Name: a 3-dimensional (3d)-printed template for high throughput zebrafish embryo arraying
Uploaded: 2018-06-01T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A 3-dimensional 3D-printed Template for High Throughput Zebrafish Embryo Arraying at JoVE.com

Dette arbejde blev støttet af EU-programmet "1000plan ungdom", start midler fra Tongji Universitet, og NSFC Grant # 21607115 og 21777116 (Lin).

1. design og fabrikation af en zebrafisk embryoner opstiller skabelon
<ol><li>
Arraying designskabelon med en 12 af 8, 96-godt layout, der passer til en standard 96-brønd plade. Brug dimensionerne vises i figur 1A for øvre embryo entrapment kammer (Se også den supplerende fil).
	<ol>
<li>Brug dimensionerne vist i figur 1B og 1 D for entrapment godt.</li>
		<li>Brug dimensionerne i figur 1 c for...

<ol>
	<li>Howe, K., 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=The+zebrafish+reference+genome+sequence+and+its+relationship+to+the+human+genome.">The zebrafish reference genome sequence and its relationship to the human genome.</a> Nature. 496 (7446), 498-503 (2013).</li><li>Leslie, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Zebrafish+larvae+could+help+to+personalize+cancer+treatments.">Zebrafish larvae could help to personalize cancer treatments.</a> Science. 357 (6353), 745-745 (2017).</li><li>Lin, S., 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=Understanding+the+Transformation,+Speciation,+and+Hazard+Potential+of+Copper+Particles+in+a+Model+Septic+Tank+System+Using+Zebrafish+to+Monitor+the+Effluent.">Understanding the Transformation, Speciation, and Hazard Potential of Copper Particles in a Model Septic Tank System Using Zebrafish to Monitor the Effluent.</a> ACS Nano. 9 (2), 2038-2048 (2015).</li><li>Lin, S., 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=Aspect+ratio+plays+a+role+in+the+hazard+potential+of+ceo2+nanoparticles+in+mouse+lung+and+zebrafish+gastrointestinal+tract.">Aspect ratio plays a role in the hazard potential of ceo2 nanoparticles in mouse lung and zebrafish gastrointestinal tract.</a> ACS Nano. 8 (5), 4450-4464 (2014).</li><li>Baraban, S. C., Dinday, M. T., Hortopan, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drug+screening+in+Scn1a+zebrafish+mutant+identifies+clemizole+as+a+potential+Dravet+syndrome+treatment.">Drug screening in Scn1a zebrafish mutant identifies clemizole as a potential Dravet syndrome treatment.</a> Nature Communications. 4, (2013).</li><li>Lin, S., 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=High+content+screening+in+zebrafish+speeds+up+hazard+ranking+of+transition+metal+oxide+nanoparticles.">High content screening in zebrafish speeds up hazard ranking of transition metal oxide nanoparticles.</a> ACS Nano. 5 (9), 7284-7295 (2011).</li><li>Kuipers, J., Kalicharan, R. D., Wolters, A. H. G., van Ham, T. J., Giepmans, B. N. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-scale+Scanning+Transmission+electron+microscopy+(nanotomy)+of+healthy+and+injured+zebrafish+brain.">Large-scale Scanning Transmission electron microscopy (nanotomy) of healthy and injured zebrafish brain.</a> Journal of Visualized Experiments. (111), (2016).</li><li>Liu, R., 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=Automated+Phenotype+Recognition+for+Zebrafish+Embryo+Based+In+vivo+High+Throughput+Toxicity+Screening+of+Engineered+Nano-Materials.">Automated Phenotype Recognition for Zebrafish Embryo Based In vivo High Throughput Toxicity Screening of Engineered Nano-Materials.</a> PLoS One. 7 (4), (2012).</li><li>Tu, X., 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=Automatic+Categorization+and+Scoring+of+Solid,+Part-Solid+and+Non-Solid+Pulmonary+Nodules.">Automatic Categorization and Scoring of Solid, Part-Solid and Non-Solid Pulmonary Nodules.</a> in CT Images with Convolutional Neural Network. Scientific Reports. 7, 8533 (2017).</li><li>Mandrell, D., 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=Automated+zebrafish+chorion+removal+and+single+embryo+placement:+optimizing+throughput+of+zebrafish+developmental+toxicity+screens.">Automated zebrafish chorion removal and single embryo placement: optimizing throughput of zebrafish developmental toxicity screens.</a> Journal of Laboratory Automation. 17 (1), 66-74 (2012).</li><li>Lin, S., Zhao, Y., Nel, A. E., Lin, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Zebrafish:+An+in+vivo+model+for+nano+EHS+studies.">Zebrafish: An in vivo model for nano EHS studies.</a> Small. 9 (9-10), 1608-1618 (2013).</li></ol>

