胚性パターンスケーリングの研究のためのゼブラフィッシュの外科的サイズ縮小

科学者たちは、胚の大きさは、自然と実験的な条件^1,2,3の下で大きく異なるが、一定の体の割合を形成する顕著な能力を持っていることを長い間知られています。数十年にわたる理論的および実験的研究にもかかわらず、このようなサイズ変動に対する頑健性は、スケーリングと呼ばれ、多くの組織や器官においてその根底にあるメカニズムは未知のままである。現像システムのダイナミクスを直接捕捉するために、ゼブラフィッシュ⁴において再現性がありかつ単純なサイズ低減技術を確立し、これは生体内ライブ撮像⁵において大きな利点を有する。

ゼブラフィッシュは、発生生物学を含む生物学の複数の学問分野を研究するためのモデル脊椎動物として役立ってきた。特に、ゼブラフィッシュは生体内ライブ撮像⁶にとって理想的であるので 1) 開発は母と卵殻の外で正常に進行でき、そして 2) 胚は透明である。さらに、胚は、それらが実験室条件で研究されることを可能にするいくつかの温度および環境変動に耐えることができる。また、モルホリノや mRNA 注入^7,8による従来の遺伝子発現摂動に加え、近年の CRISPR/Cas9 技術の進歩により、ゼブラフィッシュにおける逆遺伝学が極めて効率的な⁹となっている。さらに、細胞移植または組織手術などの発生学における多くの古典的技術を、^4、10、11に適用することができる。

サイズ低減技術は、両生類および他の非脊椎動物¹²で元々開発された。例えば、アフリカツメガエルガエルにおいて、他の一般的な脊椎動物モデルでは、胞胚段階で動物植物軸に沿って公知は、サイズ減少した胚^12,13を作り出すことができる。しかし、私たちの手の中でこのワンステップのアプローチは、dorsalized または ventralized の胚が不均一に分布しており、胚の形態からの局在を知ることができないためであると考えられます。ここでは、通常発達しているがより小さな胚を生成するゼブラフィッシュのための代替の2段階のチョッピング技術を示す。この技術によって、細胞は最初に動物の極から、オーガナイザーの活動に欠けているナイーブな細胞の領域から取り除かれます。Epiboly とその後の形態形成に重要な卵黄と細胞の量のバランスをとるために、卵黄を除去する。ここでは、このプロトコルについて詳しく説明し、パターン形成におけるサイズ不変性の2つの例を示します。somite 形成と腹部神経管のパターニング。定量的イメージングと組み合わせることで、サイズ低減技術を利用して、体節と神経管のサイズが減少した胚のサイズにどのように影響するかを調べました。