Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Bu protokol, basit bir in vitro kültür tekniği kullanarak hücresel dinamikleri incelemek için bir yöntem sunar. Zebra balığı araştırmacıları ve eğitimcileri, ölçeklerdeki floresan çekirdekleri ve apoptotik hücreleri görselleştirerek kemik homeostazı ve temel hücre biyolojisi ile ilgili olanlar gibi hücresel süreçleri inceleme fırsatı sunar.
Zebra balığı pulları, eğitim ve araştırma amaçlı standart laboratuvarlarda kullanım için çeşitli avantajlar sunar. Pullar ötenaziye ihtiyaç duymadan kolayca toplanır, birkaç hafta içinde yenilenir ve yarı saydam ve küçüktür, bu da standart bir mikroskop kullanılarak görüntülenmelerine olanak tanır. Zebra balığı pulları, öğrencilerin özellikle hücresel dinamikleri ve in vitro kültür yöntemlerini anlama konusunda uygulamalı öğrenme deneyimlerine katılmaları için eşsiz bir fırsat sağladıkları için özellikle eğitim ortamlarında kullanışlıdır. Bu protokolün temel amacı, temel laboratuvar ekipmanı kullanılarak çeşitli biyolojik çalışmalarda kullanılmak üzere zebra balığı pullarının kültürde toplanması ve bakımı için bir yöntemi tanımlamaktır. Ek olarak, protokol, kemik rezorpsiyonu ve birikiminde rol oynayan kemik hücrelerinin aktivitesini inceleyerek kemik homeostazını anlamada kullanımlarını detaylandırır. Ayrıca, çekirdeklerin ve apoptotik hücrelerin görselleştirilmesi gibi genel teknikler için ek protokoller içerir. İn vitro kültür protokolü, minimum reaktif ve ekipmanla güvenilir sonuçlar verir. Bu makale, bilimsel araştırmayı teşvik etmek için zebra balığı pullarının in vitro kültürlerini kullanmanın faydalarını tartışmakta ve bunların eğitim ortamlarına entegrasyonunu desteklemek için gereken kaynakları özetlemektedir.
Son yıllarda, zebra balığı (Danio rerio) genetik, gelişim biyolojisi ve toksikoloji dahil olmak üzere çeşitli bilimsel alanlarda değerli bir model organizma olarak ortaya çıkmıştır 1,2,3. Zebra balığı, Güneydoğu Asya nehirlerine özgü küçük tropikal tatlı su balıklarıdır4. Kolay bakımları, küçük boyutları, hızlı üreme döngüleri ve yarı saydam embriyoları nedeniyle biyolojide popüler bir model organizma haline gelmişlerdir1. Bu, iç gelişimlerinin kolayca gözlemlenmesini sağlar ve bu da onları gelişim biyolojisindeki çeşitli biyolojik süreçleri incelemek için ideal hale getirir. Zebra balığı insanlarla genetik benzerlikler paylaşır; İnsan genlerinin yaklaşık% 70'inin en az bir zebra balığı muadili vardır, bu da onları insanlarda genetik bozuklukları ve hastalıkları incelemek için mükemmel bir model haline getirir 5,6. Araştırmacılar, zebra balıklarındaki belirli genleri manipüle ederek, genlerin işlevi ve davranışı hakkında değerli bilgiler edinebilir ve bu daha sonra insan sağlığı araştırmalarına6, gen düzenlemeye ve transgenik hatlarınoluşturulmasına 7,8 uygulanabilir.