Der er to kritiske trin i denne protokol, der kræver opmærksomhed for en vellykket gennemførelse af 3D-trykt skabelon til opstilling zebrafisk embryoner.
Den vigtigste faktor for udformningen af den arraying skabelon er entrapment. Til gør sikker på der er kun ét embryon fanget i hver brønd, man bør være meget opmærksom diameter og dybden af entrapment brønden og diameteren af gennem hullet. Den anbefalede diameter er inden for 1,5 til 2 gange diameteren af en typisk embryo (herunde...

Som en populær model organisme, er zebrafisk meget udbredt inden for medicin og toksikologi1,2,3,4. I forhold til in vitro- platforme, zebrafisk tilbyde meget større biologisk kompleksitet at en eller to celletyper kunne ikke. Udover at være en hel organisme model, zebrafisk store frugtbarhed, hurtig og samtidige embryonale udvikling og høj orgel gennemskinnelighed har givet denne model enestående fordele anvendes til storstilet toksicitet eller narkotika/sammensatte screening5. Hundredvis af embryoner produceret af et par af voksen zebrafisk hver uge overgå enhver anden hele dyremodeller og har gjort det egnet til high throughput screening.
En typisk screeningprocedure med anvendelse af zebrafisk indebærer en betydelig mængde manuelt arbejde, såsom voksen zebrafisk gydning, embryo valg, og opstiller embryoner i egnede beholdere, hvor de er udsat for eksponering gennem vand fordybelse. Udviklingen af embryoner er overvåget og observerbare slutpunkter som dødelighed, hatchability og abnormitet ofte evalueres manuelt og anvendes som foreløbig identifikation af toksiciteten af kemikalier eller angivelser af effektiviteten af stoffer eller forbindelser. For at fremskynde Screeningproceduren for, har tilgange såsom automatiseret billedbehandling og computerstøttet billedanalyse været undersøgt tidligere. For eksempel, er mikroskoper med højt indhold af imaging funktioner blevet tilpasset til at udføre automatiseret lysfelt eller fluorescens imaging på zebrafisk embryoner på forskellige udviklingsstadier fra 96/384 godt plader6. Mikrofluid enheder kombineret med mikroskoper blev brugt til at placere zebrafisk larver gennem nuværende manipulation til billeddannelse af hjernen neuroner7. Disse tilgange kunne væsentligt forbedre effektiviteten af billede erhvervelser i forhold til traditionel manuel betjening. Desuden med stort antal billeder, der bliver genereret, er billede analyseværktøjer også blevet udviklet for at fremskynde databehandlingen, som det fremgår af Liu et al. og Tu et al. 8 , 9.
Overførselsniveauet for billedbehandling og image analysis stiger, blev det klart, at den hastighedsbegrænsende trin for screening ligger ved at forberede zebrafisk embryoner for eksponering, hvilket typisk betyder opstiller dem i 96 - eller 384-godt plader. For at løse dette flaskehals trin, vision-guidede robotter blev udviklet af Mandrell et al. 10 og os11 tidligere at erstatte manuel håndtering, men instrumenterne var temmelig sofistikeret og der er en dyb indlæringskurve til at gennemføre sådanne teknikker. Derfor, at give en nem-at-bruge tilgang bliver en vigtig faktor til yderligere at forbedre overførselsniveauet zebrafisk screening og er hovedformålet med dette arbejde.
I dette arbejde, vi designede og fremstillede embryonet opstiller skabelon af 3D-printning. Sådan en arraying skabelon blev designet til at lokke zebrafisk embryo i brønde, der passer med en standard 96-brønd plade. I stedet for at vælge embryoner og opstiller dem ind i individuelle godt én efter én, kunne man udføre embryo fastklemning og array alle 96 embryoner i en multiwall plade på én gang. Brug denne skabelon og følgende protokol, kunne en markant øge effektiviteten af opstilling embryoner i multiwall plader, som vil på sigt øge screening kapaciteten mindst tifold i forhold til manuel betjening. Protokollen beskrevet nedenfor indeholder en overordnet design for opstilling skabelon, zebrafisk gydning, indsamlingsstedet og opstilling. Figur 1 viser den overordnede udformning af skabelonen arraying. Figur 2 viser en oversigt over den trinvise protokol om brug af skabelonen beskrevet i dele 3 og 4.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1557">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:475px;">Zebrafish Facility</td>
			<td style="width:425px;">Shanghai Haisheng Biotech Co., Ltd.</td>
			<td style="width:229px;">Z-A-S5</td>
			<td style="width:429px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:475px;">Mating box</td>
			<td style="width:425px;">Shanghai Haisheng Biotech Co., Ltd.</td>
