RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
tr_TR
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Burada, fizyolojik koşullar altında hücresel ve hücre altı dinamikleri gözlemlemek için Drosophila melanogaster üçüncü instar larvalarından canlı eksplant beyinlerini hazırlamak, parçalamak, monte etmek ve görüntülemek için bir iş akışını tartışıyoruz.
Drosophila nöral kök hücreleri (nöroblastlar, bundan sonra NB'ler) asimetrik bölünmelere uğrar, kendini yenileyen nöroblastı yenilerken, aynı zamanda iki nöron veya glia'ya yol açmak için ek bir bölünmeye uğrayacak olan farklılaştırıcı bir gangliyon ana hücresi (GMC) oluşturur. NB'lerde yapılan çalışmalar, hücre polaritesi, iğ oryantasyonu, nöral kök hücre kendini yenileme ve farklılaşmanın altında yatan moleküler mekanizmaları ortaya çıkarmıştır. Bu asimetrik hücre bölünmeleri, canlı hücre görüntüleme yoluyla kolayca gözlemlenebilir, bu da larva NB'leri canlı dokudaki asimetrik hücre bölünmesinin mekansal zamansal dinamiklerini araştırmak için ideal hale getirir. Besin takviyeli ortamda düzgün bir şekilde diseke edildiğinde ve görüntülendiğinde, eksplant beyinlerindeki NB'ler 12-20 saat boyunca sağlam bir şekilde bölünür. Daha önce açıklanan yöntemler teknik olarak zordur ve bu alanda yeni olanlar için zorlayıcı olabilir. Burada, yağ vücut takviyeleri kullanılarak canlı üçüncü instar larva beyin eksplantlarının hazırlanması, diseksiyonu, montajı ve görüntülenmesi için bir protokol açıklanmaktadır. Olası problemler de tartışılmakta ve bu tekniğin nasıl kullanılabileceğine dair örnekler verilmektedir.
Asimetrik hücre bölünmesi (ACD), RNA, proteinler ve organeller gibi hücre altı bileşenlerinyavru hücreler 1,2 arasında eşit olmayan bir şekilde bölündüğü süreçtir. Bu süreç, farklı gelişimsel kaderlere sahip yavru hücrelere yol açmak için ACD'ye maruz kalan kök hücrelerde yaygın olarak görülür. Drosophila NB'ler, kökünü koruyan bir NB ve bir ganglion ana hücresi (GMC) üretmek için asimetrik olarak bölünür. GMC, farklılaştırıcı nöronlar veya glia3 üretmek için daha fazla bölünmeye uğrar. Asimetrik olarak bölünen NB'ler, mikroskopi ile kolayca gözlemlenen üçüncü instar larvalarının gelişmekte olan beyinlerinde bol miktarda bulunur. Üçüncü instar larva aşamasında, her bir merkezi beyin lobundayaklaşık 100 NB bulunur 3,4,5,6.
Asimetrik hücre bölünmesi oldukça dinamik bir süreçtir. Canlı hücre görüntüleme protokolleri, hücre polaritesi 7,8,9,10, iğ oryantasyonu11,12,13, aktomiyosin korteksdinamiği 14,15,16,17,18, mikrotübül ve sentrozom biyolojisi 19,20 dinamiklerini ölçmek ve ölçmek için kullanılmıştır,21,22,23,24,25,26,27 ve membran 10,28 ve kromatin dinamiği 29. ACD'nin nitel ve nicel açıklamaları, sağlam canlı beyinlerde NB'leri bölmek için sağlam yöntemlere ve protokollere dayanır. Aşağıdaki protokol, iki farklı montaj yaklaşımı kullanarak in vivo canlı hücre görüntüleme için üçüncü instar larva beyinlerini hazırlama, disseke etme ve görüntüleme yöntemlerini özetlemektedir. Bu yöntemler, kök hücre bölünmelerinin mekansal zamansal dinamiklerinin yanı sıra diğer beyin hücrelerindeki bölünmelerle ilgilenen araştırmacılar için en uygun olanıdır, çünkü hücresel olayların kısa ve uzun vadeli gözlemlerine izin verirler. Ek olarak, bu tekniklere alana yeni gelenler için kolayca erişilebilir. Bu yaklaşımın etkinliğini ve uyarlanabilirliğini, floresan olarak etiketlenmiş mikrotübül ve kortikal füzyon proteinlerini eksprese eden larva beyinleri ile gösteriyoruz. Ek olarak, analiz yöntemlerini ve diğer çalışmalarda uygulama için dikkat edilmesi gerekenleri tartışıyoruz.
