Der Zebrafisch Niere ist die Heimat sowohl Nieren-und blutbildenden adulten Stammzellen / Vorläuferzellen, und stellt eine hervorragende Gelegenheit, diese Zelltypen und ihre Nachkommen in einem Wirbeltier Modell-Organismus zu studieren. Hier zeigen wir eine detaillierte Analyse Verfahren, dass der Forscher ermöglicht zu erkennen und operativ zu entfernen, die erwachsenen Zebrafisch Niere, die für Anwendungen wie Zellisolation, Transplantationsmedizin und Expressionsstudien von Nieren-und / oder Blut Zellpopulationen verwendet werden können.
Die Forscher arbeiten in dem aufstrebenden Gebiet der adulten Stammzellen Biologie versuchen, die Signale, die das Verhalten und die Funktion von Stammzellen während der normalen Homöostase und Krankheit Staaten regeln zu verstehen. Das Verständnis von adulten Stammzellen hat breite reichende Folgen für die Zukunft der Regenerativen Medizin 1. Zum Beispiel kann ein besseres Wissen über adulte Stammzellen Zellbiologie erleichtern die Gestaltung der therapeutischen Strategien in welchen Organen ausgelöst werden, um sich selbst oder auch die Schaffung von Verfahren für den Anbau von Organen in vitro, die in Menschen 1 transplantiert werden können heilen. Der Zebrafisch hat sich zu einem leistungsstarken Tiermodell für die Untersuchung von Wirbeltieren Zellbiologie 2. Es hat eine umfangreiche Dokumentation und Analyse der embryonalen Entwicklung im Zebrafisch 3 wurde. Erst vor kurzem haben Wissenschaftler versucht, erwachsene Anatomie und chirurgische Dissektion Techniken 4-Dokument, da es eine progressive Bewegung innerhalb der Zebrafisch-Community, um die Anwendungen dieser Forschung Organismus Studien mit Erwachsenen zu erweitern wurde. Zum Beispiel gibt es den Ausbau Interessen bei der Nutzung Zebrafische, um die Biologie von adulten Stammzell-Populationen zu untersuchen und anspruchsvollen Erwachsenen-Modelle von Krankheiten wie Krebs 5. Historisch gesehen hat die Isolierung des Zebrafisch erwachsenen Nieren wurden für die Untersuchung Hämatopoese instrumental, als die Niere der anatomischen Lage der Blutkörperchen in Fischen 6,7 ist. Die Niere ist von Nephron Funktionseinheiten in arborized Regelungen gefunden, um hämatopoetische Gewebe, das in den Zwischenräumen verteilt ist umgeben sind. Die hämatopoetischen Komponente besteht aus hämatopoetischen Stammzellen (HSZ) und ihre Nachkommen, dass die Niere leben, bis sie unheilbar unterscheiden 8. Darüber hinaus ist es nun klar, dass eine Gruppe von renaler Stamm / Vorläuferzellen (RPCs) bewohnen auch der Zebrafisch Nieren Orgel und ermöglichen sowohl Nieren-Erneuerung und Wachstum, wie in anderen Fischarten 9-11 beobachtet. Im Lichte dieser neuen Entdeckung ist die Zebrafisch-Niere ein Organ, dass der Standort von zwei spannende Möglichkeiten für adulte Stammzellen Zellbiologie Studien Häuser. Es ist klar, dass viele offene Fragen und konnte mit diesem experimentellen System bedient werden. Zur Förderung Expansion auf diesem Gebiet, ist es von Vorteil, um detaillierte Methoden der Sichtbarmachung Dokument und dann die Isolierung des erwachsenen Zebrafisch Niere Organ. Dieses Protokoll Einzelheiten unseres Verfahrens zur Dissektion der erwachsenen Nieren von beiden fixierten und fest Tieren. Dissection der Niere Organ kann zur Isolierung und Charakterisierung von hämatopoetischen und renalen Stammzellen und ihren Nachkommen mit etablierten Techniken wie Histologie, Fluoreszenz-activated cell sorting (FACS) 11,12, expression profiling 13,14 und 11,15 Transplantation werden. Wir hoffen, dass die Verbreitung dieses Protokolls werden die Forscher mit dem Wissen, dass die breitere Verwendung von Zebrafisch-Studien, die letztlich für die Anwendung beim Menschen übersetzt werden kann umzusetzen.