Zebra balığı pullarıçıkarıldıktan sonra yeniden doğar 9,10 ve deneyler için kullanılırken bazik (CO2 olmayan) bir inkübatör ile bir ila üç gün boyunca kültürlenebilir11. Zebra balığı pullarının kullanımı, anestezi uygulanmış balıklardan ötenaziye gerek kalmadan çıkarılabildiği için temel laboratuvarlarda avantajlıdır. Zebra balığı pulları, esas olarak iki katmandan oluşan dermal iskeletin bir bileşenidir: kalın ve kollajen fibril katmanları tarafından oluşturulan kısmen mineralize dokudan yapılmış iç katman ve yüksek oranda mineralize olan ve iç içe geçmiş kollajen fibrillerinden oluşan bir ağ içeren dış katman12,13 (Şekil 1A-C). Ölçeğin bu morfolojik ve hücresel özellikleri, standart bir bileşik mikroskop altında kolayca gözlemlenebilir. Bu özellikler, zebra balığı pullarını hücresel ve moleküler incelemek için iyi bir model haline getirir. Örneğin, zebra balığı pulları, kemik hücresi aktivitesi11,12 dahil olmak üzere kemik homeostazını incelemek için kullanılmıştır. Ayrıca doku rejenerasyonunu 9,14,15, gen yollarını ve sinyalleşmeyi14,16, metabolizmayı17, mikrobiyota çalışmalarını18 vb. anlamak için de kullanılmıştır. Zebra balığı, diğer teleostlara benzer şekilde, kirleticiler ve toksinler gibi çevresel faktörlere karşı da oldukça hassastır 19,20,21,22. Bu nedenle, balık popülasyonlarındaki toksinlere maruz kalmayı incelemek için balık pulları kullanılır. Bu özellikler, ölçekleri öğrencilere çevresel faktörlerin canlı organizmalar üzerindeki etkilerini öğretmek için mükemmel bir model haline getirir. Ek olarak, Tg(osterix:mCherry) ve Tg(runx2a:GFP) gibi transgenik zebra balığı hatlarından elde edilen ölçekler, öğrenci deneylerine başka bir karmaşıklık düzeyi ekleyebilir.
Özetle, araştırmacılar zebra balığı pullarını kullanarak, hücresel mekanizmalardan çevresel değişikliklere kadar biyolojinin çeşitli yönlerini incelemek için deneyler tasarlayabilir ve yürütebilirler. Zebra balığı, deneysel tasarım, veri toplama ve analizde uygulamalı deneyimler sağlayabildikleri için yüksek öğrenimde de değerli bir kaynaktır. Zebra balığı, belirli ilgi alanlarını keşfetmek için ileri düzey kurslarda ve araştırma odaklı programlarda da kullanılabilir. Bu makale, zebra balığı pullarını araştırma ve sınıf öğrenme ortamlarında kullanmak için bir protokol açıklamaktadır.
Burada açıklanan tüm protokoller Kanada Hayvan Bakımı Konseyi yönergelerini takip eder ve Saint Mary's Üniversitesi / Mount Saint Vincent Üniversitesi Hayvan Bakımı komitesi tarafından 20-14 ve 21-12 protokol numaraları altında yıllık olarak onaylanmıştır. Bu protokolü gerçekleştirmeden önce, kullanıcılar hayvanların araştırma veya öğretimde kullanılmasına ilişkin federal ve eyalet yönergelerine uyulduğundan emin olmalıdır23. Bu çalışmada kullanılan reaktiflerin ve ekipmanların detayları Malzeme Tablosunda listelenmiştir.
1. Ölçek kültürü için reaktiflerin hazırlanması
2. Canlı balıklardan pulların çıkarılması
3. Ölçeklerin sabitlenmesi
4. Kemik homeostazı
NOT: Aşağıda iki kemik homeostazı prosedürü açıklanmıştır. Tartarat dirençli asit fosfataz (TRAP) ve alkalin fosfat (AP) boyaması tipik olarak sırasıyla aktif osteoklastları ve osteoblastları tanımlamak için kullanılır. Osteoklastlar kemik matrisini emerken osteoblastlar kemik matrisini biriktirir. AP, kemik oluşumu sırasında osteoblastlar tarafından salınan ana enzimdir, TRAP ise osteoklastlar tarafından osteoklast ve kemik matrisi arasındaki asidik boşluğa salgılanır ve kemik parçalanmasına ve emilimine yardımcı olur 24,25,26. Bu protokol Zebra Balığı Bilgi Ağı27'dede mevcuttur ve daha önceyayınlanmıştır 28. Alkalin fosfataz, metabolik sürecin bir parçası olarak birden fazla hücre tipi tarafından üretilen bir enzimdir. Bu işlem tamamen osteoblastlara özgü değildir, ancak kemik dokusunda osteoblast fonksiyonu için bir belirteç olarak kullanılır.
5. Hücre dinamiğinin zebra balığı pullarında görselleştirilmesi
NOT: Ölçekler arasındaki farkları görselleştirmek ve ölçek içindeki hücreleri etiketlemek için bir dizi boyama yöntemi kullanılabilir (Şekil 3B). Örneğin, ölçeğin hücreleri içindeki çekirdekleri ve lizozomları boyama yöntemleri aşağıda özetlenmiştir.
Son zamanlarda, bu ölçek kültür protokolü kemik homeostazını incelemek için kullanıldı11. Ölçekler kültür ortamında en az 2 gün hayatta kalabilir. Apoptotik hücrelerin sayısı, etiketli hücreler sayılarak, kültürün her gününde, en fazla üç güne kadar analiz edildi. Bu sonuçlar, apoptotik hücrelerin kültürlemenin üçüncü gününde önemli ölçüde arttığını gösterdi, bu da kültür süresinin burada açıklanan yöntem kulla...
Zebra balığı pulları, doğal ortamlarını simüle etmek için bir kültür yöntemi ve bir kuluçka makinesi kullanılarak 2 güne kadar sürdürülebilen çeşitli farklı biyolojik süreçleri incelemek için kolayca erişilebilir bir in vitro modeldir11. Ölçekler, araştırmacıların hücreleri görüntülemesine, saymasına ve etiketlemesine ve temel laboratuvar ekipmanını kullanarak basit hücre biyolojisi deneyleri yapmasına olanak tanıy...
Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması olmadığını beyan ederler.
Yazarlar, Mount Saint Vincent Üniversitesi Su Tesisi personeline ve Franz-Odendaal Kemik Geliştirme laboratuvarının tüm üyelerine gerekli balık bakımını sağladıkları için teşekkür eder. Bazı protokollerin optimize edilmesine yardımcı oldukları için Alisha McNeil, Keely A. MacLellan ve Shirine Jeradi'ye özellikle teşekkür ederiz. Bu araştırma, Kanada Uzay Ajansı (CSA) [19HLSRM01] ve Kanada Doğa Bilimleri ve Mühendislik Araştırma Konseyi (NSERC) tarafından finanse edilerek desteklenmiştir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.2 mL tubes | n/a | n/a | |
37% HCl | EMD | HX0603-4 | For pH stabilization and prepration of PRS |
Concave slide | n/a | n/a | |
DAPI | Vectashield | H-1200 | For cell nuclei visualization |
Diazonium salt (Fast Blue B) | Sigma | D9805 | For AP substrate solution |
Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) powder | Sigma | D5523 | For scale culture media |
Ethyl 3-aminobenzoate methanesulfonate (MS222) | Sigma | E10521 | For preparation of 0.1% MS222 |
Fetal bovine serum | Sigma | F4135 | For scale culture media |
Fluorescence microscope | n/a | n/a | |
Glacial acetic acid | Fisher | A38 212 | For acetate buffer |
Glycerol | VWR | BDH1172-4LP | For 80% glycerol - storage scales |
HEPES | ThermoFisher | 15630106 | For scale culture media |
Hot plate | n/a | n/a | |
KCl | Sigma | P217-10 | For preparation of PBS |
Lysotracker | ThermoFisher | L7528 | For lysosomes visualization |
Maleic acid | Sigma | M0375 | For Tris-Maleate buffer |
Micropipette | n/a | n/a | |
N,N-dimethylformamide | Sigma | 319937 | For AP substrate solution |
N,N-dimethylformamide | Sigma | 319937 | For Enzyme Substrate Solution |
Na2HPO4 | EMD | SX0720-1 | For preparation of PBS |
NaCl | Sigma | S9888 | For preparation of PBS |
NaNO2 | Sigma | S-2252 | For 4% NaNO2 |
NaOH | Sigma | S5881 | For preparation of 4% PFA |
NaOH | Sigma | S5881 | For scale fixation and pH stabilization |
Napthol-AS-TR-phosphate | Sigma | N6125 | For AP substrate solution |
Napthol-AS-TR-phosphate | Sigma | N6125 | For Enzyme Substrate Solution |
Pararosaniline hydrochloride | Sigma | P3750 | For PRS |
Penicillin-streptomycin 5000 units penicillin and 5mg streptomyocin/ml | ThermoFisher | 15140122 | For scale culture media |
Personal protective equipment (PPE): disposable nitrile gloves, safety glasses/splash goggles and lab coat. | n/a | n/a | |
PFA | Sigma | P6148 | For scale fixation |
Sodium acetate | Sigma | S2889 | For acetate buffer |
Standard compound microscope | n/a | n/a | |
Stir plate | n/a | n/a | |
Tartaric acid | Sigma | T6521 | For Tartrate buffer |
Tris base | Roche | 03 118 142 001 | For Tris-Maleate buffer |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır