Summary

全斑马鱼胚胎的延长时移共聚焦显微镜的分层安装方法

Published: January 14, 2020
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Summary

本文介绍了一种将脆弱的斑马鱼胚胎用于延长延时共聚焦显微镜的方法。这种低成本的方法很容易使用常规玻璃底显微镜盘在任何倒置显微镜上成像。安装以不同浓度的甘蔗层进行。

Abstract

发育动力学可以跟随活转基因斑马鱼胚胎在特定组织或细胞中表达荧光的共聚焦延后显微镜。成像整个胚胎发育的一个困难是斑马鱼胚胎长得很大。当像定期安装在0.3-1%低熔胶甘蔗中一样,甘蔗会施加生长限制,导致软胚胎体变形。然而,要进行共聚焦延时显微镜,胚胎必须固定。本文介绍了斑马鱼胚胎的分层安装方法,该方法限制了胚胎的活力,同时允许不受限制的生长。安装以不同浓度的甘蔗层进行。为了证明这种方法的可用性,整个胚胎血管、神经元和肌肉发育在转基因鱼中连续55小时成像。这种安装方法可用于使用倒置显微镜对整个斑马鱼胚胎进行简单、低成本的成像,无需模具或特殊设备。

Introduction

斑马鱼长期以来一直是发育生物学的模型生物,显微镜是可视化胚胎发育的主要方法。使用斑马鱼胚胎进行发育研究的优点包括体积小、光学清晰度高、发育迅速和成年鱼的繁殖性高。转基因斑马鱼线在某些组织或细胞中表达荧光,使得组织发育能够以大型脊椎动物所无法得到的方式直接可视化。结合延时显微镜,可以很容易地研究组织发育的细节和动态。

成像斑马鱼发育的一个困难是胚胎长得很大;胚胎在生命前3天内伸展其长度4次此外,早期胚胎的身体是软的,如果生长受到限制,很容易被扭曲。然而,要进行共聚焦显微镜,胚胎必须固定。为了保持胚胎在固定位置进行共聚焦延时成像,它们定期进行麻醉,并安装在0.3-1%的低熔胶胶胶中。这样做的好处是允许在一定时期内在成像过程中进行一些生长,同时限制胚胎的运动。胚胎的某些部分可以有效地成像像这样。然而,当使用这种方法对整个胚胎进行长时间的成像时,由于生长受限,生长受限,观察到扭曲。因此,需要其他安装方法。考夫曼及其同事通过将斑马鱼胚胎安装在含有低浓度的琼脂糖或甲基纤维素2的氟化乙烯丙烯(FEP)管中,描述了一种用于光片显微镜的替代安装斑马鱼胚胎,如选择性平面照明显微镜(SPIM)。该技术可以随着时间的推移对胚胎的产生产生产生极好的可视化效果。Schmidi等人描述了在FEB管中为光片显微镜3在Agarose中安装多达6个胚胎,在一次成像中提供了多个胚胎的可视化效果。模具已经被用来创造胚胎阵列,以有效地安装更多的胚胎4。Masselkink等人已经构建了3D打印塑料模具,可用于制造硅铸件,斑马鱼胚胎可以放置在不同阶段,使安装在一个恒定的位置成像,包括共聚焦成像5。3D打印也被用来制造模具,以96井格式6一致定位斑马鱼胚胎。有些模具是针对特定阶段定制的,可能不允许长时间无限制的生长,而其他模具则更灵活。最近,Weijts等人发表了一种四井盘的设计和制造,用于斑马鱼胚胎的活成像7。在这个菜中,麻醉鱼胚胎的尾巴和躯干被手动放置在一个清晰的硅胶屋顶下,紧贴在盖玻璃的上方,形成一个口袋。然后,通过添加0.4%的甘蔗,将胚胎固定在这个位置。这种安装允许对胚胎的约 2 mm 长的后部(树干和尾部)进行成像,并且由于每个井可以安装多达 12 个胚胎,该方法允许对多个样本进行成像。同样,希辛格和史蒂文顿最近提出了一种方法,其中鱼的头部安装在甘蔗,而尾巴可以自由生长,这种方法也有效地促进成像的树干和尾部区域的胚胎8。

