Summary

التصور "ناصف العين العليا" خلال Embryogenesis ريريو دانيو

Published: March 27, 2019
doi:

Summary

وهنا، فإننا نقدم مجموعة موحدة من البروتوكولات لمراقبة ناصف العين متفوقة، بنية حددت مؤخرا، وحفظت تقحم في عين الفقاريات. استخدام اليرقات الزرد، علينا أن نظهر التقنيات اللازمة لتحديد العوامل التي تسهم في تشكيل وإغلاق ناصف العين متفوقة.

Abstract

الثلامه العين الخلقية هو اضطراب وراثي هو عادة ما يحتفل فيه المشقوق في الجانب السفلي العين الناجمة عن الإغلاق الشق شرويد غير مكتملة. مؤخرا، تحديد هوية الأفراد مع الثلامه في الجانب متفوقة القزحية والشبكية، والعدسة التي أدت إلى اكتشاف بنية الرواية، يشار إلى الشق متفوقة أو متفوقة ناصف العين (SOS)، موجود عابر على الظهرية جانب كأس البصرية أثناء تطوير عين الفقاريات. على الرغم من أن هذا الهيكل هو حفظت عبر نيوت والأسماك، الفئران والفرخ، يقتصر فهمنا الحالي للاستغاثة. من أجل توضيح العوامل التي تسهم في تشكيل والإغلاق، يتحتم أن تكون قادرة على الاحتفال به وتحديد شذوذ، مثل التأخير في إقفال SOS. هنا، نحن المبينة لإنشاء مجموعة موحدة من البروتوكولات التي يمكن استخدامها بكفاءة عن طريق الجمع بين تقنيات الفحص المجهري متاحة على نطاق واسع مع تقنيات البيولوجيا الجزيئية المشتركة مثل تلطيخ إيمونوفلوريسسينت ومرناً تصور SOS أوفيريكسبريشن. بينما يركز هذا المجموعة من البروتوكولات على القدرة على مراقبة تأخير إغلاق SOS، هو يتكيف مع احتياجات المجرب ويمكن تعديلها بسهولة. وعموما، نأمل أن إنشاء أسلوب ودود من خلالها يمكن المتقدم فهمنا للاستغاثة توسيع المعارف الراهنة للتنمية عين الفقاريات.

Introduction

تشكيل العين الفقاريات هي عملية عالية مصانة التي تحدد أنواع الأنسجة مدبرة بعناية من مسارات الإشارات بين الخلايا وتحديد الهوية الإقليمية1. الاضطرابات إلى أوائل العين morphogenesis ينتج عيوب عميقة على بنية العين، وهي التي كثيرا ما تسبب العمى2. واحد مثل هذا المرض نتيجة لعدم إغلاق الشق العين تشورويد في الجانب البطني من كأس البصرية3. ويقدر هذا الاضطراب، المعروفة باسم الثلامه العين، تحدث في 1 من أصل 4-5000 مولود والسبب 3-11% من العمى طب الأطفال، يظهر عادة كبنية مثل ثقب المفتاح الذي يبرز إينفيريورلي من التلميذ في مركز العين4، 5،6. وظيفة الشق شرويد توفير نقطة انطلاق للمفرج المبكر المتزايد في كأس البصرية، بعد ذلك سوف الصمامات على جانبي الشق أن أرفق سفن7.

بينما كان معروفا الثلامه العين منذ العصور القديمة، لقد حددنا مجموعة فرعية جديدة من المرضى الثلامه مؤخرا مع فقدان الأنسجة التي تؤثر على الجانب الأعلى/الظهرية للعين. عمل مؤخرا في مختبر لدينا أدت إلى اكتشاف بنية العين بالعين الظهرية الزرد، والتي نشير إلى أنها متفوقة ناصف العين (SOS) أو شرخ متفوقة8. من المهم أن نلاحظ أن البنية خصائص ناصف والشق. شبيه ناصف، أنها طبقة نسيج مستمر الذي يمتد من الآنف أن الشبكية الزمانية. وباﻹضافة إلى ذلك، إغلاق الهيكل هو عدم توسط مزيجاً من اثنين يعارضان الغشاء، ويبدو أنها تتطلب عملية مورفوجينيتيك التي يسكنها الهيكل الخلايا. ومع ذلك، شبيه الشق، وأنها تشكل هيكل الذي يفصل بين جانبي الآنف والزمانية العين الظهرية مع الغشاء الطابق السفلي. للاتساق، سنشير إليها كاستغاثة في هذا النص.

