Tüm Zebrabalığı Embriyolarının Uzun Zaman Atlamalı Konfokal Mikroskobu için Katmanlı Montaj Yöntemi
Summary
Bu makalede, uzun zaman atlamalı konfokal mikroskopi için kırılgan zebra balığı embriyoları monte etmek için bir yöntem açıklanmaktadır. Bu düşük maliyetli yöntem herhangi bir ters mikroskop görüntüleme için düzenli cam alt mikroskopi yemekleri kullanarak gerçekleştirmek kolaydır. Montaj farklı konsantrasyonlarda agarose katmanları yapılır.
Abstract
Gelişim dinamikleri, belirli doku veya hücrelerde floresans ifade canlı transgenik zebra balığı embriyolarının konfokal zaman atlamalı mikroskobu ile takip edilebilir. Tüm embriyo gelişimini görüntülemede bir zorluk zebra balığı embriyolarının uzunlukları önemli ölçüde büyümek olduğunu. Düzenli olarak% 0.3-1 düşük erime agarose yapılır monte edildiğinde, agarose yumuşak embriyo vücudunda bozulmalara yol açan, büyüme kısıtlaması uygular. Ancak, konfokal zaman atlamalı mikroskopi yapmak için, embriyo immobilize edilmelidir. Bu makalede, sınırsız büyüme için izin verirken embriyoların hareketliliğini kısıtlayan zebra balığı embriyoları için katmanlı bir montaj yöntemi açıklanmaktadır. Montaj farklı konsantrasyonlarda agarose katmanları yapılır. Bu yöntemin kullanılabilirliğini göstermek için, tüm embriyo vasküler, nöronal ve kas gelişimi transgenik balıklarda 55 saat üst üste görüntülendi. Bu montaj yöntemi kalıp veya özel ekipman gereksinimleri olmadan ters mikroskoplar kullanarak tüm zebra balığı embriyolarının kolay, düşük maliyetli görüntüleme için kullanılabilir.
Introduction
Zebra balığı uzun gelişimbiyolojisi için örnek bir organizma olmuştur ve mikroskopi embriyonik gelişimi görselleştirmek için önemli bir yöntemdir. Gelişimsel çalışmalar için zebra balığı embriyoları kullanmanın avantajları küçük boyut, optik netlik, hızlı gelişme ve yetişkin balıkların yüksek fecundity içerir. Bazı doku veya hücrelerde floresans ifade transgenik zebra balığı hatları nesil büyük omurgalı hayvanlar ile mümkün olmayan şekillerde doku gelişiminin doğrudan görselleştirilmesi için izin verdi. Zaman atlamalı mikroskopi ile birlikte doku gelişiminin ayrıntıları ve dinamikleri kolayca incelenebilir.
Zebra balığı gelişimini görüntülemede bir zorluk, embriyoların uzunluklarının önemli ölçüde büyümesidir; embriyo yaşamın ilk 3 gün içinde dört kez uzunluğunu uzatır1. Ayrıca, erken embriyo vücut yumuşak, ve büyüme sınırlı ise kolayca deforme olur. Ancak, konfokal mikroskopi yapmak için, embriyo immobilize edilmelidir. Konfokal zaman atlamalı görüntüleme için embriyoları sabit bir pozisyonda tutmak için düzenli olarak anestezi edilir ve %0.3-1 düşük erime li agarose monte edilirler. Bu embriyo hareketlerini kısıtlarken, belirli bir süre için görüntüleme sırasında bazı büyüme için izin avantajı vardır. Embriyonun bazı bölümleri verimli bir şekilde bu şekilde görüntülenebilir. Ancak, uzun süre tüm embriyo görüntüleme için bu yöntem kullanılarak, bozulmalar nedeniyle sınırlı büyüme nedeniyle agarose neden görülür. Bu nedenle, diğer montaj yöntemleri gereklidir. Kaufmann ve arkadaşları hafif levha mikroskopisi için zebra balığı embriyolarının alternatif montaj tarif var, seçici düzlem aydınlatma mikroskopisi gibi (SPIM), florlu etilen propilen embriyolar embriyolar monte ederek (FEP) agarose veya metilselüloz düşük konsantrasyonlarda içeren tüpler2. Bu teknik zaman içinde embriyogenezin mükemmel bir görselleştirme üretir. Schmid ve ark. bir görüntüleme seansında çeşitli embriyoların görselleştirilmesini sağlayan ışık sayfası mikroskopisi3 için FEB tüplerinde agarose’da altı embriyonun montajını tanımlar. Kalıplar embriyoların daha büyük sayıda verimli montaj için embriyo dizileri oluşturmak için kullanılmıştır4. Masselkink ve ark. farklı aşamalarında zebrabalığı embriyoları yerleştirilebilir silikon dökümleri yapmak için kullanılabilecek 3D baskılı plastik kalıplar inşa etmiş, görüntüleme için sabit bir konumda montaj sağlayan, confocalgörüntülemedahil 5 . 3D baskı da 96-iyiformat6zebra balığı embriyolarının tutarlı konumlandırma için kalıp yapmak için kullanılmıştır. Bazı kalıplar belirli aşamalar için özelleştirilmiştir ve uzun süreler boyunca sınırsız büyümeye izin vermezken, diğer kalıplar daha esnektir. Son zamanlarda, Weijts ve ark. zebrabalığı embriyolarının canlı görüntüleme için dört kuyulu bir çanak tasarım ve imalat yayınlandı7. Bu çanak, kuyruk ve anestezi balık embriyolarının gövde bir cep oluşturmak için bir kapak cam hemen üzerinde bağlı net bir silikon çatı altında manuel olarak yerleştirilir. Embriyo daha sonra % 0.4 agarose ilavesi ile bu pozisyonda sabitlenir. Bu montaj embriyonun yaklaşık 2 mm uzunluğundaki arka kısmının (gövde ve kuyruk) görüntülenmesine olanak sağlar ve her kuyuya 12 embriyo monte edilebildiği için, yöntem birden fazla numunenin görüntülenmesine olanak sağlar. Benzer şekilde, Hirsinger ve Steventon son zamanlarda balık başı agarose monte edildiği bir yöntem sundu, kuyruk serbestçe büyüyebilir iken, ve bu yöntem de verimli embriyo gövde ve kuyruk bölgesinin görüntüleme kolaylaştırır8.
Bu makalede, sınırsız büyüme için izin verirken embriyoların hareketlerini kısıtlayan zebra balığı embriyoları için katmanlı bir montaj yöntemi açıklanmaktadır. Bu montaj yönteminin avantajları, herhangi bir ters mikroskop kullanarak görüntüleme için çeşitli aşamalarda embriyomonte etmek için düşük maliyetli, hızlı ve kolay bir yöntem olmasıdır. Montaj embriyo gelişimi sırasında tüm vücudun uzun süreli görüntüleme izin verir (baş, gövde ve kuyruk). Bu yöntemin kullanılabilirliğini göstermek için transgenik balıklarda tüm embriyo vasküler, nöronal ve kas gelişimi görüntülendi. Seans başına iki embriyo, 3Boyutlu iki dalga boyunda, doku gelişimi filmlerini işlemek için 55 saat üst üste hızlandırılmış mikroskopi ile görüntülendi.
Protocol
Representative Results
Discussion
Tüm zebra balığı embriyolarının uzun süreli konfokal mikroskopisi için bir montaj yöntemi burada açıklanmıştır. Montaj yöntemi için en kritik adım sınırsız zebra balığı embriyo büyümesi için izin verecek agarose optimal konsantrasyonu belirlemek için, ve aynı zamanda konfokal görüntüleme için tamamen sabit bir konumda embriyotutmak. Agarose’un optimum konsantrasyonu çok dar olduğundan, bu değer çözeltinin hazırlanması sırasında agarose’un ağırlığının ve E3 hacminin ölçülm…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Albert Pan ve Arndt Sieakmann’a transgenik balık hediyeleri için teşekkür ederiz. Biz Genetik Ulusal Enstitüsü’nde Koichi Kawakami teşekkür, Eğitim Bakanlığı Ulusal BiyoKaynak Projesi, Kültür, Spor, Bilim ve Teknoloji Japonya transgenik zebra balığı HGn39bhediye için . Ayrıca Fatima Merchant ve Kathleen Gajewski’ye konfokal mikroskopi konusunda yardımcı lıkları için ve Tracey Theriault’a da fotoğraflar için teşekkür ederiz.
Bu çalışma, Ulusal Sağlık Enstitüleri Çevre Sağlığı Bilimleri Enstitüsü’nün (p30ES023512 hibe numarası ve HHSN2732015000010C) hibeleri ile desteklenmiştir. SU Keck Hesaplamalı Kanser Biyolojisi programı (Gulf Coast Consortia CPRIT hibe RP140113) ve Hugh Roy ve Lillie Bağış Fonu tarafından bir burs tarafından desteklendi. J-Å G, Robert A. Welch Vakfı (E-0004) tarafından desteklendi.
