Name: light-sheet fluorescence microscopy to capture 4-dimensional images of the effects of modulating shear stress on the developing zebrafish heart
Uploaded: 2018-08-10T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Light-sheet Fluorescence Microscopy to Capture 4-Dimensional Images of the Effects of Modulating Shear Stress on the Developing Zebrafish Heart at JoVE.com

저자는 인간을 제공 하기 위한 스탠포드 대학에서 윌리엄 탤벗에 감사를 표현 하 고 싶습니다 Nrg1 cDNA를 제공 하기 위한 UCSD에서 데보라 Yelon는 wea 돌연변이입니다. 저자 또한 이미지 수집 도와주 신 시아 첸을 감사 하 고 싶습니다. 이 연구 보조금 NIH HL118650 (T.K. Hsiai)에 의해 지원 되었다 (T.K. Hsiai)에 HL083015, HD069305 (하려면 노스캐롤라이나 치 T.K. Hsiai.), HL111437 (T.K. Hsiai 노스캐롤라이나 치)를, (T.K. Hsiai)에 HL129727, T32HL007895 (R.R. Sevag Packard)에, HL 134613 (V. Messerschmidt) 하 고 텍사스 시스템 별 자금 (현)의 대학.

우 타와 UCLA IACUC 프로토콜에 따라 다음 방법은 수행 했다. 이러한 실험적인 그룹 유전자 변형 Tg(cmlc2:gfp)와 함께 사용 되었다 wea (약한 아 트리 움) 나 clo (접속이) 돌연변이: (a) 야생-타입 (WT) 제어, (b) gata1a 미주리, 및 (c) tnnt2a 모 주사 (표 1).
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>모델</td>
			<td><s...

<ol>
	<li>Lee, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Moving+domain+computational+fluid+dynamics+to+interface+with+an+embryonic+model+of+cardiac+morphogenesis.">Moving domain computational fluid dynamics to interface with an embryonic model of cardiac morphogenesis.</a> PLoS One. 8 (8), e72924 (2013).</li><li>Peshkovsky, C., Totong, R., Yelon, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dependence+of+cardiac+trabeculation+on+neuregulin+signaling+and+blood+flow+in+zebrafish.">Dependence of cardiac trabeculation on neuregulin signaling and blood flow in zebrafish.</a> Dev Dyn. 240 (2), 446-456 (2011).</li><li>High, F. A., Epstein, J. 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이 프로토콜에서 우리 4 차원 이미징 biomechanical 세력의 변화에 대 한 응답에서 배수 네트워크의 개발을 추적 하기 위해 사용 될 수 있다는 것으로 나타났습니다. 특히, 내 피 세포에 의해 경험된 전단 응력 노치 신호 폭포, 차례 차례로 trabeculation를 승진 시키는 시작 합니다. 우리는 (1) gata1a 모 사출 조 감소 하 고 따라서 벽 전단 응력 감소, (2) tnnt2a 모 사출 벽 전단 응력, 그리고 (3) w...

Biomechanical 세력, hemodynamic 전단 응력, 같은 심장 morphogenesis에서 친밀 하 게 포함 된다. Hemodynamic 전단 세력에 대 한 응답, 심근 능선과 홈 개발 전단 응력의 방향으로 정렬에 파도 같은 배수 네트워크에 걸쳐 것 (AV) 밸브1. Trabeculation 심장 수축 기능 및 심근 질량2증가 필요가 있다. 노치 신호 통로에서 돌연변이 인간과 다른 척추 동물3에서 선 천 성 심장 결함 발생. 예를 들어, gata1a4 , tnnt2a5 morpholino oligonucleotides (MO) erythropoietin (EPO) mRNA6 및 Isoproterenol (ISO)7 증가 빨간 혈액 적혈구를 줄이기 위해 표시 되었습니다 있다 세포와 심장 박동 각각, 그리고 그러므로 전단 응력 (WSS) 벽. 또한, ErbB2 신호, 하류, 노치의 cardiomyocyte 확산 및 차례 차례로 활성화 노치 신호8,9수축 성 힘을 생성 하는 차별화를 촉진. 노치 신호 심 실 개발에 대 한 제어 trabeculation를 지배 하는 그 전단 응력이 좋습니다. 현재, 추가 선 천 성 심장 결함 (CHD)10,,1112, 선도 유전자 프로그래밍 이벤트를 이해 하려고 많은 연구 하지만 거의 조사 하는 방법 기계적인 힘 영향 형성 심장.
기계적인 힘 조사 연기 endocardium, 발달 기간 동안 가까운 관측에 구현 해야 합니다. 그러나, vivo에서 박동 때문에 전통적인 현미경 검사 법13의 판매세 샘플의 좋은 품질의 이미지를 얻기 위해 도전 이다. 샘플 내에서 시간이 지남에 개발을 관찰 하기 위해 실제 단면 및 얼룩, 따라서 필요가 발생 하는13,,1415. Confocal 현미경 검사 법은 널리 샘플14,16의 3 차원 구조를 이미지 하는 데 사용 됩니다, 비록 이러한 이미징 시스템이 인수는 여전히 느린 검색 속도 의해 제한 됩니다.
빛-시트 형광 현미경 검사 법 (LSFM)은 긴 작동 거리13동적 이벤트 vivo에서 의 시각화 수 있도록 독특한 이미징 기술입니다. 이 기술은 빛 시트 형광 현미경을 사용 하 여 광학 샘플17섹션. 샘플에 빛의 단지 얇은 시트의 조명으로 인해 사진 표백 및 사진 독성13,18에 감소가입니다. 보기 및 긴 작동 거리의 큰 분야 대형 샘플 이미지13,,1417은 그대로 남아 있습니다. 낮은 확대 긴 동안 이미지를 더 큰 영역에 대 한 허용 작업 거리 신호 대 잡음 비율을 타협 하지 않고 이미지를 두꺼운 샘플에 대 한 수 있습니다. 많은 그룹 이미지 전체 배아17LSFM 사용,14,18, 근육 및 심 혼19 다른 조직 중 몇 군데 수 샘플의 다양 한 종류를 보여주는 두뇌.
이전 연구 zebrafish 심장의 유입 또는 유출 트랙 경색으로 감소 hemodynamic 전단 힘 설명, 정보는 전적으로 질적. 그것은 결과 비정상적인 3 챔버, 저하 심장 루핑, 장애인된 밸브 대형20. 4 차원 LSFM 이미지 hemodynamic 전단 세력에 영향을 미칠 방법으로 심장 조직 개발 새로운 관점 제공 합니다. 이러한 기계적인 힘 힘 민감한 신호 분자를 활성화 하 고 배수 능선의 형성을 유발 수 있습니다. 4 차원 영상의 추가 시간 측면 때문에 하나는 개발 이전 주목 했다 새로운 폭로 이어질 수 있는 실시간으로 변경 내용을 추적할 수 있다. Zebrafish는 과학자만 세포 세포 상호 작용에 대 한 전체 척추 동물을 관찰할 수 있기 때문에 이미지에 대 한 이상적인 모델입니다. 산소 또한 포유류 개발에서와 달리 혈관 시스템에 따라 하지 않고 발생 하는 개발을 수 있는 전체 태아 통해 무마 수 있습니다. Zebrafish 심장 필요 4 연 발 심장, 폐 장기 부족 하더라도 심장 유전자가 zebrafish와 인간21사이 보존의 큰 숫자가입니다.
이 원고에 우리는 다양 한 상황에서 zebrafish 마음에 개발 trabeculae 이미지를 빛 시트 형광 현미경 검사 법을 사용 하는 방법을 설명 합니다. 첫째, 주입 gata1a4 또는 tnnt2a5 의 모스 낮은 혈액 점성을 따라서 WSS 사용 되었다. 심장의 형태학 다음 기록 했다. 물고기의 별도 그룹에서 우리 EPO mRNA6 또는 isoproterenol7 을 투여 하 여 WSS를 증가 하 고 결과 관찰 했다. 우리는 또한 다른 타악기 또는 진동 흐름 율을 가진 셀 연구를 실시. 후 각 그룹 이미징, 우리 발견 WSS 노치 통해 endocardium에 의해 감지 신호 시작 trabeculation.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Clontech Hifi PCR pre-mix&#160;</td>
			<td>Takara&#160;</td>
			<td>639298</td>
			<td>PCR mastermix 
			1.1.1.1, 1.1.1.2, 1.1.1.5, 1.1.2.1, 3.1.4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Human Nrg1 cDNA</td>
			<td>Gift from William Talbot, Stanford University, Stanford, California, USA</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Used for trabeculation rescue 
			1.1.1.3, 1.1.1.4, 1.1.2.1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CFX Connect&#8482; Real-Time PCR Detection System</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>1855201</td>
			<td>PCR Machine 
			1.1.1.5, 1.1.1.6, 1.1.2.2, 1.1.3.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pCS2+</td>
			<td>GE Health</td>
			<td></td>
			<td>Plasmid used to synthesize mRNA 
			1.1.2.1, 1.1.2.4, 1.1.2.5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nucleospin purification kit&#160;&#160;</td>
			<td>Clontech</td>
			<td>740609.25</td>
			<td>DNA Purification 
			1.1.2.3, 1.1.2.4, 1.1.6.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>T4 DNA ligase&#160;</td>
			<td>Clontech</td>
			<td>2011A</td>
			<td>PCR Ligation solution 
			1.1.2.5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stellar competent cells</td>
			<td>Clontech</td>
			<td>636763</td>
			<td>E. coli cells used for transformation 
			1.1.2.6, 1.1.3.1, 1.1.3.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lipofectamine 2000 transfection reagent</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>11668027</td>
			<td>Transfection reagent 
			1.1.4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>mMessage SP6 kit</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>AM1340</td>
			<td>Kit used to synthesize mRNA 
			1.1.6.3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aurum Total RNA Mini Kit</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>7326820</td>
			<td>Purifies RNA&#160; 
			1.1.6.4, 3.1.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GeneTools 4.3.8</td>
			<td>GeneTools</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Software for primer design 
			1.2.1, 3.1.3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EPO cDNA</td>
			<td>Creative Biogene</td>
			<td>CDFH006026</td>
			<td>Increases WSS 
			1.2.2, 1.2.3, 1.1.7</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AG1478</td>
			<td>Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td>T4182</td>
			<td>ErbB inhibitor 
			1.3.1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E3 medium</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>To grow embryos 
			1.3.1, 1.3.2, 5.1.5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DAPT</td>
			<td>Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td>D5942</td>
			<td>&#947;-secretase inhibitor 
			1.3.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agarose&#160;</td>
			<td>Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td>A9539</td>
			<td>Used for mounting embryos 
			2.1.1.1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ORCA-Flash4.0 LT&#160;Digital CMOS camera</td>
			<td>Hamamatsu Photonics</td>
			<td>C11440-42U</td>
			<td>Used to capture Images 
			2.1.1.2, 2.1.1.3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amira Software</td>
			<td>FEI Software</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Visualized and Analysed images into 3D, and 4D 
			2.1.5.1.1-2.1.5.2.8</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tricaone mesylate&#160;</td>
			<td>Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td>886-86-2</td>
			<td>Used to humanely sedated or sacrifice embryos 
			3.1.1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>iScript cDNA Synthesis Kit</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>1708890</td>
			<td>Synthesizes cDNA 
			3.1.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eppendorf 5424 microcentrifuge</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>05-400-005</td>
			<td>Microcentrifuge 
			4.1.1.3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GI254023X</td>
			<td>Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td>260264-93-5</td>
			<td>ADAM10 inhibitor 
			4.1.2, 4.1.3&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoprenaline hydrochloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td>I5627</td>
			<td>Isoproterenol increases WSS 
			5.1.5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MATLAB</td>
			<td>Mathworks</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Cardiac mechanics analysis</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

light-sheet fluorescence microscopy to capture 4-dimensional images of the effects of modulating shear stress on the developing zebrafish heart

심장 영향 심장 개발, 특히 trabeculation, 심근에서 분기 outgrowths의 네트워크를 형성 하 여 경험 hemodynamic 세력. 캐스케이드 왼쪽 심 실 비 압축 심근 또는 Hypoplastic 좌 심 혼 증후군 같은 심 실 결함에 관련 된 신호 단계에서 결함을 유전 프로그램. 이 프로토콜을 사용 하 여, 그것은 확인할 수 있습니다 전단 응력 중심 trabeculation 및 노치 신호 서로 관련. 빛-시트 형광 현미경 검사 법을 사용 하 여, 개발 zebrafish 심장의 시각화 가능 했다. 이 원고에서 그것은 평가 되었다 hemodynamic 세력 노치 신호를 통해 trabeculation의 개시를 변조 하 고 따라서, 수축 성 기능에 영향을 미칠 여부를 발생 합니다. 정성 및 정량에 대 한 전단 응력 해석, 4 차원 (3-D + 시간) 이미지 zebrafish 심장 morphogenesis 동안 인수 했다 그리고 4 차원 동기화 통합된 빛 시트 형광 현미경 검사 법 심 실 모션 캡처. 혈액 점도 gata1a-morpholino oligonucleotides (MO) 마이크로-주입 함으로써, 전단 응력을 감소를 통해 다운 조절 노치 신호 및 trabeculation 약하게 감소 되었다. Gata1a 모와 Nrg1 mRNA의 공동 주입 노치 관련 유전자 trabeculation를 복구를 구출. 노치 신호를 구동 하는 전단 응력 영향 trabeculation 것인지 cardiomyocyte 수축 더 tnnt2a을 통해 체포 됐다-모, hemodynamic 세력을 줄이기 위해 비-trabeculated 개발 하 노치 대상 유전자 다운 규제 심근입니다. 마지막으로, 전단 응력 응답 노치 유전자의 표현 패턴의 확증 타악기 흐름에 내 피 세포를 쓰는 하 여 실시 했다. 따라서, 4 차원 빛 시트 현미경 기본 노치 신호 및 trabeculation 비 압축 심근에 임상 관련성 hemodynamic 세력 적발.

LSFM은 고해상도 2 차원 및 3 차원 사진을 얻기 위해서는이 원고에 사용 되었다. 그림 1A 및 1B에서 보듯이 조명 렌즈 빛 시트 샘플에 지시 합니다. 빛 시트의 두께, 때문에 단일 평면 조명 이다. 감지 렌즈 조명 렌즈에 수직으로 위치 이며 조명된 평면 (그림 1B)에 초점을 맞추고. 조명 렌즈에서 빛 시트 다음 왼쪽에서 오...

Watch this Scientific Journal Video about Light-sheet Fluorescence Microscopy to Capture 4-Dimensional Images of the Effects of Modulating Shear Stress on the Developing Zebrafish Heart at JoVE.com

Light-sheet Fluorescence Microscopy to Capture 4-Dimensional Images of the Effects of Modulating Shear Stress on the Developing Zebrafish Heart

여기, 선물이 시각화 4 차원 (4d)에서 zebrafish에 마음을 개발 하는 프로토콜. 빛-시트 형광 현미경 검사 법 (LSFM)를 통해 4 차원 영상, 3 차원 (3 차원) 이미지 개발 마음을 재구성 하는 시간 걸립니다. 우리 그 전단 응력 활성화 endocardial 노치 신호 챔버 개발, 심장 trabeculation를 승진 시키는 동안 질적 및 양적 보여줍니다.

