Processus de développement tels que la prolifération, la structuration, la différenciation et le guidage axonal peuvent être facilement modélisés dans la moelle épinière du poisson zèbre. Dans cet article, nous décrivons une procédure de montage pour embryons de poisson zèbre, qui optimise la visualisation de ces événements.
La moelle épinière poisson zèbre est un modèle d'enquête efficace pour la recherche sur le système nerveux pour plusieurs raisons. Tout d'abord, génétique, gènes transgéniques et des approches de knockdown peuvent être utilisés pour examiner les mécanismes moléculaires qui sous-tendent le développement du système nerveux. Deuxièmement, les grandes griffes d'embryons de développement synchronisés fournissent de grandes tailles d'échantillons expérimentaux. Troisièmement, la clarté optique de l'embryon de poisson zèbre permet aux chercheurs de visualiser ancêtre, gliales, et populations neuronales. Bien que les embryons de poisson zèbre sont transparentes, épaisseur de l'échantillon peut gêner la visualisation microscopique efficace. Une raison à cela est la mise en tandem de la moelle épinière et le tissu recouvrant somites. Une autre raison est la grande bille de jaune d'oeuf, qui est toujours présente dans les périodes de début de la neurogenèse. Dans cet article, nous démontrons microdissection et le retrait du jaune dans les embryons fixes, qui permet la visualisation microscopique tout en préservant les tissus environnants somites. Nous also démontrer montage semi-permanent de embryons de poisson zèbre. Ceci permet l'observation de développement neurologique dans les axes dorso-ventral et antéro-postérieure, comme il préserve le caractère tridimensionnel de tissu.
La visualisation de la moelle épinière chez le poisson zèbre est inhibé par un certain nombre de facteurs. En raison de l'épaisseur des somites sus-jacentes et l'emplacement interne de la moelle épinière, d'une distance de travail de la longueur considérable est requis pour une résolution cellulaire élevée. La balle de jaune d'oeuf (qui est toujours présent pendant les premiers stades de la neurogenèse) augmente encore la distance de travail requise, et est facilement endommagé par une pression à partir d'une lamelle couvre-objet. En outre, les débris de jaune endommagé interdit visualisation claire des tissus. Bien que les sections transversales dans les (DV) axe dorso-ventral sont possibles, elles ne permettent pas facilement la visualisation simultanée dans l'axe 1 antéro-postérieur (AP).
Pour surmonter ces obstacles, les embryons sont disséqués et montés sur des lames. Cette procédure présente plusieurs avantages. Tout d'abord, embryons de poisson zèbre se trouvent facilement avec le côté latéral vers le haut, ce qui facilite la visualisation AP axe. En second lieu, le retrait de la BAL du jaune d'oeufl diminue la distance de travail nécessaire et limite les débris. Troisièmement, cette procédure de montage permet à la fois fluorescent et la microscopie en fond clair. Quatrièmement, les embryons sont montés stable pendant des mois à 4 ° C, ce qui permet spécimen prolongée visualisation. Enfin, la progression du développement se produit en ce que les segments antérieurs sont plus matures que les segments postérieurs. Afin de veiller à ce que la colonne vertébrale étagées hemisegments appariés sont comparées entre les embryons, recouvrant le tissu somite est utilisé en tant que guide. Par exemple, le dixième somites plus postérieure recouvre la moelle hemisegment dixième, ce qui est équivalent de développement dans des embryons au stade appariés. Cette procédure de montage d'embryons intacts permet d'identifier facilement les somites.
Nous utilisons la génétique et de technologies géniques knock-down pour étudier les mécanismes de guidage axonal dans la moelle épinière en développement. En particulier, nous avons déterminé que robo2, ROBO3 et DCC sont nécessaires pour Commissural Asce primairending (COPA) des axones. En utilisant la procédure de montage décrit ici, nous avons pu examiner la croissance ventrale, la ligne médiane de passage, la largeur de la commissure, dorsale et 2,3 de croissance antérieure. Cette procédure de montage peut également être appliquée à DV ou AP structuration de la moelle épinière. Nous avons utilisé cette procédure pour déterminer les rôles disparates d'effecteurs Wnt en aval DV structuration de la moelle épinière. L'utilisation de ce montage, nous avons réussi à obtenir une résolution de marqueurs DV au niveau de la cellule unique, et déterminer les changements de mise en forme de minutes à la suite d'altération de la réception du signal Wnt 4,5. Cette procédure de montage permet également de calcul de l'indice mitotique par anti-phosphohistone 3 ou marquage BrdU (ancêtre de la prolifération) de différenciation 5.
