A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
פרוטוקול זה מתאר הליך שונה לבידוד מהיר של ביציות נקיות בשלב I בדגי זברה נטולות תאי גרנולוסה, ובכך מספק שיטה נוחה למחקר ספציפי לביציות.
לחקר התפתחות הביציות השלכות משמעותיות בביולוגיה התפתחותית. דג הזברה (Danio rerio) נמצא בשימוש נרחב כאורגניזם מודל לחקר תהליכים התפתחותיים מוקדמים מביצית לעובר. בדגי זברה, הביציות מוקפות בשכבה אחת של תאי גרנולוזה סומטיים. עם זאת, הפרדת תאי גרנולוזה מביציות מציבה אתגר, שכן השגת ביציות טהורות חיונית לניתוח מדויק. למרות שהוצעו שיטות שונות לבידוד ביציות דגי זברה בשלבים התפתחותיים שונים, הטכניקות הנוכחיות אינן מצליחות להסיר תאי גרנולוזה לחלוטין, ומגבילות את הדיוק של ניתוח גנום המתמקד בביציות בלבד. במחקר זה פיתחנו בהצלחה תהליך מהיר ויעיל לבידוד ביציות טהורות בשלב I בדגי זברה תוך סילוק זיהום תאי גרנולוזה. טכניקה זו מאפשרת אנליזה ביוכימית ומולקולרית, במיוחד בחקר היבטים אפיגנטיים ומבנה גנומי ספציפיים לביציות. יש לציין כי השיטה ידידותית למשתמש, ממזערת את נזקי הביציות ומספקת פתרון מעשי למחקר וניתוח בהמשך.
דג הזברה הוא בין מערכות המודל החשובות ביותר בביולוגיה התפתחותית. בשנים האחרונות, מחקרים רבים השתמשו בדגי הזברה כמודל לחקר אירועים ביולוגיים חשובים ותהליכי בקרה מביצית לעובר. אלה כוללים את התהליכים המורכבים של התפתחות והבשלת ביציות1, הפונקציונליות של גנים אימהיים2, ויסות מעברים אימהיים-זיגוטיים3, וניתוחי אומיקס נרחבים4.
תאי גרנולוסה, התאים הסומטיים העוטפים ומזינים את הביצית המתפתחת בתוך זקיק השחלה 5,6, ממלאים תפקיד מרכזי בתהליך התפתחותי זה. כאשר תאי נבט קדמוניים (PGC) מתפתחים לאוגוניה, הם מוקפים בשכבה אחת של תאי גרנולוזה7. יחד עם תאי התא החיצוניים, הביצית ותאי הגרנולוזה הסובבים אותה מהווים זקיק בוגר8. בהתחשב בהבחנה הבסיסית בין תאי נבט לתאים סומטיים, השגת דגימת ביצית טהורה היא הכרחית, במיוחד עבור ניתוחים הקשורים לגנום.
בתוך המבנה הפוליקולרי של דגי זברה, תאי גרנולוזה מציגים בדרך כלל קוטר של מיקרון בודד8, מה שמדגיש את הקשר האינטימי בין תאי גרנולוזה לביציות9. קשר הדוק זה מציב אתגר בהשגת הפרדה מלאה בשל ההבדל הניכר הן במספר תאי גרנולוזה והן בנפחם לעומת הביציות (מאות תאי גרנולוזה לעומת ביצית בודדת)10,11. אפילו זיהום מינימלי עם תא גרנולוזה יחיד יכול לעכב ניתוחים במורד הזרם המתמקדים במיוחד בביציות. לכן, עבור מחקרים המתמקדים במאפיינים גנומיים ואפיגנטיים, חיסול תאי גרנולוזה הוא חיוני.
בעזרת קריטריונים מורפולוגיים מאופיינים היטב, ניתן להבחין בין ביציות בכל שלב על פי קוטר11. תהליך האוגנזה בדגי זברה מסווג לחמישה שלבים על פי מורפולוגיה וקריוטיפ11. ביציות שלב I (בקוטר 7-140 מיקרומטר) מקיפות ביציות מתחילת המיוזה ועד לשלב המוקדם של המיוזה I. באופן מכריע, הביציות האלה שקופות, ומאפשרות תצפית על הגרעין המרכזי באמצעות אור מועבר (איור 1Ai). ביציות שלב II (קוטר 140-340 מיקרומטר) הופכות בהדרגה מוקצפות ושקופות. עם הגדלת הזקיקים והתפשטות הנאדיות בקליפת המוח, קשה להבחין בין שלפוחיות הנבט במרכז12 (איור 1Aii). ביציות שלב III (קוטר 340-690 מיקרומטר) צוברות בהדרגה ויטלוגנין, וזקיקים טריים נעשים אטומים יותר ויותר (איור 1Aiii). מיוזה ממשיכה בשלב IV של הביציות (קוטר 690-730 מיקרומטר) כאשר הכרומוזומים נכנסים לאמצע המיוזה II, שם הם קופאים (איור 1Aiv). ביציות שלב V (קוטר 730-750 מיקרומטר) הבשילו והן מוכנות לביוץ 7,11 (איור 1Av).
בהתבסס על המאפיינים הייחודיים של כל אחד מהשלבים הנ"ל, הוצעה שיטה לבודד ביציות משלבים I עד III על ידי עיכול שחלות דגי זברה באמצעות תמיסת עיכול המכילה collagenase I, collagenase II והיאלורונידאז, ולאחר מכן סינון באמצעות מסננת תאים בגודל ספציפי13. עם זאת, בעוד שיטה זו מאפשרת קבלת ביציות בשלבים התפתחותיים שונים, היא אינה מצליחה להפריד לחלוטין ביציות ותאי גרנולוזה. חוקרים אחרים הציעו גם שיטות להפרדת תאי גרנולוזה מביציות. עם זאת, שיטות אלה מסתמכות בעיקר על גישות מכניות, אשר יכולות לגרום נזק לביציות, הן גוזלות זמן, ואינן מספיקות להשגת מספר משמעותי של ביציות לניתוח14,15.
בהתחשב במגבלות השיטות הקיימות ודרישות המחקר הספציפיות, מחקר זה שואף לבסס הליך להפרדה יסודית של ביציות ותאי גרנולוזה ולהשיג מספר מספיק של ביציות נקיות בשלב I לניתוח. בהמשך לשיטה13, אנו משתמשים בחיץ עיכול משופר (ראו טבלת חומרים) שהוא עדין יותר ומקל על פיזור הביציות ודיסוציאציה של תאי גרנולוזה. לאחר מכן, הביציות מועברות דרך מסננת תאים, ולאחר מכן שטיפה וברירה מיקרוסקופית נוספת, המאפשרת רכישת מספר רב של ביציות נקיות בשלב I.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
כל דגי הזברה טופלו בהתאם להנחיות מחמירות לטיפול בבעלי חיים שהותוו על ידי הגופים הלאומיים ו/או המקומיים הרלוונטיים לרווחת בעלי חיים. התחזוקה והטיפול בדגים קיבלו אישור הן מהרשויות המקומיות והן מוועדת האתיקה של בעלי חיים בבית החולים מערב סין באוניברסיטת סצ'ואן (אישור מס' 20220422003). שחלות דגי זברה מכילות תערובת של ביציות רב-שלביות, כאשר כל שלב התפתחותי קיים בשחלות של דגי זברה בוגרים. עם זאת, דגי זברה צעירים נבחרו למחקר זה בשל הדומיננטיות של ביציות בשלב מאוחר (שלב II-III) בשחלות של דגים בוגרים, שהם גדולים ואטומים. לעומת זאת, לצעירים יש שחלות שטוחות ומוארכות המורכבות בעיקר מביציות בשלב I (איור 1B) (איור 1B). מחקרים קודמים הוכיחו כי המאפיינים המורפולוגיים של אוגנזה מוקדמת בדגי זברה בוגרים וצעירים עקביים ביותר, ותומכים בהיתכנות השימוש בדגי זברה צעירים13. ההליכים המתוארים להלן, המתוארים באיור 2, מספקים תיאור מפורט של תהליך הבידוד, החל מדיסקציה ועד לקבלת ביציות נקיות בשלב I. לעיון נוסף, הריאגנטים, המאגרים והציוד שנעשה בהם שימוש במחקר מפורטים בטבלת החומרים.
1. דיסקציה של השחלה
2. עיכול
3. סינון
4. כביסה
5. בחירה לבקרת איכות
6. אישור על ידי צביעה גרעינית
הערה: לצורך חידוד נוסף של הביציות המבודדות, נעשה שימוש בצביעה עם Hoechst 33342 כדי לזהות ולהסיר ביציות בודדות שהודבקו בתאי גרנולוזה שאולי הוחמצו בשלב הקודם.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
איור 1 מדגים את המורפולוגיה השחלתית שנצפתה גם בדגי זברה בוגרים וגם בדגי זברה צעירים, ומציג ביציות בשלבי התפתחות שונים כדי לשמש כנקודת התייחסות. איור 1A מספק ייצוג גרפי של המורפולוגיה והגודל של הביצית בכל שלב התפתחותי, החל משלב הגדילה הראשו...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
במחקר זה פיתחנו שיטה לבידוד ביציות טהורות ונקיות בשלב I, למעט תאי גרנולוסה, לצורך אנליזה במורד הזרם (במיוחד אנליזות גנומיות). בהשוואה בין שיטה שונה זו לשיטה13 הנזכרת, הביציות בשלב I המתקבלות בשיטה זו שלמות מורפולוגית, מספיקות במספרן וללא זיהום עם תאים סומטיים ?...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
למחברים אין מה לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (32170813 ו- 31871449) ומחלקת המדע והטכנולוגיה של סצ'ואן (2024NSFSC0651), ופרויקט 1.3·5 לדיסציפלינות של מצוינות - קרן מחקר קליני, בית החולים מערב סין, אוניברסיטת סצ'ואן (2024HXFH035). המחברים רוצים להודות לג'או וואנג וליאנצ'יו גאו מהמעבדה לכירורגיית ילדים על גידול דגי זברה הקשורים לעבודה זו. המחברים מבקשים להודות גם לכל הסוקרים שהשתתפו בסקירה, כמו גם ל-MJEditor (www.mjeditor.com) על מתן שירותי עריכה באנגלית במהלך הכנת כתב היד.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Kinger's cell dissociation solution | PlantChemMed | PC-33689 | Kinger's cell dissociation solution can be stored stably at -20 °C after packaging and can be used after thawing at low temperature (4 °C). It can be used directly for dissociating zebrafish ovaries. The optimal temperature is 28.5 °C, for approximately 2-3 hours. The duration can be adjusted according to the specific dissociation conditions, either shortened or extended (https://www.plantchemmed.com/chanpin?productNo=PC-33689). |
Cell strainers (100 μm ) | Falcon | 352360 | |
Fluorescence microscope | Zeiss | Axio Zoom.V16 | |
Forceps | Dumont | #5 | |
Glass capillary needle | / | / | Blunted by burning with lighter |
Hoechst | Yesen | 40732ES03 | |
Low adsorption pipette tips (10 μl ) | Labsellect | T-0010-LR-R-S | |
Leibovitz’s L-15 medium medium (with L-glutamine) | Hyclone | SH30525.01 | |
Ice bucket | / | / | Ice-cold water is used to euthanize zebrafish |
Incubator | WIGGENS | WH-01 | |
Juvenile fish | / | / | 5–6 weeks post-fertilization, standard length [SL] of 10–15 mm |
Plastic dish (35 mm ) | SORFA | 230101 | |
Stereomicroscope | Motic | SMZ-161 | |
Tissue Culture Plate (6-wells) | SORFA | 0110006 | |
Vannas spring scissors | Fine Science Toosl | #15000-00 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved