组织特异性荧光的斑马鱼胚胎半自动成像

摘要

这里描述的是一种协议，组织特异性荧光的斑马鱼胚胎半自动化成像。

摘要

斑马鱼的胚胎是一个强大的工具，用于小分子的大规模筛选。表达荧光报告蛋白的转基因斑马鱼经常被用来鉴定调节基因表达的化学品。化工屏幕，测定荧光活斑马鱼往往依赖于昂贵，专用设备高内涵筛选。我们描述了使用标准的落射荧光显微镜的过程与电动载物台自动图像斑马鱼胚胎和检测组织特异性的荧光。利用转基因斑马鱼是通过GFP的表达报道雌激素受体的活性，我们开发了一种半自动化的程序来筛选雌激素受体的配体激活的记者在一个组织特异性方式。在这段视频中，我们描述了在96孔板排列斑马鱼胚胎在24-48小时后受精（HPF），并补充说，结合雌激素受体的小分子过程。在72-96个高倍视野，每个图像以及从整个板被自动收集并手动检查组织特异性荧光。该协议表明，检测雌激素激活受体在心脏瓣膜，但不能在肝脏的能力。

引言

转基因斑马鱼已经开发了允许活动的直接可视化在信号通路，如成纤维细胞生长因子^1，视黄酸²和雌激素^3，在活的胚胎。这些工具使筛选任何干扰信号传导途径的化学品（如测定变化的荧光强度），或者该调制信号以组织特异性的方式（在荧光定位变化^）4化学品。自动图像捕捉提高化学屏幕吞吐量大幅^5,6。屏幕在现场斑马鱼自动检测荧光往往依赖于昂贵的专门设备。所谓高内涵筛选提供了高解析度，定量成像，但在使用专门的平板阅读器配备的共聚焦显微镜^7,8的成本效益。该方法的目标是自动地检测组织特异性荧光在斑马鱼胚胎在使用标准的落射荧光显微镜用96孔板中。组织特异性的荧光可以使用这种技术来区分，可能是缺乏获得专门的平板阅读器或高内涵筛选设备实验室一个合理的方法。

在这个协议中，我们使用自动成像技术来检测组织特异性雌激素受体（ER）在活斑马鱼激动剂3天受精后（DPF）。转基因品系的^{Tg（5xERE：GFP）c262/c262}包含5个串联的雌激素反应元件的DNA序列（ERE）的绿色荧光蛋白（GFP）的上游侧^3。在没有配体时，预期结果通常无效。配体结合触发的构象变化，使受体结合ERE DNA和调节转录^9。 5xERE：GFP的鱼可以用来筛选ER调节剂的化学库，可用于筛选环境水样的雌激素污染物。

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研究方案

注：此方案经阿拉巴马大学伯明翰分校机构动物护理和使用委员会。

1，斑马鱼繁殖和蛋收藏

1. 开始接触化学品的前三天，组装育种坦克分隔到不同的男性和女性。每罐半路水产养殖系统水加满。 ^c262/c262鱼养殖坦克，把男2例，女3例每罐由分频器分离：使用网络，TG（GFP 5xERE）转移。将盖子上的每个罐和带有日期和菌株划线标示。
2. 第二天早晨，删除所有的障碍和倾斜挡板在养殖池的一端创建一个浅水区。让斑马鱼交配，收集胚胎在10分钟的间隔，以确保精确的发育分期。干净的鸡蛋用E3B中，轻轻地冲洗胚胎成培养皿通过茶滤网清洗。返回成鱼为永久坦克。
3. 使用解剖显微镜，排序，计数，并移除任何未受精，异常或损坏胚胎。地方胚胎在培养皿中E3B中，房子在28.5°C与14时10分光：暗周期。胚体密度会影响发展。将不超过100个胚胎在一个100 x 35毫米的菜不超过50的胚胎在60×15毫米的菜。
4. 由24个高倍视野，用含有200μM的1 - 苯基-2 - 硫脲（PTU）E3B更换介质。 PTU防止色素形成并保持斑马鱼胚胎和幼虫透明，以提高图像清晰度。注意：集中PTU股票是危险的;使E3B + PTU解决方案时戴上手套。
5. 在第1天受精后（DPF），手动从用细镊子每个胚胎取出绒毛膜。绒毛膜似乎不影响雌激素的穿透力，然而除去增强图像的清晰度。也没有必要从介质除去绒毛膜。注：作为一种能够替代人工dechorionation，胚胎批，可以CHEmically dechorionated用1毫克/毫升的链霉蛋白酶处理，如前所述^11。

