Method Article
Данио рерио клеточной трансплантации позволяет сочетание генетики и эмбриологии для создания ткани конкретных химеры. Это видео демонстрирует гаструлы поставил ячейки трансплантаций, которые позволили нашей лаборатории для исследования роли астроглиального населения или отдельные сигналы руководство во время спайки образование в переднем мозге.
Некоторые фундаментальные вопросы в области биологии развития можно будет ответить только тогда, когда клетки помещают в романе средах или при небольших групп клеток в более широком контексте меняются. Наблюдая, как одна клетка взаимодействует и ведет себя в уникальной природной среды имеет важное значение для характеристики клеточных функций. Определение того, как локализованные misexpression конкретного влияния белка окружающие клетки обеспечивает глубокую информацию о роли, которую играет протеин в различных процессов развития. Наша лаборатория использует данио модели системы однозначно объединить генетические подходы с классическими методами трансплантации для получения генотипических или фенотипических химеры. Мы изучаем нейрон-глиальных взаимодействий клетка в процессе формирования переднего мозга спайки в данио. Это видео описывает метод, который позволяет нашей лаборатории, чтобы исследовать роль астроглиального населения в промежуточном мозге и роли конкретных сигналов руководства, которые влияют на проектирование аксонов при пересечении средней линии. Из-за их эмбрионов данио прозрачность являются идеальными моделями для этого типа внематочной размещения ячейки или локализованные misexpression гена. Отслеживание пересаженных клеток может быть выполнена с использованием жизненно важных красителя или трансгенной линии рыбы выражения флуоресцентного белка. Мы демонстрируем здесь, как подготовить доноров эмбрионов с жизненно трассирующими краситель для трансплантации, а также, как извлекать и пересаживать клетки от одного гаструлы поставил эмбриона другой. Мы приводим данные, показывающие, внематочной GFP + трансгенных клеток в переднем мозге эмбрионов данио из и характеризуют расположение этих клеток относительно переднего мозга спайки. Кроме того, мы показываем лазерной сканирующей конфокальной микроскопии timelapse от Alexa 594 меченые клетки пересаживают в GFP + трансгенных эмбрионов хоста. Эти данные свидетельствуют, что гаструлы поставил трансплантации позволяет целевого позиционирования внематочной клетки для решения различных вопросов в биологии развития.
Часть 1: Alexa 594 Маркированный Эмбрионы
1,1 пластины Микроинъекция и иглы подготовка
1,2 эмбрионов и настройка аппарата Микроинъекция
1,3 Микроинъекции флуоресцентных Alexa 594
Часть 2: Трансплантации гаструлы
2,1 Dechorionating и подготовка трансплантации пластины
2,2 эмбрионов и настройка трансплантации аппарата
2,3 Гаструла трансплантации клеточной стадии
2,4 Визуализация и обработка изображений эмбрионов
Результаты:
В целях рассмотрения вопроса о роли астроглиальных клеток переднего мозга необходимо как визуализировать эти клетки и ориентированы на различные генетические манипуляции на небольшие группы диэнцефальных и telencephalic клеток. Для создания этих видов химерных эмбрионов, в которых некоторые части астроглиального населения в эмбрион отличается ли от генотип или фенотип, мы использовали комплексный подход, сочетающий использование GFP трансгенные эмбрионы, которые астроглией этикетки, с использованием гаструлы -ступенчатую клеточной трансплантации. Чтобы конкретно нацелены наши клонов промежуточного мозга, мы использовали судьба данио гаструлы карте выборочно экстракт клеток в средней линии на равном расстоянии от полюсов животных и щит 5 (рис. 1В). Эти извлечения тг [GFAP: GFP] Затем клетки пересаживают в том же месте в дикого типа хост гаструлы, который затем был увеличен до 30hpf и immunolabeled для всех аксонов (α-тубулина ацетилированный) в качестве справочного ориентиры для анатомии мозга. В качестве примера здесь показано, конфокальной микроскопии одного хоста эмбрион показывает изолированных GFP + клеток по всему конечного мозга и промежуточного мозга (рис. 2). Полную морфологию этих GFP + клеток можно наблюдать в этом клонального анализа, показывая, что большинство из этих клеток приобретают характерный радиальной глии морфологии, где сомы находится рядом с желудочковой зоны и большую ногу конца завершает радиальных процесса на пиальных поверхности (рис. 2, вставка). Трехмерная оказание Z-стек из этих собранных оптических ломтиками ясно показали позицию этих клеток по отношению к меченых аксонов (фильм 1).