			<td style="width:229px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:475px;">Wash Bottle, 500 ml</td>
			<td style="width:425px;">Sangon Biotech</td>
			<td style="width:229px;">F505001-0001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sodium chloride</td>
			<td style="width:425px;">Vetec</td>
			<td style="width:229px;">V900058-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Potassium Chloride</td>
			<td style="width:425px;">Sinopharm Chemical Reagent Co.,Ltd</td>
			<td style="width:229px;">10016318</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Calcium chloride</td>
			<td style="width:425px;">Sinopharm Chemical Reagent Co.,Ltd</td>
			<td style="width:229px;">20011160</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sodium bicarbonate&#160;</td>
			<td style="width:425px;">Vetec</td>
			<td style="width:229px;">v900182-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Methylene Blue Hydrate</td>
			<td style="width:425px;">TCI</td>
			<td style="width:229px;">M0501</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Hydrochloric acid</td>
			<td style="width:425px;">Sinopharm Chemical Reagent Co.,Ltd</td>
			<td style="width:229px;">10011008</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:475px;">Sea Salts</td>
			<td>Instant Ocean</td>
			<td style="width:229px;">SS15-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Pipetter</td>
			<td style="width:425px;">Fisherbrand</td>
			<td style="width:229px;">13-675M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:475px;">Controlled Drop Pasteur Pipet</td>
			<td style="width:425px;">Fisherbrand</td>
			<td style="width:229px;">13-678-30</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:475px;">Microscope</td>
			<td style="width:425px;">OLYMPUS</td>
			<td style="width:229px;">SZ61</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Biochemical incubator</td>
			<td>Shanghai Yiheng Scientific Instrument Co., Ltd.</td>
			<td>LRH-250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">3D printer</td>
			<td>UnionTech</td>
			<td>Lite600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Photosensitive resin</td>
			<td>UnionTech</td>
			<td>UTR9000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Vacuum pump</td>
			<td>Shanghai Yukang Scientific Instrument Co., Ltd.</td>
			<td>SHB-IIIA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:475px;">Adhesive PCR Plate Seals</td>
			<td style="width:425px;">Solarbio</td>
			<td style="width:229px;">YA0245</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">96 well plate</td>
			<td style="width:425px;">Costar</td>
			<td style="width:229px;">3599</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:475px;">Multi 8-channel pipette 30 - 300 &#956;l</td>
			<td style="width:425px;">Eppendorf</td>
			<td style="width:229px;">3122000.051</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:475px;">Compressed Gas Duster</td>
			<td style="width:425px;">Shanghai Zhantu Chemical Co., Ltd.</td>
			<td style="width:229px;">ST1005</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:475px;">DI Water</td>
			<td style="width:425px;">Thermo</td>
			<td style="width:229px;">GenPure Pro UV/UF</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:475px;">Drying oven</td>
			<td style="width:425px;">Shanghai Yiheng Scientific Instrument Co., Ltd.</td>
			<td style="width:229px;">BPG-9106A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:475px;">System water</td>
			<td style="width:425px;"></td>
			<td style="width:229px;"></td>
			<td style="width:429px;">Water out of the facility&#8217;s water system</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:475px;">Egg water</td>
			<td style="width:425px;"></td>
			<td style="width:229px;"></td>
			<td style="width:429px;">Dilute 60mg &#8220;Instant Ocean&#8221; sea salts and 0.25 mg/L methylene blue in 1 L DI water</td>
		</tr>
		<tr height="116">
			<td height="116" style="height:116px;width:475px;">Holtfreter&#8217;s solution</td>
			<td style="width:425px;"></td>
			<td style="width:229px;"></td>
			<td style="width:429px;">Dissolve 7.0 g Sodium chloride (NaCl), 0.4 g Sodium bicarbonate (NaHCO3), 0.1 g Potassium Chloride (KCl), 0.235 g Calcium chloride (CaCl2.2H2O) in 1.9 L DI water. Adjust pH to 7 using HCl and adjust volume to 2 L using Di water</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a 3-dimensional (3d)-printed template for high throughput zebrafish embryo arraying

