ゼブラフィッシュの腎臓は、腎臓および造血両方成人の幹細胞/前駆細胞の本拠地であり、これらの細胞型と脊椎動物のモデル生物でそれらの子孫を研究する優秀な機会を表しています。ここでは、このような細胞の単離、移植、および腎臓および/または血液細胞集団の発現の研究などのアプリケーションに使用することができる大人のゼブラフィッシュの腎臓を、特定し、外科的に除去する研究者を可能にする詳細な解剖の手順を示しています。
成体幹細胞生物学の急成長分野で働く研究者は、通常のホメオスタシスと疾患状態の間に幹細胞の挙動と機能を調節するシグナルを理解しよう。成体幹細胞の理解は、再生医療1の将来のための広範な到達意味を持っています。例えば、成体幹細胞の生物学についてのよりよい知識は臓器が自分自身を癒したり、人間の1に移植することができるin vitroで成長している臓器のためのメソッドの作成 にトリガーされる治療戦略の設計を容易にすることができます。ゼブラフィッシュは、脊椎動物の細胞生物学2の研究のための強力な動物モデルとなっている。ゼブラフィッシュ3の胚発生の豊富なドキュメントと分析がなされている。成人の研究に本研究の生物の用途拡大をゼブラフィッシュコミュニティ内で進歩的な動きがあったとして、ごく最近になって、文書の成人の解剖学に求められる科学者や外科解剖の技法4を持っている。例えば、成体幹細胞集団の生物学を調査し、がんなど5のような疾患の洗練された大人のモデルを作るためにゼブラフィッシュを用いての関心をそこに展開しています。歴史的に、ゼブラフィッシュ成体の腎臓の分離は、腎臓が魚6,7の血液細胞の産生の解剖学的位置であるため、造血を研究するために尽力している。腎臓は、間にスペースを各所に分散している造血組織に囲まれ、樹状の手配に見られるネフロンの機能ユニットで構成されています。造血コンポーネントは、末端に8を差別化するまで、腎臓に生息している造血幹細胞(HSC)およびその子孫で構成されています。さらに、それは現在腎臓幹細胞/前駆細胞(RPC)のグループはまた、ゼブラフィッシュ腎臓の臓器に生息し、など、他の魚種9-11に見られるように、腎臓の再生と成長の両方を有効にすることが理解される。この新発見の光の中で、ゼブラフィッシュ腎臓は、成体幹細胞生物学研究のための2つのエキサイティングな機会の場所を収容するの臓器です。それは多くの未解決の質問はよくこの実験的なシステムで提供できることが明らかである。このフィールドの拡大を奨励するために、それは視覚化の詳細な方法を文書化してから、成人のゼブラフィッシュの腎臓の臓器を分離することは有益である。このプロトコルは、固定されていないと固定の両方の動物からの成体腎臓の解剖の詳細私たちの手順を。腎臓の臓器の解剖は、組織学、蛍光活性化細胞選別(FACS)11,12、発現プロファイリング13,14、および移植11,15として確立された技術を用いて造血と腎幹細胞とその子孫を分離し、特徴付けるために使用することができます。我々は、このプロトコルのその普及が最終的に人間のアプリケーションに変換できるゼブラフィッシュの研究のより広い使用を実装するための知識を研究者に提供することを願っています。
成体幹細胞は成人の体の形態1を維持する動的かつ不可欠なコンポーネントです。成体幹細胞はまた、疾患の状態の間に身体が被るそのダメージを打ち消すために役立つことができる、と成体幹細胞の機能不全または損失は、臓器機能の低下につながる可能性と癌の悪性腫瘍を促進し、老化に寄与することが示唆されている。成体幹細胞は分化した細胞型と区別する細胞の性質を示す。細胞分裂時には、成体幹細胞は自己複製し、順番に明確な差別化された子孫を生じさせることができる前駆細胞の製造が可能です。ために組織の恒常性1のそれらの重要な役割の成体幹細胞の細胞運命の決定及び効力を調節する経路を理解する上で大きな関心があります。例えば、多くの科学者は現在、ニッチの様々な成体幹細胞集団、または特殊な微小環境、そしてどのようにこのニッチは液性因子によって影響を受けるの維持信号を識別する為に使われます。
成人造血幹細胞(HSC)は、燃料、動物8の血液細胞の継続的な若返り多能性細胞である。造血は、成熟、分化血液細胞の種類は短命であり、そのために定期的に補充する必要があるため、脊椎動物の生物の寿命の間に絶えず継続されて活気のあるプロセスです。彼らは分けるように、造血幹細胞は自己再生すると赤血球、巨核球リンパ球と骨髄系の系統を生じさせる前駆細胞のシリーズを生産することによってこの重要な需要を供給する。これらの血液細胞型の各々は、組織への血餅形成の手段、または病原体の侵入に対する防御機構によって血管に傷害をシールするための方法をガス交換を提供するなど、循環のユニークな機能を実行します。造血幹細胞が長年にわたって認識されているが、魅惑的な質問の茄多は、これらの驚くべき細胞について未回答のままである。最近の研究では異なる長期的な自己複製のプロパティ、およびニッチの構成要素とHSC動作8を調節するシグナルの解明と造血幹細胞のサブクラスを同定した。ゼブラフィッシュは、この動物モデル8の遺伝子や分子属性に基づいて、造血の研究パラダイムの礎石の間で今である。ゼブラフィッシュを活用した研究は、魚の血液の調査8の生物医学的妥当性を強調し、哺乳類のような高等脊椎動物で保存されているHSC生物学についての小説洞察につながっている。
歴史的に、造血幹細胞についての知識は他の身体器官は成体幹細胞によって維持されているかどうかを調べるに求めて遠征するための道を開きました。多数の成体幹細胞集団は現在、脳から腸、皮膚、および骨格筋に多様な構造を介してまで、存在に感謝している。幹細胞分野における継続的な努力は、成体幹細胞、さらには他の分化細胞型は、様々な場面で強化された効力を表示する方法を識別する為に使われます。
腎臓に関しては、腎幹細胞が16存在するかどうかの腎臓専門医の間で大きな議論があった。独立した調査結果は、再生可能性の度合いを持つ哺乳類の腎臓細胞の集団を文書化しているが、これらの報告の凝集理解が達成されていない。興味深いことに、多くの魚種が確実に損傷ネフロンの再生に燃料を供給するだけでなく、成人期9中に全く新しいネフロンを育てることができる細胞を有しているという考えを支持する強い証拠がある。最近の研究は、ゼブラフィッシュ10,11で成人の腎臓の幹細胞の分子の特徴を識別し、これらのいわゆる腎幹細胞/前駆細胞(RPC)の11の自己再生能を実証した。今後の研究は、類似した腎細胞が哺乳類に存在するかどうかを確認するために必要とされる。それにもかかわらず、魚のRPCを調節する細胞および分子メカニズムに関する継続的な調査は、哺乳類の腎臓に刺激することができる方法回生偉業への洞察を提供することがあります。それは多くのRPCをについて理解することが残っている、とゼブラフィッシュの研究者に現在利用できる多くのツールがこれらの魅力的な疑問に取り組むために実装できることは明らかである。
このプロトコルでは、我々は大人のゼブラフィッシュの腎臓の解剖学的同定と郭清のための私達の方法を説明します。代替手順は、解剖用鋏を用いて腹部切開で腹腔を開くと、腎臓を解剖するために使用することができますが、我々は腹壁が開いて固定されているときに全体の腎臓へのアクセスで最も成功が発生しているとヘッドが削除されます。これらの細胞型と分離して作業したい問わず血液と腎臓の研究者が解剖の方法のいずれかを使用できます。なお、その単離及びワーキンために我々が記述する方法ゼブラフィッシュ成体の腎臓とgは確かにこの器官の解剖は、生理学から老化に至るまでのトピックの調査を追求するそれらの研究者のための研究を促進することができるように、成体幹細胞生物学の問題を追求する科学者に限定されません。さらに、この方法は分子的にラベル付けし、野生型または遺伝子変異ゼブラフィッシュ11から血液や腎臓の細胞の離散部分母集団を浄化して勉強するように、このような遺伝子組換えなどの他の技術と組み合わせて使用することができます。このような移植または前駆培養などの運用テストは、これらの細胞の効力とアイデンティティが定義されていることによって基礎を構成するように楽しみにして、幹細胞や前駆細胞型のような詳細な精製方法は、彼らの行動が規制される方法についての知識を得るために不可欠です。造血前駆細胞の培養法における最近の進歩は研究のための多くの新たな道を開き、腎人口17の培養に適合させることができる。ゼブラフィッシュの化学遺伝学は、さまざまなコンテキスト18-20に造血幹細胞および腎前駆細胞を調節する経路の同定に成功している、と上記の細胞生物学の技術と組み合わせてテストする便利な手段であり続けるだろう。一緒になって、ゼブラフィッシュモデルを使用して血液と腎臓の分野に画期的な貢献の数があった、とこれらの分野で研究を続け、今後数年間で振るうさらなる変革洞察することを約束。
The authors have nothing to disclose.
徐々に過去10年間に成人のゼブラフィッシュでこの解剖の技術を形成してきた戦略を開発する助けに彼らの無数の貢献のためゾンとデビッドソンの研究室のメンバーに感謝するRAW願い。さらに、我々はゼブラフィッシュのコロニーのための優秀な継続的な畜産のケアを提供するためのゼブラフィッシュ研究のためのノートルダムセンターのスタッフメンバーに感謝の意を申し上げます。 RAWは、NIH – NIDDK助成賞DK083512から研究資金を獲得し、そしてノートルダム大学からの寛大な研究室では、スタートアップ資金調達。
Name of the reagent | Company | Catalogue number |
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Dissection scissors | Roboz | RS-5882 |
Dissection forceps | Roboz | RS-5010 |
Dissection angled forceps | Roboz | RS-5058 |
Tricaine | Sigma | E10521 |
Paraformaldehyde | Electron Microscopy Services | 19210 |