Другой подход широко используется для визуализации пересаженных клеток первоначально microinject флуоресцентный краситель линии клеток, например, Alexa 594, в желтке одноклеточных постановке дикого типа или GFP трансгенных эмбрионов. В качестве примера мы вводили Alexa 594 в диких эмбрионов типа на один-клеточной стадии. Мы позволили им развиваться, чтобы оградить стадии гаструлы, а затем осуществляется переднего мозга целевых трансплантации как упоминалось выше, но вместо этого мы пересадить в тг [GFAP: пис-GFP] трансгенных хост гаструлы. Визуализация спинной конечного мозга путем лазерного сканирования конфокальной микроскопии показало, флуоресцентный красный кластеров донорских клеток среди GFP + ядер внутри переднего мозга (рис. 2В). Кроме того, мы проанализировали эту гостиницу, собирая Z-стеки каждые три минуты в течение двух часов с лазерной сканирующей конфокальной. 4-мерном оказание этой timelapse использованием Volocity программное обеспечение (импровизация) показывает динамические сотовой движения родамина клеточных мембраной GFP + ядер (фильм 2).
Нажмите здесь, чтобы видеть большую версию рисунке 1.
Рисунок 1: аппарат трансплантации и схема экспериментальных методов. А) Аппарат используется для проведения стадии гаструлы трансплантации. Zeiss LUMAR флуоресцентный микроскоп стерео был использован для проведения таких трансплантаций. Он имеет джойстика контролируемой фокусировки и зума (левый красный круг). Transferman НК была использована для манипулирования положением капиллярных который также джойстик управления (правый круг красного цвета). Во время установки 60-80 эмбрионы помещаются в отдельных скважинах агар ранее сделанные в 100 мм чашки Петри с пластиковых форм (фиолетовый прямоугольник). Пересадка капилляра (TransferTip) производства Эппендорф имеет 15мкм внутренний диаметр отверстия и 20 градусов угловой наконечник (зеленый прямоугольник). Стремление клеток контролируется с AirTram Эппендорф (красный прямоугольник). Б) Иллюстрация гаструлы трансплантации процедуры от донора в принимающих эмбрионов. Клетки извлекаются из тг [GFAP: GFP] эмбрионы (как показано здесь) или Alexa 594 вводят (как описано в протоколе) доноров эмбрионов. Клетки будут удалены от средней линии на полпути между щитом и животных полюса, и пересадить в том же регионе принимающих эмбрионов. Хосты являются фиксированными и отображаемого использованием лазерного сканирования конфокальной микроскопии.
Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию рисунке 2.
Рисунок 2. Пример гаструлы пересадки в переднем мозге данио) фронтальный вид дикого типа хост эмбрионов с пересаженной тг [GFAP: GFP]. Клеток в diencephalons и конечного мозга переднего мозга рыбок данио. Аксоны помечены красным цветом (α-тубулина ацетилированный антитела) и пересаженные клетки помечены зеленым цветом (эндогенной экспрессии GFP). Эмбрионы 30 HPF. На врезке показано радиальной глии морфологии клеток GFP +. Б) Спинной зрения конечного мозга живого тг [GFAP: пис-GFP] хост эмбриона с родамина флуоресцирующих трансплантированных клеток (красный). Ядра хост эмбрионов помечены зеленым цветом (GFP). Пунктирная линия очертания передней поверхности переднего мозга. Сплошная линия указывает желудочковой зоны. Шкала бар 10 мкм.