Montage latéral fixe des embryons de poissons zèbres aides visualisation du développement de la moelle épinière. Grâce à l'élimination de la bille de jaune d'oeuf, la distance de travail nécessaire à l'imagerie microscopique exceptionnelle est réduite. Nos résultats représentatifs ont été limitées à l'étape 24 hpf, cependant, cette technique peut être utilisée aussi tôt que 18 hpf, bien que les embryons antérieurs sont plus difficiles à disséquer raison de la taille de l'embryon et de la fragilité du tissu. Cette technique est également applicable à des embryons âgés de plus de 24 hpf. Aidé par la clarté optique du poisson zèbre embryonnaire, la capacité d'effectuer des cribles génétiques à terme, la génétique inverse, et les approches transgéniques, plusieurs processus de développement peuvent être étudiées. Ceci inclut des indices mitotiques de progéniteurs neuronaux avec des marqueurs tels que BrdU et anti-phospho-histone H3 4-6 et un motif à travers l'expression de marqueurs progénitrices neuronales et gliales dans la pax, NKX, dbx, et olig families 1,4-6. Les réactifs qui signalent détermination neuronale et gliale (telle que la protéine gliale fibrillaire acide (GFAP) et HuC / D) 1,4,5,10 peuvent être utilisés. Différenciation neuronale sous-type peut être analysée à travers l'expression de l'îlot, VSX, engrailed, et les gènes de gata 1,4-6. Et enfin, l'analyse de guidage axonal est possible grâce à des anticorps tels que la tubuline anti-acétyle, 3A10, et ZNP-1 2,11,12. Bien que d'autres systèmes de modèles vertébrés (souris et poussin) sont utilisés pour étudier le développement de la moelle épinière, seul le permis de poisson zèbre visualisation simultanée de tous les axes de développement de l'embryon intact.
La limitation évidente de cette approche est que les embryons sont fixes, ce qui exclut l'imagerie en direct. En fait, l'élimination du (ou des dommages à) les résultats de jaune d'oeuf dans la mort embryonnaire rapide, il n'est donc pas possible de réduire la distance de travail dans les embryons vivants en utilisant cette technique. Cependant, fort grossissement co moellee imagerie embryons vivants est possible. Afin de préserver le jaune au cours de l'imagerie en temps réel, les embryons peuvent être placés dans des glissières de dépression, qui donnent un plus grand espace entre l'échantillon et la lamelle couvre-objet. Sinon, plusieurs 22 mm x 22 mm lamelles peuvent être collées sur chaque diapositive d'un 3 po x 1 po lame de microscope. Les lamelles servent de "pont" pour la lamelle de recouvrement. Si les embryons sont âgés de plus de 18 HPF, tricaine est utilisé pour anesthésier les embryons pour éviter tout mouvement. Bien qu'une distance de travail de 0,288 mm est nécessaire pour les embryons deyolked à 24 hpf, lorsque l'on travaille avec des embryons vivants noyées dans l'agarose, les jaunes intactes avec une lentille microscopique avec une distance de travail de 3,3 mm, est suffisante. En variante, les cultures d'explants provenant d'embryons deyolked peuvent être visualisées en utilisant une technique d'immobilisation d'un caillot de plasma 13. Différentes populations de cellules peuvent être observées grâce à l'utilisation de protéines fluorescentes codées génétiquement telles que GFP, mCherry, ou le photoconcolorant convertibles Kaede (pour n'en nommer que quelques-uns). En outre, les cellules marquées par fluorescence dans des embryons chimériques peuvent également être visualisés à cette approche 14.
Une technique de montage cohérent qui est stable pendant des mois est un outil essentiel pour les biologistes du développement et de cellules. Cette technique simple est reproductible, permettant une comparaison facile entre les différents essais expérimentaux. En outre, l'alignement des embryons dans les rangées permet facilement l'identification des embryons spécifiques pour une analyse ultérieure.
The authors have nothing to disclose.
Skidmore Faculté subvention de développement a financé la préparation et la publication de ce manuscrit.
Petri dishes 35mm X 10mm |
VWR |
25373-041 |
Dumont Forceps #3 |
Fisher Scientific |
NC9839169 |
Cover glass |
Fisher Scientific |
12-541-B22X22-1.5 |
Slides |
Fisher Scientific |
12-550-343 |
SlowFade Gold |
Fisher Scientific |
S36936 |
ProLong Gold |
Life Technologies |
P36934 |
Petroleum Jelly |
Any grocery store |
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Loop Holders |
VWR |
80094-482 |
Insect Pins |
Fine Science Tools |
26002-10 |
Nickel Plated Pin Holders |
Fine Science Tools |
26016-12
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Name of Equipment |
Company |
Catalog number |
Olympus Stereo microscope |
Olympus |
SZ61 |