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Method Article
Apresentamos um protocolo eficiente e fácil de usar para a preparação de culturas de células primárias de zebrafish embriões para transfeccao e imagens de células vivas, bem como um protocolo para preparar as células primárias do cérebro adulto zebrafish.
Zebrafish embriões são transparentes e desenvolvem rapidamente fora da mãe, permitindo assim excelente na vivo por imagens do processos biológicos dinâmicos em um vertebrado intacto e em desenvolvimento. No entanto, a imagem detalhada das morfologias de tipos distintos de células e estruturas subcelulares é limitada em montagens de toda. Portanto, nós estabelecemos um protocolo eficiente e fácil de usar para as células primárias ao vivo de cultura de embriões de peixe-zebra e tecido adulto.
Em breve, 2 dpf zebrafish embriões são dechorionated, deyolked, esterilizados e dissociado de células únicas com colagenase. Após uma etapa de filtração, as células primárias são banhadas em pratos de vidro inferior e cultivadas por vários dias. Culturas frescas, diferenciada de termo tanto quanto tempo os, podem ser usadas para estudos de imagiologia confocal de alta resolução. A cultura contém diferentes tipos de células, com miócitos estriados e neurônios sendo proeminente no revestimento de poli-L-lisina. Para especificamente rótulo subcellular estruturas por proteínas marcador fluorescente, também estabelecemos um protocolo de eletroporação que permite o transfeccao de Plasmideo DNA em diferentes tipos de células, incluindo neurônios. Assim, na presença do operador definido de estímulos, comportamento complexo celular e dinâmica intracelular de células primárias zebrafish pode ser avaliada com alta resolução espacial e temporal. Além disso, usando o cérebro adulto zebrafish, demonstramos que a técnica de dissociação descrita, bem como as condições básicas de cultivo, também trabalham para tecido adulto zebrafish.
O peixe-zebra (Danio rerio, d. rerio) é um modelo popular vertebrado para inúmeros campos de pesquisa básica e biomédico1. Zebrafish embriões se desenvolvem rapidamente ex utero, são transparentes e ajuste sob um microscópio, proporcionando excelentes pré-requisitos para estudar o desenvolvimento de vertebrados em um organismo vivo. Devido a rastreabilidade genética de zebrafish2, foram criadas muitas linhas de repórter transgénicos estável com expressão de tipo específico de célula de vários marcadores fluorescentes permitindo a observação de populações de células específicas. A comunidade de zebrafish oferece uma ampla variedade de chamados linhas Gal4-motorista que carregam um transgene expressando o Kal4TA4 sintético (ou o equivalente de KalTA3-GalFF) gene com o domínio de Gal4-DNA-ligando de levedura fundido a ativação transcricional viral domínios sob o controle dos realçadores de tipo específico de célula. Estas linhas de motorista se cruzam linhas de efetor que carregam transgenes consistindo de uma definido upstream ativando sequência (UAS) fundida a um gene repórter. A proteína Kal4TA4 vincula-se ao elemento UAS, ativando assim a expressão seletiva-tipo de célula do gene repórter3,4. Esta abordagem permite estudos combinatórios altamente diversificados de quase todos os elementos disponíveis enhancer e repórter em animais transgénicos-duplo.
No entanto, imagens ao vivo em profundidade com foco em células individuais ou seus conteúdos subcellular é limitada em um embrião inteiro e constante mudança. Para abordar questões biológicas de célula específica com maior resolução, o uso de culturas de células, muitas vezes é preferível. Existem algumas linhas de célula de zebrafish, mas eles são considerados como altamente selecionado5,6,7 e sua propagação geralmente é demorada. Além disso, todas as linhas de celular disponíveis são fibroblastos derivados, limitando os experimentos utilizando cultura de células de um tipo de células. Portanto, estabelecemos um protocolo eficiente e fácil de usar para preparar as células primárias diretamente do zebrafish embriões e cérebro adulto zebrafish, juntamente com abordagens para aumentar a longevidade da cultura e ampliar a diversidade de cultivo tipos de células. Além disso, apresentamos um procedimento para transfect embrionário as células primárias com construções de expressão para marcadores fluorescentes organela. Assim, estruturas subcelulares e morfologias celulares podem ser analisadas com alta resolução espacial e temporal em tipos de células distintas que retêm suas principais características.
