In vivo de imagens de Gene Transgenic Expressão em Individual Retinal Progenitores em embriões Zebrafish Quimérico para estudar celular Influências não-autônomos

A capacidade de visualizar os processos de desenvolvimento importantes em um vertebrado in vivo tem contribuído para tornar o peixe-zebra um modelo fundamental para o estudo de condições normais e de doenças (revisto em ^{1, 2).} Em particular, a retina neural é uma parte acessível do sistema nervoso central. A retina presta-se facilmente realizar estudos de neurogênese, devido à sua, ainda estrutura relativamente simples altamente organizado, e seus tipos de neurônios altamente conservadas entre espécies de vertebrados ^3. A dinâmica de comportamentos celulares tais como a proliferação, a saída do ciclo celular, divisão celular assimétrica, especificação de destino, a diferenciação e a formação de circuitos neurais pode ser seguido ao longo de todo o processo de retinogenesis, que é completado na retina central do peixe-zebra por 3 d pós-fertilização ( DPF) ^{4, 5,}ref "> ^{6, 7.}

Além disso, os requisitos funcionais de genes diferentes em cada uma das etapas acima mencionadas podem ser concomitantemente avaliada na retina de peixe-zebra, proporcionando uma vantagem sobre os outros modelos de vertebrado em que os fenótipos resultantes da aplicação de técnicas de knockout de genes só pode ser avaliado mediante o exame post mortem de tecidos fixados. Em particular, o uso de linhagens transgênicas em que podemos visualizar e monitorar a expressão de proteínas fluorescentes como transgenes repórter na retina, nos permite obter a resolução temporal da expressão do gene subjacente à génese de um tipo de célula neuronal particular. Devido ao rápido desenvolvimento do peixe-zebra, estes eventos pode ser visualizado durante todo o período de desenvolvimento, proporcionando assim uma percepção mais profunda sobre a importância temporal da expressão do gene em relação à aquisição identidade da célula neuronal e o comportamento das células.

Finalmente, estas abordagens podem ser combinadas de forma eficiente no peixe-zebra com a geração de quimera através de transplantes, resultando em percepções em dois aspectos chave da função do gene. Em primeiro lugar, as células transplantadas de um embrião doador, em que um gene particular foi derrubado enquanto elas se desenvolvem em um ambiente sem rótulo tipo selvagem examinando, nos permite obter informação relevante sobre a função do gene de uma forma de células-autônoma. Isto conduz a informações importantes sobre a função de factores destino determinantes da retina dentro das células progenitoras que são normalmente expressas em. Isto é exemplificado pela análise do resultado destino de desenvolvimento de células progenitoras que não podem gerar a proteína funcional a partir destes genes de ^{4, 6, 8, 9.} Utilizando esta abordagem, temos mostrado que fatores determinantes muitos Fate (por exemplo, Vsx1, Atoh7, Ptf1a, Barhl2) agir celular-autonomously para conduzir destinos neuronais específicos da retina; a falta de expressão do gene leva principalmente a um comutador de destino, de tal modo que as células com o gene knockdown permanecem viáveis através da adopção de um destino alternativo célula ^{4, 6, 7, 10.} Em segundo lugar, tais experiências quiméricas podem ser utilizadas para avaliar o tipo selvagem progenitores comportar quando elas se desenvolvem em diferentes ambientes genéticos. Por exemplo, através da comparação do desenvolvimento de células WT que normalmente expressam um gene de interesse (e transgene repórter) numa WT contra ambiente hospedeira manipulada (por exemplo, gene knockout / knockdown), os efeitos resultantes sobre a expressão do gene e o destino da célula pode ser avaliada . A falta de certos tipos de neurónios no ambiente hospedeiro, por exemplo, tem sido mostrado para influenciar o comportamento de células progenitoras de tipo selvagem de uma maneira célula não autónomo, para polarizar os para se diferenciarem em o O sub-representadosr neurônio tipos ^{4, 7, 11, 12} desaparecidos. Dado que os neurônios da retina nascem em uma ordem histológico conservada pela expressão sequencialmente de genes específicos destino determinantes neuronais (destino expressão gênica) (revisto em ^13), utilizou estes métodos para demonstrar como o momento da expressão do gene destino em progenitores tipo selvagem é afetado quando essas células progenitoras desenvolvem em ambientes de host da retina com composições celulares aberrantes induzidos. Aqui, descrevemos essas abordagens como evidência de como a combinação de técnicas relativamente padrão e utilizado permite o exame do sincronismo da expressão do gene destino no desenvolvimento de células progenitoras da retina ^{8, 9.}

Este protocolo descreve uma abordagem experimental combinar imagiologia com lapso de tempo a facilidade de performando transplante na ex vivo desenvolvimento do embrião de peixe-zebra para seguir mosaically indivíduo células marcadas ao longo de todo o período de retinogenesis desenvolvimento. Ao executar manipulações de genes funcionais quer no embrião hospedeiro, embrião dador, ambos ou nenhum, pode-se avaliar a autonomia célula da função do gene. Esta abordagem pode ser adaptada para questões de investigação amplamente semelhantes em qualquer outro sistema para o qual os componentes individuais aqui descritas são adequados.