NOT: Şekil 1'de bu etüdü gerçekleştirmek için gerekli malzemeler gösterilmektedir.
1. Deney için dikkat edilmesi gereken noktalar ve hazırlıklar
2. Larva evrelemesi ve toplanması (Şekil 2)
3. Larva yağlı vücut diseksiyonu (Şekil 3)
NOT: Bu protokol, 3 kuyucuklu bir diseksiyon kabı kullanarak diseksiyonları açıklar.
4. Larva beyin diseksiyonu (Şekil 3)
5. Montaj ve görüntüleme (Şekil 4)
6. Veri işleme ve yönetimi için en iyi uygulamalar
7. Hücre döngüsü uzunluğunun örnek nicelleştirilmesi (Şekil 5)
NOT: Bu örnekte, polarite işaretleyici Pinleri (Pins::EGFP16) ve mikrotübül bağlayıcı protein Jüpiter25'i (cherry::Jüpiter13) ifade eden larvalar görüntülenmiştir. Sonraki analiz Imaris yazılımı kullanılarak gerçekleştirildi.
8. Hücre mili hizalamasının örnek nicelleştirilmesi (Şekil 5)
NOT: Bu örnekte, analiz Imaris yazılımı kullanılarak gerçekleştirilir.






Pinleri ifade eden merkezi beyin lobu NB'lerinin diseksiyonu ve görüntülenmesi::EGFP ve Cherry::Jüpiter
Bu protokolü sergilemek için, UAS güdümlü Kiraz::Jüpiter13'ü ifade eden larvalar ve endojen olarak etiketlenmiş Pinler::EGFP16 (w; worGal4, UAS-cherry::jüpiter/CyO; Pinler::EGFP/TM6B, Tb) çok kuyulu görüntüleme slaytları kullanılarak tarif edilen protokol kullanılarak 4 saat boyunca görüntülendi (Şekil 5C,D). UAS güdümlü Kiraz::Jüpiter13'ü ifade eden larvalardan ek veriler alındı ve endojen olarak Miranda::EGFP (w; worGal4, UAS-cherry::Zeus/CyO; UAS-Miranda::GFP/TM6B), membrana bağlı bir slayt kullanılarak 10 saat boyunca görüntülenmiştir (Şekil 5E,F). Larvalar, bu protokolün 1. bölümünde açıklandığı gibi kafeslerde yetiştirildi. 72-96 yaşına gelindiğinde larvalar diseke edildi (Şekil 3), monte edildi (Şekil 4) ve görüntülendi. Burada yapılan deneyler için 100 ms pozlama süresi ile lazer gücünde 561 nm, 100 ms pozlama süresi ile lazer gücünde 488 nm lazer kullanılmıştır. Z-yığınları (41 μm) 1 μm adım boyutunda elde edildi. RT'de her 5 dakikada bir, bir Yokogawa CSU-W1 dönen disk ünitesi ve iki Prime 95B Scientific CMOS kameradan oluşan Akıllı Görüntüleme İnovasyonları (3i) dönen disk konfokal sisteminde görüntüler elde edildi. Görüntüleme için Nikon Eclipse Ti mikroskobuna monte edilmiş 60x/1.4NA yağ daldırma hedefi kullanıldı. Canlı görüntüleme vokselleri 0.22 μm x 0.22 μm x 0.75 μm (60x/1.4NA dönen disk) idi.
Önceki raporlar16 ile tutarlı olarak, Pinler mitoz sırasında NB'leri bölmede belirgin bir apikal hilal oluşturdu ve mitotik iğler sürekli olarak bu apikal hilal ile hizalandı (Şekil 5C). Hücre döngüsü uzunluğu, bireysel NB'lerin ardışık metafazları arasındaki sürenin ölçülmesiyle belirlendi (Şekil 5D, F).
Yağ gövdesi takviyesi olmadan 4 saat boyunca çok kuyucuklu bir görüntüleme slaytında görüntülenen örneklerde, hücre döngüsü uzunluğu artan görüntüleme süresi ile artmıştır (Şekil 5C, D). Membrana bağlı bir slayt üzerinde yağ gövdesi takviyeli ortamda görüntülenen örnekler, hücre döngüsü uzunluğunda bir artış göstermedi (Şekil 5E, F). Ayrıca, 10 saatlik membrana bağlı slaytta dört bölümlü NB'ler gözlendi (Şekil 5D'ye karşı Şekil 5F).
Son olarak, bölme ekseni ile mitotik iş mili arasındaki açı, referans olarak GFP etiketli Pinler kullanılarak belirlenmiştir (şematik Şekil 5G'de gösterilmiştir). Mitozda pimlerin oluşturduğu apikal hilalin orta noktasının belirlenmesi ve hücrenin ikiye bölünmesi ile bölünme ekseni belirlendi (Şekil 5G, kırmızı kesikli çizgi). Daha önce tarif edildiği gibi, vahşi tip NB'ler, bölme ekseninden en fazla 30 ° yönlendirilmiş mitotik iğler sergiledi (Loyer ve Januschke36 ve Şekil 5H).

Resim 1: Malzemeler. (A) Diseksiyon mikroskobu. (B) İstenilen genotipteki sinekleri içeren toplama kafesi ve büyüyen larvaları olan bir yemek kapağı. (C) Diseksiyon ve görüntüleme ortamı, 5 mL. (D) Üç farklı koleksiyondan larvalarla yemek kapakları. (E,E') Mikrodiseksiyon aletleri, soldan sağa: mikrodiseksiyon makasları, forsepsler. (F,F') Diseksiyon kabı. (G) Numuneleri görüntülemek için 8 kuyulu μ slayt. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: Örnek yemek kapakları. (A) Çaprazlanacak erkek ve dişi sineklerin bulunduğu iki şişe, boş bir embriyo toplama kafesi ve taze bir yemek kapağı. (B) Yeni yemek kapağı ile embriyo toplama kafesinin alt kısmı (solda) ve sineklerin bulunduğu kafesin üst kısmı (sağda). (C) Tamamen monte edilmiş sinek kafesi. (D) Diseksiyon için larva içeren iyi hazırlanmış bir yemek kapağı örneği. Yiyeceklerin larvalar tarafından rahatsız edildiğini, ancak aşırı rahatsız edilmediğini unutmayın. (E,F) 4 günlük, aşırı kalabalık yemek kapaklarına iki örnek. Bu yiyeceğin artık çorba benzeri bir kıvama sahip olduğunu unutmayın. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: Diseksiyon . (A) Üçüncü bir instar larvasının dorsal görünümü. Larvaların arka ucundaki kırmızı çizgi, ilk kesimin nerede yapılması gerektiğini gösterir. (B) Arka ucu çıkardıktan sonra larvaların dorsal görünümü. (C) Larvaların nasıl tersine çevrileceğini gösteren diyagram. Bir set forseps kullanarak, larvaları ilk kesimin yapıldığı yerin yakınındaki kütikül tarafından tutun. Diğer forsepsleri kullanarak, ters çevirmek için larvaların ön ucuna bastırın. Siyah oklar, forsepslerin yönünü gösterir, biri larvaları ön taraftan "iterek", diğeri ise kesilmiş arka ucu ön uca doğru hareket ettirir. Daha küçük kırmızı ok, şişman vücutların bir karikatürünü gösterir. (D) Şişman cisimler ve sindirim sistemi hala bağlı olan ters çevrilmiş bir larva görünümü. (E) CNS olmayan doku çıkarılmış ters çevrilmiş bir larva görünümü. Kırmızı kesikli çizgi, hala bağlı olan beyni özetler. (F) Beynin kütikülden nasıl çıkarılacağını gösteren şematik. Kırmızı kesikli çizgi, beyni ters çevrilmiş kütikülden serbest bırakmak için mikrodiseksiyon makası ile kesilecek yolu gösterir ve siyah oklar beynin kütikülden çıkarılmasını gösterir. (G) Ventral sinir kordonu (VNC) altındaki az sayıda aksonal bağlantı ile kütiküle hala bağlı olan ters çevrilmiş beynin bir görünümü. (H) İzole larva beyni. Beyin lobları kesikli turuncu çizgilerle özetlenmiştir. (I) İzole edilmiş şişman cisimler. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4: Montaj ve görüntüleme. (A) Membrana bağlı metal bir slaytın montajı için bileşenlerin görünümü. (B) Membrana bağlı sürgü bileşenlerinin şeması ve bunların montajı. (C) Metal kızağa yerleştirilen membranın, bölünmüş metal halka tarafından yerinde tutulan yandan görünümü. (D) Kapak kayması olmadan monte edilmiş görüntüleme slaytının üstten görünümü. Yağ cisimleri ve diseke beyinleri içeren diseksiyon ve görüntüleme ortamı membran üzerine yerleştirildi. (E) Ortamdaki şişman cisimlerin ve beyinlerin yakınlaştırılmış görünümü. (F) Cam kapak kayması eklendikten sonra metal slaytın üstten görünümü. (G) Erimiş petrol jölesi ile slayda sabitlenmiş cam kapak kayması ile monte edilmiş slaytın üstten görünümü. Kapak kaymasının kenarlarının petrol jölesi ile kaplanması da ortamın buharlaşmasını önler. (H) Ters çevrilmiş mikroskopta gözlem için yönlendirilmiş beyinlerle birleştirilmiş membran slaytının şeması. Mavi daireler, merkezi beyin loblarındaki ve VNC'deki NB'leri gösterir. (I) Boş bir çok kuyulu slaytın görünümü. (J) Çok kuyulu görüntüleme slaytının bir kuyucuğunun yakınlaştırılmış görünümü. (K) Merkezi beyin loblarını ters çevrilmiş bir mikroskopta çok kuyucuklu bir slaytla görüntülemek için beyin oryantasyonunu gösteren şematik. Mavi daireler, merkezi beyin loblarındaki ve VNC'deki NB'leri gösterir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 5: Hücre döngüsü uzunluğunun nicelleştirilmesi . (A) Merkezi beyin lobları ve VNC içindeki beyin loblarını, optik lobu (OL, koyu gri), ventral sinir kordonunu (VNC), NB'leri (koyu mavi), GMC'leri (açık mavi) ve nöronları (mor) vurgulayan üçüncü bir instar larva beyninin diyagramı. (B) NB ve GMC bölümlerinin şeması. (C) Beyaz (MTs, UAS-Cherry::Jüpiter) ve apikal Pinler (Pins::EGFP yeşil renkte) etiketli mikrotübüllere sahip vahşi tip bir NB'nin görüntü serisi, 4 saat boyunca yağ gövdesi takviyesi olmadan çok kuyucuklu bir slaytta görüntülenmiştir. Birleştirilmiş görüntüler ve hücre döngüsü zamanlamasına sahip ilgili soyağacı aşağıda gösterilmiştir. Ölçek çubuğu = 10 μm. (D) Yağ gövdeleri olmayan çok kuyucuklu bir slaytta görüntülenen örneklerdeki birinci, ikinci ve üçüncü bölümler için hücre döngüsü uzunluğunun (metafaz - metafaz) ölçülmesi. (E) Beyaz (MTs, UAS-Cherry::Jüpiter) etiketli mikrotübüllere sahip vahşi tip bir NB'nin görüntü serisi, aşağıda gösterilen karşılık gelen soy ağacı ve hücre döngüsü zamanlaması ile 10 saat boyunca yağ gövdesi takviyesi ile membrana bağlı bir slaytla görüntülenmiştir. Ölçek çubuğu = 10 μm. (F) Yağ gövdeli membrana bağlı bir slaytta görüntülenen örneklerdeki birinci, ikinci, üçüncü ve dördüncü bölümler için hücre döngüsü uzunluğunun (metafaz - metafaz) ölçülmesi. (G) İş mili ekseni (turuncu kesikli çizgi) ile bölme ekseni (θ, kırmızı kesikli çizgi) arasındaki açının nasıl belirlendiğinin şeması. (H) Yağ gövdeleri olmayan çok kuyucuklu bir slayt kullanılarak görüntülenen 10 hücreden θ miktarının belirlenmesi. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Yazarların beyan edecekleri herhangi bir finansal açıklama bulunmamaktadır.
