Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
* Эти авторы внесли равный вклад
Описана стратегия пробоподготовки для визуализации ранних эмбрионов данио-рерио в интактном хорионе с помощью светового микроскопа. В нем анализируются различные ориентации, которые эмбрионы приобретают в хорионе на 70% стадиях эпиболии и почки, а также подробно описываются стратегии визуализации для получения клеточного разрешения по всему эмбриону с использованием системы световых листов.
Световая листовая микроскопия стала предпочтительной методологией для получения изображений эмбрионов рыбок данио в реальном времени в длительных временных масштабах с минимальной фототоксичностью. В частности, многовидовая система, которая позволяет вращать образец, позволяет визуализировать целые эмбрионы под разными углами. Тем не менее, в большинстве сеансов визуализации с помощью системы multiview установка образцов является хлопотным процессом, поскольку образцы обычно подготавливаются в полимерной пробирке. Чтобы помочь в этом процессе, данный протокол описывает основные стратегии крепления для визуализации раннего развития данио-рерио между 70% эпиболией и ранними стадиями сомита. В частности, в исследовании приводятся статистические данные о различных положениях, в которых эмбрионы по умолчанию находятся на 70% стадиях эпиболии и зачатков в хорионе. Кроме того, в ней обсуждается оптимальное количество углов и интервал между углами, необходимый для визуализации целых эмбрионов данио-рерио на ранних стадиях развития, чтобы можно было извлечь информацию клеточного масштаба путем объединения различных видов. Наконец, поскольку эмбрион покрывает все поле зрения камеры, что требуется для получения разрешения клеточного масштаба, этот протокол детализирует процесс использования информации о бусинах сверху или снизу эмбриона для регистрации различных видов.
Обеспечение минимальной фототоксичности является основным требованием для визуализации живых эмбрионов с высоким пространственно-временным разрешением в течение длительных периодов времени. За последнее десятилетие световая листовая микроскопия стала методологией выбора для удовлетворения этого требования 1,2,3,4,5,6,7. Вкратце, в этой методике, которая впервые была использована в 2004 году для захвата процессов развития8, два выровненных тонких листа лазера проходят через эмбрион с противоположных концов, освещая только интересующую плоскость. Объектив обнаружения размещается ортогонально, а затем одновременно собирается излучаемый флуоресцентный свет из всех освещенных точек образца. Затем получается 3D-изображение путем последовательного перемещения эмбриона через статичный световой слой.
Кроме того, в специфической форме этой методологии, называемой многоракурсной световой листовой микроскопией, образцы могут быть подвешены в полимерной трубке, которую можно вращать с помощью ротора, что позволяет визуализировать один и тот же эмбрион под разными углами 9,10,11. После визуализации изображения под разными углами объединяются на основе регистрационных маркеров, которые обычно представляют собой глобулярные флуоресцентные маркеры внутри эмбриона (например, ядра) или в пробирке (например, флуоресцентные шарики). Многоракурсная визуализация и слияние значительно улучшают осевое разрешение, обеспечивая изотропное разрешение во всех трех измерениях12. Несмотря на то, что это является большим преимуществом, основной проблемой многоракурсной методологии является монтирование образцов, при котором эмбрионы должны быть установлены и удерживаться на месте в пробирках в течение всего времени визуализации.
Для выполнения многоракурсной визуализации, чтобы удержать эмбрионы на месте и предотвратить движение во время визуализации, эмбрионы могут быть встроены в агарозу. Тем не менее, это часто приводит к вредному росту и развитию, особенно для эмбрионов данио-рериона ранних стадиях, модельная система, которая обсуждается здесь. Вторая стратегия монтажа заключается в использовании тонкой трубки, которая лишь немного больше диаметра эмбриона, где эмбрион может быть втянут в трубку вместе со средой для эмбриона, после чего дно пробирки закрывается агарозной пробкой14. В этом способе, поскольку пробирка заполнена эмбриональной средой, маркеры регистрации, такие как флуоресцентные шарики, не могут быть использованы для слияния различных видов, и поэтому регистрация зависит от маркеров внутри эмбриона. В целом, шарики действуют как лучшие маркеры регистрации, так как сигнал маркеров внутри эмбриона ухудшается при продвижении вглубь образца из-за ограничений как освещенности, так и обнаружения любого микроскопа.
Таким образом, третий подход, который будет подробно описан здесь и использован ранее 5,13,14,15,16, заключается в визуализации ранних эмбрионов данио-рерио с интактным хорионом и заполнении пробирки минимальным процентом агарозы, которая содержит гранулы в качестве регистрационных маркеров. В этом сценарии, поскольку ручное вмешательство для позиционирования эмбрионов внутри хориона невозможно, данное исследование предоставляет статистику по стандартной ориентации, в которую попадают эмбрионы ранних рыбок данио, уделяя особое внимание 70% эпиболии и стадии почки. Затем в нем обсуждается оптимальное количество просмотров, необходимое для визуализации эмбрионов на ранних стадиях в клеточном масштабе, и подробно описывается процесс слияния с помощью BigStitcher, плагина 10,17,18 на базе Фиджи. В совокупности этот протокол, в котором используется объектив 20x/1 NA, призван облегчить эмбриологам данио-рерио использование многовидовых световых листовых систем для визуализации эмбрионов с ядрами и мембранными маркерами от гаструляции до ранних стадий сомита.