Фильм 1. . Отношения эктопически помечены радиальных глиальных клеток переднего мозга у спайки Клетки из гаструлы поставил тг [GFAP: GFP] эмбриона были пересажены в не-трансгенных GFP дикого типа линии. Лазерный сканирующий конфокальный Z-Stack была собрана, а затем обрабатывается в течение 3-D рендеринге с использованием Volocity программного обеспечения. Первоначально изображение фронтального зрения данио переднего мозга на 30hpf, и это было перевернуть горизонтально, по сравнению с рис 2B. Аксоны (ацетилированный-тубулина, красный) в передней спайки (AC, вверху) и после-оптических спайки (СПЭ, внизу) не видно. Зеленые клетки GFP + пересаженных клеток, которые укоренились в переднем мозге и порожденных ясно радиальной глии морфологии. Как фильм прогрессирует она фокусируется на двух радиальных глиальных клеток, обладающих конце плату, что контакт ВОУ. Нажмите здесь, чтобы скачать фильм 1.
Фильм 2. Timelapse изображений пересаженных Alexa 594 меченых клеток в переднем мозге клетки из гаструлы ранее вводили Alexa 594 были пересажены в тг. [GFAP: пис-GFP] трансгенных эмбрионов. Этот фильм представляет собой 3-D проекции таймсерии 2h, в котором Z-стеки были взяты каждые 5 минут. Z-стеки были собраны на лазерной сканирующей конфокальной микроскопии, а также 4-D визуализации закончить через Volocity программного обеспечения. Пересаженные клетки помечены Alexa 594 (красный), и GFP + ядер зеленые. Поскольку это timelapse работает, изображение 4D начинается с спинной стороны переднего мозга на 30hpf и будет вращаться вокруг оси Х, как ясно обнаружении движения в клеточных мембранах всех пересаженных клеток и в GFP + ядрах. Нажмите здесь чтобы скачать фильм 2.
Создание химерных эмбрионов мощный инструмент, который решает многие вопросы исследования в течение нескольких модельных системах, а именно плодовой мушки (D.melanogaster), червей (C.elegans), данио (D.rerio) и мыши (M.musculus). Мы утверждаем, что система данио модели уникально подходит для создания химер в относительно простой, быстрый и универсальный способ. Данио является позвоночных, которая развивается вне матери делает его значительно более доступным по сравнению с мышиной моделью. Данио рерио также значительно больше, чем мух или червей, что упрощает эмбриологических манипуляций, таких как сотовые трансплантации. Кроме того, способность сочетать процедуры клеточной трансплантации с трансгенными методами позволяет большой массив возможных экспериментов, в которых функции гена можно манипулировать в локализованной тканеспецифические образом. Например, маленькие клоны GFP + или родамина меченых клеток позволяют характеристика полной морфологии ячейки, которые часто теряются в гомозиготных трансгенных донора или невозможны для визуализации из-за дифференциального субклеточных маркировки с общими антител. Кроме того, с помощью transgenically тегами или флуоресцентно заполненные ячейки, мы можем отследить донорских клеток в живых эмбрионов данио с течением времени. Timelapse визуализации отдельных клеток предлагает новый анализ клеточного поведения в контексте всего организма.
Наша лаборатория также сочетает в себе использование теплового шока индуцибельной трансгенных линий с клеточной трансплантации, что определенные сигналы руководством аксон может быть misexpressed в донорских клеток после возвышения в температуры инкубации (данные не показывают). Эта техника очень мощный и прямой подход к локально misexpress белка интереса к пространственной и временной, определенным образом, который позволяет нам увидеть, как специфического белка влияет на развитие. В нашем случае этот метод может расширить наши знания за функцией слит-Robo сигналы руководства в позиционировании спаек и глиальных клеток в средней линии 5.