SOS هو يحافظ تقحم عبر الفقاريات، يجري مرئية أثناء morphogenesis العين في الأسماك، والفرخ، نيوت، والماوس8. خلافا للشق شرويد، الذي موجود من 20-60 ساعة بعد الإخصاب (hpf) في الزرد، الغاية عابرة، يجري مرئية بسهولة من 20-23 هبف SOS وغائبة من 26 هبف8. قد وجدت البحوث التي أجريت مؤخرا في مختبر لدينا، مماثلة للشق choroid, SOS يلعب دوراً في توجيه الأوعية الدموية خلال العين morphogenesis8. على الرغم من أن العوامل التي تتحكم في تشكيل وإغلاق SOS لا يفهم تماما بعد من، سلطت الضوء على البيانات المتوفرة لدينا أدوار للعين الظهرية البطني الزخرفة الجينات8.

الزرد كائن حي نموذجا ممتازا لدراسة SOS. كنظام نموذجي، ويوفر عددا من المزايا في دراسة التنمية العين: نموذج فقاريات؛ كل جيل يسلك خصوبة عالية (~ 200 الأجنة)؛ أن الجينوم قد تم تماما متتابعة، مما يسهل التلاعب بالجينات؛ وحوالي 70% جينات البشرية أورثولوجوي الزرد واحد على الأقل، مما يجعل من نموذج مثالي المستندة إلى علم الوراثة من الأمراض البشرية9،10. الأهم من ذلك، تنميته تأخذ مكان خارجياً للأم، ولها يرقات تتسم بالشفافية، مما يسمح لتصور العين النامية بسهولة نسبية11.

في هذه المجموعة من البروتوكولات، يصف لنا التقنيات التي من خلالها يمكن تصور SOS في الزرد اليرقات. تسمح مجموعة متنوعة تقنيات التصوير المستخدمة في هذا التقرير الملاحظة واضحة للاستغاثة أثناء تطوير العين العادية، وكذلك القدرة على اكتشاف العيوب الإغلاق SOS. لدينا بروتوكولات المثال سوف تتميز بتحقيقات Gdf6، بمب المترجمة إلى الظهرية العين ومنظم المعروفة للإغلاق SOS. علاوة على ذلك، يمكن الجمع بين هذه التقنيات مع المعالجات التجريبية لتحديد العوامل الوراثية أو وكلاء الدوائية التي تؤثر على تشكيل SOS السليم والإغلاق. وباﻹضافة إلى ذلك، أدرجنا بروتوكول الممكن من خلالها التصوير الفلورسنت جميع أغشية الخلايا، السماح المجرب لمراقبة التغيرات المورفولوجية للخلايا المحيطة الاستغاثة. أن هدفنا هو إنشاء مجموعة من بروتوكولات موحدة يمكن استخدامها في جميع أنحاء المجتمع العلمي لتقديم رؤى جديدة في هذا الهيكل رواية العين النامية.

Protocol

جميع الأساليب الموصوفة هنا أقرتها جامعة ألبرتا رعاية الحيوان واستخدام اللجنة. 1-البروتوكول 1: التصور للاستغاثة باستخدام ستيريوميكروسكوبي وتصوير التباين (DIC) التدخل التفاضلية جمع الجنين في خزان مياه الكلور، إعداد الصلبان من gdf6a+/- الزرد في المساء بالاقتر…

Representative Results

يظهر الزرد SOS في 20 هبف في الشبكية الظهرية الظني8. طريق التحولات هبف SOS 23 من بنيتها الضيقة الأولى إلى المسافة بادئة واسعة و 26 هبف أنها لم تعد مرئية8. ولذلك، يجب دراسة SOS أثناء تطوير العين الزرد العادية، التقيد بالأجنة بين 20-23 هبف. وخلال هذه الفترة، هو …

Discussion

وهنا، نقدم مجموعة موحدة من البروتوكولات لمراقبة SOS في الجنين النامي الزرد. لتحديد تعمل تأخير الإغلاق، ولدينا بروتوكولات ركزت على القدرة على التمييز بين فصل الفصوص منفصلة اثنين من الجانبين الظهرية الآنف والظهريه الزمانية العين، مماثلة للتقنيات المستخدمة لتصور تأخير إغلاق الشق شرويد تعم?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

كان يدعمها هذا العمل في المعاهد الكندية للبحوث الصحية (استوفوا)، والعلوم الطبيعية ومجلس البحوث الهندسية (مقدمة) والبرتا يبتكر التكنولوجيا المستقبلية، والمرأة ومعهد أبحاث صحة (وتشري الطفل).

Materials

1-phenyl 2-thiourea Sigma Aldrich P7629-10G
100 mm Petri dish Fisher Scientific FB0875713
35 mm Petri dish Corning CLS430588
Agarose BioShop Canada Inc. AGA001.1
Bovine serum albumin Sigma Aldrich A7906-100G
DIC/Fluorescence microscope Zeiss AxioImager Z1
Dissection microscope Olympus SZX12
Dissection microscope camera Qimaging MicroPublisher 5.0 RTV
Dow Corning High-vacuum grease Fisher Scientific 14-635-5D
Ethyl 3-aminobenzoate methanesulfonate salt (Tricaine) Sigma Aldrich A5040-25G
Goat anti-rabbit Alexa Fluor 488 Abcam ab150077
Goat serum Sigma Aldrich G9023
Image capture software Zeiss ZEN
Incubator VWR Model 1545
Microscope Cover Glass (22 mm x 22 mm) Fisher Scientific 12-542B
Microscope slide Fisher Scientific 12-544-2
Minutien pin Fine Science Tools 26002-10
mMessage mMachine Sp6 Transcription Kit Invitrogen AM1340
NotI New England Biolabs R0189S
Paraformaldehyde (PFA) Sigma Aldrich P6148-500G
Phenol:Chloroform:Isoamyl Alcohol pH 6.7 +/- 0.2 Fisher Scientific BP1752-100
Proteinase K Sigma Aldrich P4850
Rabbit anti-laminin antibody Millipore Sigma L9393
TURBO Dnase (2 U/µL) Invitrogen AM2238
Ultrapure low-melting point agarose Invitrogen 16520-100
UltraPure Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) Invitrogen 15525017

References

  1. Chow, R. L., Lang, R. A. Early eye development in vertebrates. Annual Review of Cell and Developmental Biology. 17, (2001).
  2. Slavotinek, A. M. Eye development genes and known syndromes. Molecular Genetics and Metabolism. 104 (448-456), (2011).
  3. Gregory-Evans, C. Y., Williams, M. J., Halford, S., Gregory-Evans, K. Ocular coloboma: a reassessment in the age of molecular neuroscience. Journal of Medical Genetics. 41 (12), (2004).
  4. Onwochei, B. C., Simon, J. W., Bateman, J. B., Couture, K. C., Mir, E. Ocular colobomata. Survey of Ophthalmolgy. 45, 175-194 (2000).
  5. Williamson, K. A., FitzPatrick, D. R. The genetic architecture of microphthalmia, anophthalmia and coloboma. European Journal of Medical Genetics. 57, 369-380 (2014).
  6. Chang, L., Blain, D., Bertuzzi, S., Brooks, B. P. Uveal coloboma: clinical and basic science update. Current Opinion in Ophthalmology. 17, 447-470 (2006).
  7. Kaufman, R., et al. Development and origins of Zebrafish ocular vasculature. BMC Developmental Biology. 15 (18), (2015).
  8. Hocking, J. C., et al. Morphogenetic defects underlie Superior Coloboma, a newly identified closure disorder of the dorsal eye. PLOS Genetics. 14 (3), (2018).
  9. Lawson, N. D., Wolfe, S. A. Forward and reverse genetic approaches for the analysis of vertebrate development in the zebrafish. Developmental Cell. 21 (1), (2011).
  10. Howe, K., et al. The zebrafish reference genome sequence and its relationship to the human genome. Nature. 496 (7446), (2013).
  11. Bilotta, J., Saszik, S. The zebrafish as a model visual system. International Journal of Developmental Neuroscience. 19, 621-629 (2001).
  12. Westerfield, M. . The Zebrafish Book; A guide for the laboratory use of zebrafish (Danio rerio). , (2007).
  13. Kimmel, C. B., Ballard, W. W., Kimmel, S. R., Ullmann, B., Schilling, T. F. Stages of embryonic development of the zebrafish. Developmental Dynamics. 203, 253-310 (1995).
  14. Distel, M., Köster, R. W. In vivo time-lapse imaging of zebrafish embryonic development. Cold Spring Harbor Protocols. , (2007).
  15. Thisse, C., Thisse, B. High-resolution in situ hybridization to whole-mount zebrafish embryos. Nature Protocols. 3, 59-69 (2008).
  16. Kwan, K. M., Otsuna, H., Kidokoro, H., Carney, K. R., Saijoh, Y., Chien, C. A complex choreography of cell movements shapes the vertebrate eye. Development. 139, 359-372 (2012).
  17. Kimmel, C. B., Ballard, W. W., Kimmel, S. R., Ullman, B., Schilling, T. F. Stages of Embryonic Development of the Zebrafish. Developmental Dynamics. 203, 253-310 (1995).
  18. Gfrerer, L., Dougherty, M., Liao, E. C. Visualization of Craniofacial Development in the sox10: kaede Transgenic Zebrafish Line Using Time-lapse Confocal Microscopy. J. Vis. Exp. (79), e50525 (2013).
  19. Percival, S. M., Parant, J. M. Observing Mitotic Division and Dynamics in a Live Zebrafish Embryo. J. Vis. Exp. (113), e54218 (2016).

Play Video

Cite This Article
Yoon, K. H., Widen, S. A., Wilson, M. M., Hocking, J. C., Waskiewicz, A. J. Visualization of the Superior Ocular Sulcus during Danio rerio Embryogenesis. J. Vis. Exp. (145), e59259, doi:10.3791/59259 (2019).

View Video