본 프로토콜은 초파리 번데기 노툼의 고정 조직의 준비 및 시각화를 자세히 설명합니다. 그것은 손상되지 않았거나 상처 입은 조직에 사용할 수 있으며 조직의 원래 구조는 보존됩니다. 해부, 고정 및 염색 절차는 모두이 기사에서 설명합니다.
Drosophila melanogaster의 번데기는 변형 중에 며칠 동안 움직이지 않으며, 그 동안 얇은 투명한 성인 외피를 가진 새로운 몸을 개발합니다. 그들의 부동성과 투명성은 생체 내 라이브 이미징 실험에 이상적입니다. 많은 연구가 번데기 노툼의 등쪽 상피 단층에 초점을 맞추었는데, 그 이유는 접근성과 상대적으로 큰 크기 때문입니다. 상피 역학 및 발달에 대한 연구 외에도, notum은 상처 치유를 연구하는 데 이상적인 조직이었습니다. 부상 후, 전체 상피 복구 과정은 6-12 시간 이상의 라이브 이미징으로 캡처 할 수 있습니다. 라이브 이미징을위한 notum의 인기에도 불구하고, 고정 된 notum 샘플을 활용 한 출판 된 연구는 거의 없습니다. 고정 및 염색은 거의 모든 다른 초파리 조직에 대한 일반적인 접근법으로, 간단한 세포 얼룩 및 항체의 큰 레퍼토리를 활용합니다. 그러나 번데기 노툼은 깨지기 쉽고 몸에서 제거 한 후 말리거나 왜곡되기 쉽기 때문에 라이브 이미징을 보완하기가 어렵습니다. 이 프로토콜은 번데기 노텀을 손상되지 않고 레이저 상처 후에 고정하고 염색하는 간단한 방법을 제공합니다. 이 기술을 사용하면 번데기의 복부 쪽을 덮개 슬립에 붙여서 번데기를 고정시키고 유골을 조심스럽게 제거하고 고정하고 얼룩 지게합니다. notum 상피는 슬라이드 또는 두 개의 커버 슬립 사이에 장착되어 조직의 등쪽 또는 복부 쪽에서 이미징을 용이하게합니다.
Drosophila melanogaster의 번데기 notum은 동물이 움직이지 않고이 단계에서 투명한 큐티클을 가지고 있기 때문에 지난10 년 동안 라이브 이미징 연구에 점점 더 많이 사용되었습니다 1,2,3,4,5,6,7. 그러나 번데기 노툼은 해부하고 고치는 것이 어렵 기 때문에 항체 및 세포 염색으로 라이브 이미징 연구를 보완하기가 어렵습니다. 이 작업의 전반적인 목표는 새로운 또는 이전에 살아있는 이미지 샘플에서 항체 및 세포 염색에 대한 번데기 노툼을 해부하고 고정하기위한 재현 가능한 프로토콜을 만드는 것입니다.
유충이 변태를 시작함에 따라, 표피는 애벌레 큐티클에서 벗어나 단단한 번데기 케이스8을 형성합니다. 애벌레 몸 계획이 무너지고 새로운 성인 신체 계획이 개발됩니다. 이 기간 동안 번데기는 움직이지 않아 라이브 이미징에 이상적입니다. 일반적으로 이미지화 된 조직 중 하나는 번데기 노툼, 등쪽 흉부에서 형성되는 성인 단층 상피입니다. 노툼은 번데기 케이스(9)를 제거하기 위한 간단한 해부 후에 시각적으로 접근할 수 있다. 그런 다음 전체 동물을 장착 할 수 있으며 노툼은 몇 시간 또는 며칠 동안 살아있는 이미징 될 수 있으므로 발달, 항상성 및 상처 10,11,12,13,14 이후의 상피 세포 행동을 연구하는 데 이상적인 조직입니다. 그러나 notum은 깨지기 쉽고 소수성 인 얇은 투명한 성인 큐티클로 덮여 있기 때문에 해부하고 고치는 것이 어렵습니다. 이 소수성 큐티클은 신체의 나머지 부분에서 제거 할 때 수용액에서 말리는 경향이 있습니다. 따라서, 노툼 해부 및 고정은 드물게 보고되었으며, 해부(15,16,17,18)는 종종 기술되지 않는다. 문헌에 상세한 프로토콜이 없다면, Drosophila 연구원이 번데기 염색으로 라이브 이미징을 보완하는 것은 엄청나게 어렵습니다.
