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Wir beschreiben ein Verfahren zur bedingten Knockdown die Expression eines Zielproteins im Erwachsenenalter Zebrafisch Flossenregeneration. Diese Technik beinhaltet Mikrospritzvorrichtung und Elektroporation Antisense-Oligonukleotid in Morpholinos Flossengewebes das Testen des Proteins Rolle in verschiedenen Stadien der Flossenregeneration, einschließlich Wundheilung, Blastembildung und regenerative Auswachsen ermöglicht.
Bestimmte Arten von Urodelen und Knochenfische regenerieren kann ihren Geweben. Zebrafisch haben zu einem weit verbreiteten Modell, um die spontane Regeneration der adulten Geweben wie Herz 1, Retina 2, Rückenmark 3, Sehnerv 4, sensorischer Haarzellen 5 und Rippen 6 zu untersuchen.
Der Zebrafisch Rippe ist eine relativ einfache Ansatz, die leicht manipuliert wird, um mehrere Stufen in epimorphe Regeneration zu studieren. Wundheilung, Blastembildung und Flosse Auswuchs: Klassischerweise wurde fin Regeneration durch drei Phasen gekennzeichnet. Nach Amputation Teil der Flosse, wuchert das umgebende Epithel und wandert über die Wunde. Bei 33 ° C, tritt dieser Prozess innerhalb von sechs Stunden nach der Amputation (hPa, 1B) 6,7. Als nächstes zugrunde liegenden Zellen aus verschiedenen Linien (z. B. Knochen, Blut, Gliazellen, Fibroblasten) Wiedereinstieg in den Zellzyklus zu einem proliferativen Blastem, während die darüber liegende Epidermis weiter zu vermehren (1D) 8. Auswuchs tritt als Zellen proximal zu dem Blastem in ihre jeweiligen Linien neu zu differenzieren, um neues Gewebe (1E) 8 zu bilden. Abhängig von der Höhe der Amputation, wird die volle Regeneration in einer Woche bis zu einem Monat abgeschlossen.
Die Expression einer großen Anzahl von Gen-Familien, darunter wnt, Hox-, FGF, MSX, Retinsäure, sch, Kerbe, BMP und Aktivin A-beta-Gene, ist hochreguliert während bestimmter Phasen der Regeneration fin 16.09. Allerdings haben die Rolle dieser Gene und ihren codierten Proteinen während der Regeneration schwierig zu beurteilen, wenn ein spezifischer Inhibitor für das Protein existiert 13, eine temperaturempfindliche Mutante besteht, oder ein transgenes Tier (entweder Überexpression des Wildtyp-Proteins oder eine dominant -negatives Protein) wurde 7,12 erzeugt. Wir entwiped ein Reverse genetische Technik, um schnell und einfach testen Sie die Funktion eines Gens während der Finne Regeneration.
Morpholino-Oligonukleotide werden häufig verwendet, um den Verlust von spezifischen Proteinen während der Zebrafisch, Xenopus, Huhn und Maus Entwicklung 17-19 studieren. Morpholinos Basenpaar mit einem komplementären RNA-Sequenz entweder Block-prä-mRNA-Splicing oder mRNA-Translation. Wir beschreiben ein Verfahren zur effizienten Einführung Fluorescein-markierten Antisense-Morpholino in Regenerieren Zebrafisch Rippen den Zuschlag Expression des Zielproteins. Der Morpholino wird in jede Blastem der regenerierenden Zebrafisch Schwanzflosse Mikro-Injektion und Elektroporation in die umliegenden Zellen. Fluorescein liefert die Ladung zu den Morpholino elektroporieren und die Morpholino im Flossengewebes visualisieren.
Dieses Protokoll erlaubt bedingten Protein Knockdown, um die Rolle von spezifischen Proteinen während der regenerativen fin Auswuchs zu untersuchen. In der Discussion beschreiben wir, wie dieser Ansatz angepasst werden, um die Rolle von spezifischen Proteinen während der Wundheilung oder Blastembildung, sowie ein potentieller Marker für Zellmigration in Blastembildung zu untersuchen.
1. Resuspendieren Morpholino
Morpholino konstant = Molekulargewicht der Morpholino-X 1000/molar Absorption.
Das Molekulargewicht und molarer Extinktion für die Morpholino können auf dem "gefunden werdenOligo-Eigenschaften "Blatt mit dem Produkt geliefert. Teilen Sie den Morpholino-Konzentration in ng / ul, durch das Molekulargewicht, um die Konzentration in mM zu bestimmen. Verdünnen Sie die Morpholino, falls notwendig, zu einer funktionierenden Konzentration, in der Regel 1,2 mm.
2. Fin Amputation
3. Morpholino Injektion
4. Die Elektroporation der Morpholino
5. Analyse
6. Repräsentative Ergebnisse
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Abbildung 1. Schematische Darstellung der verschiedenen Ereignisse, die während fin Regeneration auftreten. Die zugrunde liegenden Zeiten für jedes Ereignis in Stunden nach der Amputation (HPA) angegeben und entsprechen einem Tank Temperatur von 33 ° C.
Abbildung 2. A. Schematische Darstellung der Einspritzplatte, die aus Agarose hergestellt ist und enthält eine kleine, gut, um den Fisch während des Mikroinjektion Morpholino halten.
Abbildung 3. Schematische Darstellung der Morpholino Mikroinjektion. A. Legen Sie den Fisch in die Schüssel mit dem Kopf des Fisches in der Kerbe ausgeschnitten des Brunnens, die helfen, die Fische bleiben stabil wird. B. Bei geringer Vergrößerung, ordnen Sie die Nadel, so dass es ist in der Nähe des regenerierende Gewebe der Rippe. C Bei höherer Vergrößerung, spritzen sie den Morpholino distalen jedem knochigen Fin Ray (dh in jedem Blastem). Die Nadel sollte in das Gewebe direkt distal des knöchernen ray (1), und dann weiter zu dem Ort des Blastem (2). Hinweis: Die grünen Punkte im Schaltplan sind nur dazu gedacht, um den Ort der Injektion zu zeigen. Der Morpholino kann kurz visualisiert werden als grün / gelb "puff" nach jeder Injektion, jedoch ist diese nicht fortbestehen wie in der schematischen gezeigt.
Abbildung 4. Schematische Darstellung der Finne Elektroporation. A. Nach Mikroinjektion, legen Sie den Fisch in einer Petrischale voller Anästhesie und elektroporieren sowohl die dorsale und ventrale Hälften. B. Achten Sie darauf, nicht berühren fin Gewebe. Die Elektroden sollten ~ 1 mm von dem Gewebe platziert werden.
Abbildung 5. Schematische Darstellung der Methoden zur Flosse Auswuchs Hemmung zu berechnen. A. Nehmen Sie ein Bild von der Flosse eines jeden Fisch bei 2 dpa, entweder unmittelbar vor oder nach Morpholino-Injektion und Elektroporation. Verfolgen Sie die regenerierbaren Gewebes sowohl der dorsale (grün) und ventralen (blau) Hälften der Flosse mit NIH Image, (schwarz gestrichelte Linien). B. Bei 3 dpa, nehmen Sie ein anderes Bild von jeder Rippe und wieder verfolgen die dorsalen und ventralen Bereichen von Nachwachsen mit NIH Image. C. Subtrahieren Sie die Fläche des erneuten Wachstums bei 2 dpa vom Gesamtbetrag Nachwachsen bei 3 dpa sowohl für die dorsalen und ventralen haves. Der Bereich der dorsalen Prozent gegenüber ventralen Nachwachsen kann mit folgender Formel berechnet werden: ((D 3DPA - D 2 dpa) / (V 3DPA - V 2dpa)) x 100. Prozent Hemmung = 100 - Prozent Area.
6. Beispiele für erwarteteErgebnisse. A. Fluoreszenzbild, die eine Fluorescein-markierten Kontroll-Mor in der dorsalen Hälfte der Rippe, 24 Stunden nach der Elektroporation (HPE). B. Hellfeldaufnahme einer Rippe, die injiziert und wurde durch Elektroporation mit einem Kontroll-Mor in der dorsalen Hälfte . Das Bild zeigt gleich das Nachwachsen der beiden dorsalen und ventralen Hälften einer Flosse, 24 HPE. C. Hellfeldaufnahme einer Flosse, die injiziert und mit einem experimentellen Morpholino in der dorsalen Hälfte wurde elektroporiert. Das Bild zeigt die Hemmung des erneuten Wachstums auf der dorsalen / injizierte Seite. Die Linie zeigt die Menge an Nachwachsen bei 2 dpa, unmittelbar vor der Morpholino-Injektion und Elektroporation.
Abbildung 7. Schematische Darstellung einer alternativen Injektion und Elektroporation Verfahren zur Target-Proteine bei der Wundheilung und Blastembildung beteiligt. A. Spritzen Sie die Morpholinozwischen den einzelnen knöchernen Fin Ray auf der dorsalen Hälfte der Flosse. B. elektroporieren die Morpholino wie normal. C. amputieren die Flosse unmittelbar proximal (~ 1 knöchernen Segment) an der Injektionsstelle. D. Die Fluorescein-markierten Morpholino beobachtet werden kann Wunde in Epithel und Blastem bei 24 HPE.
Abbildung 8. Mit der Technik zur Wunde Epithel und Blastembildung zielen. A. Hellfeldaufnahme einer Flosse bei 24 hPa, die injiziert und wurde durch Elektroporation mit einer Kontrollgruppe Morpholino unmittelbar vor der Amputation. B. Fluoreszenzbild von Flosse in Panel A. Hinweis gezeigt dass das injizierte dorsalen Hälfte der Flosse zeigt eine gute Aufnahme der Morpholino in der regenerierbaren Gewebes. C -. C "Höhere Vergrößerung des dorsalen Hälfte der Flosse in Panels gezeigt A und B. Die Injektionsstellen sind oft noch sichtbar (Pfeilspitzen), Aber viele Zielzellen migriert haben, um in Epithel und Wunde Blastembildung (Pfeil) zu beteiligen.
Abbildung 9. Mit der Technik, um Zellen, die das Blastem. A. Fluoreszenz und Hellfeld eingefügten Bilder zeigen eine Flosse injiziert und elektroporiert mit Morpholino sowohl auf der dorsalen und ventralen Hälften bilden die Migration anzusprechen. Der Finne wurde dann bei zwei Ebenen amputiert. Die dorsale Hälfte reduziert wurde unmittelbar distal der Injektionsstelle, wo, wie das ventrale Hälfte 9-10 knöchernen Segmenten distal der Injektionsstelle wurde geschnitten. B. Bei 24 hPa, zeigen die Fluoreszenz-und Hellfeld eingefügten Bilder, die Morpholino wurde zum dorsalen migriert regenerieren (1), aber nicht die ventrale regenerieren (2), was anzeigt, dass nur die Zelle unmittelbar proximal zu dem Schnitt Seite auf Blastembildung teilnehmen. Die beiden weißen Pfeile zeigen den Pegel jedes AmputationEbene. Panels mit 1 und 2 auf der rechten Seite des Bildes zeigen eine höhere Vergrößerung Blick auf die dorsale und ventrale Hälften der Flosse, beziehungsweise.
Zusätzliche 1. Ein Video eines konfokalen z-Stapel einem Bereich entsprechend der Position eines Blastem einer Rippe injiziert und mit einer Steuerung elektroporiert Morpholino ist. Das Bild wurde bei 24 HPE übernommen. Da eine einzelne Fluoresceinmoleküls nicht visualisiert werden können, können nicht alle der Morpholino visualisiert oder quantifiziert. Allerdings geben diese Bilder einen Eindruck von den verschiedenen Graden der Aufnahme, die sichtbar gemacht werden kann in den Zellen, aus einzelnen punktförmigen Punkte, um ganze Zellen voll von fluoreszierenden Morpholino. Auf dem Standbild, wird die Orientierung gezeigt. Maßstab: 25 Mikron.
Hier beschreiben wir eine leistungsstarke loss-of-function-Ansatz bedingt Knockdown Proteine von Interesse während der Finne Regeneration in adulten Zebrafisch. Diese Technik wurde verwendet, um Gene zu studieren Gap Junction-, Signal-Rezeptoren, Transkriptionsfaktoren, und microRNAs während regenerative fin Auswuchs 16, 20-22.
Wir erwarten, dass diese Technik auch verwendet werden, um Gene für die Wundheilung und Blastembildung durch Anpassung der Technik erforderlich zu untersuchen. Zum Beispiel, injizierten wir elektroporiert und eine Kontrolle Morpholino in den Raum zwischen den knöchernen Flossenstrahlen auf der dorsalen Hälfte der Finne vor der Amputation (Abbildung 7). Wir haben dann die Flosse unmittelbar distal der Injektion Flugzeug amputiert. 24 hPa, beobachteten wir, dass die Morpholino-Zielzellen hatte distal, um sowohl die Wunde Epithel und Blastem (Abbildung 8) bilden migriert, was darauf hinweist, dass die Zellen während dieser frühen Phasen der Regeneration kann auch TargETED.
