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Zebrafish 세포 이식은 조직 특정 chimeras를 생성하는 유전 발생학의 조합이 가능합니다. 이 비디오는 gastrula 우리 연구실은 forebrain의 접합면의 형성 중에 astroglial 인구와 구체적인지도 단서의 역할을 조사하기 위해 허용해야 세포 transplantations를 개최 보여줍니다.
세포 소설 환경에 배치하거나 더 큰 맥락에서 세포의 작은 그룹이 변경될 때 때 발달 생물학 분야의 특정 근본적인 질문에만 답변을 얻을 수 있습니다. 세포 하나가와 상호 작용하고 독특한 환경에서 동작하는 방법을 감상하는 것은 세포의 기능을 특성화하는 것이 필수적입니다. 세포를 둘러싼 특정 단백질 영향의 언어 misexpression은 단백질 개발 프로세스의 다양한 재생하는 역할을 통찰력 정보를 제공하는 방법 결정. 우리 연구실은 고유 genotypic 또는 phenotypic chimeras를 생성하는 고전적인 이식 기술과 유전자 접근 방법을 결합 zebrafish 모델 시스템을 사용합니다. 우리는 zebrafish의 forebrain의 commissures 형성하는 동안 신경 - glial 세포 상호 작용을 공부합니다. 이 비디오는 우리 연구소 astroglial diencephalon의 인구와 그들이 정중선을 교차으로 예상 axons에 영향을 미치는 구체적인지도 단서의 역할의 역할을 조사 수있는 방법을 설명합니다. 자신의 투명 zebrafish의 배아로 인해 이소성 셀 배치 또는화된 유전자 misexpression 이러한 유형의 이상적 모델입니다. 추적 이식 세포가 중요한 염료 또는 형광 단백질을 표현하는 유전자 변형 물고기 라인을 사용하여 수행할 수 있습니다. 이식을위한 중요한 염료의 추적과 기증자의 배아를 준비하는 방법을 우리는 gastrula는 다른 배아를 연출 하나에서 세포를 추출하고 이식하는 방법뿐만 아니라, 여기를 보여줍니다. 우리는 zebrafish 배아의 forebrain 내에 이소성 GFP 유전자 변형 세포 +를 보여주는 데이터를 제시하고 commissures을 forebrain에 관하여 이러한 세포의 위치를 특징. 또한, 우리는 GFP 유전자 변형 + 호스트 배아에 이식 알렉사 594 레이블 셀 레이저 스캐닝 공촛점 timelapse 현미경을 보여줍니다. 이러한 데이터는 gastrula 개최 이식이 발달 생물학의 질문에 다양한 주소로 이소성 세포의 타겟 위치를 가능하게 증거를 제공합니다.
1 부 : 알렉사 594 라벨 태아
1.1 Microinjection 플레이트 및 니들 준비
1.2 엠브료 수집 및 Microinjection 장치 설치
형광등 알렉사 594 1.3 Microinjections
2 부 : Gastrula 스테이지 Transplantations
2.1 Dechorionating 및 이식 플레이트 준비
2.2 엠브료 및 이식 장치 설치
2.3 Gastrula 스테이지 셀 이식
2.4 떠올리 및 이미징 태아
결과 :
forebrain에서 astroglial 세포의 역할을 주소로 노력에 모두 diencephalic 및 telencephalic 세포의 작은 클러스터 이러한 세포 및 대상 다양한 유전자 조작을 시각화하기 위해 필요합니다. 키메라 배아 이러한 유형의 생성하려면있는 배아 내의 astroglial 인구의 몇 가지 부분은 유전자형이나 표현형의 여부를 우리가 gastrula의 사용과, astroglia을 레이블 GFP 형질 전환 배아의 사용을 결합 다각적인 접근 방법을 사용하는 다른 세포 이식을 개최. 특히 diencephalon 우리의 클론을 타겟팅하려면, 우리는 선택적으로 동물 극과 방패 5 (그림의 1B)에서 등거리 중간선에서 세포를 추출하기 위해 zebrafish gastrula 운명의지도를 활용. 이러한 추출 TG [gfap : GFP] 세포 다음 다음 30hpf을 제기하고, forebrain의 해부학에 대한 참조 랜드마크로서 모든 axons (α - Tubulin Acetylated)에 대한 immunolabeled되었습니다 야생 유형 호스트 gastrula에서 동일한 위치에 이식했다. 하나의 호스트 배아의 예를 여기에 같이, 공촛점 영상은 telencephalon 및 diencephalon (그림 2A)에 걸쳐 고립 GFP + 세포를 보여줍니다. 이 GFP + 세포의 전체 형태는 이러한 세포의 대부분은 소마이 심실 영역에 인접해 있으며, 대규모 최종 발이에서 요골 프로세스를 종료하는 특성 요골 glial 형태에 걸릴 것을 드러내는이 clonal 분석에서 관찰할 수 pial 표면 (그림 2A, 삽입된 페이지). 이러한 수집 광학 조각의 Z - 스택의 세 가지 차원 렌더링 명확하게 표시된 axons (영화 1)에 대하여이 세포의 위치를 보여주었다.