Todo trabalho animal aqui descrito está em conformidade com regulamentos legais (EU-Directiva 2010/63). Manutenção e manipulação de peixes foi aprovado pelas autoridades locais e o bem-estar dos animal representativo da Universidade Técnica de Braunschweig e Baixa Saxônia estado escritório de defesa do consumidor e da segurança alimentar (elevam, Oldenburg, Alemanha; AZ. parágrafo 4º (02.05) TSchB TU BS).
1. preparação da escola primária de células de embriões de peixe-zebra
Figura 1: cultura de células primárias de embriões de zebrafish. (A) imagem em preto e branco de 1 dap embriões, que podem ser processados por uma ferramenta de software para analisar o número de embriões. (B) pratos de cultura de células (diâmetro 6cm) com um orifício perfurado (diâmetro 10 mm) são usados para preparar pratos de fundo de vidro reutilizáveis de self-made. (C) filtros de célula (40 µm), com um simples identificador são usados como "pontas de camaroeiro" para mergulhar deyolked embriões em etanol e transferi-los rapidamente para o meio de cultura celular fresco. (D) célula filtros (40 µm), com ranhuras de ventilação são usados para filtrar as células após dissociação mediada por colagenase. (E) após 5 dap, as células primárias semeado no vidro revestido com poli-L-lysine principalmente formar neurônios com extensões pronunciados. Barra de escala = 100 µm. (F) depois de 5 dap em plástico tratado sem revestimento, fibroblasto, como células overgrow a cultura. Barra de escala = 100 µm. (E) e (F) foram adquiridos por um microscópio de epifluorescente. (G) transmissíveis luz imagem de células primárias derivado tipo selvagem zebrafish em 1 dap. Miócitos estriados e aglomerados de neurônios estender processos finos podem ser facilmente observados. Barra de escala = 50 µm. (H) pilhas cultivadas da linha transgénica Tg (ptf1a: eGFP) jh1, que expressa eGFP em progenitores neuronais de neurônios gabaérgica principalmente o rombencéfalo e um subconjunto de células da retina populações29, 30 , 31. barra de escala = 50 µm. (G) e (H) foram adquiridos por um laser confocal microscópio usando os pratos de fundo de vidro feitos conforme ilustrado em (B). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
2. transfection da escola primária de células com plasmídeo
3. coloração de fixa as células primárias
Nota: Estruturas subcelulares também podem ser visualizadas por imunocoloração clássica em vez de usar os repórteres de proteína de fusão fluorescente. Para as células primárias de zebrafish, usamos o seguinte protocolo padrão para núcleo exemplar mancha, F-Actina e tubulina acetilada com marcadores fluorescentes.
Figura 2: Transfection de expressão de construções por eletroporação. (A) Jesus Rodrigues Putative neurônio transfected com pCS-eGFP em 1. (B) estriado miócito (2 dap) expressando a proteína retículo endoplasmático-alvo ss-RFP-KDEL. (C) dois neurônios dentro de um cluster neuronal transfectadas com pCS-MitoTag-YFP em 2 dap. (D) Cell (dap 2) triplo-transfectadas com pCS-DCX-tdTomato, pCS-MitoTag-YFP e pCS-H2B-mseCFP. (E) pSK-UAS:mCherry electroporated em células primárias (1 dap) derivadas de embriões duplo-transgénicos, carregando os transgenes Tg (atoh1a: Gal4TA4) hzm222 e Tg (4xUAS:KGFPGI) hzm332 , resultando na expressão de GFP em neuronais progenitores do rombencéfalo. Barras de escala = 10 µm. (A-E) foram adquiridos por um laser confocal, microscopia usando os pratos de fundo de vidro feitos conforme ilustrado na figura 1B. (F) coloração fluorescente de neurônios primários zebrafish fixo em 5 dap. Azul: DAPI (núcleo); Vermelho: Faloidina (F-Actina); Verde: Acetilado tubulina (neurônios). Barra de escala = 10 µm. (G) neurônio-como células transfectadas com pCS-do amor. Em 2 dap, sem extensão é visível. Em 5 dap, formou-se uma estrutura de axônio. Barra de escala = 25 µm. (H) neurônio da mesma preparação como a célula em (F), rodeado por células fibroblastos. Barra de escala = 10 µm. (eu) neurônio derivado de um embrião geneticamente modificado carregando o transgene Tg (XITubb: DsRed) zf14828 transfected com pCS-do amor. Entre 12 e 15 dap, os neuritos sofrem degeneração massiva. Barra de escala = 100 µm. células mostradas na (F-eu) foram semeadas em vidro revestido de poli-L-lisina (F, H) ou plástico (G, eu), cultivado em meio de L-15, na presença de 10% de soro bovino de filtrado e o suplemento neuronal B-27 (diluídos 01:50) e fotografada com um microscópio de epifluorescente. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
4. preparação de células primárias do cérebro adulto de Zebrafish
A Figura 1 mostra uma imagem de luz transmitida de uma cultura típica derivada de embriões de tipo selvagem com miócitos estriados e aglomerados de células neurônio-como sendo o mais abundante. Para identificar determinados tipos de células mais facilmente, uma linha de transgênica com expressão de tipo específico de célula de uma proteína fluorescente pode ser usado (Figura 1 H).