Adulte Stammzellen sind dynamisch und wesentliche Komponenten, die den erwachsenen Körper Form 1 aufrecht zu erhalten. Adulte Stammzellen können auch dazu dienen, Schäden entgegenwirken, die den Körper entstehen während der Erkrankungen und der Dysfunktion oder Verlust von adulten Stammzellen, um den Rückgang der Organfunktion führen und hat in Verbindung gebracht, um Krebs Malignome fahren und tragen zur Alterung. Adulte Stammzellen weisen zelluläre Eigenschaften, die sie von differenzierten Zelltypen unterscheiden. Bei der Zellteilung werden adulte Stammzellen in der Lage sich selbst zu erneuern und die Produktion von Vorläuferzellen, die wiederum Anlass zu verschiedenen differenzierten Nachkommen geben können. Es besteht ein großes Interesse für das Verständnis der Signalwege, die die Zelle Schicksal Entscheidungen und Wirksamkeit von adulten Stammzellen aufgrund ihrer wichtigen Rolle in Gewebshomöostase 1 zu regeln. Zum Beispiel sind viele Wissenschaftler, die derzeit versuchen, die Signale, die verschiedene erwachsenen Stammzell-Populationen in ihrer Nische, oder spezielle Mikroumgebung, und wie diese Nische wird durch humorale Faktoren beeinflusst halten zu identifizieren.
Adult hämatopoetischen Stammzellen (HSZ) sind pluripotente Zellen, die Kraftstoff die kontinuierliche Verjüngung der Blutkörperchen bei Tieren 8. Hämatopoese ist eine lebendige Prozess, der ständig laufende während der Lebensdauer eines Wirbeltier-Organismus, weil die reifen differenzierten Blut Zelltypen kurzlebig sind und müssen daher regelmäßig erneuert werden. Als sie sich teilen, Versorgung HSCs dieser entscheidenden Nachfrage durch Selbst-Erneuerung und Herstellung einer Reihe von Vorläufern, die Anlass zu der erythroiden, Megakaryozyten, lymphoiden und myeloischen Linien. Jede dieser Blut Zelltypen führt einzigartige Funktionen in den Kreislauf, einschließlich der Bereitstellung der Gasaustausch im Gewebe, so zum Abdichten von Verletzungen der Blutgefäße durch die Bildung von Blutgerinnseln oder Abwehrmechanismen gegen eindringende Krankheitserreger. Während HSCs seit vielen Jahren erkannt haben, bleiben eine Fülle von faszinierenden Fragen offen über diese faszinierenden Zellen. Jüngste Studien haben Unterklassen von HSK mit verschiedenen langfristigen Selbst-Erneuerung Eigenschaften und die Aufklärung der Nische Komponenten und signalisiert, dass HSC Verhalten modulieren 8 identifiziert. Der Zebrafisch gehört heute zu den Eckpfeilern der Hämatopoese Forschung Paradigmen, basierend auf der genetischen und molekularen Eigenschaften von diesem Tiermodell 8. Forschung unter Verwendung der Zebrafisch hat zu neuen Einsichten über HSC Biologie, die mit höheren Wirbeltiere wie Säuger konserviert sind, betonen die biomedizinischer Relevanz von Fisch Blutuntersuchungen 8 geführt.
Historisch gesehen hat das Wissen über HSCs ebnete den Weg für die Expeditionen versucht, herauszufinden, ob andere Körperorgane durch adulte Stammzellen beibehalten werden. Zahlreiche erwachsenen Stammzell-Populationen sind jetzt geschätzt auf zu existieren, reicht über verschiedene Strukturen aus dem Gehirn in den Darm, Haut und Skelettmuskulatur. Fortsetzung der Bemühungen in der Stammzell-Bereich suchen, um herauszufinden, wie adulte Stammzellen oder sogar andere differenzierte Zelltypen können verbesserte Wirksamkeit in verschiedenen Einstellungen anzuzeigen.
Im Hinblick auf die Niere, hat es große Debatten unter Nephrologen, ob Nieren-Stammzellen 16 vorliegen worden. Unabhängige Erkenntnisse haben Populationen von Nierenzellen in Säugetieren, die in unterschiedlichem Maße von regenerativen Potential besitzen dokumentiert, aber ein zusammenhängendes Verständnis dieser Berichte ist noch nicht erreicht werden. Interessanterweise gibt es starke Hinweise auf die Vorstellung, dass viele Fischarten Zellen, die robust Kraftstoff Regeneration geschädigter Nephrone können sowie wachsen völlig neue Nephrone im Erwachsenenalter 9 besitzen unterstützen. Neuere Arbeiten haben die molekulare Kennzeichen der erwachsenen Nieren-Stammzellen in der Zebrafisch 10,11 identifiziert, und demonstrierte die Selbst-Erneuerung Potenz dieser sogenannten renalen Stammzellen / Vorläuferzellen (RPCs) 11. Zukünftige Studien sind notwendig, um festzustellen, ob analog Nierenzellen in Säugern sind. Dennoch kann weiterhin Untersuchungen über die zellulären und molekularen Mechanismen, die Fische RPCs regulieren Einblick in die regenerative Leistungen können in der Säugetierniere stimuliert werden können. Es ist offensichtlich, dass noch viel über RPCs verstanden werden, und dass die vielen Tools nun auch für die Zebrafisch-Forscher kann implementiert, um diese faszinierenden Fragen anzugehen.
In diesem Protokoll, beschreiben wir unsere Methode zur anatomischen Identifizierung und Präparation des erwachsenen Zebrafisch Niere. Alternative Schritte können verwendet werden, um die Nieren, wie das Öffnen der Bauchhöhle mit einer ventralen Schnitt mit einer Schere zerschneiden Dissektion werden, aber wir haben den größten Erfolg beim Zugriff auf die gesamte Niere, wenn die Bauchdecke wird merken offen und der Kopf wird entfernt angetroffen. Blut und Nieren Wissenschaftler gleichermaßen, zu isolieren und mit diesen Zelltypen arbeiten möchten, können Sie entweder Dissektion Methode. Es sollte angemerkt werden, dass die Methode, die wir beschreiben, für die Isolierung und working mit dem Zebrafisch erwachsenen Nieren ist sicherlich nicht an Wissenschaftler, die zu Fragen der Erwachsenenbildung Stammzellbiologie zu verfolgen, als das Sezieren von diesem Organ können die Untersuchungen über die Forscher weitere Untersuchungen zu Themen wie Physiologie der Alterung zu erleichtern möchten begrenzt. Darüber hinaus kann diese Methode mit anderen Technologien wie Transgenik gekoppelt werden, um so molekular-Label und dann zu reinigen und zu studieren diskreten Subpopulationen von Blut oder Nierenzellen aus Wildtyp-und genetisch mutierte Zebrafische 11. Wir freuen uns, derart detaillierte Reinigungsverfahren von Stamm-und Vorläuferzellen Zelltypen ist von entscheidender Bedeutung, um zu gewinnen Wissen darüber, wie ihr Verhalten reguliert wird, als operative Tests wie Transplantation oder Vorläuferzellen Kultivierung der Grundlage bilden, durch die die Wirksamkeit und die Identität dieser Zellen ist definiert. Jüngste Fortschritte in der hämatopoetischen Vorläuferzellen Kultur Methoden öffnen viele neue Wege für die Studie und kann zu Kultivierung der Nierenfunktion Bevölkerung 17 angepasst werden. Zebrafisch chemische Genetik wurden bei der Ermittlung von Wegen, die HSZ-und Nierenfunktion Vorfahren in verschiedenen Kontexten 18-20 modulieren, und wird auch weiterhin eine sinnvolle Möglichkeit, die im Kombination mit den oben zellbiologischen Techniken Test erfolgreich zu sein. Zusammengenommen gibt es eine Reihe von bahnbrechenden Beiträge auf den Gebieten der Hämatologie und Nephrologie mit dem Zebrafisch-Modell gewesen, und die weitere Forschung in diesen Arenen Versprechungen zu führen weitere transformative Einblicke in den kommenden Jahren.
The authors have nothing to disclose.
RAW Wünsche an die Mitglieder des Zon und Davidson Forschungslabors für ihre unzähligen Beiträgen zu helfen, Strategien, schrittweise diese Dissektionstechnik haben bei erwachsenen Zebrafisch geformt Laufe des letzten Jahrzehnts entwickeln danken. Darüber hinaus möchten wir unsere Dankbarkeit für die Mitarbeiter der Notre Dame-Zentrum für Zebrafisch Forschung für eine ausgezeichnete laufenden Tierhaltung Betreuung unserer Zebrafisch Kolonie auszudrücken. RAW sammelte Forschungsmittel aus dem NIH-NIDDK Zuschussvergabe DK083512 und großzügige Labor Anschubfinanzierung von der University of Notre Dame.
Name of the reagent | Company | Catalogue number |
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Dissection scissors | Roboz | RS-5882 |
Dissection forceps | Roboz | RS-5010 |
Dissection angled forceps | Roboz | RS-5058 |
Tricaine | Sigma | E10521 |
Paraformaldehyde | Electron Microscopy Services | 19210 |