살아있는 Zebrafish의 배아에서 세포 이하 구조를 이미징

생체 내 이미징에서 가장 생리 학적 맥락에서 세포 행동의 직접 시각화를 제공합니다. 제브라 피쉬 배아, 자신의 신속하고 외부 개발 및 형광 라벨을 허용 유전 도구의 풍부한 배열의 투명성은 모든 주요 발달 이벤트의 역학을 규명하기 위해 생체 현미경의 사용 증가에 기여했다. 제브라 피쉬의 신경 시스템 개발의 이미징 연구는 예를 들어 크게 신경 전구 세포의 행동과 그 이후의 이동, 분화 및 회로 통합 ^1-8 포함한 자손의 운명에 대한 우리의 지식을 확장합니다.

스테이지는 이제 이러한 셀룰러 동작을 기초 세포 내 역학 조사를하도록 설정된다. 사실, 제브라 피쉬는 이미 생체 내 세포 생물학위한 도구로 악용되고있다. 골지 ^(15), 미토콘드리아 ^9-11을 시각화 할 수있게되었습니다 ^2,8,12-14 중심체, 미세 소관 ^(4)과 액틴 세포 골격 ^{(16)은 17} 엔도 좀과 생체 내에서 제브라 피쉬 배아에서 다른 세포 내 구조 중, ^1,18 혀끝 멤브레인의 구성 요소가 복잡한. 지금까지 이러한 세포 소기관의 기능에 대해 알려진 내용의 대부분은 배양 된 세포에 자신의 행동을 연구에서 비롯됩니다. 시험 관내 연구는 세포 생물학에 엄청난 통찰력을 산출하고 있지만, 문화의 세포는 완전히 생체 내 상황의 복잡성을 대변하지 않습니다 때문에 반드시 기능과 생체 내에서 세포 내 소기관의 역 동성을 반영하지 않습니다. 제브라 피쉬 배아는 세포 내 역학 조사에 생체 대안의 생존을 제공합니다.

척추 동물로서, 제브라 피쉬는 포유류에서 발견되는 상동 많은 기관계 (예, 신경 망막)을 갖는다. 또한, 피쉬 배아 점점 인간 질환 ^{(19, 20)을} 모델링하는데 사용되는 </s위로>, centrosomal 기능 (예를 들어, 소두증 ^(21)과 Leber 씨의 선천성 흑암 ^22)와에 미토콘드리아 기능 (예, 파킨슨 병 ^{23, 10, 24} 및 바르트 증후군 ²⁵ 퇴행성 신경)과 관련이있는 책임을 포함. 세포와 세포 내 수준에서 생체 내 이미징 이러한 경우 이러한 병리 적 상태의 기초가되는 세포 생물학의 더 나은 이해를 허용 할 것이다.

여기에 설명 된 방법의 전체 목표는 생체 광학 현미경에 사용 제브라 피쉬 배아 세포 내 소기관 및 기타 구조를 조사하기 위해 포괄적 인 가이드를 제공하는 것이다. 생체 내에서 세포 내 구조를 시각화 및 추적에 관련된 전체 작업 흐름을 설명한다 – 유전자 표지 접근 방식에서 일시적으로 발생 표현하고 안정적인 형질 전환 어류, 그리고 마지막으로 넓은 필드와 공 초점 현미경을 사용하여 영상화하기에. 이러한 시저의 각 동안edures이 많은 제브라 피쉬 실험실에서 사용되는 설명 프로토콜 최적화 및 세포 내 구조의 역학을 조사하기위한 간소화된다. 여기에 설명 된 일의 두 가지 특정 양태 언급 보증 먼저, 특정 세포 타입에서 유전자 라벨 소기관 여러 구성에서 GAL4-UAS 발현 시스템의 용도. 둘째, 생체 내에서 이미지 세포 내 구조에 넓은 필드와 공 초점 현미경의 직접적인 비교.