Aqui, apresentamos dois protocolos diferentes de cultura primária de células de 2 embriões de zebrafish dpf ou cérebro adulto zebrafish.
A preparação das culturas de célula primária de 2 dpf zebrafish é relativamente fácil de executar para qualquer pessoa com experiência em técnicas de cultura de célula básica. No entanto, para obter resultados reprodutíveis e boas, um número suficiente de embriões como material de partida é crucial (100 é o mínimo). Durante o levantamento ...
Os autores não têm nada para divulgar.
Agradecemos a T. Fritsch, A. lobo-Asseburg, I. Linde e S.-M. Tokarski para excelentes cuidados com animais e suporte técnico. Agradecemos a todos os membros do laboratório Köster discussões intensas e útil. Reconhecemos com gratidão financiamento pela Deutsche Forschungsgemeinschaft (KO 1949/5-1) e o Estado Federal da Baixa Saxónia, Niedersächsisches Vorab (VWZN2889).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Fish lines | |||
AB (wild-type) | established by Streisinger and colleagues, available from the Zebrafish International Resource Center (ZIRC) | ||
Tg(ptf1a:eGFP)jh1 | stable transgenic line in which the enhancer of the zebrafish gene ptf1a drives expression of the fluorescent protein EGFP (Parsons et al., 2007) | ||
Tg(XITubb:DsRed)zf148 | stable transgenic line in which the Xenopus neural-specific beta tubulin promoter drives expression of the fluorescent protein DsRed (Peri and Nüsslein-Volhard, 2008) | ||
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Equipment | |||
centrifuge | Eppendorf | model 5804 R | |
ChemiDoc MP imaging system | BioRad | model XRS+, used to acquire black-and-white images of Petri dishes containing 1 da embryos | |
confocal laser scanning microscope | Leica microsystems | model SP8, equipped with 28 °C temperature box and a 63X objective | |
epifluorescent microscope | Leica microsystems | model DM5500B, equipped with 28 °C temperature box and a 40X objective | |
Gene Pulser Xcell with capacitance extender | BioRad | 1652661 | electroporation device |
Horizontal shaker | GFL | model 3011 | |
incubator for cell culture (28 °C) | Memmert | model incubator I | |
incubator for embryos (28 °C) | Heraeus | type B6120 | |
light microscope | Zeiss | model TELAVAL 31 | |
micro pipettes | Gilson | ||
sterile work bench | Bio Base | with laminar flow and UV light | |
tweezers | Dumont | Style 5, Inox | |
vertical tube rotator | Labinco B.V. | model LD-79 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Software | |||
Image Lab Software | BioRad | for the ChemiDoc MP imaging system from BioRad | |
ImageJ | National Institutes of Health | used for counting 1 dpf embryos by applying the Count particles-tool to the respective black-and-white images; Rasband, W.S., ImageJ, U. S. National Institutes of Health, Bethesda, Maryland, USA, https://imagej.nih.gov/ij/. (1997-2016). | |
LAS X | Leica Microsystems | for both confocal and epifluorescent microscopes from Leica Microsystems | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Plasmids | |||
pCS-DCX-tdTomato | Köster Lab | # 1599 | based on the backbone pCS2+ (Rupp et al., 1994) |
pCS-eGFP | Köster Lab | # 7 | based on the backbone pCS2+ (Rupp et al., 1994) |
pCS-H2B-mseCFP | Köster Lab | # 2379 | based on the backbone pCS2+ (Rupp et al., 1994) |
pCS-mClover | Köster Lab | # 3865 | based on the backbone pCS2+ (Rupp et al., 1994) |
pCS-MitoTag-YFP | Köster Lab | # 2199 | based on the backbone pCS2+ (Rupp et al., 1994) |
pCS-ss-RFP-KDEL | Köster Lab | # 4330 | based on the backbone pCS2+ (Rupp et al., 1994) |
pCS-VAMP1-mCitrine | Köster Lab | # 2291 | based on the backbone pCS2+ (Rupp et al., 1994) |
pSK-UAS:mCherry | Köster Lab | # 1062 | based on the pBluescript-backbone of Stratagene |