이 기술은 레이저 부상을 포함하여 이전에 생중계 된 샘플을 재현 가능하게 해부하고 수정하는 것을 목표로합니다. 라이브 이미징은 번데기 케이스의 제거가 필요하기 때문에,이 해부 기술은 번데기 케이스 4,19,20 내에서 번데기를 고정하거나 양분하는 이전의 프로토콜과 달리 전방 번데기 케이스를 제거하는 것으로 시작됩니다. notum은 깨지기 쉬운 조직이며, 상처는 취약성을 악화시킬 수 있습니다. 따라서이 섬세한 조직을 지원하기 위해 노툼의 외피 (상피 및 부착 된 투명한 성인 큐티클)와 머리와 복부의 일부는 번데기의 나머지 부분으로부터 멀리 해부되고 항상 수성 환경에 잠겨 있습니다. 이 방법은 조직이 말리고 사용할 수 없을 가능성을 줄입니다. 이 기술은 상처 후 30 분 (그림 1E-H) 및 상처 후 3 시간 (그림 1I-L)에서 상처 입은 노툼 조직을 성공적으로 염색했습니다. 이 프로토콜은 notum 발달 또는 상처 복구 기간 동안 효과적 일 것으로 예상됩니다. 현재의 기술은 번데기 노툼의 라이브 이미징 기능을 사용 가능한 면역 조직 화학 시약의 풍부함과 결합하고자하는 연구원에게 도움이 될 것입니다.
중요한 단계
세 단계를 최적화하면 이 프로토콜의 성공이 크게 향상됩니다. 먼저, 단계 1.5에서, 커버슬립에 도포된 접착제로 보존한다. 너무 많은 접착 접착제가 첨가되면 번데기가 고형화 된 접착 접착제의 두꺼운 층에 묻혀 해부가 불가능해질 수 있으며 notum 자체를 덮으면 접착제 접착제가 샘플의 빛을 차단합니다. 둘째, 2.3-2.6 단계에서 가능한 한 많은 측면 조직을 제외한 노텀의 상단 돔 만 제거해야합니다. 포함 된 경우, 측면 조직은 장착 중에 압축되어 노툼의 중간이 안쪽으로 휘어지게하여 종종 높은 수치 조리개 목표의 작동 거리 외부에 배치됩니다. 셋째, 세척 단계 2.9 동안, 단층 상피를 손상시키지 않도록 극도의주의를 기울여야합니다. 조직에 많은 부분이 누락되었거나 신호를 감지 할 수없는 경우이 단계가 비난받을 수 있습니다.
문제 해결
문제 1 : 장착 후, 번데기는 해부 중에 양면 테이프에서 멀어집니다. 이것은 특히 초보자에게 공통적 인 문제입니다. 가장 좋은 치료법은 번데기 케이스의 외부가 완전히 건조하거나 음식물 찌꺼기가 없는지 확인하는 것입니다. 한 쌍의 무딘 포셉으로 음식을 제거하고 케이스를 10-15 분 동안 공기 건조시키는 것은 테이프를 부착하는 데 도움이됩니다. 또는 비 지배적 인 손과 한 쌍의 무딘 포셉을 사용하여 해부 중에 번데기를 테이프에 대고 고정하십시오. 문제가 지속되면 케이스의 후부 끝 바닥에 5-10 μL의 작은 매니큐어 방울을 적용하고 경화시킬 수있게하면 일반적으로 번데기의 가장 무례한 경우에도 충분한 접착력을 제공합니다.
문제 2: 2.3단계에서 노텀이 붕괴되거나 외피를 통한 초기 위반이 원활하지 않습니다. 외피가 위반하기 어려운 경우 고정화 단계에서 접착제가 너무 많을 수 있습니다. 해부 된 번데기를 덜 접착 접착제에 넣으면이 문제가 개선됩니다. 또한 미세 해부 가위가 날카로운지 확인하십시오. 무딘 가위는 외피에 절단 할 수 없으며 안쪽으로 붕괴되는 경향이 있습니다. 일단 용혈림프가 번데기에서 쏟아져 나오면, 절단 블레이드 중 하나가 노툼을 변형시키지 않고 번데기에 들어갈 수 있는지 확인하십시오. 노툼이 붕괴되고 블레이드가 번데기에 들어 가지 않으면 블레이드가 번데기에 들어갈 때까지 저격을 계속하십시오.
문제 3: 2.4단계에서 가위가 외피를 잡거나 드래그합니다. 가위가 외피를 잡거나 끌기 시작하면 번데기의 반대편으로 전환하여 외피를 ‘느슨하게’진행하는 것이 종종 도움이됩니다. 더 무딘 미세 해부 가위는 외피를 통해 깨끗한 절단을 달성하기가 어렵고 날카로운 가위를 사용해야합니다.
문제 4: 염색 중에 샘플이 실수로 흡인됩니다(단계 3.1-3.6). 해부 된 노툼은 투명하기 때문에 보는 것이 어렵습니다. 대비를 제공하기 위해 커버슬립 아래에 진한 파란색 또는 검은색 시트를 놓는 것이 도움이 될 수 있습니다(오래된 피펫 팁 홀더 랙이 잘 작동합니다). 또한 모든 용액 변경은 해부 현미경으로 수행 할 수 있습니다.
문제 5: 신호가 감지되지 않거나 패치가 있는 신호가 감지되지 않습니다. 얼룩 관련 문제를 배제 한 후 신호가 감지되지 않거나 패치가 있으면 2.9 단계 (청소)가 범인일 가능성이 큽니다. 부재 또는 패치 신호는 청소 중 상피 조직의 손상 및 제거로 인해 발생할 수 있습니다. 반대로, 불량한 신호는 근육 밴드 / 지방 신체 세포가 제거되지 않으면 주변 조직에 비해 얼룩과 항체의 유골로의 확산을 제한 할 수 있기 때문에 폐색으로 인해 발생할 수 있습니다. 조직이 손상된 경우 청소하는 동안 더 부드럽게하는 것이 가장 좋은 해결책입니다. 대신 얼룩이 보이지만 패치가 많은 경우 청소 단계에 전념하는 활력 / 시간을 늘리면 가능한 한 많은 근육과 지방을 제거하는 것이 좋습니다. 또한, 얼룩 지속 시간을 늘리면 더 나은 청소로이 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다.
문제 6: 이미징 중에 노툼 조직이 뒤틀리거나 주름진 모양입니다. 조직의 뒤틀림과 주름은 두 가지 근원에서 비롯됩니다. 첫째, 장착 중에 노툼을 압축하면 버클과 워프가 발생합니다. 가장 좋은 해결책은 돔이 가능한 한 짧고 커버 슬립 스페이서 사이에 들어갈 수 있도록 가능한 한 많은 측면 조직을 제거하는 것입니다. 둘째, 해부 중에 노툼이 구부러진 경우,이 굴곡은 장착 중에 곧게 펴지지 않으므로 해부 중에 노텀이 뒤틀리지 않도록 특별한주의를 기울여야합니다. notum의 우발적 인 굽힘은 번데기의 나머지 부분으로부터 외피를 절단 할 때 가장 흔합니다. 번데기처럼 샘플 평면에 보관하는 대신 번데기에 비해 해부 가위를 비스듬히 두는 것이 유혹적입니다. 그러나 각진 가위는 평평하게 유지되는 대신 절단 할 때 외피가 위쪽으로 구부러지게합니다.
기존 방법, 제한 사항 및 향후 응용 프로그램
Wang et al.20 은 번데기 상피의 분리에 대한 비교 가능한 해부 프로토콜을보고했다. 이 기술은 번데기가 케이스 내에 남아 있고 메스로 빠르게 양분되어야합니다. 이 프로토콜은 라이브 이미징이 번데기 케이스의 큰 부분을 제거해야하기 때문에 이전에 라이브 이미지 샘플과 호환되지 않습니다. 번데기는 강성이 부족하기 때문에 케이스 외부의 번데기 이절편이 조직을 엉망으로 만들어서이 프로토콜의 생성에 영감을 불어 넣었습니다. 여기에 자세히 설명 된 기술은 노툼의 분리 및 고정을 허용하며, 냉동 절제, 계내 혼성화 또는 전자 현미경과 같은 다양한 다른 방법의 첫 번째 단계로 사용될 수 있습니다.
