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Zebrafish transplante de células permite a combinação de genética e da embriologia para gerar quimeras tecidos específicos. Este vídeo demonstra gástrula encenado transplantes de células que têm permitido o nosso laboratório para investigar o papel das populações astroglial e pistas de orientação específica durante a formação da comissura no prosencéfalo.
Algumas questões fundamentais no campo da biologia do desenvolvimento só pode ser respondida quando as células são colocadas em ambientes novos ou quando pequenos grupos de células em um contexto maior são alterados. Observando como uma célula interage e se comporta em um ambiente único, é essencial para caracterizar funções celulares. Determinar como o misexpression localizada de uma proteína específica influências que envolve as células fornece informações detalhadas sobre os papéis que a proteína desempenha em uma variedade de processos de desenvolvimento. Nosso laboratório utiliza o sistema de modelo de zebrafish exclusivamente para combinar abordagens genéticas com técnicas de transplante clássico para gerar quimeras genotípica ou fenotípica. Estudamos as interações neurônio-glia durante a formação do prosencéfalo comissuras no zebrafish. Este vídeo descreve um método que permite que o nosso laboratório para investigar o papel das populações astroglial no diencéfalo e os papéis de pistas de orientação específicas que influenciam os axônios projetar como eles cruzam a linha média. Devido à sua embriões zebrafish transparência são modelos ideais para este tipo de colocação de células ectópica ou misexpression gene localizado. Rastreamento de células transplantadas pode ser realizada utilizando um corante vital ou uma linha de peixes transgênicos expressando uma proteína fluorescente. Demonstramos aqui como preparar embriões de doadores com um traçador corante vital para o transplante, bem como a forma de extrair e transplante de células de um embrião gástrula encenado para outro. Apresentamos dados mostrando GFP ectópica + células transgênicas dentro do cérebro anterior de embriões zebrafish e caracterizar a localização destas células em relação ao prosencéfalo comissuras. Além disso, show de laser microscopia confocal de timelapse Alexa 594 células marcadas transplantado em um GFP + embrião hospedeiro transgênico. Estes dados fornecem evidências de que gástrula transplante encenado permite o posicionamento alvo de células ectópicas para tratar uma variedade de questões em Biologia do Desenvolvimento.
Parte 1: Alexa 594 embriões rotuladas
1,1 Placa de microinjeção e Preparação da agulha
1.2 Collection Embrião e Configuração do Aparelho microinjeção
1,3 microinjeções de fluorescente Alexa 594
Parte 2: O transplante estádio de gástrula
2,1 Dechorionating e Preparação Placa de Transplante
2,2 Embrião e Configuração Aparelho de Transplante
Célula 2,3 Gástrula Transplantes Stage
2,4 Visualizing e embriões de imagem
Resultados:
Em um esforço para abordar o papel das células astroglial no prosencéfalo é necessário tanto para visualizar essas células e alvo diferentes manipulações genéticas para pequenos aglomerados de células diencefálica e telencefálico. Para gerar esses tipos de embriões quiméricos, em que uma parte da população astroglial dentro do embrião é diferente se pelo genótipo ou fenótipo, usamos uma abordagem multifacetada que combina o uso de embriões transgênicos GFP, que rotula astroglia, com o uso de gástrula -encenado transplante de células. Especificamente para o nosso alvo clones ao diencéfalo, utilizamos o zebrafish mapa gástrula destino para seletivamente extrair células na linha média eqüidistante do pólo animal eo escudo 5 (Figura 1B). Estes extraído tg [GFAP: gfp] células foram então transplantados para o mesmo local em uma selvagem tipo de host gástrula, que era então levantado para 30hpf e immunolabeled para todos os axônios (α-tubulina acetilados) como marcos de referência para a anatomia do cérebro anterior. Como exemplo mostrado aqui imagens, confocal de um embrião hospedeiro revela isolado GFP + células de todo o telencéfalo e diencéfalo (Fig. 2A). A morfologia completa destes + GFP células pode ser observado neste ensaio clonal, revelando que a maioria dessas células assumir a morfologia radial característica glial, onde a soma está situado junto à zona ventricular e um pé grande final termina um processo radial na superfície pial (Fig. 2A, inset). Renderização tridimensional da Z-stack destas fatias coletadas óptica mostrou claramente a posição dessas células em relação ao axônios rotulada (Movie 1).
Outra abordagem comumente usados para a visualização de células transplantadas é inicialmente microinject um corante fluorescente linhagem de célula, como Alexa 594, na gema de uma célula de tipo selvagem ou encenado GFP embrião transgênico. Como exemplo, injetadas em embriões Alexa 594 do tipo selvagem na fase de uma célula. Nós lhes permitiu desenvolver para proteger fase gástrula e, em seguida, realizada prosencéfalo transplante alvo como mencionado acima, mas em vez disso, transplantadas para tg [GFAP: nuc-GFP] host transgênicos gástrula. Imagem do telencéfalo dorsal de Laser Scanning microscopia confocal revelou fluorescentes aglomerados de células vermelhas entre doador GFP + núcleos dentro do prosencéfalo (Fig. 2B). Nós ainda analisados este alojamento através da recolha de Z-pilhas a cada três minutos ao longo de duas horas com o Confocal Laser Scanning. 4-dimensional prestação deste timelapse usando software Volocity (Improvisação) mostra dinâmica movimentos celulares das membranas celulares rodamina umnd a GFP + núcleos (Movie 2).
Clique dela para ver uma versão maior da figura 1.
Figura 1: Aparelho de Transplante e esquemática dos métodos experimentais. Um aparelho) utilizado para realizar estágio gástrula-transplantes. A Zeiss Lumar microscópio estéreo fluorescente foi usado para conduzir essas transplantes. Ele tem controlado o foco joystick e zoom (à esquerda círculo vermelho). O NK TransferMan foi usado para manipular a posição do capilar que é também joystick controlado (círculo vermelho à direita). Durante a configuração 60-80 embriões são colocados em poços individuais agar já fez numa placa de Petri 100mm com um molde de plástico (caixa descritas roxo). O transplante capilar (TransferTip) fabricado pela eppendorf tem uma abertura de diâmetro 15μm interior e uma ponta em ângulo de 20 graus (caixa descritas verde). A aspiração de células é controlada com Airtram Eppendorf (caixa descritas vermelho). B) Ilustração de gástrula procedimento de transplante de doador de estágio em embriões de host. As células são extraídas tg [GFAP: GFP] embriões (mostrado aqui) ou injetado Alexa 594 (conforme descrito no protocolo) embriões de doadores. As células são retiradas da linha média a meio caminho entre o escudo eo pólo animal, e transplantadas para a mesma região de embriões host. Hosts são fixos e fotografada usando Laser Scanning microscopia confocal.
Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada da figura 2.
Figura 2. Exemplo dos transplantes de estádio de gástrula dentro do cérebro anterior zebrafish A) Uma visão frontal de embriões do tipo selvagem host com transplantadas tg [GFAP: gfp]. Células do diencéfalo e telencéfalo do prosencéfalo zebrafish. Axônios são marcados em vermelho (α-tubulina acetilados de anticorpos) e células transplantadas são rotulados em verde (GFP expressão endógena). Embriões são 30 hpf. O encarte mostra a morfologia da glia radial de células GFP +. B) Vista dorsal do telencéfalo de um viver tg [GFAP: nuc-GFP] embrião hospedeiro com Rodamina fluorescentes células transplantadas (vermelho). Núcleos de embriões de acolhimento são rotulados em verde (GFP). A linha tracejada descreve a superfície anterior do cérebro anterior. Linha sólida indica a zona ventricular. Barra de escala é 10μm.