本文介绍了斑马鱼胚胎的分层安装方法,该方法限制胚胎的运动,同时允许不受限制的生长。这种安装方法的优点是,它是一种低成本、快速、简便的方法,可使用任何倒置显微镜安装不同阶段的胚胎进行成像。在胚胎发育过程中,安装允许对全身(头部、躯干和尾部)进行长期成像。为了展示这种方法的可用性,整个胚胎血管,神经元和肌肉发育在转基因鱼的图像。每期两个胚胎,在3D的两个波长被图像的延时显微镜连续55小时,以呈现电影的组织发展。

Protocol

这里展示的动物工作得到了休斯敦大学和印第安纳大学的机构动物护理和使用委员会(IACUCs)的批准。 1. 鱼类养殖 注:使用脊椎动物模型需要IACUC批准的协议。它应按照相关的国家和国际准则进行。 保持成年斑马鱼如先前出版的文献9所述。 下午,将成年斑马鱼放入繁殖箱。以1:2的比例培育雄性与雌性。 <p class="…

Representative Results

安装方法的开发这项工作的主要目的是开发一种低成本的安装技术,用于长期对斑马鱼发育进行延时成像。分层安装方法的制定是为了允许脆弱的斑马鱼胚胎体完全生长,同时限制其运动。如果第1层的Agarose浓度过高,胚胎将变形和弯曲(图2)。生长在0.1%和0.5%的胚胎的甘蔗有缩短的尾巴,扭曲的鳍和弯曲的头。相反,如果生长的胶着胶浓度过低,胚胎在延?…

Discussion

本文介绍了一种用于延长整个斑马鱼胚胎的延时共聚焦显微镜的安装方法。安装方法最关键的步骤是确定琼脂糖的最佳浓度,允许不受限制的斑马鱼胚胎生长,同时使胚胎处于完全固定的位置进行共聚焦成像。由于甘蔗的最佳浓度非常窄,因此此值对在制备溶液期间测定甘蔗重量和E3体积时的错误非常敏感。最佳浓度也可能取决于胚胎的温度和阶段。因此,需要通过重复不同浓度的试验,为每一?…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

我们感谢阿尔伯特·潘和阿恩特·西亚克曼赠送的转基因鱼。我们感谢日本教育、文化、体育、科学和技术部的国家生物资源项目国家遗传学研究所的川口孝一为转基因斑马鱼HGn39b的礼物。我们还感谢法蒂玛商人和凯瑟琳·加耶夫斯基在共聚焦显微镜方面的协助,以及特雷西·特里奥特的照片。

这项工作得到了国家卫生研究院国家环境卫生科学研究所的赠款支持(赠款号P30ES023512和合同编号HHSN273201500010C)。SU得到了凯克计算癌症生物学项目(海湾海岸联合体CPRIT赠款RP140113)和休·罗伊和莉莉捐赠基金的资助。J-+G得到了罗伯特·韦尔奇基金会(E-0004)的支持。

Materials

Low melting agarose Sigma-Aldrich, MO A9414 Store dissolved solution at 4 °C
35 mm glass bottom dishes with No. 0 coverslip and 10 mm diameter of glass bottom MatTek Corporation, MA P35GCOL-0-10-C
Tricaine (MS-222) Sigma-Aldrich, MO E10521 Store dissolved solution at 4 °C
N-phenylthiourea (PTU) Sigma-Aldrich, MO P7629 Store dissolved solution at -20 °C
Micro cover glass 22×22 mm VWR 48366 067
Leica DMi8 fluorescence microscope Leica NA
LAS X software Leica NA Microscope software
DMC4500 digital microscope camera Leica NA
Nikon A1S confocal microscope Nikon Instruments Inc. NA
Nikon NIS AR Version 4.40 Nikon Instruments Inc. NA Microscope software

Riferimenti

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Citazione di questo articolo
Upadhyay, S., Vergara, L., Shah, P., Gustafsson, J., Kakadiaris, I., Bondesson, M. A Layered Mounting Method for Extended Time-Lapse Confocal Microscopy of Whole Zebrafish Embryos. J. Vis. Exp. (155), e60321, doi:10.3791/60321 (2020).

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