이 기술에는 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 첫째, 노툼을 해부, 고정 및 염색하는 것은 노툼 내의 형광 태깅된 단백질을 생영상화하는 것보다 더 많은 시간이 소요되며, 이는 번데기 케이스(9,23)를 제거하기 위한 간단한 해부만을 필요로 한다. 둘째, 다른 초파리 조직의 해부와 비교할 때,이 해부는 얇고 깨지기 쉬운 조직과 소수성 큐티클 때문에 더 어렵습니다. Drosophila epithelia에서 단백질을 단순히 시각화하기 위해 고정 배아, 애벌레 날개 디스크 또는 난소에 대한 면역 조직 화학이 더 쉽습니다. 그러나이 기술을 사용하면 라이브 이미징의 힘을 고정 및 염색과 결합 할 수 있으므로 일단 마스터되면 강력한 도구가 될 수 있습니다.
해부 / 고정 기술은 라이브 이미징보다 몇 가지 장점이 있습니다. 기저 (내부) 구조는 기저면으로 더 잘 해결할 수 있습니다 (그림 5L, J). 가장 중요한 것은, 살아있는 영상은 유전적으로 공급되어야하는 형광단으로 제한되며, 종종 긴 유전 적 교차 계획이 필요하다는 것입니다. 대조적으로, 본 프로토콜은 해부 및 고정을 필요로 하는 얼룩, 면역조직화학, 및 다른 기술의 적용을 허용한다. 이것은 조직에서 프로브되는 신호의 수를 극적으로 증가시키면서 실험 결과에 대한 시간을 잠재적으로 감소시킵니다.
The authors have nothing to disclose.
저자들은 번데기 상처에 사용되는 레이저 절제 시스템을 확립하고 프로토콜 개발에 대한 그의 공헌과 피드백에 대해 M. Shane Hutson 박사에게 감사하고 싶습니다. 이 작업은 APM과 M. Shane Hutson에게 1R01GM130130에 의해 지원되었습니다. JW는 2T32HD007502-21에서 지원되었습니다.
½” Scotch Permanent Double-Sided tape | Scotch 3M | 665 | |
0.1-10 µL uTIP pipette tip | Biotix | M-0011-9FC | |
22 x 22 mm No. 0 thickness coverslips | Thomas Scientific | 1207Z28 | |
24 x 60 mm coverslip | Corning | 2980-246 | |
3M VetBond | 3M | 1469SB | Called "adhesive glue" in protocol |
Anti-FasIII primary Mouse IgG2a | Developmental Studies Hybridoma Bank | 7G10 | |
Calcium Chloride | Fisher Chemical | c79-500 | |
Cy3-conjugated AffiniPure Goat Anti-Mouse IgG2a | Jackson ImmunoResearch | 115-165-206 | |
DAPI | Sigma Aldrich | D9542-1mg | |
Dumont #5 Fine Tip Forceps | Fine Science Tools | No. 11254-20 | |
Dumont #5 Fine Tip Forceps: Blunt | Fine Science Tools | No. 11254-20 | Heavily used and unsharpened forceps, or dulled with a whetstone |
Fisherbrand Double frosted microscope slides | Fisher Scientific | 22-034-486 | |
Fluorescent Light Source | Lumencor | Celesta 90-10512 | |
Fly Stock: EGFP-tagged Histone H2A | Bloomington Drosophila Stock Center | 24163 | |
Fly Vial Foam Plugs "Flugs" | Genesee Scientific | 49-101 | |
Humidified Chamber: Foil-wrapped small container lined with filter paper saturated with water | Cole-Parmer | 759075D | A great humidified chamber can be made from the styrofoam box containing Cole-Parmer cuvettes, 759075D, filled with 50 ml water. |
KimWipe | KimTech | 34155 | Called "Absorbent Tissue" in protocol |
Nikon Ti2 Eclipse | Nikon | Eclipse Ti2-E | |
NIS Elements Software | Nikon | AR | |
Parafilm | Pechiney Plastic Packaging | PM-996 | |
Paraformaldehyde (PFA) 16% | Ted Pella, Inc | 18505 | |
Plastic Vials | Genesee Scientific | 32-114 | |
Sodium Azide (NaN3) | Fisher Scientific | 19038-1000 | |
Stereo Microdissection Scope | Carl Zeiss | STEMI 2000 | |
Vannas Spring Scissors | Fine Science Tools | 15000-00 | New or freshly sharpened scissors |
Vecta Shield | Vector Laboratories | H-1000 | Called " antifade mounting medium" in protocol |
Vecta Shield with DAPI | Vector Laboratories | H-1200 | Not ideal for pupal notum. |
X-Light V2 Spinning Disc | Crest Optics | V2 L-FOV |