For zebrafisk er en globalt anerkendt ferskvand organisme hyppigst anvendte i udviklingsmæssige biologi, miljømæssige toksikologi og menneskelig sygdom relaterede forskningsområder. Takket være dens unikke funktioner, herunder store frugtbarhed, embryo gennemskinnelighed, hurtig og den samtidige udvikling, etc., zebrafisk embryoner bruges ofte til stor skala toksicitet vurdering af kemikalier og medicin/stof screening. En typisk screeningprocedure indebærer voksen zebrafisk gydning, embryoner udvælgelse og opstilling af embryoner i multi godt plader. Derfra, embryoner er udsat for eksponering og kemiske toksicitet eller effektiviteten af narkotika/forbindelser kan evalueres relativt hurtigt baseret på fænotypiske observationer. Blandt disse processer er embryoner opstilling et af de mest tidskrævende og arbejdskrævende skridt, der begrænser overførselsniveauet. I denne protokol præsenterer vi en innovativ tilgang, der gør brug af en 3D-trykt arraying skabelon kombineret med vakuum manipulation for at fremskynde denne besværlige trin. Protokollen heri beskriver den overordnede udformning af skabelonen arraying, en detaljeret eksperimentel opsætning og trinvis, efterfulgt af repræsentative resultater. Når det er gennemført, denne fremgangsmåde skulle vise sig gavnlige i en række forskning applikationer ved hjælp af zebrafisk embryoner som test emner.

Figur 3 viser en typisk 3D-trykt arraying skabelon. Denne skabelon bruger lysfølsomme harpiks som råmateriale og blev lavet af en 3D printer; et lag af sort maling blev anvendt til at give en bedre kontrast til farven på embryoner. Placeringen af 96 brønde (12 af 8) var designet til at passe med en standard 96-brønd plade. Ligeledes en 384 (24 x 16) godt skabelon kunne også være designet og fremstillet ved hjælp af samme metode. Opadrettede kammer var...

Watch this Scientific Journal Video about A 3-dimensional 3D-printed Template for High Throughput Zebrafish Embryo Arraying at JoVE.com

A 3-dimensional 3D-printed Template for High Throughput Zebrafish Embryo Arraying

Vi præsenterer her, en protokol for at designe og fabrikere en zebrafisk embryo opstiller skabelon, efterfulgt af en detaljeret procedure på brugen af sådanne skabelon for høj overførselshastighed zebrafisk embryo opstilling i en 96-brønd plade.

En 3-dimensionel (3D)-trykt skabelon for High Throughput zebrafisk Embryo opstilling

The zebrafish is a globally recognized fresh water organism frequently used in developmental biology, environmental toxicology, and human disease related ...

