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Pez cebra trasplante de células permite la combinación de la genética y la embriología para generar quimeras tejido específico. Este vídeo demuestra gástrula etapas trasplantes de células que han permitido a nuestro laboratorio para investigar el papel de las poblaciones de astro y señales específicas de orientación durante la formación de la comisura del cerebro anterior.
Algunas cuestiones fundamentales en el campo de la biología del desarrollo sólo pueden ser respondidas cuando las células se colocan en entornos nuevos o cuando pequeños grupos de células en un contexto más amplio se han modificado. Ver cómo una célula interactúa y se comporta en un entorno único es esencial para la caracterización de las funciones celulares. Determinar cómo el misexpression localizada de una proteína específica que influye en torno a las células proporciona información detallada sobre el papel que juega la proteína en una variedad de procesos de desarrollo. Nuestro laboratorio utiliza el sistema de modelo de pez cebra para combinar exclusivamente con métodos genéticos clásicos técnicas de trasplante para generar quimeras genotípicos o fenotípicos. Se estudian las neuronas gliales interacciones celulares durante la formación de las comisuras del cerebro anterior en el pez cebra. Este video describe un método que permite a nuestro laboratorio para investigar el papel de las poblaciones astroglial en el diencéfalo y el papel de las señales de orientación específicos que influyen en los axones proyectan al cruzar la línea media. Debido a su transparencia embriones de pez cebra son un modelo ideal para este tipo de colocación de células ectópico o misexpression gen localizado. Seguimiento de las células trasplantadas se puede lograr usando un colorante vital o una línea de peces transgénicos que expresan una proteína fluorescente. Estamos aquí demostrar cómo preparar embriones de donantes con un trazador de tinta vitales para el trasplante, así como la extracción y trasplante de células de un embrión en etapas gástrula a otro. Se presentan datos que muestran ectópico GFP + células transgénicas en el cerebro anterior de embriones de pez cebra y caracterizar la ubicación de estas células con respecto al cerebro anterior comisuras. Además, show de rayos láser microscopía confocal timelapse de Alexa 594 células marcadas trasplantadas a un GFP + embriones transgénicos de acogida. Estos datos proporcionan evidencia de que la gástrula etapas de trasplante permite el posicionamiento específico de las células ectópico para hacer frente a una serie de preguntas de Biología del Desarrollo.
Parte 1: Alexa 594 embriones con etiqueta
1.1 microinyección Plate y preparación de la aguja
1.2 de recogida de embriones y la instalación de aparatos de microinyección
1.3 microinyecciones de fluorescente Alexa 594
Parte 2: Trasplantes gástrula
2.1 Dechorionating y preparación Plate trasplante
2.2 Configuración de embriones y aparatos de Trasplantes
2.3 Gástrula Trasplantes Etapa Celular
2.4 Visualización de imágenes y embriones
Resultados:
En un esfuerzo por abordar el papel de las células en el cerebro anterior astroglial es necesario tanto para visualizar estas células y el destino genético diferentes manipulaciones a pequeños grupos de células diencefálico y telencefálicas. Para generar este tipo de embriones quiméricos, en la que una parte de la población astroglial en el embrión es diferente ya sea por genotipo o fenotipo, que utiliza un enfoque multifacético que combina el uso de GFP embriones transgénicos, que las etiquetas astroglía, con el uso de gástrula -organizó el transplante de células. Para dirigidas específicamente a los clones de diencéfalo, se utilizó el mapa de pez cebra gástrula destino para extraer selectivamente las células en la línea media equidistante de los polos de los animales y el escudo 5 (Fig. 1B). Estos extraen tg [GFA: GFP] Las células fueron trasplantadas en la misma ubicación en una de tipo salvaje anfitrión gástrula, que se planteó entonces 30hpf y immunolabeled para todos los axones (α-tubulina acetilada) como hitos de referencia para la anatomía del cerebro anterior. A modo de ejemplo se muestra aquí, la imagen confocal del embrión huésped una muestra aislada GFP + células de todo el telencéfalo y el diencéfalo (Fig. 2A). La morfología completa de estas buenas prácticas agrarias + células pueden ser observadas en este ensayo clonal, que revela que la mayor parte de estas células adquieren la característica morfología radial gliales, donde se encuentra el soma adyacente a la zona ventricular y un pie extremo grande termina un proceso radial en el superficie pial (Fig. 2A, recuadro). Representación tridimensional de la Z-stack de estos cortes ópticos recogidos muestran claramente la posición de estas células con respecto al etiquetado de los axones (Película 1).
Otro método comúnmente utilizado para la visualización de las células trasplantadas es microinject inicialmente un tinte de estirpe de células fluorescentes, como Alexa 594, en la yema de un ser organizado de células de tipo salvaje o el embrión transgénico GFP. Como ejemplo se inyectaron en embriones de Alexa 594 de tipo salvaje en el estadio de una célula. Nosotros les permitió desarrollar a gástrula escudo escenario y luego se llevó a cabo el trasplante de cerebro anterior objetivo, como se mencionó anteriormente, sino que trasplantadas a tg [GFAP: nuc-GFP] transgénicos anfitrión gástrula. Imagen del telencéfalo dorsal por microscopía confocal de barrido láser fluorescente reveló racimos rojos de las células del donante entre GFP + núcleos dentro del cerebro anterior (Fig. 2B). Asimismo, analizaron este host mediante la recopilación de Z-pilas cada tres minutos durante el transcurso de dos horas con el láser confocal de barrido. 4-dimensional prestación de este timelapse el uso de software Volocity (Improvisación) muestra dinámica de los movimientos celulares de las membranas celulares rodamina unº del GFP + núcleos (Movie 2).
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Figura 1: Aparato de Trasplantes y esquemática de los métodos experimentales. Un aparato) que se utiliza para llevar a cabo la etapa de gástrula trasplantes. El microscopio Zeiss Lumar estéreo fluorescente se utilizó para llevar a cabo estos trasplantes. Que tiene el foco y el zoom mando controlado (izquierda círculo rojo). El NK TransferMan se utilizan para manipular la posición de los capilares, que es también el joystick controlado (a la derecha del círculo rojo). Durante la instalación de 60 a 80 embriones se colocan en pocillos de agar individuales anteriores en una placa de Petri de 100 mm con un molde de plástico (cuadro morado se indica). El trasplante capilar (TransferTip) fabricados por Eppendorf tiene una abertura de 15μm de diámetro interior y una punta en ángulo de 20 grados (caja verde se indica). La aspiración de las células es controlado con Airtram Eppendorf (recuadro rojo indica). B) Ilustración del procedimiento de trasplante de gástrula etapa de donantes en los embriones de acogida. Las células se extraen de tg [GFA: GFP] embriones (en la foto) o Alexa 594 inyectado (como se describe en el protocolo) embriones de donantes. Las células se extraen de la línea media, a medio camino entre el escudo y el polo animal, y trasplantado en la misma región de los embriones de acogida. Los anfitriones son fijos y utilizando imágenes láser microscopía confocal de barrido.
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Figura 2. Ejemplo de los trasplantes de fase de gástrula en el cerebro anterior pez cebra A) Una vista frontal de la salvaje embriones tipo de host con trasplantado tg [GFA: GFP]. Diencephalons las células en el telencéfalo y el cerebro anterior de pez cebra. Los axones están marcados en rojo (α-tubulina acetilada de anticuerpos) y las células trasplantadas se marcan en verde (GFP expresión endógena). Los embriones son 30 HPF. El recuadro muestra la morfología de las células gliales radiales + GFP. B) Vista dorsal del telencéfalo de vivir tg [GFAP: nuc-GFP] embrión de acogida con Rodamina fluorescente las células trasplantadas (rojo). Los núcleos de embriones de acogida están etiquetados en verde (GFP). La línea de puntos describe la superficie anterior del cerebro anterior. Línea continua indica la zona ventricular. Barra de escala es 10μm.
Movie 1. . La relación de ectópica etiquetados células gliales radiales entre las comisuras del cerebro anterior células de una gástrula etapas tg [GFA: GFP] embriones fueron transplantados a una línea que no transgénico GFP de tipo salvaje. Un láser confocal de barrido Z-Stack se recogió y procesó a continuación para el 3-D de representación utilizando software Volocity. Inicialmente, la imagen es una vista frontal del cerebro anterior en el pez cebra 30hpf, y ha sido volteada horizontalmente, en comparación con la Figura 2B. Axones (a-tubulina acetilada, rojo) dentro de la comisura anterior (CA, arriba) y después de la comisura óptica (POC, abajo) se ven. Las células verdes son las buenas prácticas agrarias + células trasplantadas y sus raíces en el cerebro anterior y generó claras morfología glía radial. Como avanza la película se centra en dos de las células gliales radiales que poseen cuota final que en contacto con el POC. Haga clic aquí para descargar la película 1.
Movie 2. Timelapse imágenes de trasplantados Alexa 594 células marcadas en el cerebro anterior células de una gástrula previamente inyectados con Alexa 594 fueron trasplantados en tg. [GFAP: nuc-GFP] embriones transgénicos. Esta película representa una proyección en 3-D de una series de tiempo 2 horas, en la que Z-pilas fueron tomadas cada 5 minutos. Z-pilas se recogieron en un microscopio confocal de barrido láser, y 4-D representaciones completado el uso de software Volocity. Las células trasplantadas se etiquetan con Alexa 594 (rojo), y las buenas prácticas agrarias + núcleos son de color verde. Como este timelapse corre, la imagen 4D comienza con una vista dorsal del cerebro anterior en 30hpf y girará sobre el eje X, como el movimiento de claro se detecta en las membranas celulares de las células trasplantadas y en las buenas prácticas agrarias + núcleos también. Haga clic aquí para descargar la película 2.
La generación de embriones quiméricos es una poderosa herramienta que se ocupa de muchas cuestiones de investigación en sistemas de varios modelos, a saber, la mosca de la fruta (D.melanogaster), gusano (C. elegans), el pez cebra (D.rerio) y el ratón (M.musculus). Nosotros sostenemos que el sistema de modelo de pez cebra es especialmente adecuado para la generación de quimeras de una manera relativamente fácil, rápido y versátil. El pez cebra es un vertebrado que se desarrolla fuera de la madre por lo que es mucho más accesible en comparación con el modelo de ratón. Pez cebra también son significativamente más grandes que las moscas o los gusanos, lo que simplifica la manipulación embriológico, como el trasplante de células. Además, la capacidad de combinar los procedimientos de trasplante de células con las técnicas transgénicas permite una gran variedad de experiencias posibles en que puede ser manipulado en función de los genes de un tejido-específicos localizados manera. Por ejemplo, pequeños clones de GFP + o rodamina células marcadas permiten la caracterización de la morfología de la célula completa que a menudo se pierden en un donante de transgénicos homocigotos o son imposibles de visualizar debido a un etiquetado diferencial subcelular con los anticuerpos comunes. Además, mediante el uso de células transgénicamente etiquetados o llenado con fluorescencia, podemos rastrear las células del donante en el embrión del pez cebra en vivo a través del tiempo. Timelapse imágenes de células individuales ofrece un nuevo análisis del comportamiento celular en el contexto de todo el organismo.
Nuestro laboratorio también se combina el uso de choque térmico inducible líneas transgénicas con trasplantes de células de tal manera que ciertas señales de guiado de los axones pueden ser misexpressed en las células del donante después de una elevación de la temperatura de incubación (datos no muestran). Esta técnica es un método extremadamente poderoso y directo a misexpress localmente una proteína de interés de manera espacial y temporal específico, lo que nos permite ver cómo la proteína específica afecta el desarrollo. En nuestro caso, esta técnica se puede ampliar nuestro conocimiento detrás de la función de las señales de orientación Robo de hendidura en el posicionamiento de las comisuras y las células gliales en la línea media 5.
Otros enfoques de genes a nivel local como misexpressing uncaging UV focal y herramientas localizadas choque térmico (láser o soldadura de hierro), no ofrecen alternativas para manipular la expresión de genes y marcadores en un pequeño grupo de células 7-9, sin embargo, el trasplante de células establece un entorno final de análisis que está libre de cualquier trauma ocasionado por los rayos ultravioleta, láser o calor haciendo el trasplante de células de un enfoque experimental más controlada. En conclusión, hemos encontrado los procedimientos de trasplante de células a ser una parte crucial de nuestra investigación en biología del desarrollo neurológico. La generación de clones de células con propiedades diferentes es una herramienta fundamental para el biólogo del desarrollo para hacer frente a cuestiones fundamentales de comportamiento celular, la función del gen, y la autonomía de la célula.
The authors have nothing to disclose.
Nos gustaría agradecer a los miembros del Laboratorio de Barresi por su apoyo y sus valiosos comentarios sobre este manuscrito. Damos las gracias al Trabajador Alexander por su asistencia técnica permanente, así como el personal de cuidado de los animales por su ayuda en el mantenimiento de la colonia Smith College de pez cebra. También queremos agradecer a Mike Hallacy, Rottenfusser Rudi, y Microfilm Carl Zeiss para el préstamo algunos equipos de microscopía para la Filmin de este protocolo. Este trabajo fue apoyado por una beca de investigación financiada por la NSF, 0615594.
Name | Company | Catalog Number | Comments | |
Nombre | Tipo | Empresa | Número de catálogo | Detalles específicos |
Placas de Petri | Herramienta | Fisherbrand | 08-757-13 | 100 x 15 mm |
Placas de vidrio fondo la cultura | Herramienta | MatTek | P35G-1.5-2.0-C | 35 x 15 mm, no 1.5, sin estucar ni recubrir, irradiados con rayos gamma |
De ancho Diámetro pipetas Pasteur de vidrio | Herramienta | Fisherbrand | 63A-53-WT | |
Capilares de vidrio de filamento a través de moldes (sin filamento) y agujas de inyección (con filamento) | Herramienta | Mundial de Instrumentos de Precisión | 1B150F-4 | 4 pulgadas (100 mm), 1,5 / 0,84 OD / ID (mm) |
Trasplante capilares (TransferTip) | Herramienta | Eppendorf | 83000122-8 | Tipo IV, Int. estéril. 15μm, 20 doble grado |
Trasplante de molde | Herramienta | Herramientas de adaptación Ciencia | PT-1 | 150 chuletas triangular para mantener los embriones individuales |
Agarosa, Tipo I | Reactivo | Sigma Aldrich | A6013-250G | Agarosa al 1,5% hecha en EM |
(Antibióticos) de embriones medio | Reactivo | Ver Westerfield, 2007 | ||
Tampón fosfato | Reactivo | Ver Westerfield, 2007 | ||
Pinzas vigilante | Herramienta | Herramientas de Bellas Ciencia | 100 + mm punta (sordo), punta de 50 mm | |
Rodamina B Dextran | Lineage trazador de tinta | Molecular Probes, Invitrogen | D1824 | Da 10.000 MW, la lisina puede arreglar, rojo (590nm) tinte fluorescente excitado con el verde (570 nm) la luz |
Microscopio de disección | Microscopio | Olimpo | SZX7 | |
Fluorescente Microscopio Estéreo | Microscopio | Zeiss | Lumar | Completamente automatizado Joystick Controlados (Sycop) |
Trasplante de aparato | Herramienta | Eppendorf Corp. | Airtram | |
Micromanipulador automatizado | Herramienta | Eppendorf Corp. | TransferMan NK2 | Joystick controlada |
Micromanipulador | Herramienta | Aplicada Scientific Instruments, Inc. | 00-42-101-0000 | MM33 Derecho |
Microinyector con la Unidad de contrapresión | Herramienta | Aplicada Scientific Instruments, Inc. | MPPI-2 BPU | |
Flamming / Brown micropipeta Extractor | Herramienta | Sutter Instrument Company | Modelo P97 | Programa: Heat 550; Velocidad de 200; Tiempo / Delay 200; Tire de la fuerza 120. |
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