제브라 피쉬의 유전 라벨 세포 기관 및 기타 세포 내 구조에 대한 현재 전략 중 하나를 만들 프로모터 요소를 직접 융합 단백질 ^9,14,15. 시험 관내 전사 출장 RNA 결과의 발현을 유도 출장 mRNA의 ^-1,4,8- 또는 DNA 기반 구조의 사용 신속하고 폭 넓은 표현, 즉 그러나 조직 특이하지 않다. 캡핑 RNA 희석 또는 열화로 또한 발현 수준은 시간이 지남에 따라 감소. RNA의 따라서 사용을 기반으로(포스트 수정을 일반적으로 최대 3 일) 개발의 나중 단계에서 세포 기관의 역학 제한을 검토 구성한다.

이러한 제한은 표현의 공간 및 시간 제어가 특이 적 프로모터 요소에 의해 결정되는 DNA 작 제물을 사용하여 극복 될 수있다. DNA 기반 구조는 유전자 발현 수준에 GAL4-UAS 시스템에 상당한 개선의 맥락에서 사용되는 경우 ^{(26, 27)을} 관찰한다. 리포터 유전자는 GAL4 결합 상류 활성화 서열 (UAS)의 하류에 클로닝하는 동안이 분형 발현 시스템에서, 세포 유형 특이 적 프로모터 요소는 GAL4 전사 활성의 발현을 구동한다. 적절한 GAL4 드라이버와 UAS 리포터 조합하여, 발현은 다른 프로모터 뒤에 특이 적 발현 패턴이 요구 될 때마다 리포터 유전자를 복제 할 필요를 회피, 특정 세포 유형에 한정된다. 또한, 다수의 UAS 리포터 유전자의 발현 할 수있다하나의 GAL4 활성화에 의해 구동. GAL4-UAS 시스템은 따라서 세포 내 라벨에 대한 다양하고 유연한 유전 적 접근 방식을 제공합니다.

넓은 필드와 공 초점 현미경은 대부분 실험실의 일꾼입니다. 와이드 필드 시스템은 일반적으로 광원으로서 아크 램프를 사용하여 광 통로의 단부에 배치 된 카메라로 민감한 발광을 검출한다. 아웃 오브 포커스 빛이 두꺼운 샘플에 초점 정보를 가린다로이 영상 양상은 일반적으로 얇은 샘플로 제한됩니다. 공 초점 현미경은 초점 (즉, "광학 절편") ^(28)에서 발생한 것들 위에 초점면에서 발생한 신호를 선호하는 내장되어 있다는 점에서 넓은 필드 시스템 다르다. 광학 절편을 달성하기 위해 핀홀은 점 광원에 대​​한 공액 위치에 배출 경로에 배치된다. 레이저가 광원으로 사용되며, 신호는 광전자 증 배관 튜브 (PMT가)로 검출된다. 실제로, 레이저빔을 시료 위에 포인트 별 각 스폿 (화소)에서의 형광 방출 PMT를 검출되어 와이프된다.

여기 이미지 모두 현미경 양식의 직접적인 비교를 제공하는 넓은 필드와 공 초점 현미경을 모두 사용하여 제브라 피쉬 배아 생활에 매우 동일한 세포 내 구조. 이러한 비교를 제공하는 기본 목적은 손의 특정 질문에 가장 적합한 현미경 기술 선택을위한 가이드 라인을 제공하는 것입니다.

우리는 미토콘드리아와 중심체의 GAL4-UAS 기반 유전 라벨을 보여 여기에 설명 된 방법을 사용. 이러한 소기관 각 영상 기법의 적합성을 입증 넓은 필드와 공 촛점 현미경을 사용하여 신경계와 근육 세포가 다른 세포 유형에 이미징된다. 여기에 설명 된 방법을 용이하게 살아있는 배아 제브라 다른 세포 내 소기관 및 구조를 조사하도록 구성 할 수있다.