2015年2月20日
斑马鱼是研究慢性肾病(CKD)的常用模型。然而,由于其体型较小,无法使用传统方法评估其肾功能。本文介绍一种荧光染料肾脏清除实验1,可实现对CKD斑马鱼模型肾功能的定量分析。
本实验的总体目标是在斑马鱼中建立一种定量的肾功能检测方法。首先,将72小时受精后(HPF)的斑马鱼胚胎进行麻醉处理。随后,将胚胎转移至注射模具中,并调整其方向,使心脏位于视野的左侧。
然后向心包腔注射一种罗丹明标记的荧光染料,并使用落射荧光解剖显微镜对心脏区域进行荧光成像。最终,通过落射荧光显微镜评估肾脏对荧光染料的清除情况。该技术的主要优势在于,无需进行血液或尿液检测(这在斑马鱼中无法实现),即可定量评估斑马鱼肾脏功能。
该方法为评估斑马鱼疾病模型中的肾功能提供了一种强有力的工具。根据文本方案制备针头并制作模具后,首先将用鱼水配制的2%琼脂溶液倒入90毫米的培养皿中以浇铸模具。将模具置于培养皿上,使叠放的载玻片边缘以一定角度浸入琼脂表面下方。
静置30分钟。取下滑片模具,使用含有三卡麻醉剂的新鲜鱼水,按1:25的比例稀释。覆盖已印有图案的载玻片,以进行斑马鱼荧光染料注射。
使用标准的显微注射装置,该装置由连接至压力调节系统的空气压缩机构成,压力调节系统接入一个直式移液管持具,用于外径为1.0的毛细管。移液管持具应安装在MN 33紧凑型装置中。通过磁性支架将三轴控制的显微操作器固定在钢制底板上,并配合解剖显微镜使用,以观察、操作和注射胚胎,同时按照文本方案中所述的标准条件维持斑马鱼的培养。
根据实验需求选用野生型或转基因斑马鱼品系。每8升水体中饲养15条雄鱼和15条雌鱼,以维持适当的养殖密度,确保获得最大数量的卵,同时避免对鱼类造成干扰。在收集卵的前一天晚上,将繁殖用鱼缸浸入野生型种鱼饲养缸中。
在收集当天,让鱼类产卵持续30至40分钟。然后使用网筛和新鲜的水族箱水收集并冲洗卵子。将清洗后的卵子放入含有胚胎培养基的90毫米培养皿中,并在28.5°C下孵育,以抑制成肌作用。
受精后8小时(hpf),将存活的胚胎用少量液体转移至含有1/100 PTU胚胎培养基的新培养皿中,并在28.5°C下继续孵育。
使用尖头镊子折断针头末端。然后通过将脉冲持续时间调至分钟档位,将 RD 移动至针尖。当溶液到达针尖时,切换回毫秒档位。
将显微测微尺置于显微镜载物台上,通过调节压力调节器和微调针尖,使排出液滴的直径调整为100微米,或体积为0.5纳升,然后再进行注射。准备两个35毫米的培养皿,每个培养皿中加入5毫升胚胎培养基,分别标记为“trica”和“恢复”。
向标记为 trica 的培养皿中加入 200 微升的 trica 原液。准备注射时,选取一个 72 小时后受精(HPF)的胚胎个体。转移极少量液体至 trica 培养皿中,并监测胚胎的活动情况。
胚胎麻醉后,将其转移至注射模具中,并在槽内调整方向,使左侧朝上,将心脏置于视野的左侧。为将RD注入心脏,需用针头刺穿心包膜,向心包腔内注入一纳升的RD。
拔出注射针后,将注射过的胚胎连同尽可能少的液体转移至恢复皿中,并观察一分钟。随后将单个胚胎转移至含有1毫升含PTU新鲜胚胎培养基的24孔板中,并做好相应标记。每实验组至少注射10个胚胎后,于28.5°C条件下孵育三小时。
注射后3小时(HPI),按照先前所述方法麻醉胚胎,并转移至含有3%甲基纤维素的35毫米培养皿中。轻轻将胚胎推入甲基纤维素中,并调整方向,以便对侧侧面进行成像。
使用570纳米的紫外光发射滤光片,获取胚胎的图像。将胚胎放回指定孔中前,使其恢复一段时间,然后对所有显微注射的胚胎进行成像,并继续在28.5°C条件下孵育。在24小时后(HP)获取第二轮图像后,我使用ImageJ软件通过打开图像并指定感兴趣区域(ROI)来定量分析每个显微注射胚胎的荧光强度。
选择编辑选区,将其大小设置为100平方像素。将心脏置于ROI的中心,然后选择分析、设置测量值,并将测量参数设置为包含平均灰度值和面积。随后进行测量,对每个胚胎在感染后3小时和24小时的每组图像定量荧光强度,并将平均灰度值导入电子表格以进行后续处理。
使用适当的软件进行统计分析,并采用如本实验所示的学生t检验(student's T-test)比较各组之间的统计学显著性。将RD注射到bbbs九条经过Morpho注射的鱼中,导致40%的胚胎在受精后五天出现腹侧囊肿。此外,与对照组相比,Morphin鱼在24 HPI后清除荧光染料的能力下降。
每组10条鱼必须在15分钟内完成注射。观看本视频后,您应充分了解如何利用斑马鱼的光学透明特性,通过定量监测显微注射的荧光染料随时间的清除情况,从而有效评估斑马鱼肾脏功能。
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斑马鱼是研究慢性肾病(CKD)的重要模型。本文介绍了一种新型的荧光染料肾脏清除检测方法,可实现对斑马鱼肾功能的定量评估,克服了传统方法的局限性。
对斑马鱼胚胎肾功能进行定量评估,填补了早期肾脏疾病建模和靶点验证中的关键空白。该荧光清除检测方法可实现高可信度、非侵入性的肾功能测量,有助于肾脏病学研究项目中的机制性风险降低和转化连续性。该方法可提高在疾病相关体系中开展遗传学和药理学研究的预测可靠性。
该荧光清除实验可整合到早期发现和临床前验证流程中,架起基因操作与功能结果测量之间的桥梁。