2，化学胚胎的治疗

1. 治疗前一天，制备贮备液的每种化学品在DMSO中1,000倍浓度（或适当的溶剂中）。例如，揭露胚胎至10微米双酚A（BPA），准备一个10毫米的BPA原液在100％DMSO。这可以确保均匀的DMSO浓度在各处理及允许的无毒1:1,000稀释的DMSO作为载体对照。店内库存解决方案在-20°C对于这个协议中，胚胎将暴露于1μM和10μMBPA，18.5 nM和1.85μM染料木黄酮，367 nM的雌二醇（阳性对照）和载体（0.1％DMSO中，阴性对照）。
   注意：化学品如BPA和雌二醇是危险的，并且可能对人类胎儿的有害作用。处理内分泌干扰物小心，始终使用合适的个人防护装备。
2. 在治疗的当天，解冻备现货的化学溶液。吹打1毫升E3B + PTU至1.5 ml离心管中，加入1微升的股票化学溶液稀释1:1,000。涡大力。二甲基亚砜稀释成1:1000 E3B +机动部队作为车辆控制。用1毫升E3B + PTU在1.5 ml离心管作为未处理的对照。
3. 使用大孔塑料移液管，从培养皿中转移胚胎到96孔板的各孔中，每3个胚胎井，每个条件3的孔中。为了防止在长时间的治疗蒸发，省略外部行和列的板块（行A和E，列1和12）的胚胎。外口井可以充满300微升E3B + PTU的。适当标记板盖。
4. 从每孔用细尖的塑料移液管取出介质。工作迅速，以避免晒出胚胎。
5. 加入200μl的处理溶液为对应良好。将盖子下·rneath板为指导，​​以确保除了治疗到适当的水井。每个涡管移液分发化学溶液之前。在视觉上确认每个胚是在处理液中。如果胚胎是在井的侧面，使用干净的移液管将它们洗入井的处理剂溶液。
6. 将板在孵化器在28.5°C。胚胎将用于荧光在72个高倍视野进行分析。

3，自动在96孔板胚胎成像

1. 通过加入10微升4毫克/毫升的三卡因向每个孔麻醉胚胎。
   注：麻醉前成像胚胎。在24-96 HPF，斑马鱼具有自发运动和惊吓反应到图像采集过程中不断变化的光源。在成像过程中麻醉胚胎减少运动。
2. 将96孔板中的机动阶段和校准阶段。使用蔡司禅蓝2011软件显微镜automati关于和控制，选择样品载体选项，并选择多井96。选择校准 。按照逐步指示校准阶段。
   注意：这一步后不要取消选中的瓷砖按钮。如果瓷砖按钮处于未选中状态，校准设置可能会丢失和96孔板将需要重新校准。
3. 使用10倍物镜和明场（BF）的设定，确定阳性对照胚胎，并适当地设置曝光设置为高炉和GFP通道，确保荧光信号不饱和相机。专注于单一胚胎和编程显微镜获得3总的Z-部分，一个像50微米以上，一个50微米低于目前的焦平面。
   注：由于不同的组织占据不同的焦平面，这将确保每个斑马鱼图像被捕获在焦点置于心脏和肝脏。
4. 设置软件参数，以获得采用GFP和BF channe平铺图像LS。根据收购选项卡中，选择高级设置 。选择瓷砖的区域，然后瓷砖。选择圆好选择。
   注：平铺用于创建每一个合成图像良好。单场 - 视捕获每个只有一小部分好。平铺功能，可以自动捕捉多个相邻字段的视图从每口井，创造了整个井的合成图像。因此，能够自动捕获每板96的合成图像，其中每一个合成图像包含从一个单一的井数十个单独的图像。
5. 选择载体和填充因子90％。选择90％的填充系数将捕捉所选择的井，使得90％的每个孔的面积将是可见的合成图像中的多个图像。
   注意：当选择的填充因子，示将显示代表要被成像的区域。选择的百分比，其中将包括井的区域为适合实验。
6. 在选项下，选择重叠的所需量。
   注：当为一个单一的代表图像拼接在一起的瓷砖，5〜10％的重叠使得图像之间的接缝平滑。然而，如果图像拼接是不必要的，使用0％的重叠会降低成像时间。使用90％的填充因子和5％的重叠，单个井的合成图像由59个人的图像。
7. 启动成像。该显微镜将自动获取图像。
8. 手动检查每个合成图像以及组织特异性荧光（ 图1）。
9. 注：这是最好的开始与阳性对照，以确认该化学品接触观察实验性治疗的井前，任职。

胚胎在96孔板4。手动图像捕捉

注：要确认的结果，使用20倍长工作距离物镜来交流QUIRE更详细的图像以手动方式（ 图2）。

1. 使用20倍物镜和明场（BF）的设定，确定阳性对照胚胎，并设定为BF和GFP通道曝光设置适当，确保荧光信号不饱和相机。
2. 手动识别单个胚胎和采集图像。
   注意：一旦曝光设置已被选定为阳性对照胚胎，不会改变设置。这使得荧光强度的比较，因为每幅图像被均匀的条件下拍摄的。

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结果

图1示出的合成图像由一个96孔板的各孔中。每个复合图像由用5％的图像重叠59的单个图像。注意，这个活斑马鱼是随机取向于各孔中，但我们能够从肝脏区分荧光的心脏。明场图像作为参考来评估斑马鱼的方位和可视化形态异常（ 图1A和1C）是有用的。使用10x物镜自动成像被用于筛选化学物质，并确定哪些保证人工评估在更高的放大倍数， 图2示出了用于更?...

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讨论

本协议描述了一个简单的方法来自动图像组织特异性的荧光斑马鱼胚胎。该协议是使用蔡司Axio上观察发展。 Z1的禅蓝2011软件，但该技术可以使用任何倒置显微镜电动载物台和显微镜控制软件，可以进行平铺，以创建复合图像调整。装备倒置显微镜具有机动阶段可以提供一个实用，更便宜的替代品购买专用设备，高内涵筛选。电动载物台的范围从几千元到数万美元，这取决于在舞台上的显微镜和?...

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材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Plastic transfer pipettes; wide bore	Fisher	13-711-23
Plastic transfer pipettes; fine tip	Fisher	13-711-26
96-well, round, flat bottom plates	Fisher	21-377-203
100 x 35 mm plates	Fisher	08-757-100D
35 x 60 mm plates	Fisher	08-757-100B
Dumont #5 fine forceps	Fine Science Tools	11254-20	tip dimensions 0.05 x 0.01 mm, for manually removing chorions from embryos
Tricaine methanesulfonate	Sigma Aldrich	A5040-25G	see Zebrafish Book for recipe (http://zfin.org/zf_info/zfbook/chapt10.html#wptohtml63)
1-phenyl 2-thiourea (PTU)	Sigma Aldrich	P7629-10G	Prepare 20 mM stock (100x) and use at 200 μM in E3B
Zeiss Axio Observer Z1	Carl Zeiss		Protocol requires an inverted fluorescence microscope with a motorized stage
20x long working distance objective	Carl Zeiss		We use an objective with 0.4 NA and 8.4 mm working distance
Axiocam HRm digital camera	Carl Zeiss
ZenBlue 2011 microscope control software	Carl Zeiss		Protocol requires microscopy automation and control software to enable capturing of tiled images using a motorized stage
Methylene Blue	Sigma Aldrich	MB-1; 25 grams	make 2% solution in RO water for use in E3B (below)
E3B			60X E3 SOLUTION: NaCl                    - 17.2 grams KCl                       - 0.76 grams CaCl2-2H2O     - 2.9 grams MgSO4-7H2O  - 4.9 grams or MgSO4 - 2.39 grams Dissolve in 1 liter Milli-Q water; store in sterile 1 liter bottle. 1X E3B SOLUTION FOR ZEBRAFISH: 60X E3      150 ml 2% methylene blue     100 μl  Bring to 9 liters with Milli-Q water