이 프로토콜은 초기 단계 제브라피시 배아의 저온 절에 대한 순차적 면역 형광 및 면역 히스토화학을 입증하여 특정 세포 집단에서 정확한 동국화 분석을 가능하게합니다.
세포 간 상호 작용의 조사는 수시로 특정 세포 인구및 정확한 단백질 현지화의 이산 표지를 요구합니다. 제브라피쉬 배아는 생체 내 모델과의 상호 작용을 검사하기 위한 훌륭한 도구입니다. 전체 마운트 면역히스토케미컬 및 면역형광 분석실험은 단백질 발현을 평가하기 위해 제브라피쉬 배아에 자주 적용된다. 그러나 3차원 공간에서 공동 국소화된 단백질의 정확한 매핑을 달성하기는 어려울 수 있습니다. 또한, 일부 연구는 동일한 기술과 호환되지 않는 2개의 항체의 사용을 요구할 수 있다(예를 들어, 항체 1은 면역조직화학에만 적합하고 항체 2는 면역형광에만 적합하다). 본 명세서에 기재된 방법의 목적은 초기 단계 제브라피시 배아로부터 유래된 개별 저온절에 대한 순차적 면역형광 및/또는 면역조직화학을 수행하는 것이다. 여기에서 우리는 단세포 수준에서 단백질 발현의 정확한 확인을 달성하기 위하여 면역형광, 화상 진찰, 면역성 화학, 단 하나 cryosection를 위한 화상 진찰의 순차적인 라운드의 사용을 기술합니다. 이 방법론은 개별 세포에 있는 다중 단백질 표적의 정확한 확인을 요구하는 초기 단계 zebrafish 태아에 있는 어떤 연구 든지 를 위해 적당합니다.
제브라피쉬는 현재 생물 의학 연구에서 다양한 분야에서 사용되는 매우 견고한 모델 유기체입니다. 특히, 제브라피시 배아의 신속한 외부 개발과 투명도는 생체 내 연구를 위한 훌륭한 도구를 제공합니다. 본 명세서에서, 우리는 저온절제 제브라피쉬 배아의 순차적 면역형광(IF) 및 면역조직화학(IHC) 분석을 위한 방법을 기술한다. 이 새로운 절차는 단일 슬라이드에 두 개의 항체의 순차적 적용을 사용하여 조직 섹션을 보존하면서 세포 수준에서 동국화 단백질을 정확하게 식별할 수 있습니다. 이 프로토콜은 마우스 모델과 비교하여 제브라피시어의 IF 및/또는 IHC 응용 분야에서 상대적으로 적은 수의 항체가 검증되었기 때문에 제브라피시 모델에 대한 연구에 특히 유용합니다.
세포 간 상호 작용의 관찰은 많은 연구 결과에 있는 필수적인 요소이고, 유기체 수준에 표현형의 기초가 되는 세포 수준에서 작동하는 분자 기계장치에 중요한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 추가적으로, 단백질 발현은 세포 기능, 특히 세포 내의 다중 단백질의 발현을 동시에 검토할 때 (공동 국소화)에 대한 정보를 제공할 수 있다. 전체 마운트 IHC 및 IF는 제브라피시 배아1,2,3,4,5,전체 마운트 절차에서 단백질 발현을 분석하는 데 일반적으로 사용되는 기술이지만, 전체 마운트 절차가 될 수 있습니다. 정확한 공동 지역화 데이터를 달성하는 데 문제가 있습니다. 우리의 경험에서, 조직의 층 사이 분화하고 전체 마운트 견본에 있는 단 하나 세포 수준에 단백질 발현을 구상하는 것은 어려울 수 있습니다. 이미징 소프트웨어 프로그램은 일반적으로 표면 염색과 더 깊은 염색을 구별하지 못할 수 있습니다. 비표면 수준의 단백질 발현은 보다 밝게 발현된 표면 수준 발현에 의해 가려질 수 있으며, 이로 인해 정량화가 부정확해질 수 있습니다. 또한, 대부분의 전통적인 얼룩말 제거 방법은 매우 독성6 따라서 사용하기에 덜 바람직하다.
IF 및 IHC와 같은 항체 기반 기술은 종종 단면 물질에서 단백질 발현을 검출하는 데 사용되며, 복잡한 조직 내에서 특정 단백질을 발현하는 이산 세포 집단의 식별을 단순화합니다. IHC는 일반적으로 다른 숙주 종에서 공액된 두 개의 상이한 항체를 사용하여 동질화에 일반적으로사용되며, 다른 색깔의 염색체 4,7,8,9로 시각화됩니다. , 10. 그러나 여러 염색체를 사용하면 비특이적 인 배경 염색 또는 색상11,12의비호환성으로 이어질 수 있습니다.