Filme 1. . A relação de ectopicamente rotulados radial células gliais entre comissuras prosencéfalo células a partir de uma gástrula encenado tg [GFAP: GFP] embrião foram transplantadas para um não-transgênica GFP linha de tipo selvagem. A Varredura Confocal a Laser Z-Stack foram coletados e processados por 3 D-renderização usando software Volocity. Inicialmente, a imagem é uma visão frontal do cérebro anterior zebrafish em 30hpf, e tem sido invertida horizontalmente em relação à Figura 2B. Axônios (a-acetilados tubulina, vermelho) dentro da comissura anterior (AC, em cima) e pós-óptica comissura (POC, fundo) são vistos. As células são o verde GFP + células transplantadas que se enraizou no prosencéfalo e gerou morfologia radial glial clara. À medida que o filme avança se concentra em em duas células da glia radial possuindo taxa final que o contato do POC. Clique aqui para baixar Filme 1.
Filme 2. Timelapse imagem de transplantados Alexa 594 células marcadas no prosencéfalo células a partir de uma gástrula previamente injetados com Alexa 594 foram transplantadas para tg. [GFAP: nuc-GFP] embriões transgênicos. Este filme representa uma projeção 3-D de um timeseries 2h, em que Z-pilhas foram tomadas a cada 5 minutos. Z-Pilhas foram coletados em um microscópio confocal de varredura a laser, e 4-D renderings concluída utilizando software Volocity. Células transplantadas são rotulados com Alexa 594 (vermelho) e GFP + núcleos são verdes. Como este timelapse é executado, a imagem 4D começa com uma visão dorsal do prosencéfalo em 30hpf e girar sobre o eixo X, como claro movimento é detectado nas membranas celulares de todas as células transplantadas e no GFP + núcleos também. Clique aqui para download Movie 2.
A criação de embriões quiméricos é uma ferramenta poderosa que aborda questões de pesquisa dentro de muitos sistemas modelo diversos, ou seja, voar a fruta (Drosophila melanogaster), worm (C.elegans), peixe-zebra (D.rerio) e mouse (M.musculus). Argumentamos que o sistema modelo peixe-zebra é particularmente adequada para a geração de quimeras de uma maneira relativamente fácil, rápido e versátil. O peixe-zebra é um vertebrado que se desenvolve fora da mãe tornando-o significativamente mais acessível em comparação com o modelo de mouse. Peixe-zebra também são significativamente maiores do que moscas ou minhocas, o que simplifica manipulações embrionárias, como o transplante de células. Além disso, a capacidade de combinar procedimentos transplante de células com técnicas transgênicas permite uma grande variedade de experiências possíveis em que a função do gene pode ser manipulado em um tecido localizado forma específica. Por exemplo, clones pequeno de GFP + ou Rodamina células marcadas permitem a caracterização da morfologia celular completo que muitas vezes são perdidos em um doador homozigoto transgênicos ou são impossíveis de visualizar devido à rotulagem diferencial subcelulares com anticorpos comum. Além disso, usando células transgenicamente tagged ou fluorescente cheia, podemos rastrear células do doador no embrião do zebrafish vivem ao longo do tempo. Timelapse imagem de células individuais fornece uma análise da novela de comportamento celular no contexto de todo o organismo.
Nosso laboratório também combina o uso de choque térmico induzível linhagens transgênicas com transplantes de células tal que certos sinais de orientação axônio pode ser misexpressed em células do doador após a elevação da temperatura de incubação (dados não mostram). Esta técnica é uma abordagem extremamente poderoso e directo a nível local misexpress uma proteína de interesse de uma forma espacial e temporal específico, o que nos permite ver como a proteína específica afeta o desenvolvimento. No nosso caso, esta técnica pode ampliar nosso conhecimento por trás da função de pistas Slit-Robo orientação no posicionamento das comissuras e células gliais na 5 linha média.
Outras abordagens para genes localmente misexpressing como uncaging UV focal e ferramentas heatshock localizadas (laser ou ferro de solda), não oferecem caminhos alternativos para manipular a expressão de genes e marcadores em um pequeno aglomerado de células 7-9, no entanto, estabelece um transplante de células ambiente final de análise que está livre de qualquer trauma induzido por laser UV, calor ou fazer o transplante de células uma abordagem mais experimental controlado. Em conclusão, nós encontramos procedimentos transplante de células a ser uma parte crucial da nossa investigação em biologia do desenvolvimento neurológico. Geração de clones de células com propriedades diferentes é uma ferramenta crítica para o biólogo de desenvolvimento para enfrentar questões fundamentais de comportamentos de células, a função do gene, e autonomia da célula.
The authors have nothing to disclose.
Gostaríamos de agradecer aos membros do Laboratório de Barresi pelo seu apoio e comentários úteis sobre este manuscrito. Agradecemos a Alexander Workman por sua assistência técnica constante, bem como a equipe de cuidados de animais por sua ajuda na manutenção do Smith College colônia Zebrafish. Agradecemos também a Mike Hallacy, Rudi Rottenfusser, e Carl Zeiss microfilmagem para emprestar algum equipamento de microscopia para o filmin deste protocolo. Este trabalho foi apoiado por uma pesquisa financiada NSF concessão, 0.615.594.
Name | Company | Catalog Number | Comments | |
Nome | Tipo | Companhia | Número de catálogo | Especificidades |
Placas de Petri | Ferramenta | Fisherbrand | 08-757-13 | 100 x 15 mm |
Placas de cultura de fundo de vidro | Ferramenta | Mattek | P35G-1.5-2.0-C | 35 x 15mm, n º 1.5, não revestidos, Gama-irradiados |
Largura Diâmetro Vidro pipetas Pasteur | Ferramenta | Fisherbrand | 63A-53-WT | |
De vidro de filamentos capilares para moldes vale (sem filamento) e agulhas de injeção (com filamento) | Ferramenta | Precision Instruments mundo | 1B150F-4 | 4 polegadas (100 mm), 1,5 / 0,84 OD / ID (mm) |
Transplante de Capilares (TransferTip) | Ferramenta | Eppendorf | 83000122-8 | Tipo IV, Int, estéril. 15μm, 20 bend grau |
Molde transplante | Ferramenta | Ferramentas Adaptive Ciência | PT-1 | 150 divots triangular para segurar os embriões individuais |
Agarose, Tipo I | Reagente | Sigma Aldrich | A6013-250G | Agarose 1,5% feita em EM |
(Antibiótico) Medium Embrião | Reagente | Ver Westerfield, 2007 | ||
Tampão de fosfato | Reagente | Ver Westerfield, 2007 | ||
Pinça Watchman | Ferramenta | Multa Ferramentas Ciência | 100 + milímetros ponta (sem graça), a ponta 50 milímetros | |
Rodamina B Dextran | Lineage traçador corante | Sondas moleculares, Invitrogen | D1824 | 10.000 MW Da, lisina-fixável, corante (590nm) vermelho fluorescente animado com luz verde (570nm) |
Microscópio de dissecação | Microscópio | Olimpo | SZX7 | |
Microscópio fluorescente Stereo | Microscópio | Zeiss | Lumar | Totalmente Automatizado Joystick Controlada (Sycop) |
Aparelho de transplante | Ferramenta | Eppendorf Corp | Airtram | |
Micromanipulador automatizado | Ferramenta | Eppendorf Corp | TransferMan NK2 | Joystick controlado |
Micromanipulador | Ferramenta | Applied Scientific Instruments, Inc. | 00-42-101-0000 | MM33 Direita |
Microinjetor com a Unidade de Pressão Voltar | Ferramenta | Applied Scientific Instruments, Inc. | MPPI-2 BPU | |
Flamming / Brown micropipeta Puller | Ferramenta | Sutter Instrument Company | Modelo P97 | Programa: Heat 550; Velocidade de 200; Time / Delay 200; Impulsão 120. |
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