일반적으로 이식 세포를 시각화에 사용되는 또 다른 접근 방식이 처음 한 세포의 노른자에 같은 알렉사 594과 같은 형광 세포 혈통을 염색, microinject하는 것은 야생 입력하거나 GFP 형질 전환 배아를 개최. 예를 들면 우리는 한 세포 단계에서 야생 타입 배아로 알렉사 594을 주입. 우리는 그들이 방패 단계 gastrula로 개발을 허용하고 상기와 같은 forebrain 대상으로 이식을 실시하지만, 대신에 우리는 TG [gfap : nuc - GFP]로 이식 유전자 변형 호스트 gastrula. 레이저 스캐닝 공촛점 현미경으로 지느러미 telencephalon의 영상은 GFP 사이 기증자 세포의 형광 레드 클러스터 + forebrain (그림 2B) 내에 핵을 공개했다. 우리는 더욱 레이저 스캔 공촛점 두 시간의 과정을 통해 Z - 스택 매 3 분 수집하여이 호스트를 분석했다. Volocity 소프트웨어 (순발력)를 사용하여이 timelapse 4 차원 렌더링은 rhodamine 세포 점막 세포의 동적 움직임을 보여줍니다차 GFP + 핵 (영화 2).
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그림 1 : 실험 방법의 이식 장치 및 개략도. A) 기기 gastrula 단계 이식을 수행하는 데 사용됩니다. 자이스 혈구 Lumar 형광 입체 현미경은 이러한 이식을 수행하는 데 사용되었다. 그것은 조이스틱 제어 초점 확대 (적색 서클 왼쪽) 있습니다. Transferman 북한은 또한 조이스틱 제어 (오른쪽 붉은 동그라미)되는 모세관의 위치를 조작하는 데 사용되었다. 설치하는 동안 60-80 배아는 이전에 다음 ID로 플라스틱 금형 (보라색 설명 상자)와 100mm는 배양 접시에 만들어진 각각의 한천 우물에 게재됩니다. eppendorf 제조 모세관 이식 (TransferTip)는 15μm 내경 열고 20도 직각 팁 (녹색 설명 상자)입니다. 세포의 열망은 Eppendorf의 AirTram (적색 설명 상자)로 제어됩니다. 호스트 배아에 기증자의 gastrula 단계 이식 절차 B) 그림. 배아 (여기 참조) 또는 알렉사 594 주입 (같은 프로토콜에 설명된) 기증 배아 : 세포 TG [GFP gfap]에서 추출됩니다. 세포는 중간 방패 동물 극 사이의 정중선에서 제거하고 호스트 태아의 동일한 지역으로 이식하고 있습니다. 호스트는 고정 및 공촛점 현미경 스캐닝 레이저를 사용하여 몇 군데 있습니다.
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그림 2. zebrafish의 forebrain 이내 gastrula 단계 이식의 예 이식 TG [gfap : GFP]와 함께 야생 타입 호스트 배아의) 정면 볼 수 있습니다. zebrafish의 forebrain의 diencephalons과 telencephalon에 세포. Axons은 빨간색으로 표시입니다 (α - Tubulin Acetylated 항체)와 이식 세포는 녹색 (내생 GFP 발현)에 표시됩니다. 배아는 30 HPF 있습니다. 삽입된 페이지 보여주는 GFP +는 세포의 요골 glial 형태. 이식 세포 (적색)을 fluorescing Rhodamine와 호스트 배아 : 라이브 TG [nuc - GFP gfap]의 telencephalon의 B) 도설 볼 수 있습니다. 호스트 배아의 핵은 녹색 (GFP)에 표시됩니다. 점선은 forebrain의 앞쪽에 표면을 설명합니다. 실선은 심실 영역을 나타냅니다. 스케일 바 10μm이다.
영화 1. . forebrain의 commissures 사이 ectopically 표시 방사형 glial 세포의 관계 gastrula의 세포가 개최 TG [gfap : GFP] 배아가 아닌 GFP 유전자 변형 야생 입력 라인에 이식했다. 공촛점 Z - 스택을 검사 레이저 Volocity 소프트웨어를 사용하여 3 - D 렌더링을 위해 수집하고 처리되었습니다. 처음에는 이미지가 30hpf에서 zebrafish forebrain의 정면 전망이며, 그것은 수평으로 2B 그림에 비해 이성을 상실했습니다. 앞쪽에 접합면 (AC, TOP) 후 광학 접합면 (POC, 하단) 내에서 Axons (A - Acetylated Tubulin, 빨강)을 볼 수 있습니다. 녹색 세포는 GFP + forebrain 및 생성된 명확한 레이디얼 glial 형태에 자리 잡았 이식 세포 수 있습니다. 영화가 진행되면 그것은 POC 연락을 최종 요금을 가진이 방사상 glial 세포에 초점을 맞추고 있습니다. 영화 1 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
영화 2. forebrain에서 이식 알렉사 594 라벨 세포의 Timelapse 이미징 이전 알렉사 594 주사 gastrula의 세포가 TG로 이식되었다. [gfap : nuc - GFP] 유전자 변형 배아. 이 영화는 Z - 스택이 5 분마다 찍은있는 2 시간의 timeseries의 3 차원 프로젝션을 나타냅니다. Z - 스택은 공촛점 현미경 스캐닝 레이저를 수집, 4 - D의 렌더링은 Volocity 소프트웨어를 사용하여 완료되었습니다. 이식 세포는 알렉사 594 (적색)으로 표시하고, GFP + 핵은 녹색입니다. 이 timelapse 실행으로서, 4D 이미지 30hpf에서 forebrain의 지느러미 볼 수있는 시작하고 명확 운동은 모든 이식 세포의 세포 점막과 GFP의 발견으로 X - 축에 대해 균등하게 돌아가며 게재됩니다 + 핵뿐만 아니라. 여기를 클릭하십시오 영화 2를 다운로드합니다.
키메라 배아를 생성하는 것은 여러 모델 시스템, 즉 과일 파리 (D.melanogaster), 웜 (C.elegans), zebrafish (D.rerio) 및 마우스 (M.musculus) 내에서 여러 연구 질문을 해결할 수있는 강력한 도구입니다. 우리는 zebrafish 모델 시스템 고유 비교적 쉽고 빠르고 다양한 방법으로 chimeras 생성에 적합한 것을 주장한다. zebrafish는 훨씬 접근 마우스 모델에 비해 만드는 어머니 외부 개발 척추입니다. Zebrafish 또한 세포 이식으로 embryological 조작을 단순화 파리 또는 웜보다 훨씬 큽니다. 또한, 유전자 변형 기술과 세포 이식 절차를 조합하는 능력은 유전자 기능화된 조직에 특정한 방식으로 조작할 수있는 가능한 실험의 큰 배열을 수 있습니다. 예를 들어, GFP + 또는 Rhodamine 분류 세포의 작은 클론은 종종 homozygous 유전자 변형 기증자의 분실 또는 일반적인 항체와 차동 subcellular 라벨에 의한 시각화하는 것은 불가능입니다 전체 셀 morphologies의 특성을 설정합니다. 또한, transgenically 태그 또는 찬란 채워진 세포를 사용하여, 우리는 시간이 지남에 라이브 zebrafish 배아에서 기증자 세포를 추적할 수 있습니다. 개별 세포의 Timelapse 이미징은 모든 유기체의 맥락에서 세포 행동의 소설 분석을 제공합니다.
우리 연구실은 열 충격의 사용은 특정 축삭지도 단서가 배양 온도 상승 (데이터가 표시되지 않음) 다음과 같은 기증자 세포 misexpressed 수있는 이러한 세포 transplantations와 유전자 변형 라인 inducible 결합되어 있습니다. 이 기술은 로컬 우리가 특정 단백질 개발에 영향을 미치는 방식을 볼 수있는 공간과 시간적 특정 방식에 관심 단백질을 misexpress하는 매우 강력하고 직접적인 방법입니다. 우리의 경우,이 기술은 commissures과 정중선 5 glial 세포의 위치에 슬릿 - 로보지도 단서의 기능 뒤에 우리의 지식을 확장할 수 있습니다.
같은 초점 자외선 uncaging 및화된 heatshock 도구 (레이저 또는 납땜 인두)과 같은 로컬 misexpressing 유전자에 다른 방법은 유전자 및 세포 7-9의 작은 클러스터에서 마커의 표현을 조작하는 다른 방법을 제공 할 수 있지만, 세포 이식은 확립 UV 레이저 또는 열 세포 이식보다 제어 실험적인 접근함으로써 유발하는 외상 무료입니다 분석의 최종 환경. 결론적으로, 우리는 neurodevelopmental 생물학 연구의 중요한 일부로 세포 이식 절차를 발견했다. 서로 다른 특성을 가진 세포의 클론을 생성하는 세포 행동, 유전자 기능 및 세포 자치의 근본적인 문제를 해결의 발달 생물학을위한 중요한 도구입니다.
The authors have nothing to disclose.
우리는 그들의 지원이 원고에 대한 도움 의견을 Barresi 연구소의 회원을 감사드립니다. 우리는 그의 지속적인 기술 지원을위한 알렉산더 워크맨뿐만 아니라 스미스 대학 Zebrafish의 식민지를 유지하는 그들의 도움 동물 관리 직원을 감사드립니다. 우리는 또한이 프로토콜의 filmin위한 현미경 장비를 대출에 대한 마이크 Hallacy, 루디 Rottenfusser, 그리고 칼 자이스 혈구 Microimaging 감사합니다. 이 작품은 NSF 자금 연구 부여, 0,615,594에 의해 지원되었다.
Name | Company | Catalog Number | Comments | |
이름 | 유형 | 회사 | 카탈로그 번호 | 구체적인 |
배양 접시 | 도구 | Fisherbrand | 08-757-13 | 100 X 15mm |
유리 바닥 문화 플레이트 | 도구 | MatTek | P35G - 1.5-2.0 - C | 35 X 15mm, 아니 1.5, Uncoated, 감마 조사 |
와이드 보어 유리 파스퇴르 pipets | 도구 | Fisherbrand | 63A - 53 - WT | |
트러프 금형 유리 필라멘트 모세관 (필라멘트없이) 및 사출 바늘 (필라멘트와 함께) | 도구 | 세계 정밀 계측기 | 1B150F - 4 | 인치 4 (100mm), 1.5 / 0.84 OD / ID (㎜) |
이식 모세 혈관 (TransferTip) | 도구 | Eppendorf | 83000122-8 | 유형 IV, 멸균, INT. 15μm, 20도 구부 |
이식 형 | 도구 | 적응형 과학 도구 | PT - 1 | 개인 배아를 개최 150 삼각 divots |
아가로 오스, 나를 입력하십시오 | 시약 | 시그마 알드리치 | A6013 - 250G | 1.5 % 아가로 오스는 EM에서 만들어진 |
(항생제) 엠브료 미디엄 | 시약 | 웨스 터, 2007을 참조하십시오 | ||
인산염 버퍼 | 시약 | 웨스 터, 2007을 참조하십시오 | ||
와치먼 집게 | 도구 | 파인 과학 도구 | 100 + mm 팁 (재미), 50mm 팁 | |
Rhodamine B Dextran | 리니지 추적기 염료 | 분자 프로브, Invitrogen | D1824 | MW 10,000 다, 그린 (570nm) 빛을 기대 라이신 - 고칠수 있고, 빨강 (590nm) 형광 염료 |
해부 현미경 | 현미경 | 올림푸스 | SZX7 | |
형광 스테레오 현미경 | 현미경 | 자이스 혈구 | Lumar | 완전 자동화된 조이스틱 제어 (Sycop) |
이식 장치 | 도구 | Eppendorf 주식 회사 | AirTram | |
자동 Micromanipulator | 도구 | Eppendorf 주식 회사 | TransferMan NK2 | 조이스틱 제어 |
Micromanipulator | 도구 | 응용 과학 인 스트 루먼트 (주) | 00-42-101-0000 | MM33 오른쪽 |
백 압력 단위로 Microinjector | 도구 | 응용 과학 인 스트 루먼트 (주) | MPPI - 2 BPU | |
Flamming / 브라운 Micropipet 풀러 | 도구 | 서터 악기 회사 | 모델 P97 | 프로그램 : 열 550; 속도 200; 시간 / 지연 200; 힘 120 당기세요. |
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