Bu çalışma, zebrafish larvalarında yüz yapısındaki değişiklikleri ölçmek için ücretsiz yazılım (tpsDigs2, MorphoJ ve PAST) kullanılarak kraniofasiyal kıkırdak şeklinin nicelendirilmesine yönelik bir protokolü tanımlar.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Bu çalışma, zebrafish larvalarında yüz yapısındaki değişiklikleri ölçmek için ücretsiz yazılım (tpsDigs2, MorphoJ ve PAST) kullanılarak kraniofasiyal kıkırdak şeklinin nicelendirilmesine yönelik bir protokolü tanımlar.
Fetal alkol spektrum bozuklukları (FASD), doğum öncesi etanol maruziyeti nedeniyle oluşan çeşitli fiziksel, bilişsel ve davranışsal bozukluklarla karakterize edilir; bunlar yüz iskeletini de etkiler. Etanole duyarlı genetik lokuslar, FASD'deki bu yüksek çeşitliliğe katkıda bulunur ve bu da yüz şekli analizlerini karmaşıklaştırır. Daha önce zebrabalıklarda gen-etanol etkileşimlerinden kaynaklanan yüz şeklindeki bu değişiklikleri analiz edebileceğimizi göstermiştik. Zebra balıkları bu varyasyonu analiz etmek için birkaç nedenle ideal bir modeldir; (i) genlerin %70'i insanlar ile zebrabalıklar arasındaki ortologlardır; (ii) dış döllenme, araştırmacıların etanol tedavilerinin zamanlamasını ve dozunu kontrol etmesine olanak tanır; (iii) yüz iskeletlerinin yapısı omurgalılarla korunmuştur; (iv) saydam larvalar, gelişim sırasında kraniofasiyal iskelet yapısındaki değişikliklerin doğrudan görüntülenmesini sağlar. Ancak, kraniofasiyal iskeletin şeklini analiz etmek, basit doğrusal ölçümlerle tam olarak değerlendirmek zor olabilir, çünkü bu ölçümler genel şekil değişikliklerini yakalamaz. Ayrıca, kafa boyutundaki değişiklikler veri yorumlamayı zorlaştırabilir. Bunu ele almak için, ücretsiz yazılım tpsDigs2, MorphoJ ve PAST üzerinden ana bileşen analizleriyle genel yüz şeklini analiz eden morfometrik bir yaklaşım uyguladık. Bu yazılımın birleşimi, genel yüz morfolojisinin çift olarak karşılaştırılmasına olanak tanır. Burada, etanol ile işlenmiş zebrafish mutantlarında yüz şekline yaklaşımımızı ve analizimizi bu programları kullanarak tamamlayıcı çok değişkenli istatistiksel analizler yaparak özetliyoruz.
Fetal Alkol Spektrum Bozuklukları (FASD), davranışsal, nörolojikve fiziksel 1,2 dahil olmak üzere geniş bir gelişimsel kusur yelpazesiyle karakterize edilir. Bu fiziksel kusurlar arasında çenehipoplazisi 3,4,5,6 gibi kraniofasiyal kusurlar da bulunmaktadır. Etanol maruziyetinin zamanlaması ve dozu FASD'nin karmaşık etiyolojisine katkıda bulunurken, genetik katkı FASDetiyolojisinde önemli rol oynar 6,7,8,9,10,11,12. Bu faktörlerin birleşimi, insan kohortlarında yüz kusurlarının incelenmesini zorlaştırır. Prenatal etanol maruziyetinin gelişim üzerindeki etkisini incelemek için zebrafish modelini kullanıyoruz. Zebrabalıklar, insanlarla %70 gen ortologlarını paylaştıkları için FASD için güçlü bir model oluşturur; bilinen hastalık neden olan genlerin %82'si(13,14,15,16). Genetik korumanın yanı sıra, zebrabalıklar: (i) yüksek ürekliliğe sahiptir, bu da aynı anda birkaç zebrafish larvasının üretilmesine olanak tanır, (ii) dış döllenmeye tabi tutulur, bu da etanol hassasiyetli gelişim süreçlerinin doğrudan incelenmesine olanak tanır, (iii) yüksek derecede korunmuş ve stereotipleştirilmiş omurgalı kraniofasiyal gelişime sahiptirler ve (iv) iskelet yapılarının görselleştirilmesine olanak tanıyan saydam embriyolar/larvalardır17. Daha önce birçok farklı zebrafish genlerindeki mutasyonların embriyoları etanol kaynaklı yüz kusurlarına duyarlılaştırdığını ve bu kusurların gözle tespit edilmesi zor ve inceolabileceğini göstermiştik 10,18. Ayrıca, etanol ile işlenmiş yabani tip larvaların da kraniofasiyal bölgede tedavi edilmemiş yabani tip larvalara kıyasla hafif değişiklikler olduğunu gözlemledik; ancak bu değişikliklerin gözle tanımlanması yinezordur. Bu değişiklikler görsel gözlemde fark edilmese de,visserokraniyum 10'un 2D görüntülerinde bulunan morfometrik analizlerle bu etanol kaynaklı yüz şeklindeki değişiklikleri gösterebildik.
