此方法涉及如何分析发育过程,如肌肉收缩和滚动发生在果蝇胚胎。这种技术的一些优点是,它是非侵入性的,相当详细,但它是相对简单的执行。我们的方法可以进一步开发高含量分析为基础的筛选,以分离和分析影响胚胎肌肉收缩和其他发育过程的新突变。
当可视化肌肉收缩时,正确时间胚胎收集很重要,因为收缩只在特定的发育阶段开始。分步可视化演示可以极大地帮助对开发过程的定量分析。对于安装的果蝇胚胎的活成像,将胚胎放在具有延时功能的荧光显微镜和带适当发射过滤器的数码相机的舞台上,并选择 10 倍水浸物的客观透镜。
然后使用适当的显微镜记录软件录制胚胎的实时视频约一到两个小时,采集速率为每秒四帧。在实验结束时,将录制的视频直接导出到 ImageJ 中。选择图像和裁剪,围绕每个胚胎绘制一个框,将录像裁剪到每个胚胎的大小。
单击"图像、变换"和"旋转"可旋转裁剪的图像,以实现胚胎中线相对于屏幕的垂直位置。要将距离测量设置为千分尺,请单击"分析"和"设置比例",然后输入显微镜设置的已知像素到微米比率转换系数。然后,所有后续测量都将以千分尺为单位报告。
要分析胚胎滚动,首先在视频的后端和前端中间的第一帧中标记胚胎的一个或两个气管的位置,然后单击"分析、工具和兴趣区域管理器"。在气管周围绘制大约七微米 x 7 微米的框,然后单击键盘上的 T 键以 XY 坐标记录此位置。标记兴趣的永久收缩后气管相同区域的位置,并绘制一条线,连接每个框的中心,单击键盘上的 M,以测量从收缩前位置到收缩后位置的距离。
要使用表达荧光肌肉标记的胚胎来分析胚胎肌肉收缩,请使用荧光读出的录音来绘制一个以特定身体部分的荧光肌肉为中心的感兴趣区域。选择"兴趣区域管理器"中的"添加 T"选项卡以记录感兴趣区域的位置。单击"兴趣区域管理器"和"度量"可记录为视频每一帧选择的每个感兴趣区域的平均荧光强度。
将框移动到其他感兴趣的正文段的中心,然后单击"添加 T"以记录其位置,以获取要分析的所有正文段中相同大小的感兴趣区域。在兴趣区域管理器中,按住控制键,同时选择记录为 XY 坐标的所有感兴趣区域。单击"更多"和"多度量"可测量视频所有帧的每个感兴趣区域的均荧光强度。
这将报告表中的每个度量,每个感兴趣区域作为表的一列,每个帧作为一行。然后将表转移到电子表格程序进行进一步分析。绘制具有 x 轴上的帧数和 y 轴上平均荧光强度的图形,并使用每秒四帧帧的帧速率将帧数转换为时间。
肌肉收缩增加GP强度,因为他们带来更多的GP到焦点区域附近,因为更多的肌肉在这些收缩期间被拉入。要确定肌肉收缩幅度,请将基线 GFP 强度估计为峰值之间区域的平均强度。然后评估相对于此基线的 GFP 荧光强度的增加。
然后将每个兴趣强度值区域除以基线强度,使 GFP 强度与基线标准化。比较肌肉收缩波中后段、中段和前部的正常化 GFP 强度,以检查随着波传播而肌肉收缩程度的变化,并确定波的方向。要比较胚胎左右两侧的肌肉收缩,分析胚胎两侧相同部分的峰值强度。
使用收缩幅度和峰值的时间显示差异(如果有)以及近体肌肉收缩波的范围和时间。在这里,野生型果蝇胚胎的正常围皮肌肉收缩显示。在这段在野生胚型胚胎中滚动的视频中,请注意,当气管指示胚胎在其壳内滚动时,后体附属物不会移动。
在此代表性分析中,肌肉收缩峰值在 165 到 178 秒的时间段代表单个前进波。对于这个胚胎,在胚胎的左右两侧测量肌肉收缩的幅度和时间没有差异。如果近位收缩的轮廓先出现在后区域,后区域先出现峰值,后在中前区域出现峰值,那么其轮廓被指定为前向型一波。
向后型一波是首先出现在前段,然后向后段传播的峰。类型两波从胚胎的一端开始,然后向中间区域前进,然后返回其来源,因为另一端的横扫波重新开始。身体姿势突变胚胎表现出1型至二型波生成的相对异常频率,导致身体姿势异常被指定为身体躯干或旋转表型。
要使用荧光作为肌肉收缩参数的读出,在肌肉组织中使用带记者的胚胎至关重要。此方法可用于同时记录许多胚胎的肌肉收缩,并评估对各种刺激、药物或环境变化的反应。