Materials
| Low melting agarose | Sigma-Aldrich, MO | A9414 | Store dissolved solution at 4 °C |
| 35 mm glass bottom dishes with No. 0 coverslip and 10 mm diameter of glass bottom | MatTek Corporation, MA | P35GCOL-0-10-C | |
| Tricaine (MS-222) | Sigma-Aldrich, MO | E10521 | Store dissolved solution at 4 °C |
| N-phenylthiourea (PTU) | Sigma-Aldrich, MO | P7629 | Store dissolved solution at -20 °C |
| Micro cover glass 22×22 mm | VWR | 48366 067 | |
| Leica DMi8 fluorescence microscope | Leica | NA | |
| LAS X software | Leica | NA | Microscope software |
| DMC4500 digital microscope camera | Leica | NA | |
| Nikon A1S confocal microscope | Nikon Instruments Inc. | NA | |
| Nikon NIS AR Version 4.40 | Nikon Instruments Inc. | NA | Microscope software |
References
- Kimmel, C. B., Ballard, W. W., Kimmel, S. R., Ullmann, B., Schilling, T. F. Stages of embryonic development of the zebrafish. Developmental Dynamics. 203 (3), 253-310 (1995).
- Kaufmann, A., Mickoleit, M., Weber, M., Huisken, J. Multilayer mounting enables long-term imaging of zebrafish development in a light sheet microscope. Development. 139 (17), 3242-3247 (2012).
- Schmid, B., et al. High-speed panoramic light-sheet microscopy reveals global endodermal cell dynamics. Nature Communications. 4, 2207 (2013).
- Megason, S. G. In toto imaging of embryogenesis with confocal time-lapse microscopy. Methods in Molecular Biology. 546, 317-332 (2009).
- Masselink, W., Wong, J. C., Liu, B., Fu, J., Currie, P. D. Low-cost silicone imaging casts for zebrafish embryos and larvae. Zebrafish. 11 (1), 26-31 (2014).
- Wittbrodt, J. N., Liebel, U., Gehrig, J. Generation of orientation tools for automated zebrafish screening assays using desktop 3D printing. BMC Biotechnology. 14, 36 (2014).
- Weijts, B., Tkachenko, E., Traver, D., Groisman, A. A Four-Well Dish for High-Resolution Longitudinal Imaging of the Tail and Posterior Trunk of Larval Zebrafish. Zebrafish. 14 (5), 489-491 (2017).
- Hirsinger, E., Steventon, B. A Versatile Mounting Method for Long Term Imaging of Zebrafish Development. Journal of Visualized Experiment. (119), (2017).
- Avdesh, A., et al. Regular care and maintenance of a zebrafish (Danio rerio) laboratory: an introduction. Journal of Visualized Experiment. (69), e4196 (2012).
- McCollum, C. W., et al. Embryonic exposure to sodium arsenite perturbs vascular development in zebrafish. Aquatic Toxicology. 152, 152-163 (2014).
- Pan, Y. A., et al. Zebrabow: multispectral cell labeling for cell tracing and lineage analysis in zebrafish. Development. 140 (13), 2835-2846 (2013).
- Asakawa, K., et al. Genetic dissection of neural circuits by Tol2 transposon-mediated Gal4 gene and enhancer trapping in zebrafish. Proceedings of the National Academy of Science U. S. A. 105 (4), 1255-1260 (2008).
- Nagayoshi, S., et al. Insertional mutagenesis by the Tol2 transposon-mediated enhancer trap approach generated mutations in two developmental genes: tcf7 and synembryn-like. Development. 135 (1), 159-169 (2008).
- Huang, W. C., et al. Combined use of MS-222 (tricaine) and isoflurane extends anesthesia time and minimizes cardiac rhythm side effects in adult zebrafish. Zebrafish. 7 (3), 297-304 (2010).
- Craig, M. P., Gilday, S. D., Hove, J. R. Dose-dependent effects of chemical immobilization on the heart rate of embryonic zebrafish. Laboratory Animal (NY). 35 (9), 41-47 (2006).
- Swinburne, I. A., Mosaliganti, K. R., Green, A. A., Megason, S. G. Improved Long-Term Imaging of Embryos with Genetically Encoded alpha-Bungarotoxin. PLoS One. 10 (8), 0134005 (2015).