Процедуры содержания и экспериментирования с рыбками данио-рерио, использованные в этом исследовании, были одобрены институциональным комитетом по этике животных, см. Reference TIFR/IAEC/2023-1 и TIFR/IAEC/2023-5. Эмбрионам, полученным путем скрещивания гетерозиготных рыб, экспрессирующих Tg(actb2:GFP-Hsa.UTRN)19, вводили мРНК H2A-mCherry (30 pg) на одноклеточной стадии. МРНК H2A-mCherry синтезировали с использованием плазмиды pCS2+ H2A-mCherry (подарок от лаборатории Оутса, EPFL) методом транскрипции in vitro . Эмбрионы, экспрессирующие оба маркера, обозначенные как Utr-GFP и H2A-mCherry, соответственно, в остальной части протокола, были визуализированы на 70% стадиях эпиболии и почки. Подробная информация о реактивах и оборудовании, использованных в исследовании, приведена в Таблице материалов.
1. Подготовка образцов для многоракурсной визуализации
2. Многоракурсная визуализация
ПРИМЕЧАНИЕ: На этом этапе представлена общая процедура многопроекционной визуализации эмбрионов рыбок данио на ранних стадиях их развития. Описанный ниже метод может быть легко адаптирован к любой многоракурсной системе световой листовой микроскопии.
3. Многоракурсный анализ изображений
ПРИМЕЧАНИЕ: Для объединения многоракурсных изображений используется плагин FIJI BigStitcher, который является последней версией плагина Multiview Reconstruction 10,17,18. Плагин можно установить, добавив плагин BigStitcher в функцию «Управление обновлениями сайтов», доступ к которой можно получить в опции «Обновить» в меню «Справка». После установки плагин появится в меню «Плагины». Общие шаги, связанные со слиянием, следующие: (1) Определение пар файлов .xml/.h5 как для бусин, так и для эмбрионов; (2) Зарегистрируйте все виды с помощью файла с бусинами; (3) Функция разброса точки извлечения (PSF) для бусин, которая может быть использована для деконволюции (рис. 2A); (4) Перенесите информацию о регистрации и PSF из файла бусин в файл эмбриона и начните многовидовую деконволюцию. Большинство из этих шагов были ранее описаны в подробностях21, а здесь описаны шаги, которые обрабатываются по-разному.
Точная ориентация образца является жизненно важной частью эффективного использования микроскопической установки. Однако ручная ориентация образцов часто невозможна при использовании многоракурсной системы световых листов, учитывая требования к подготовке образ?...
Позиционирование эмбриона в правильной ориентации для получения изображения интересующей области является одним из шагов по ограничению скорости, который часто приводит к неудачному сеансу микроскопии для пользователя. Это особенно верно в многоракурсном светово?...
Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.
Выражаем признательность д-ру Калидасу Кохале и его команде за обслуживание рыбного хозяйства, а также К. В. Боби за обслуживание светового листового микроскопа. SRN выражает признательность за финансовую поддержку со стороны Департамента атомной энергии (DAE) правительства Индии (номер идентификации проекта. RTI4003, DAE OM No 1303/2/2019/R\&D-II/DAE/2079 от 11.02.2020), программа Партнерской группы Общества Макса Планка (M.PG. A MOZG0010) и грант Совета по научным и инженерным исследованиям для стартапов (SRG/2023/001716).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Agarose, low gelling temperature | Sigma-Aldrich | A9414 | |
Calcium Chloride dihydrate | Sigma-Aldrich | 12022 | |
FIJI | Version: ImageJ 1.54f | ||
Latex beads, carboxylate-modified polystyrene, fluorescent red, 0.5 μm mean particle size, aqueous suspension | Sigma-Aldrich | L3280 | |
Magnesium sulfate heptahydrate | Sigma-Aldrich | M2773 | |
mMESSAGE mMACHINE SP6 Transcription kit | ThermoFischer Scientific | AM1340 | For in vitro transccription of H2A-mCherry plasmid |
Potassium Chhloride | Sigma-Aldrich | P9541 | |
Potassium phosphate monobasic | Sigma-Aldrich | P0662 | |
PTFE Sleeving AWG 15L - 1.58 mm ID x 0.15 mm Wall +/-0.05 | Adtech Innovations in Fluoroplastics | STW15 | PTFE tubes |
Sodium Chloride | Sigma-Aldrich | S3014 | |
Sodium phosphate dibasic | Sigma-Aldrich | 71640 | |
Ultrasonic Cleaner | Labman | LMUC3 | Ultrasonicator |
Zeiss LightSheet 7 System | Zeiss |
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