개발 Zebrafish 마음에 전단 응력을 조절의 효과의 4 차원 이미지를 캡처 빛 시트 형광 현미경 검사 법

The hemodynamic forces experienced by the heart influence cardiac development, especially trabeculation, which forms a network of branching outgrowths ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

의 순환 압력 생물 반응기 설계 예 VIVO</em대동맥 심장 밸브> 학습

The aortic valve, located between the left ventricle and the aorta, allows for unidirectional blood flow, preventing backflow into the ventricle. Aortic ...

연구

생체공학

Low Molecular Weight Protein Enrichment on Mesoporous Silica Thin Films for Biomarker Discovery

Biomarker 디스커버리를위한 Mesoporous 실리카 박막의 낮은 분자량의 단백질 농축

The identification of circulating biomarkers holds great potential for non invasive approaches in early diagnosis and prognosis, as well as for the ...

Creating Adhesive and Soluble Gradients for Imaging Cell Migration with Fluorescence Microscopy

형광 현미경과 영상 셀 마이그레이션을위한 접착제 및 가용성식이 그라디언트를 만들기

Cells can sense and migrate towards higher concentrations of adhesive cues such as the glycoproteins of the extracellular matrix and soluble cues such as ...

3D Orbital Tracking in a Modified Two-photon Microscope: An Application to the Tracking of Intracellular Vesicles

수정 된 두 개의 광자 현미경에서 3D 궤도 추적 : 세포 내 소포의 추적에 응용

The objective of this video protocol is to discuss how to perform and analyze a three-dimensional fluorescent orbital particle tracking experiment using a ...

Single Molecule Fluorescence Microscopy on Planar Supported Bilayers

평면에 단일 분자 형광 현미경은 이중층 지원

In the course of a single decade single molecule microscopy has changed from being a secluded domain shared merely by physicists with a strong background ...

Light-sheet Fluorescence Microscopy for the Study of the Murine Heart

Murine 심장 연구에 대 한 빛-시트 형광 현미경 검사 법

Light-sheet fluorescence microscopy has been widely used for rapid image acquisition with a high axial resolution from micrometer to millimeter scale. ...

Gene Expression Analysis of Endothelial Cells Exposed to Shear Stress Using Multiple Parallel-plate Flow Chambers

가 여러 명의 병렬 접시 흐름 챔버를 사용 하 여 스트레스에 노출 된 내 피 세포의 유전자 표정 분석

We describe a workflow for the analysis of gene expression from endothelial cells subject to a steady laminar flow using multiple monitored parallel-plate ...

Live Cell Analysis of Shear Stress on Pseudomonas aeruginosa Using an Automated Higher-Throughput Microfluidic System

Live Cell Analysis of Shear Stress on Pseudomonas aeruginosa Using an Automated Higher-Throughput Microfluidic System

라이브 셀 분석의 전단 응력에 녹 농 균 등 처리량 미세 자동 시스템을 사용 하 여

A higher-throughput microfluidic in vitro bioreactor coupled with fluorescence microscopy has been used to study bacterial biofilm growth and morphology, ...

Biaxial Mechanical Characterizations of Atrioventricular Heart Valves

Biaxial 기계 Characterizations 것 심장 밸브의

Extensive biaxial mechanical testing of the atrioventricular heart valve leaflets can be utilized to derive&#160;optimal parameters used in constitutive ...

High Throughput Traction Force Microscopy Using PDMS Reveals Dose-Dependent Effects of Transforming Growth Factor-&#946; on the Epithelial-to-Mesenchymal Transition

High Throughput Traction Force Microscopy Using PDMS Reveals Dose-Dependent Effects of Transforming Growth Factor-ÃƒÅ½Ã‚Â² on the Epithelial-to-Mesenchymal Transition

PDMS를 이용한 높은 처리량 견인력 현미경 검사법은 상피-중간엽 전이에 대한 성장 인자-β 변환의 용량 의존적 효과를 밝혀냅니다.

Cellular contractility is essential in diverse aspects of biology, driving processes that range from motility and division, to tissue contraction and ...