우리는 냉동 절제 된 초기 단계 제브라피시 배아에 순차적으로 IF 및 IHC에 의해 여러 단백질을 검출하기위한 새로운 프로토콜을 개발했습니다. 저온절제는 특히 제브라피쉬 배아와 같은 섬세한 조직에 적합하며, 저온절은 형광계 분석법13,14에대한 파라핀 내장 부편보다 우수하다. 우리는 단일 분석 유형에 대한 항체 비호환성 문제를 회피하기 위해 이중 색상 IF 또는 IHC가 아닌 결합 된 IF 및 IHC를 최적화하기로 결정했습니다. 이러한 문제는 제브라피시에 사용하기 위해 검증된 시판되는 항체의 수가 제한되어 있기 때문에 제브라피시와 관련된 연구에 특히 적합합니다. 실제로, 4개의 대기업의 연구 결과는 마우스에 사용하기 위한 상업적으로 유효한 항체가 제브라피시15에서사용하기 위한 대략 5,300 대 대략 112,000이었다는 것을 보여주었습니다. 마지막으로, 우리는 제브라피시 배아에서 얻은 작거나 제한된 조직 샘플로 작업 할 때 필수적인 단일 냉동 섹션에서 수행 할 수있는 프로토콜을 개발하기로 결정했습니다.
이 프로토콜은 Carmany-Rampey 및 Moens16에의해 기술된 바와 같이 blastula-to-blastula 이식에 의해 생성된 48시간 후 수정 후 키메라 제브라피시 배아에서 공여자 세포의 증식 거동을 평가하기 위해 고안되었다. 공여자 배아는 수용자 배아로 공여자 세포를 이식하기 전에 형광으로 표지된 덱스렌 컨쥬게이트를 가진 1세포 단계에서 주입되었다. 우리는 Ser 10 인산화 된 히스톤 H3 (pH3)에 대한 면역 형광을 사용하여 증식 세포를 감지하고 키메라 제브라피쉬 배아에서 기증자 세포를 검출하기 위해 표지 된 덱스 렌에 대한 면역 화학을 발견했습니다. pH3의 순차적 검출및 단일 저온 절 내에서 표지된 덱스렌은 두 마커를 발현하는 개별 세포를 식별하고 정량화할 수 있게 해 주었다.
저온 절제 제브라피시에 대한 이 순차적 IF/IHC 프로토콜은 단백질 발현을 위한 공동 국소화 프로토콜을 원하는 제브라피시 연구자들을 위한 유용한 도구를 제공할 것입니다. 이 프로토콜이 작은 조직 표본 및 제한된 항체 가용성과 같은 문제를 해결하기 위해 고안된 문제는 제브라피시 모델에만 국한되지 않습니다. 이 방법은 따라서 순차적 IF/IHC를 수행하고자하는 모든 연구자에게 사용될 수 있습니다.
윤리 성명서:
모든 동물 연구는 기관 동물 관리 및 사용 위원회에 의해 승인 되었다, 노스 캐롤라이나 주립 대학, 롤리, 노스 캐롤라이나, 미국.
우리는 저온 절제 된 제브라피시 배아에 대한 공동 국소화 실험을 수행하는 데 중요한 단계를 나타내는 결합 된 면역 형광 및 면역 조직 화학에 대한 새로운 방법을 제시했습니다. 기존 동국화 프로토콜의 중요한 부족이 작은 배아 및 저온 절제 물질17,18과함께 사용하기 위해 최적화되어 있으며, 둘 다 그렇지 않으면 일반적으로 분자 연구14에사용된다. 기존의 공동 국소화 프로토콜은 주로 두 개의 형광단17,18의동시 시각화에 초점을 맞추고 있다. 이러한 프로토콜은 잘 작동할 수 있지만, 그 유용성은 (i) 제브라피시에 사용될 수 있고 (ii) IF와 호환되는 항체의 가용성에 의해 제한된다.