Burada, fizyolojik koşullar altında hücresel ve hücre altı dinamikleri gözlemlemek için Drosophila melanogaster üçüncü instar larvalarından canlı eksplant beyinlerini hazırlamak, parçalamak, monte etmek ve görüntülemek için bir iş akışını tartışıyoruz.
Bu araştırma R35GM148160 (C. C.) ve Ulusal Sağlık Enstitüleri (NIH) Eğitim Hibesi T32 GM007270 (R. C. S) tarafından desteklenmektedir.
| 0.22 ve mikro; m polietersülfon (PES) Membran | Genesee | 25-231 | Vakumlu filtreler |
| Agar | Genesee | 20-248 | granül agar |
| Analitik Bilgisayar | Dell | NA | Intel Xeon Gold 5222 CPU, iki adet 3,80 GHz işlemcili, 64 bit işletim sisteminde Windows 10 çalıştıran |
| Sığır Büyüme Serumu | HyClone | SH30541.02 | |
| Odacıklı Görüntüleme Slaytları | Ibidi | 80826 | |
| Konfokal Mikroskop | Nikon | NA | |
| Özel işlenmiş metal slayt | NA | NA | Tekniközellikler için Cabernard ve Doe 2013'e (Ref. 34) bakın |
| Diseksiyon Tabakları | Fisher Scientific | 5024343 | 3 kuyulu porselen mikro spot plaka |
| Diseksiyon Forseps | Dünyası Hassas Aletler | Dumont #5 | |
| Diseksiyon Mikroskobu | Leica | NA | |
| Diseksiyon Makası | Güzel Bilim Araçları (FST) | 15003-08 | |
| Embriyo toplama kafesi | Genesee | 59-100 | |
| Yetişkin sinekleri uyuşturmak için CO2 erişimli flypad | Genesee | 59-172 | |
| Gaz geçirgen membran | YSI | 98095 | Gaz geçirgen membran |
| Cam Kapak Slaytlar Elektron | Mikroskobu Bilimleri | 72204-03# | 1.5; 22 mm x 40 mm cam lameller |
| Imaris | Oxford Instruments | NA | Alternatifleri: Fiji, Volocity, Aivia |
| Imaris Dosya Dönüştürücü | Oxford Instruments | NA | |
| Instant Maya | Saf-Instant | NA | |
| Pekmez | Genesee | 62-117 | |
| Petri kabı | Greiner Bio-One | 628161 | 60 mm x 15 mm Petri kabı |
| Petrol Jeli | Vazelin | NA | |
| Schneider'in L-glutamin ve sodyum bikarbonat sıvılı Böcek Ortamı | Millipore Sigma | S0146 | |
| SlideBook edinme yazılımı | 3i | NA | |
| Vakumla Çalışan Filtrasyon Ünitesi, 0.22 & mikro; &mikro; m PES membran filtre | Genesee Scientific, GenClone | 25-231 |