Почки данио является домом для обеих почек и кроветворных стволовых / прогениторных клеток, и представляет собой отличную возможность для изучения этих типов клеток и их потомства в организме модель позвоночных. Здесь мы демонстрируем детальную процедуру вскрытия, которое позволяет исследователю выявить и хирургическим путем удалить почку взрослых данио, которая может быть использована для приложений, таких как изолятор, трансплантация, и выражение исследования почек и / или популяций клеток крови.
Researchers working in the burgeoning field of adult stem cell biology seek to understand the signals that regulate the behavior and function of stem cells during normal homeostasis and disease states. The understanding of adult stem cells has broad reaching implications for the future of regenerative medicine1. For example, better knowledge about adult stem cell biology can facilitate the design of therapeutic strategies in which organs are triggered to heal themselves or even the creation of methods for growing organs in vitro that can be transplanted into humans1. The zebrafish has become a powerful animal model for the study of vertebrate cell biology2. There has been extensive documentation and analysis of embryonic development in the zebrafish3. Only recently have scientists sought to document adult anatomy and surgical dissection techniques4, as there has been a progressive movement within the zebrafish community to broaden the applications of this research organism to adult studies. For example, there are expanding interests in using zebrafish to investigate the biology of adult stem cell populations and make sophisticated adult models of diseases such as cancer5. Historically, isolation of the zebrafish adult kidney has been instrumental for studying hematopoiesis, as the kidney is the anatomical location of blood cell production in fish6,7. The kidney is composed of nephron functional units found in arborized arrangements, surrounded by hematopoietic tissue that is dispersed throughout the intervening spaces. The hematopoietic component consists of hematopoietic stem cells (HSCs) and their progeny that inhabit the kidney until they terminally differentiate8. In addition, it is now appreciated that a group of renal stem/progenitor cells (RPCs) also inhabit the zebrafish kidney organ and enable both kidney regeneration and growth, as observed in other fish species9-11. In light of this new discovery, the zebrafish kidney is one organ that houses the location of two exciting opportunities for adult stem cell biology studies. It is clear that many outstanding questions could be well served with this experimental system. To encourage expansion of this field, it is beneficial to document detailed methods of visualizing and then isolating the adult zebrafish kidney organ. This protocol details our procedure for dissection of the adult kidney from both unfixed and fixed animals. Dissection of the kidney organ can be used to isolate and characterize hematopoietic and renal stem cells and their offspring using established techniques such as histology, fluorescence activated cell sorting (FACS)11,12, expression profiling13,14, and transplantation11,15. We hope that dissemination of this protocol will provide researchers with the knowledge to implement broader use of zebrafish studies that ultimately can be translated for human application.
Взрослые стволовые клетки являются динамичными и основные компоненты, которые поддерживают взрослую форму тела 1. Взрослые стволовые клетки также могут служить для противодействия ущерб, который несет тело во время болезненных состояний, а также дисфункции или потери взрослых стволовых клеток может привести к снижению функции органа, а был вовлечен на диске рака злокачественные опухоли и способствуют старению. Взрослые стволовые клетки выставке сотовой свойства, которые отличают их от дифференцированных типов клеток. После деления клетки, стволовые клетки способны к самообновлению и производство клеток-предшественников, которые в свою очередь может привести к различным дифференцированным потомство. Существует большой интерес к пониманию путей, которые регулируют ячейки судьба решения и потенции взрослых стволовых клеток из-за их важную роль в тканевого гомеостаза 1. Например, многие ученые в настоящее время стремятся идентифицировать сигналы, которые поддерживают различные взрослых стволовых клеточных популяций в своей нише, или специализированные микроокружения, и как эта ниша влияние гуморальных факторов.
Взрослые гемопоэтические стволовые клетки (ГСК) в плюрипотентные клетки, которые способствуют постоянному обновлению клеток крови у животных 8. Кровотворение является динамичной процесс, который постоянно текущие в течение жизни организма позвоночных, потому зрелых дифференцированных типов клеток крови являются короткоживущими и, следовательно, должны быть пополнены на регулярной основе. Как они делят, ГСК поставки этого важнейшего спрос самообновлению и производству серии предшественников, которые приводят к эритроидных, мегакариоцитов, лимфоидной и миелоидной линий. Каждый из этих типов клеток крови выполняет уникальные функции в обращении, включая обеспечение газообмена в тканях, путь для герметизации травмы кровеносных сосудов путем образования тромба, или механизмы защиты от вторжения патогенных микроорганизмов. Хотя ГСК были признаны на протяжении многих лет, множество увлекательных вопросы остаются без ответа об этих удивительных клетках. Недавние исследования выявили подклассы ГСК с различными долгосрочных самообновлению свойств и выяснение нишу компонентов, а также сигналы, которые модулируют HSC поведения 8. Данио в настоящее время среди краеугольных камней парадигм кроветворения исследования, основанные на генетических и молекулярных признаков данной животной модели 8. Исследование использования данио привели к новым более глубокое представление о биологии HSC, которые сохраняются с высших позвоночных, как млекопитающие, подчеркивая биомедицинских актуальность исследования крови рыб 8.