Другие подходы к локально misexpressing генов, таких как фокусное uncaging УФ и локализованные инструменты heatshock (лазерная или паяльником), предлагают альтернативные способы манипулирования экспрессию генов и маркеров в небольшой группе клеток, 7-9, однако клеточной трансплантации устанавливает Окончательный анализ среды, свободной от какой-либо травмы, индуцированных УФ, лазерной или тепла принятия клеточной трансплантации более контролируемой экспериментальный подход. В заключение, мы нашли процедуры клеточной трансплантации быть важной частью нашей нервной исследования биологии. Создание клонов клеток с различными свойствами, является важным инструментом для развития биологии в решении фундаментальных вопросов клеточной поведения, функции генов и клеточной автономии.
The authors have nothing to disclose.
Мы хотели бы поблагодарить членов Barresi Лаборатории за поддержку и полезные замечания по этой рукописи. Мы благодарим Александра рабочего за постоянную техническую помощь, а также персонал по уходу за животными за помощь в поддержании Smith College данио рерио колонии. Мы также благодарим Майк Hallacy Руди Rottenfusser и Carl Zeiss Microimaging для кредитования некоторых микроскопия оборудование для filmin этого протокола. Эта работа была поддержана NSF финансируемых исследовательский грант, 0615594.
Name | Company | Catalog Number | Comments | |
Имя | Тип | Компания | Номер в каталоге | Особенности |
Чашки Петри | Инструмент | Fisherbrand | 08-757-13 | 100 х 15 мм |
Стеклянные пластины нижней культуры | Инструмент | Маттек | P35G-1.5-2.0-C | 35 х 15 мм, № 1,5, без покрытия, гамма-облучении |
Широкие отверстия стекла Пастера пипец | Инструмент | Fisherbrand | 63А-53-WT | |
Стекло нить капилляры для корыта формы (без шнура) и инъекционных игл (с нитью) | Инструмент | Инструменты Всемирного Precision | 1B150F-4 | 4 дюйма (100 мм), 1,5 / 0,84 OD / ID (мм) |
Пересадка Капилляры (TransferTip) | Инструмент | Эппендорф | 83000122-8 | Тип IV, стерильные, Int. 15 мкм; 20 градусов изгиб |
Пересадка плесень | Инструмент | Адаптивная науки Инструменты | PT-1 | 150 треугольных дерн провести отдельные эмбрионов |
Агарозы, Тип I | Реагент | Sigma Aldrich | A6013-250G | 1,5% агарозном сделаны в EM |
(Антибиотик) эмбрионов среднего | Реагент | Смотрите Уэстерфилд, 2007 | ||
Фосфатного буфера | Реагент | Смотрите Уэстерфилд, 2007 | ||
Сторож Пинцет | Инструмент | Инструменты изобразительных наук | 100 + мм наконечником (тусклый), 50 мм наконечником | |
Родамина Б Декстран | Lineage трассирующими красителя | Молекулярные зонды, Invitrogen | D1824 | 10000 МВт Да, лизин-поправимо, красный (590nm) флуоресцентного красителя волнует зеленый (570nm) свет |
Препаровальная лупа | Микроскоп | Олимп | SZX7 | |
Флуоресцентные Стереомикроскоп | Микроскоп | Zeiss | LUMAR | Полностью автоматизированная Джойстик Контролируемые (Sycop) |
Пересадка аппарата | Инструмент | Эппендорф корпорации | AirTram | |
Автоматизированная микроманипулятора | Инструмент | Эппендорф корпорации | TransferMan NK2 | Джойстик Контролируемые |
Микроманипулятор | Инструмент | Прикладных научных Instruments, Inc | 00-42-101-0000 | MM33 правой |
Microinjector с задним удельное давление | Инструмент | Прикладных научных Instruments, Inc | ИПМТ-2 ГПП | |
Flamming / коричневый микропипеткой Puller | Инструмент | Саттер Instrument Company | Модель P97 | Программа: Тепло 550; Скорость 200; Время / Задержка 200; Вытяните силы 120. |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены