kültürlerinde kullanılan en verimli mRNA bloke edici ajanlardır. Morfolino'nun kendisi tipik olarak kısa zincirli (yaklaşık 25) morfolino alt birim bazlarından oluşur. Her MO alt birimi, bir nükleik asit bazı, bir morfolin halkası ve iyonik olmayan bir fosforodiamid içerir. İki tip MO için farklı etki mekanizmaları, knockdown'ın etkinliğini doğrulamak için farklı testler gerektirir. Translasyon bloke edici MO'lar için, bir western blot analizi en güvenilir etkinlik testidir, çünkü ATG translasyon başlangıç bölgesinin tıkanması nedeniyle ilgilenilen protein üretilmemelidir. MO'lar hedef mRNA'larını doğrudan bozmazlar; bunun yerine, belirli bölgelere bağlanırlar ve doğal olarak bozulana kadar ifadeyi engellerler. Bununla birlikte, ek yeri bloke eden MO'lar, ters transkriptaz polimeraz zincir reaksiyonu (RT-PCR) ve jel elektroforezi ile test edilebilen ek yeri modifikasyonunu indükleyerek pre-mRNA'yı değiştirir.
MO tarama sürecinin üç önemli kısmı standartlaştırılmalıdır: (i) MO doz eğrisi fenotipik tanıma için ayarlanmalıdır. Doz eğrisi ayrıca, hedef dışı 'gürültüye' karşı fenotipik 'sinyali' optimize etme yeteneğini geliştirmek için test edilen her MO için öldürücü doz 50'yi (LD50: enjekte edilen embriyoların %50'sinin öldüğü doz) gösterir3. (ii) Uyarlanan fenotipleme isimlendirmesi iyi belgelenmelidir; Kesin ve kolay anlaşılır bir fenotipik tanımlama, embriyoları doğrudan incelemeyenler arasında bilgi paylaşımını kolaylaştırmak için mevcut literatüre ve araştırmacı deneyimine dayalı kapsamlı açıklamalar sağlamak için kritik öneme sahiptir. (iii) İyi tanımlanmış bir dile sahip olmak, Morpholino Database8'den merkezi olarak veri toplamayı kolaylaştırır.
Kardiyak genler için MO yıkım çalışmalarında, MO yıkım deneylerinin kardiyovasküler sistem fonksiyonu üzerindeki etkisini belirlemek için hayvanların kalp aktivitesi ve kan akış dinamikleri izlenmelidir. Bu tür analizler, kardiyovasküler sistemin yüksek çözünürlükte gerçek zamanlı olarak görselleştirilmesini gerektirir. Zebra balığı derisi, gelişimin ilk haftasında şeffaftır ve mikroskopi ile kalbin ve kan dolaşımının görselleştirilmesini sağlar. Kalp fonksiyonunun değerlendirilmesi için en çok hesaplanan fizyolojik parametreler kalp hızı ve kalp debisinin yanı sıra fraksiyonel kısalma, fraksiyonel alan değişimi ve ejeksiyon fraksiyonudur. Kan akış hızları, hareketli eritrositlerin izlenmesiyle ölçülebilir ve bu ölçümler, endotel hücreleri üzerinde çok önemli bir mekanobiyolojik faktör olan kayma gerilmesi seviyelerini belirlemek için kullanılır. Böyle bir değerlendirme, yüksek hızlı bir kamera ile donatılmış ters çevrilmiş veya bir stereomikroskop aracılığıyla atan kalp ve akan kan için hızlandırılmış videoların kaydedilmesini gerektirir.
Bu makale, gen fonksiyonunu yıkmak için taze döllenmiş zebra balığı embriyolarının yumurta sarısına ilgilenilen bir gene karşı translasyonel bloke edici bir morfolino'nun nasıl tasarlanacağını, hazırlanacağını ve mikroenjekte edileceğini göstermektedir. Ayrıca, bu geni kodlayan mRNA'nın birlikte enjeksiyonu ile bu "morfantların" kurtarılmasını da gösterecektir. Daha sonra morfolino mikroenjeksiyonlarının etkinliğini fenotipik karakterizasyonların yanı sıra kardiyak yapısal ve fonksiyonel analizler yoluyla analiz edeceğiz. Bu yaklaşım, geniş çapta çalışılmış bir kardiyak gen olan el2 üzerinde gösterilecektir.