애벌레 제브라 피쉬의 뇌 발달의 영상이 설명되어 있습니다. 3D 영상을 촉진하고 화학적 처리를 사용하여 뇌 혈관 발달을 수정하는 기술도 제공됩니다.
제브라 피쉬는 생체 내에서 발생 생물학 및 병리학을 연구 할 수있는 강력한 도구입니다. 작은 크기와 제브라 피쉬 배아의 상대적으로 투명성이 심장과 혈관의 개발과 같은 프로세스의 시각적 심사에 특히 유용합니다. 최근의 여러 연구에서 혈관 내피 세포에서 EGFP를 표현 형질 전환 지브라 피쉬는 화상에 사용하고, 공 초점 현미경을 사용하여, 뇌 및 망막 혈관 복잡한 네트워크를 분석한다. 설명은, 준비 치료 및 이미지 강화 녹색 형광 단백질 (EGFP)를 표현하는 제브라 피쉬 배아를 한 다음 뇌 혈관 시스템의 종합적인 3D 렌더링을 생성하기 위해 제공됩니다. 프로토콜은 배아의 처리, 공 촛점 이미징 및 EGFP 형광을 유지 고정 프로토콜 (가) 있습니다. 또한, 이러한 손상 근처의 신경 조직을 제거하지 않고 눈과 같은 뇌 혈관 구조의 고품질 이미지를 구하는 방법에 대한 유용한 정보가 제공됩니다. 잠재적 인 함정공 촛점 이미징은 자유롭게 사용할 수있는 오픈 소스 소프트웨어를 사용하여 공 초점 이미지 스택에서 3D 복원을 생성하는 데 필요한 단계와 함께 설명합니다.
제브라 피쉬는 발달 생물학을 연구 할 수있는 강력한 시스템을 제공하고, 그들의 태아의 상대적인 투명성 영상 기반 연구 1 의무이다. 제브라 피쉬는 이제 수십 년 동안 척추 동물의 개발을위한 모델로 사용되어왔다. 제브라 피쉬를 포함 Teleosts는 무척추 동물에 적당한 동체가없는 단순화 된 척추 혈관 시스템이 있습니다. 혈액이 산소를 함유 아가미를 통해 두 챔버 마음의 전방 펌핑된다. 아가미에서 피가 등쪽 대동맥에 수렴하고 더 작은 혈관에 동맥 분기, 장기 조직에 결국 도달하는 모세 혈관을 통과한다. 모세관 산소 이내에 해제되고 이산화탄소가 흡수된다. 모세 혈관의 정맥 측에 피가 더 큰 혈관에 흐르고 마침내 사이클이 반복 심장의 후방 챔버로 유입된다.
성인 제브라 피쉬는 한 번에 200 개 이상의 알을 낳기 및 ONC 수전자가 수정 된, 그들은 신속하게 2를 개발. 하루 만에 몸의 축이 아니라 융모 막 내부에 주변의 배아를 이동 계약과 근육을 포함하여, 개발되고있다. 2-7일에서 포스트 수정 (DPF)는 대부분의 신체 시스템은 눈과 식품 안쪽 또는 바깥쪽으로 밝은 빛에서 수영을 조정할 수있는 중추 신경계를 포함하여, 개발. 최대 7 DPF의 배아는 현미경과 시각화 수 있도록 충분히 작은 수 있습니다. 형광 단백질을 발현하는 형질 전환 라인은 공 촛점 또는 형광 현미경으로 몇 군데 있습니다. 공 촛점 이미징은 혈관 개발의 시스템 생물학의 관점을 제공 제브라 피쉬 배아에 완전한 혈관 구조의 3 차원 렌더링을 만들 수있는 오픈 소스 소프트웨어 3와 결합 할 수 있습니다. 그것은 혈관 네트워크 4,5의 시스템 수준의 분석을 허용하는 혈관과 뇌 혈관 복잡성의 변화와 관련된 연구는이 프로토콜에서 도움이 될 것입니다. 방법과 자원의 컴파일이 제공됩니다배아 제브라 피쉬의 혈관 구조의 영상을 필요로 연구에 쉽게 채택 및 이러한 기술을 허용하는 D. 동물 모델로서 지브라 피쉬의 비용 효율은 척추 동물 발달 및 항상성 분자 경로의 혈관 신생 효과를 평가와 새로운 플랫폼을 제공하기 위해 새로운 이미징 기술들과 결합된다.
여기에서 설명하는 방법은 zebrafish의 개발에 혈관 시스템의 시각적 인 연구를위한 기초를 제공한다. 고정 된 샘플은 고해상도 촛점 촬상. 초파리 및 C. 위해 사용될 수있는 반면 라이브 시험편, 심박수 및 심장 박출량과 같은 생리 학적 파라미터를 평가하기 위해 사용될 수있다 엘레 전신 영상을 허용하지만, 제브라 피쉬는 척추 동물이며, 내피 세포가 늘어선 관 시스템을 포함한 척추 동물의 조직에 대한 유용한 모델을 제공합니다. 이러한 연구는 제브라 피쉬 연구 공동체에서 중요한 유전자 변형 라인과 게놈 자원을 통합 할 수 있습니다. 3D 재구성 및 배아 제브라 피쉬에서 공 촛점 이미지의 렌더링, 여기에 설명 된대로, 혈관 분기와 같은 쥐와 생쥐와 같은 큰 동물 모델을 할 수없는 혈관의 밀도에 시스템 생물학의 접근을 허용. 또한, 제브라 피쉬가 수정 환경 (E3 버퍼)에서 개발 양막 류 (amniotes)로, 어디 하나는 쉽게 C를 추가 할 수 있습니다혈관 발달에 영향을 미치는 특정 효소 나 다른 프로세스를 억제 hemicals. 화학 약품 이송의 농도 및 타이밍은 연구원 미세 조정 처리 조건을 가능하게 변경 될 수있다.
1. 수정 및 문제 해결
이 시스템에 대한 수정 사항은 조직, 기관 또는 지역 특정 패턴 (10)의 다양한 EGFP 또는 다른 형광 단백질을 발현하는 형질 전환 제브라 피쉬의 라인을 통합 할 수 있습니다. 또한, zebrafish의 망막 신생 혈관의 변화의 분석은 최근 5를 발표하고있다. 이전의 배아와 성인 제브라 피쉬의 착색 문제는 규모 안료 또는 망막 색소를 생성하지 않는 유전자 변형 라인과 교차에 의해 보상 될 수있다. 감소 된 형광 문제는 일반적으로 부적절한 고정 조건에서 발생합니다. 1 일 동안 파라 포름 알데히드 (4 %)이 최적입니다 만 글 루타 알데하이드 (glutaraldehyde), 오스뮴 또는 알코올 등의 강한 고정 제는, 5 월EGFP 형광을 파괴한다. 고정 후, 배아는 4 ° C에서 PBS에 보관해야하고 항상 직사광선으로부터 보호.
이 기술의 2. 제한
이 프로토콜을 사용하여 생성 된 3D 렌더링의 품질과 해상도는 생성 된 이미지의 품질에 따라 달라집니다. 이러한 배아를 통해 빛의 침투는 표준 공 초점 현미경을 사용하여 중간 시상면으로 제한됩니다. 영상의이 부분은 이전의 배아와 성인 영상의 깊이를 제한하지만, 더 진보 된 다 광자 현미경 시스템은 깊은 수심에서 이미징 할 수 있습니다.
기존의 방법에 대하여 3. 의미
이 프로토콜은 전체 동물을 통합 할 수있는 시스템 레벨에서의 혈관 망의 분석 방법을 제공한다. 이러한 데이터의 이전 표현은 종종 함께 배치 일련의 이미지에 의존하지만, 3D 렌더링 공간 상대적으로 더 나은 해상도를 제공합니다참여 tionships.
4. 미래의 응용 프로그램
이미징 및 조직 처리의 새로운 발전은 이전의 배아 또는 성인 투명 11-14을 만드는 포함 할 수있는 방법에 대한 많은 새로운 응용 프로그램을 제공 할 것입니다. 향상된 투명성이 크게 공 초점 및 다중 광자 레이저로 조직의 침투를 증가시킬 것이다. 또한, 카메라 및 광전자 증 배관 튜브의 속도로 빨리 분석의 네 번째 차원을 제공하는 실시간 물고기의 3D 렌더링을 생성하는 것이 가능할 수도 증가한다.
5. 중요한 단계
이 프로토콜의 중요한 단계는 적절한 고정을 포함 이미징을위한 준비입니다. 영상은 사용할 수있는 최고의 숫자 구멍이 높은 품질의 목표에 고정 후 가능한 한 빨리 수행해야합니다. 해상도 사용한 촬상 시스템에 달려 있으므로 고품질의 시스템은 일반적으로 더 낫다. 3D 렌더링을 생성하면 메모리를 많이 사용메모리와 좋은 그래픽 프로세서의 다량 때문에 새로운 하이 엔드 컴퓨터를 권장합니다.
이들 방법은 신경, 근육, 동맥 또는 임의의 수의 개체군에서 GFP 또는 다른 형광 단백질을 표현 형질 전환 배아에 적용 할 수 있지만 여기에 기재된 시각 생물학 시스템은, 혈관 내피 세포에서 EGFP를 표현 형질 전환 지브라 피쉬 위해 최적화 된 다른 세포. 이 시스템으로 작업의 가장 큰 장점은 고정 및 / 또는 살아있는 동물에서,이 발달 기간 동안 언제든지 전체 배아에서 무슨 일이 일어나고 있는지 연구 할 수있는 기능입니다.
The authors have nothing to disclose.
저자는 이러한 기술 개발을 도왔 우리 실험실의 과거와 현재 회원을 감사드립니다. 일부 자금은 재생 의료 / CIRM (RN1-00538)에 대한 캘리포니아 연구소에서 부여로 DE 제공.
N – Phenylthiourea | Alfa Aesar, catalog #41972 | 0.2 M in E3 buffer, kept at 4oC | |
E3 buffer | Sigma | 5 mM NaCl, 0.17 mM KCl, 0.33 mM CaCl2, 0.33 mM MgSO4 | |
Confocal microscope | Nikon | D-EclipseC1 on a Nikon TE-2000U | |
Glass bottom dishes | Mat-Tek | ||
GSI IX/DAPT | N-[N-(3,5-Difluorophenacetyl-L-alanyl)]-S-phenylglycinet-butyl ester EMD Biosciences | ||
24 well plates | Becton-Dickinson, cat# 351147 | BD Falcon | |
Transfer pipettes | VWR, cat #414004-001 | VWR disposable transfer pipets | |
Methyl-cellulose | Alfa Aesar, cat#43146 | 3% in E3 buffer | |
NRD 4/6 Fish food | Brine Shrimp Direct | Dried | |
Brine shrimp | Brine Shrimp Direct | Live | |
Tungsten wire | Small Parts # TW-016-60 | 0.016” OD | |
Tricaine | VWR # 101107-950 | Tricaine methanesulfonate 250 mg/L in E3 buffer |