Исторически сложилось, что знания о ГСК проложила путь для экспедиций, стремящихся обнаружить, если другие органы тела поддерживаются взрослыми стволовыми клетками. Многочисленные популяции взрослых стволовых клетка сейчас оценили свое существование, начиная в самых разных структур мозга в кишечник, кожу и скелетные мышцы. Продолжение усилий в области стволовых клеток пытаются определить, как взрослые стволовые клетки и даже других дифференцированных типов клеток может отображать расширение потенции в различных условиях.
Что касается почек, было большой дискуссии среди нефрологов, является ли почечные стволовые клетки существуют 16. Независимые результаты зафиксировали популяций клеток почек у млекопитающих, которые обладают различной степенью регенеративный потенциал, но сплоченная пониманием этих докладов до сих пор не достигнуто. Интересно, что имеются убедительные доказательства, подтверждающие мнение, что многие виды рыб обладают клетки, которые могут энергично топлива регенерацию поврежденных нефронов, а также растут совершенно новых нефронов в зрелом возрасте 9. Недавняя работа выявила молекулярные признаки взрослых стволовых клеток почек в данио 10,11, и продемонстрировала самообновлению потенции так называемые почечные стволовых / прогениторных клеток (RPC) 11. Будущие исследования необходимы, чтобы установить, является ли аналогичные клетки почек присутствуют в организме млекопитающих. Тем не менее, продолжил исследования о клеточных и молекулярных механизмов, которые регулируют рыбу RPC, могут дать представление о том, как регенеративные подвиги может стимулироваться в млекопитающих почки. Очевидно, что многое еще предстоит понять о RPC, и что много инструментов, теперь доступны для рыбок данио исследователь может быть реализован для решения этих интригующих вопросов.
В этом протоколе, мы описываем наш метод для идентификации и анатомическое вскрытие почек взрослых рыбок данио. Альтернативные шаги могут быть использованы, чтобы рассекать почек, таких как открытие брюшной полости с использованием вентральный вырез рассечение ножницами, однако, мы столкнулись с самым успех в получении всей почки, когда брюшная стенка закреплена открытым и голова будет удален. Кровь и почек исследователей, так, желающие, чтобы изолировать и работы с этими типами клеток можно использовать как метод вскрытия. Следует отметить, что метод описан для изоляции и Workinг с данио почек взрослых, конечно, не ограничивается ученых, которые хотели бы продолжить вопросы взрослых биологии стволовых клеток, а рассечение этого органа может способствовать исследований для тех исследователей, проводит исследования по темам, начиная от физиологии к старению. Кроме того, этот метод может использоваться в сочетании с другими технологиями, такими как трансгенных, таким образом, чтобы молекулярно этикетку, а затем очистить и исследование дискретных субпопуляций крови и клетках почек от дикого типа или генетически мутанта данио 11. Заглядывая вперед, такие детальные процедуры очистки типов стволовых клеток-предшественников и имеет важное значение для получения знаний о том, как их поведение регулируется в качестве оперативных тестов, таких как трансплантация или прародитель культивирования составляют основу которой потенции и идентичность этих клеток определяется. Последние достижения в области культуры методами гемопоэтических предшественников откроет множество новых возможностей для исследования, и могут быть адаптированы для культивирования почечной населения 17. Данио рерио химической генетики добились успеха в выявлении путей, которые модулируют ГСК и почечной прародителей в различных контекстах 18-20, и будет продолжать быть полезными проспект для проверки в сочетании с выше методы клеточной биологии. Взятые вместе, было число новаторский вклад в области гематологии и нефрология использованием модели данио рерио, и продолжил исследования в этих аренах обещает обладать дальнейшего преобразующую идеи в ближайшие годы.
The authors have nothing to disclose.
RAW хотел бы поблагодарить членов Зон и Дэвидсон научно-исследовательские лаборатории для своих бесчисленных вклад в оказание помощи в разработке стратегий, которые постепенно форме это рассечение технику у взрослых данио за последнее десятилетие. Кроме того, мы хотели бы выразить нашу благодарность сотрудникам Нотр-Дам Центр исследований данио рерио за предоставление отличной постоянного ухода хозяйства для нашей данио колонии. RAW получил финансирование научных исследований из NIH-NIDDK гранта до DK083512, и щедрый лаборатории начального финансирования из Университета Нотр-Дам.
Name of the reagent | Company | Catalogue number |
---|---|---|
Dissection scissors | Roboz | RS-5882 |
Dissection forceps | Roboz | RS-5010 |
Dissection angled forceps | Roboz | RS-5058 |
Tricaine | Sigma | E10521 |
Paraformaldehyde | Electron Microscopy Services | 19210 |