Research

JoVE Journal

Environment

A 3-dimensional (3D)-printed Template for High Throughput Zebrafish Embryo Arraying

Determination of Microbial Extracellular Enzyme Activity in Waters, Soils, and Sediments using High Throughput Microplate Assays

Bestemmelse af Mikrobiel Extracellular enzymaktivitet i Vand, Jord og sediment ved hjælp af High Throughput Mikropladekrav Analyser

Much of the nutrient cycling and carbon  processing in natural environments occurs through the activity of extracellular  enzymes released by ...

High-throughput Fluorometric Measurement of Potential Soil Extracellular Enzyme Activities

High-throughput Fluorometric Måling af Potentiel Jord Ekstracellulære enzymaktiviteter

Microbes in soils and other environments produce extracellular enzymes to depolymerize and hydrolyze organic macromolecules so that they can be ...

Optimized Negative Staining: a High-throughput Protocol for Examining Small and Asymmetric Protein Structure by Electron Microscopy

Optimeret negativ farvning: en High-throughput protokol for behandlingen Små og asymmetrisk proteiners struktur ved elektronmikroskopi

Structural determination of proteins is rather challenging for proteins with molecular masses between 40 - 200 kDa. Considering that more than half of ...

Semi-High Throughput Screening for Potential Drought-tolerance in Lettuce (Lactuca sativa) Germplasm Collections

Semi-High Throughput Screening for Potential Drought-tolerance in Lettuce Lactuca sativa Germplasm Collections

Semi-højkapacitetsscreening for Potentiel tørke-tolerance i salat (<em&gt; Lactuca sativa</em&gt;) kimplasmasamlinger

This protocol describes a method by which a large collection of the leafy green vegetable lettuce (Lactuca sativa L.) germplasm was screened for likely ...

High-throughput Screening of Recalcitrance Variations in Lignocellulosic Biomass: Total Lignin, Lignin Monomers, and Enzymatic Sugar Release

High-throughput screening af Modstridigheden Variationer i lignocelluloseholdige biomasse: Total Lignin lignin Monomerer og enzymatisk Sugar Frigivelse

The conversion of lignocellulosic biomass to fuels, chemicals, and other commodities has been explored as one possible pathway toward reductions in the ...

RGB and Spectral Root Imaging for Plant Phenotyping and Physiological Research: Experimental Setup and Imaging Protocols

RGB og spektral Root tænkelig nemlig plante fænotyper og fysiologiske forskning: eksperimentel opsætning og Imaging protokoller

Better understanding of plant root dynamics is essential to improve resource use efficiency of agricultural systems and increase the resistance of crop ...

Basic Research in Plasma Medicine - A Throughput Approach from Liquids to Cells

Grundforskning i Plasma medicin - en overførselshastighed tilgang fra væsker til celler

In plasma medicine, ionized gases with temperatures close to that of vertebrate systems are applied to cells and tissues. Cold plasmas generate reactive ...

High-throughput, Microscale Protocol for the Analysis of Processing Parameters and Nutritional Qualities in Maize (Zea mays L.)

High-throughput, Microscale Protocol for the Analysis of Processing Parameters and Nutritional Qualities in Maize Zea mays L.

Høj overførselshastighed, individuel protokol for analyse af behandling parametre og ernæringsmæssige kvaliteter i majs (Zea mays L.)

Maize is an important grain crop in the United States and worldwide. However, maize grain must be processed prior to human consumption. Furthermore, whole ...

Single-throughput Complementary High-resolution Analytical Techniques for Characterizing Complex Natural Organic Matter Mixtures

Single-overførselshastighed supplerende høj opløsning analytiske teknikker til kendetegner komplekse naturlig organisk materiale blandinger

Natural organic matter (NOM) is composed of a highly complex mixture of thousands of organic compounds which, historically, proved difficult to ...

Evaluation of the Productivity of Social Wasp Colonies (Vespinae) and an Introduction to the Traditional Japanese Vespula Wasp Hunting Technique

Evaluation of the Productivity of Social Wasp Colonies Vespinae and an Introduction to the Traditional Japanese Vespula Wasp Hunting Technique

Evaluering af produktiviteten i de sociale hveps kolonier (Vespinae) og en introduktion til den traditionelle japanske Vespula WASP jagtteknik

For vespine wasps, colony productivity is typically estimated by counting the number of larval cells. This paper presents an improved method that enables ...