우리는 제브라피시 배아에 대한 저온 절제의 사용이 보존 된 조직 형태측면에서 상당한 이점을 제공한다고 생각합니다. IHC는 극저온 절7,8보다파라핀 절에서 더 일반적으로 수행됨에 따라, 단백질 발현의 검출을 위한 저온절 기반 IHC 방법의 추가 탐구가 보증된다. 전체 마운트 IF의 사용은 제브라피시 배아의 발현 수준을 시각화하는 일반적인 방법이며, 저온절1, 2,3,4를 사용하는 IF보다 문헌에 보다 더 일반적으로 기술되어있다. 19. 그러나, 전체 마운트 프로토콜은 깊은 조직에서 발현되는 단백질의 정확한 국소화부족과 더 깊은 조직에서 단백질 발현을 모호하게 하는 표면 수준 발현 가능성을 포함하여 한계가 있다. 우리는 지속적으로 동결 보존, 단면화 및 순차적 IF 및 IHC 에 따라 세포 형태학의 우수한 유지 보수를 관찰했다. 단세포 수준에서 단백질 발현의 정확한 국소화를 요구하는 어플리케이션의 경우, 이 프로토콜에 설명된 바와 같이 단면도 기반 절차에 상당한 이점이 있다. 수지 내장은 초기 단계 제브라피시 배아20에서섹션에 IF 또는 IHC 검사를 수행하기위한 대안 옵션을 제공합니다. 수지 절은 저온 절에 비해 조직 형태학의 우수한 보존을 제공하고, 상대적으로 얇은 조직 섹션을 제조 할 수있다. 그러나, 제조사들은 일반적으로 면역계 분석제에 대한 수지 단면의 사용을 권장하지 않으며, 수지의 일부 성분은 단면도에서제거할 수 없고 항체 결합 부위(21)를 가릴 수 있다.
식 패턴을 정확하고 성공적으로 분석하는 데 는 프로토콜 전체가 필수적이지만 실험 성공에는 몇 가지 구체적인 단계가 중요합니다. 첫 번째 중요한 단계는 10월13,14에삽입하는 동안 배아를 처리하는 것입니다. 모든 배아에 대해 거의 동일한 영역에서 단면을 절단하도록 동일한 횡단 평면에서 각 배아의 방향을 지정하는 것이 어려울 수 있습니다. 우리는 작은 게이지 바늘을 사용하여 배아 배향을 위한 점성 OCT 매체를 통해 작고 의도적인 움직임을 수행하는 것이 너무 크고 너무 많은 OCT 매체를 대체하는 집게를 사용하는 것이 우수하다는 것을 것을을 발견했습니다. 두 번째 중요한 단계는 상당한 훈련과 경험없이 원하는 조직을 포함하는 고품질의 단면을 얻기 어려울 수 있기 때문에 냉동 블록의 절편 중에 발생합니다. 따라서 기술을 마스터할 때까지 테스트 샘플을 사용하는 것이 좋습니다. 세 번째 중요한 단계는 조직 샘플을 방해하거나 제거 할 수있는 커버 슬립 제거입니다. 우리는 커버 슬립을 느슨하게하고 PBS 용기에서 슬라이드를 느리게 제거하는 부드러운 교반의 조합이 커버 립을 제거하기위한 가장 효과적인 방법입니다 것으로 나타났습니다. 부드럽고 꾸준한 손이 가장 좋습니다. 연구원은 몇 가지 시행 착오가 효과적으로 커버 립을 제거하는 방법을 배울 필요가 있음을 발견 할 수있다.
프로토콜에 있는 추가 중요한 단계는 항체 최적화 (IF와 IHC 분석결과 둘 다를 위한 1 차적인 및 이차 항체) 및 염색체 기질 및 카운터스테인에 슬라이드의 노출을 포함합니다. 1 차적인 항체 특이성 및 표적 사격량에 관하여 철저한 연구는 필수적입니다; 일반적으로 IF/IHC 조합을 시작하기 전에 1차 항체 농도를 최적화하기 위해 수행될 IF 및 IHC에 대한 적어도 2개의 개별 실험에 대해 충분한 비-귀중한 샘플을 수집하는 것이 가장 좋습니다. 각 1차 항체에 대한 공지된 양성 및 음성 대조군을 포함하는 것은 IF 및 IHC 분석실험이 모두 적절히 수행되고 있는지 확인하기 위해 각 실험에서 필수적이다. 이차 항체 농도에 대한 조정도 필요할 수 있습니다. IHC 분석에 대한 발색성 기질 및 카운터스테인에 대한 조직 섹션의 노출 최적화는 제조업체 지침이 종종 광범위한 노출 시간을 설명하기 때문에 요구된다. 모든 염색체는 염색체 선택과 관련하여 신중한 계획이 필요한 카운터스테인 및 내인성 조직 색소 침착과 호환될 수 없습니다.
기재된 프로토콜에 적용될 수 있는 수많은 잠재적 수정이 있으며, IF를 위해 모두 사용될 수 없었던 다른 항체 조합으로 이 프로토콜을 성공적으로 수행했습니다. 위에서 언급 한 바와 같이, 발색 물질은 특정 카운터 스테인과 뚜렷한 호환성을 가지고있다. 이러한 구성 요소는 프로토콜에서 쉽게 수정할 수 있음을 발견했습니다. 부가적으로, 항체 배양에 대한 파라미터는 매우 유연하며, 원하는 염색 강도에 따라 증가 또는 감소될 수 있다. 포함 프로세스도 수정할 수 있습니다. 우리는 가로 절개에 집중하는 동안, 태아는 관심있는 특정 조직을 해결하기 위해 어떤 방향으로 쉽게 지향 될 수있다. 마지막으로 이 프로토콜에는 여러 개의 일시 중지 지점이 있습니다. 탈수된 배아는 몇 달 동안 -20°C에서 100% MeOH에 저장될 수 있다; 냉동 블록은 최대 3 개월 동안 -80 °C에서 보관 할 수 있습니다. 준비된 슬라이드는 슬라이드 박스에 최대 9개월 동안 -80°C에서 보관할 수 있습니다.
이 결합된 IF/IHC 프로토콜의 상대적 복잡성으로 인해 조직 품질부터 연구원 경험, 샘플 처리에 이르기까지 문제 해결이 필요할 수 있는 여러 가지 변형 또는 오류 소스가 있습니다. 위에서 설명한 대부분의 중요한 단계는 개별 사용자 수준에서 최적화가 필요하거나 특정 손재주, 기술 및 경험이 필요하기 때문에 중요한 것으로 간주됩니다. 그러나 비특이적 배경 염색과 낮은 신호 강도가 최적화를 필요로 하는 가장 중요한 문제라는 것을 발견했습니다. 모든 IF 또는 IHC 프로토콜과 마찬가지로 이러한 문제를 해결하는 것은 시간이 많이 걸리고 노동이 많이 소요될 수 있으며 두 기술이 결합되기 때문에 이 방법으로 복합화될 수 있습니다. 따라서 결합된 프로토콜을 진행하기 전에 IF와 IHC를 별도로 최적화하는 것이 좋습니다.
이 방법은 광범위한 실험에 유용할 것으로 예상하지만 잠재적인 제한사항이 있습니다. 이 절차의 성공적인 성과는 수많은 세척 단계를 포함하는 2개의 순차적인 실험을 통해 손상되지 않은 조직 샘플을 유지하는 데 달려 있습니다. 이러한 이유로, 품질저하될 수 있는 오래된 슬라이드의 사용을 포함하여 단면화 또는 조직 처리 중에 발생하는 모든 문제는 연구원이 이 프로토콜을 성공적으로 수행하는 능력을 크게 제한할 것입니다. 슬라이드는 최대 9 개월 동안 -80 °C에 보관 할 수 있지만 시간이 지남에 따라 슬라이드에 대한 조직 준수가 감소하고 우리는 준비 또는 이상적으로 한 달 이내에 사용되는 슬라이드로 최고의 성공을 거두었습니다. 두 번째 제한은 제브라피시 배아의 작은 발자국입니다. 우리는 초기 단계 태아에서 상대적으로 풍부하게 표현되는 단백질을 구상하는 데 유용하다는 것을 이 실험을 발견하는 동안, 일관되게 또는 낮은 수준에서 표현되는 단백질은 단면도에서 붙잡기 아주 어려울 지도 모릅니다. 마지막으로, 프로토콜은 10\u201212 μm 저온 절을 사용하기 때문에 더 작은 하위 세포 성분보다는 핵과 같은 더 큰 구조에서 단백질 발현을 평가하는 데 가장 적합합니다.
요약하자면, 당사의 결합된 IF/IHC 프로토콜은 초기 단계 제브라피시 배아에서 다양한 연구에 유리할 것이며, 이러한 표본에서 정확한 단백질 발현 분석에서 중요한 혁신을 나타냅니다. 그림5에 성공적으로 표시된 우리의 방법은 연구원이 현재 사용 가능한 1 차 항체의 다소 제한된 범위로 작업하는 동안 저온 절에서 초기 단계 얼룩말 배아의 섬세한 형태를 보존 할 수 있게 합니다. 이 종에서 IF 또는 IHC에서 사용하기 위해 검증되었습니다. 이 프로토콜은 항체 가용성에 유사한 제한에 의해 방해되는 다른 물고기와 수륙 양용 종 (예를 들어, 메다카 및 제노푸스 종)의 연구에 유용 할 가능성이 있으며, 기존의 포유류 모델에 적용 될 수 있습니다. 잘.
The authors have nothing to disclose.
이 작품은 NIH 교부금 5K01OD021419-02및 수의학의 NC 주립 대학에 의해 지원되었습니다.
15/25 | N/A | N/A | 15% fish gelatin/25% sucrose w/v, made in dH2O |
Alexa 555 secondary antibody | Invitrogen | A21429 | used at 1:2000 dilution in block buffer for IF |
Antibody Diluent | Dako | S3022 | |
Background Buster | Innovex | NB306 | |
block buffer (IF) | N/A | N/A | 5% normal goat serum, 0.1% Triton X-100 in 1X PBS |
cellSens imaging software | Olympus | cellSens | imaging software used with compound light microscope |
chimeric zebrafish embryos | N/A | N/A | AB wild-type chimera zebrafish embryos analyzed at 48 hpf |
Compound light microscope | Olympus | BX51 | used with digital camera and cellSens imaging software for image capture after IHC |
Confocal fluorescence microscope | Leica | DM 2500 | used with digital camera and Leica Application Suite Advanced Fluorescence imaging software for image capture after IF |
disposable plastic molds, 15 mm x 15 mm x 5 mm | Ted Pella | 27147-2 | |
Digital camera, light microscope | Olympus | DP27 | |
Digital camera, fluorescence microscope | Leica | TCS SPE | |
Ethanol | Koptec | V1001 | |
fish gelatin | Sigma | G7041 | |
Glass slides | Fisher | 12-550-15 | |
Hydrogen peroxide, 30% | Fisher | H325-100 | |
ImmPRESS HRP Polymer detection kit | Vector | MP-7401 | anti-rabbit secondary antibody, HRP polymer |
Leica Application Suite Advanced Fluorescence imaging software | Leica | LAS AF 2.3.6 | imaging software used with confocal fluorescence microscope |
Methanol | Fisher | A452-4 | |
Modified Meyer's Hematoxylin | Thermo | 72804 | |
Normal Goat Serum | MP Biomedical | 191356 | |
OCT medium | Tissue-Tek/Fisher | 4583/4585 | |
anti-Oregon Green antibody | Molecular Probes/Life Technologies | A889 | used at 1:7500 dilution for IHC |
Oregon Green Dextran | Invitrogen | P7171 | used at 2.5% in 0.2M KCl |
Paraformaldehyde, 4% | Acros Organics | 416780030 | made in lab in 1x PBS |
Permount | Fisher | SP15 | |
1X phosphate-buffered saline | made in lab | N/A | 50 mL 10x PBS, up to 500 mL volume with dH2O |
10X phoshpate-buffered saline | made in lab | N/A | use Cold Spring Harbor protocol |
1X PBSt | made in lab | N/A | 50 mL 10x PBS, 1 mL 10% Tween 20, up to 500 mL volume with dH2O |
anti-Ser10 phosphorylated Histone H3 antibody | Santa Cruz | sc-8656-R | used at 1:500 dilution for IF |
Scott's Tap Water | Electron Microscopy Sciences | 26070-06 | have used other brands successfully in addition to EMS |
sucrose | Amresco | 335 | |
Tween-20 | Fisher | BP337 | |
TO-PRO3 | Invitrogen | T3605 | used at 1:1000 in 1x PBS for IF |
1X Tris-buffered saline | made in lab | N/A | 50 mL 10x TBS, up to 500 mL volume with dH2O |
10x Tris-buffered saline | made in lab | N/A | 85 g NaCl, 61 g Tris base, up to 1 L volume with dH2O |
1X TBSt | made in lab | N/A | 50 mL 10x TBS, 1 mL 10% Tween 20, up to 500 mL volume with dH2O |
Triton X-100 | Acros Organics | 327371000 | |
Vectashield | Vector | H-1000 | non-hardening mounting media |
Vector NovaRed substrate | Vector | SK-4800 | HRP substrate |
Xylene | Fisher | X3P-1GAL |