Yüz, geleneksel doğrusal ölçümlerle ölçülmesi zor olan karmaşık bir 3B yapıdır. Bu tek doğrusal ölçümler, ölçülen her yapının yüzün diğer ölçülen yapılarına göre göreli konumunu ve etkisini hesaba katmaz. Morfometrik analizler, ölçülen tüm yapıların göreceli konumunu hesaba katan şekil konfigürasyonları kullanarak bu eksiklikleri gider; hatta boyutfarkları 18,19,20 üzerinden kontrol edilir. Bu yaklaşım, daha doğru, daha yüksek çözünürlüklü ve görselleştirilmesi çok daha kolay olan veriler elde eder; bu da geleneksel doğrusalölçümlerle gözlemlenemeyebilecek sonuçlar verebilir. 18,19,20. Ayrıca, morfometrik yaklaşımlar çok değişkenli istatistiksel yöntemlerle gruplar arasında ve içinde doğrudan karşılaştırmalar yapabilir. Burada, ücretsiz morfometrik yazılım olan tpsUtil, tpsDigs221, MorphoJ20 ve Paleontological Statistics (PAST)22'nin kullanımını, Kemik Morfogenetik Protein (Bmp) geni bmp7a için tedavi edilmemiş ve etanol ile işlenmiş vahşi tip ve larvalarda heterozigotların 2D görüntüleriyle birlikte tanımlıyoruz. Bu programlar ağırlıklı olarak paleontoloji ve ekoloji odaklı alanlarda kullanılsa da, birlikte kullanıldığında yüz şeklinin kapsamlı bir analizini sağlarlar. Sonuç olarak, bu protokolte, zebrafish modelinde kraniofasiyal kıkırdak şekli değişikliklerini nicelendirmek için bu ücretsiz yazılım uygulamalarının nasıl kullanılacağını gösteriyoruz.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu işlemde kullanılan tüm zebrafish larvaları, Louisville Üniversitesi tarafından onaylanan IACUC protokollerine uygun olarak yetiştirilmiş ve yetiştirilmiştir23.
NOT: Bu çalışmada zebra balığı türü bmp7aty68a24 ve vahşi tip kardeşler (hepsi AB arka planında) kullanıldı; yetişkin balıklar 28,5 °C'de 14/10 saat ışık/karanlık döngü ile tutuldu. İstenilen deneysel sonuçlara göre uygun çizgileri kullanın. Ters osmozla sterilize edilmiş su kullanın. Biyolojik değişken olarak cinsiyet, incelenen gelişim aşamalarına uygulanmaz; çünkü cinsiyet, zebrabalıklarda ilk kez tüm analizlerden sonra döllenmeden (dpf)25 sonraki 20-25 gün içinde tespit edilir.
1. Etanol tedavisi
2. Yüz boyama ve görüntüleme
3. Genotipleme
4. Şekil analizi için kullanılan yazılımlar
5. Tüm örneklerin analiz edilmesi için yüz iskeletinin tutarlı şekilde görüntülenmesi
6. TPS yazılımıyla görüntüler hazırlamak
7. TPS yazılımına görüntü girme
8. Görsellere simge yapı eklemek
9. Procrustes ANOVA ile şekil analizi için MorphoJ kullanımı
10. Veri setinin kanonik varyasyon analizi
11. MANOVA PAST yazılımlarda
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Zebrabalıklarda etanol kaynaklı yüz şekli değişikliklerini tespit etmek için, ücretsiz erişilebilir yazılım uygulamalarını birleştirerek yüz iskeletinin morfolojik verilerini ürettik ve nicelikle ölçtüktük. BMP7a heterozigot yetişkin taşıyıcı balıklardan embriyolar 6-24 hpf arasında etanol ile üretildi ve muamele edildi. Bu çaprazlardan alınan larvalar 5 dpf olarak sabitlendi ve yüz kıkırdakları Alcian Mavisi ile boyandı. Her genotip ve tedavi grubundaki her larva için visserokr...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
FASD, çene hipoplazisi gibi kraniofasiyal kusurlar da dahil olmak üzere çok çeşitli gelişimsel kusurlarla karakterize edilir. Zebra balıkları, insanlarla genetik korumaları, yüksek doğurmaları, saydam larvaları ve dış döllenmeleri nedeniyle FASD için güçlü bir modeldir. Zebra balıkları, kraniofasiyal iskeletin oluşumunu ve etanolun gelişim üzerindeki etkisini incelemek için onlarca yıldır kullanılmaktadır. 6,12,13,15,18,28,29.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yok.
Bu makalede sunulan araştırma, Ulusal Sağlık Enstitüleri/Ulusal Alkol Kötüye Kullanımı Enstitüsü (NIH/NIAAA) tarafından C.B.L.'R01AA031043 desteklenmiştir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| tpsUtil, tpsDig2, MorphoJ | https://sbmorphometrics.org | Ücretsiz Yazılım - indirme için yönetici izinleri gerekebilir | |
| GEÇMIŞ | https://www.nhm.uio.no/english/research/resources/past/ | Ücretsiz Yazılım - indirme için yönetici izinleri gerekebilir | |
| Bileşik Parlak Alan Mikroskobu | Olympus | BX53 |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.