Plasmid numbers refer to the database entries of the Köster lab. Plasmids are available upon request. | |||
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Plastic and glass ware | |||
BD Falcon Cell Strainer (40 µm) | FALCON | REF 352340 | distributed by BD Bioscience, used as “landing net” to dip deyolked embryos into ethanol and to transfer them quickly to fresh cell culture medium |
1.5 mL reaction tubes | Sarstedt | 72690550 | |
24-well plate | Sarstedt | 83.3922 | |
50 mL falconic tube | Sarstedt | 62.547.004 | |
96-well plate | Sarstedt | 83.3924.005 | |
EasyStrainer (40 µm) | Greiner Bio-One | 542 040 | with venting slots; used to filter cells after collagenase-mediated dissociation |
electroporation cuvette (0.4 cm) | Kisker | 4905022 | |
glass coverslips | Heinz Herenz Medizinalbedarf GmbH | 1051201 | |
Microscope slides | Thermo Fisher Scientific (Menzel Gläser) | 631-0845 | |
Neubauer chamber | Henneberg-Sander GmbH | 9020-01 | |
Pasteur pipettes (plastic; 3 mL) | A. Hartenstein | PP05 | |
Petri dishes (plastic; diameter 10 cm) | Sarstedt | 821473 | for zebrafish embryos |
pipette tips | Sarstedt | Blue (1000 µl): 70762; Yellow (200 µl): 70760002; White (10 µL): 701116 | |
sterile cell culture dishes (plastic; diameter 3 cm) | TPP Techno Plastic Products AG | 93040 | |
sterile cell culture dishes (plastic; diameter 6 cm) | Sarstedt | 72690550 | |
sterile Petri dishes (plastic; diameter 10 cm) | Sarstedt | 83.3902 | for brain dissection |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Chemicals and Reagents | |||
sodium chloride | Roth | 0601.1 | |
4 % paraformaldehyde in 1x PBS | Sigma-Aldrich | 16005 | |
4',6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) | Thermo Fisher Scientific | D1306 | |
calcium nitrate tetrahydrate | Sigma-Aldrich | C1396 | |
ethanol p.a. 100% | Sigma-Aldrich | 46139 | |
goat α-mouse IgG (Fc specific) FITC conjugated | Thermo Fisher Scientific | 31547 | |
HEPES | Roth | 9105.4 | |
high vacuum grease | DOW CORNING | 3826-50 | silicon grease used for self-made glass bottom dishes |
magnesium sulfate heptahydrate | Merck | 105886 | |
methylene blue | Serva | 29198.01 | |
Monoclonal Anti-Tubulin, Acetylated antibody | Sigma-Aldrich | T6793 | |
Aqua-Poly/Mount (mounting medium) | Polyscience | 18606 | |
poly-L-lysine | Biochrom | L 7240 | |
potasssion chloride | Merck | 104938 | |
Skim milk | Roth | 68514-61-4 | |
Texas Red-X Phalloidin | Thermo Fisher Scientific | T7471 | |
Tricaine | Sigma-Aldrich | E10521 | Synonym: Ethyl 3-aminobenzoate methanesulfonate |
Triton X-100 | BioRad | 1610407 | |
Trypan Blue | Gibco by Life Technologies | 15250061 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Enzymes | |||
collagenase (Type 2) | Thermo Fisher Scientific | 17101015 | dissolve powder in cell culture medium (8 mg/mL) and sterile-filter the solution, store aliquots at -20 °C |
pronase (from Streptomyces griseus) | Roche | 11459643001 | distributed by Sigma-Aldrich, dissolve in 30% Danieau (10 mg/mL) and store aliquots at -20 °C |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Medium and solutions for cell culture | |||
1x PBS (Dulbecco's Phosphate Buffered Saline) | Gibco by Life Technologies | 14190-169 | distributed by Thermo Fisher Scientific |
CO2-independent medium | Gibco by Life Technologies | 18045054 | distributed by Thermo Fisher Scientific |
filtrated bovine serum (FBS) | PAN-Biotech | individual batch | |
glutamine 100x | Gibco by Life Technologies | 25030081 | distributed by Thermo Fisher Scientific |
Leibovitz's L-15 medium | Gibco by Life Technologies | 11415049 | distributed by Thermo Fisher Scientific |
PenStrep (10,000 U/mL) | Gibco by Life Technologies | 15140148 | distributed by Thermo Fisher Scientific |
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