Entwicklung eines In-vitro- Assay, hämatopoetischen Stammzellen und Vorläuferzellen Quantitate Zellen (HSPCs) bei der Entwicklung von Zebrafish Embryos

Hämatopoese ist der Prozess der Herstellung der Vielzahl von Reife Blutzellen notwendig für das Überleben eines Organismus. Es ist eine wichtige Entwicklungsprozess, die die Differenzierung von hämatopoetischen Stammzellen (HSCs) beinhaltet in einer Vielzahl von entwicklungspolitisch eingeschränkt Zelltypen, die Reife Blut enthalten. Diese HSCs müssen selbst erneuern, so dass das System nie erschöpft ist und sie müssen von der frühen embryonalen Entwicklung bis zum Tod bestehen. Bei Wirbeltieren, ständige Differenzierung und Proliferation von hämatopoetischen Stamm- und Vorläuferzellen (HSPCs) genügen, um ausreichend die Mehrheit der Blutzellen wieder aufzufüllen, die Post-mitotische sind und jeden Tag recycelt. HSZ generieren Reife Blutzellen durch die erste Differenzierung in Teilmengen eingeschränkt Vorläuferzellen; gemeinsame lymphoide Vorläuferzellen (CLP)¹, die schließlich T, B- und NK-Zellen produzieren, und gemeinsame myeloischen Vorläuferzellen (CMPs)² , die Erythrozyten, Granulozyten, Makrophagen und Megakaryozyten zu generieren. Diese Vorfahren verpflichtet bestimmte Zelle Linien erzeugen und weiter differenzieren in mehr entwicklungsgeschichtlich eingeschränkt Vorläuferzellen wie myeloischen erythroiden Vorläuferzellen (MdEP), die Erythrozyten und Thrombozyten und Granulozyten generieren Makrophagen Stammväter (GVP), die eosinophile, Basophils, neutrophilen Granulozyten und Makrophagen²erzeugen. Identifizieren und isolieren diese Stammväter ermöglicht die Identifikation von wichtigen molekularen Signalwege hämatopoetischen Differenzierung beteiligt und viele hämatopoetische Krankheiten wie Leukämie entstehen, wenn diese Vorläuferzellen nicht richtig zu unterscheiden.

In den letzten Jahrzehnten ist der Zebrafisch (Danio Rerio) Modellsystem wichtige Recherche-Tool für embryonalen und adulten hämatopoetischen Studien geworden. Zebrafisch sind genetische Analyse zugänglicher und die phylogenetisch niedrigsten vertebrate Modell-Arten, die eine ähnliche Gefäßsystem und blutbildenden Systems auf den Menschen haben. Zebrafisch-Embryonen entwickeln ex Utero, und innerhalb von 48 Stunden Post Düngung (hpf) HSPCs^3,4,5,6,7,8. Zebrafisch sind auch äußerst fruchtbar, mit Weibchen legen über 100 Eiern in einer einzigen Kupplung, so dass für große Stichproben und experimentelle Replikation. Zebrafisch-Embryonen sind optisch transparent, zulassend mikroskopische Visualisierung des blutbildenden Systems. Mehreren fluoreszierenden transgenen Linien Zebrafisch Kennzeichnung HSCs wie runx1: EGFP Fisch⁹, cd41: EGFP Fisch¹⁰, und Kdrl:mCherry; Cmyb: GFP³ Doppel-positiven Tieren ermöglichen live, in Echtzeit-Visualisierung von HSC Entstehung und Expansion in Vivo^{3,4,7,8, 9}. Der Zebrabärbling schnell Zeit und Entwicklung ex Utero führte zu seiner Verwendung in Mutagenese Studien^{11,12,13,14,15} und Droge Screening von^{16,17,18,19,20} für Verbindungen, die therapeutische Versprechung für Erkrankungen des menschlichen Blutes halten. Insgesamt hat Erhaltung des blutbildenden Systems, das Vorhandensein und die einfache Entwicklung von transgenen Linien und schnelle Regenerationszeit der Zebrabärbling ein billig, schnell, flexibel und ideal Modell für hämatopoetische Studien gemacht.

Zahlreiche Methoden der Isolierung und Testen von HSZ wurden in Säugetieren blutbildenden Systeme entwickelt. Ermittler nutzen eine Kombination aus Oberfläche Zellrezeptoren Markus HSCs^21,22,23,24, als auch die Fähigkeit der HSCs Efflux Farbstoff^25,26zu nutzen. Nachdem diese gekennzeichnet sind, kann Fluoreszenz-aktivierte Zelle sortieren (FACS) ihre räumliche Trennung. Was beweist, dass eine Zelle eine HSC erfordert Bestrahlung ein Wirtstier endogene HSPCs, vermeintliche HSCs Umpflanzen, und beobachten langfristige, Multi-Linie Wiederherstellung aller Blut Zelltypen Reifen zu zerstören. Diese Tests funktionieren gut in Mäusen, da gibt es zahlreiche Zelloberfläche Antikörper gegen hämatopoetischen Zellen und Inzucht Mausstämme, die immun-Abstimmung für die Transplantation erleichtern. Jedoch wurden einige Zebrafisch hämatopoetischen Zelloberfläche Antikörper generierten²⁷, behindern die Identifizierung und Isolierung von HSZ. Die gängigste Methode zum Markieren und Isolieren von Zebrafisch HSCs ist mit transgenen Tieren, wobei ein zellspezifische Promotorsequenz eine fluoreszierende Protein-Expression treibt. Studien haben visualisiert und HSCs in der ventralen Wand der dorsalen Aorta mit Mikroskopie nutzt diese Technik^3,4,8,9aufgelistet. Anderen Labors klonaler Stämme von Zebrafisch^28,29 generiert haben und im MHC abgestimmt Tiere³⁰erfolgreichen Transplantationen durchgeführt haben. Jedoch diese Techniken sind kostspielig zu vielen Laboratorien sind technisch schwierig und zeitaufwendig sind. Um diese Probleme anzugehen, haben Labors generiert mehrere in-vitro- Tests, um die Präsenz, die Verbreitung Tarife und die Kapazität der Differenzierung der HSPCs^{31,32,33zu testen, 34,35,36}. Diese Tests zeigen, Proliferation und Differenzierung von HSPCs in-vitro-^{31,32,33,34,35,36}, die Rettung von hämatopoetischen Mängel³⁶, und eine effiziente Methode zum entdecken und testen Zytokine^33,34,35. Sie wurden auch genutzt, um für HSPC Biologie^31,32verantwortlichen Gene zu identifizieren. In dieser Studie nehmen wir diese Tests einen Schritt weiter und erlaubt die Quantifizierung von HSPCs einer sich entwickelnden Zebrafish Embryos. Diese Tests können auch genutzt werden, um die Anzahl der HSPCs im mutierten Tieren quantitate und Tiere mit hämatopoetischen störende Medikamente behandelt. Im Wesentlichen diese Assays sind schnell, vorhanden einige technische Herausforderungen, und kostengünstige Möglichkeiten, um quantitate HSPC zahlen, prüfen ihre Verbreitung und Blöcke in Abgrenzung zu untersuchen.