Seguendo i movimenti del tessuto Endocardial tramite cella fotoconversione nell'embrione di pesce zebra
Summary
Questo protocollo descrive un metodo per fotoconversione di Kaede proteina fluorescente in cellule endocardial del vivente degli embrioni di zebrafish che consente il tracciamento delle cellule endocardial durante lo sviluppo di valvola atrioventricolare del cuore e del canale atrioventricolare .
Abstract
Durante l’embriogenesi, le cellule subiscono cambiamenti dinamici nel comportamento delle cellule e decifrare la logica cellulare dietro a questi cambiamenti è un obiettivo fondamentale nel campo della biologia dello sviluppo. La scoperta e lo sviluppo di proteine di fotoconvertibile hanno aiutato la nostra comprensione di questi cambiamenti dinamici fornendo un metodo per evidenziare otticamente cellule e tessuti. Tuttavia, mentre fotoconversione, time-lapse microscopia e analisi delle immagini successive hanno dimostrato di essere molto successo nel scoprire dinamica cellulare in organi come il cervello o l’occhio, questo approccio è generalmente non utilizzato nel cuore in via di sviluppo a causa sfide posate dal movimento rapido del cuore durante il ciclo cardiaco. Questo protocollo è costituito da due parti. La prima parte descrive un metodo per photoconverting e successivamente tracking endocardial cellule (EdCs) durante lo sviluppo di valvola atrioventricolare del cuore e zebrafish canale atrioventricolare (AVC). Il metodo prevede di fermare temporaneamente il cuore con un farmaco in ordine per fotoconversione accurata a prendere posto. I cuori sono permesso di riprendere pestaggio dopo l’estrazione della droga e lo sviluppo embrionale prosegue normalmente fino a quando il cuore è fermato di nuovo per l’imaging ad alta risoluzione di photoconverted CDE in un momento dello sviluppo più tardi. La seconda parte del protocollo descrive un metodo di analisi di immagine per quantificare la lunghezza di una regione photoconverted o non photoconverted in AVC in giovani embrioni mappando il segnale fluorescente dalla struttura tridimensionale su una mappa bidimensionale . Insieme, le due parti del protocollo permette di esaminare l’origine e il comportamento delle cellule che compongono il zebrafish AVC e valvola cardiaca atrioventricolare e potenzialmente può essere applicato per lo studio di mutanti, morphants o embrioni che sono stati trattati con reagenti che interrompono lo sviluppo AVC e/o la valvola.
Introduction
Zebrafish è attualmente uno dei più importanti modelli vertebrati per studiare i processi cellulari e dello sviluppo in vivo. Ciò è in gran parte dovuto trasparenza ottica di zebrafish e disponibilità allo studio della genetica, che lo rende un potente modello per l’applicazione di tecniche ottiche che coinvolgono geneticamente codificato fotoresponsivi proteina tecnologie1. Specifico per lo studio dello sviluppo del cuore, zebrafish ricevere sufficiente ossigeno tramite diffusione tale che persino mutanti senza battito cardiaco possono sopravvivere attraverso la prima settimana di sviluppo, permettendo analisi sugli effetti dei geni dello sviluppo e perturbato flusso sanguigno sulla morfogenesi del cuore non è possibile nella maggior parte dei vertebrati2.
Il tubo di cuore di zebrafish è formato da 24 ore post fertilizzazione (hpf). Poco dopo la sua formazione, il tubo di cuore inizia a battere attivamente. Da 36 hpf, una costrizione chiara separa l’atrio dal ventricolo. Questa regione di costrizione è chiamata il canale atrioventricolare (AVC) e cellule in questo cambiamento di regione da una morfologia squamosa a morfologia cuboidali3. Inizia di zebrafish valvola atrioventricolare morfogenesi circa 48 h post fertilizzazione. Da 5 giorni post fecondazione, due opuscoli della valvola estendono l’AVC e impediscono il riflusso del sangue dal ventricolo all’atrio durante il ciclo cardiaco4. Rilevamento delle cellule durante la formazione AVC e valvola è impegnativo come il rapido battito del cuore, rende difficile seguire le cellule tramite microscopia time-lapse tradizionale5,6. Questo protocollo, adattato da Steed et al., 20167, descrive un metodo che utilizza la linea transgenica Tg (fli1a:gal4FFubs, UAS:kaede)8 zebrafish, in cui la proteina fotoconvertibile Kaede è espressa in cellule endoteliali, tra cui l’endocardio. La droga 2,3-butanedione-2-monoxime (BDM) viene utilizzato per interrompere temporaneamente il cuore battere, permettendo fotoconversione accurata di EdCs tra 36 e 55 hpf e imaging ad alta risoluzione di photoconverted EdCs intervalli di tempo inerente allo sviluppo specifico. Precedentemente è stato indicato che photoconverted di EdCs utilizzando questo metodo può rimanere distinguibili dai loro vicini non convertiti per cinque giorni o più dopo il tempo di fotoconversione7. Questo protocollo anche i dettagli di un metodo utilizzato per l’analisi di immagine di photoconverted CDE in embrioni più giovani di 48 hpf, che è stato usato con successo per seguire i movimenti dei tessuti durante lo sviluppo AVC (Boselli et al., in stampa)9. Speriamo che i lettori sarebbero trovare questo protocollo utile per lo studio di sviluppo AVC e valvola in embrioni normali e mutanti, morphants o embrioni droga trattato. Per un protocollo più generale relative al rilevamento delle cellule mediante fotoconvertibile proteine durante lo sviluppo di zebrafish, vedere l’articolo di Lombardo et al., 201210.
Protocol
Representative Results
Discussion
Temporizzazione di fotoconversione: Kaede anche se rimane brillantemente espressa in EdCs anche a 96 hpf, va notato che l’embrione cresce, luce laser diffonde più prima che raggiunga l’AVC, rendendo più difficile la fotoconversione ristretti di Kaede. At embrionale fasi oltre 55 hpf, la mongolfiera del ventricolo e l’atrio significa anche che il raggio laser viola utilizzato per fotoconversione non può raggiungere le cellule AVC senza passare per l’atrio o ventricolo. Ciò significa che oltre 55 hpf, al fine …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vorremmo ringraziare Anne-Laure Duchemin, Denise Duchemin, Nathalie Faggianelli e Basile Gurchenkov per aiutare a progettare e realizzare lo stampo descritto nel presente protocollo. Questo lavoro è stato supportato da FRM (DEQ20140329553), l’ANR (ANR-15-CE13-0015-01, ANR-12-ISV2-0001-01), il programma di EMBO Young Investigator, la Comunità europea, ERC CoG N ° 682938 Evalve e dalla concessione ANR-10-LABX-0030-INRT, un fondo di stato francese gestito da Agence Nationale de la Recherche sotto il telaio programma Investissements d’Avenir etichettato ANR-10-IDEX-0002-02.
Materials
| Materials | |||
| Necessary equipment for raising fish and collecting eggs (see the Zebrafish Book22 for details). | |||
| Stereomicroscope | |||
| Upright confocal microscope (Equipped with lasers operating at 488 nm, 561 nm, and 405 nm, a tunable multiphoton laser, and a Leica HCX IRAPO L, 25 ×, N.A. 0.95 objective) | Leica | Leica SP8 | |
| Heat block | ThermoScientific | 88870001 | |
| 35 mm x 10 mm tissue culture dish | Falcon | 353001 | |
| 6 well plate | Falcon | 353046 | |
| Petri dish | |||
| Forceps | |||
| Glass pipette | |||
| Mold | |||
| Reagents | |||
| 8 mg/mL Tricaine stock solution | |||
| 1 M BDM stock solution | |||
| UltraPure low melting point agarose | Invitrogen | 16520-050 | |
| Agarose | Lonza | 50004 | |
| PTU (1-phenyl-2-thiourea) | Sigma Aldrich | P7629 | |
| Embryo medium: 30x stock solution | |||
| Software | |||
| Matlab equipped with the Image Analysis, Curve Fitting, Bio-Formats Toolboxes | MathWorks | ||
| 8 mg/mL Tricaine stock solution | |||
| 200 mg of tricaine powder (Ethyl 3-aminobenzoate methanesulfonic acid) | Sigma-Aldrich | E10521 | |
| 25 mL Danieau | |||
| Adjust to pH 7, aliquot and store at -20 °C | |||
| 1 M BDM stock solution | |||
| 1 g BDM | Sigma-Aldrich | 112135 | |
| 10 mL ddH2O | |||
| Aliquot and store at -20 °C | |||
| Embryo medium: 30x stock solution | |||
| 50.7 g NaCl | Sigma-Aldrich | 7647-14-5 | |
| 0.78 g KCl | Sigma-Aldrich | 7447-40-7 | |
| 1.47 g Magnesium sulfate | Sigma-Aldrich | 7487-88-9 | |
| 2.1 g Calcium nitrite tetrahydrate | Sigma-Aldrich | 13477-34-4 | |
| 19.52 g HEPES (4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid) | Sigma-Aldrich | 7365-45-9 | |
| Adjust to pH 7.2 and store at room temperature | |||
| Mold | |||
| PlasCLEAR resin | Asiga | ||
| Plus 39 Freeform Pico 3D printer | Asiga |
References
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