Die Technik hat ein paar bemerkenswerte Einschränkungen. Zum Beispiel ist die Fluoreszenz von Fluorescein-nicht beibehalten folgenden Fixierung und Verarbeitung für die Immunhistochemie, die es unmöglich, eine bestimmte zelluläre Phänotyp (dh Zell-Proliferation) mit der Menge an Morpholino in einer Zelle korreliert ist. Darüber hinaus ist es nicht gelungen, dauerhaft die Elektroporation von Plasmiden in der Regeneration Heckflosse, obwohl eine vorherige Gruppe auch taten die erfolgreiche Elektroporation von DNA in Flossengewebes 23. Schließlich haben wir festgestellt, dass die Morpholino nur wirksam für ~ 48 Stunden nach der Elektroporation 21, die mit dieser Technik in seiner jetzigen Form für die Prüfung Gene bei der Differenzierung von neuen Zelltypen beteiligt ist untersagt. Zusätzliche Tests und Modifikation des Verfahrens, kann überwunden werden diese aktuellen Einschränkungen.
Darüber hinaus ist es möglich, dass diese Technik verwendet werden könntenan Proteine der Zellwanderung vom darunter liegenden Gewebe zum Blastem beteiligt zu testen. Zum Beispiel, injizierten wir und Elektroporation ein Steuersignal Morpholino in beide Seiten der Rippe (wie in 7 beschrieben) vor der Amputation. Wir haben dann die dorsale Hälfte der Finne unmittelbar distal der Injektion Flugzeug amputiert und wir amputiert die Bauchflosse viel mehr distal. Bei 24 hPa, hatten die Morpholino-positive Zellen auf der Rückenseite von der Injektionsstelle, um die darüber liegende Epithel und Wunde Blastem migriert. Das war jedoch nicht der Fall ist auf der Bauchseite (Abbildung 9). Dies stützt die Idee, dass nur die Zellen, die die Amputation Ebene zugrunde liegen, in der regenerative Reaktion teilnehmen. Diese Daten legen nahe, dass auch Proteine für die Hypothese aufgestellt, um die Zellwanderung erforderlich getestet werden konnte mit Hilfe dieser Technik werden.
Wir haben nichts zu offenbaren.
Die Autoren möchten die Freimann Life Science Center und Center for Zebrafisch-Forschung Mitarbeiter danken für ihre Pflege und Wartung des Zebrafisch.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Name des Reagenzes | Firma | Katalog-Nummer | Kommentare |
CUY21-Edit oder CUY21-SC Rechtecksignal Elektroporator | Protech International | CUY21EDIT oder CUY21SC | Beide Geräte arbeiten nach diesem Protokoll |
3 mm Durchmesser Paddle-Elektroden | Protech International | CUY 650-P3 | |
Morpholino | GeneTools, LLC | Morpholino sollte kundenspezifisch angefertigt, um Ihre Protein von Interesse sein | |
2-Phenoxyethanol | Sigma | 77.861-1L | Anästhesie; verdünnten 1:1000 in Fisch System Wasser für Verfahren, 1:500 für Sterbehilfe |
Micro-injectian der Pumpe | World Precision Instruments | PV830 Pneumatische PicoPump | Viele verschiedene Systeme Mikroinjektion verwendet werden könnten |
Micro-Manipulator | World Precision Instruments | MMJR | Rechtshänder (MMJL für Linkshänder) |
Micro-Injektionsnadeln, 1,0 mm Außendurchmesser | World Precision Instruments | 1B100F-4 | Dies sind Borosilikatglas Kapillaren, in eine Nadel gezogen |
Nadelhalter | World Precision Instruments | 5430-ALL | Pico Düsensatz, stellen Sie sicher, Inset der Pipette 1,0 mm Dichtung |
Nadel-Abzieher | Sutter | P-97 | Andere Mikropipette / Nadel Abzieher sollte auch funktionieren |
Mikroskop | Leica, Nikon, Zeiss | Anzahl variiert je nach Hersteller | Jede Stereomikroskop mit 20X-Optik und die Fähigkeit, mit Mikromanipulatoren arbeiten |
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