2021年4月29日
该实验是一种用于定量分析发育中斑马鱼胚胎中造血细胞的简单方法。将解离的斑马鱼血细胞进行流式细胞术分析,从而可在突变体动物及经遗传修饰的个体中检测血液系统缺陷。
本方案具有重要意义,因为它能够在发育中的鱼类中实现基因的敲低和过表达,并对这些操作对血细胞产生的下游效应进行定量分析。该方案快速、操作简便、经济实惠,并且在具备适当仪器设备的情况下易于实现自动化。本次实验操作将由实验室的本科研究人员 Kristen Rueb 演示。
首先,将5至200个受精后48小时的胚胎转移至一个塑料的10厘米培养皿中。倾斜培养皿,使胚胎沉降至底部边缘,并尽可能吸除培养皿中的E3培养基。然后向胚胎中加入500微升去壳蛋白酶(dechorionation protease)。
在室温下放置五分钟后,再次将所有胚胎移至培养皿底部边缘,轻轻敲击培养皿侧面,使胚胎轻柔地与培养皿底部摩擦,以彻底去除其卵膜。使用挤压瓶加入约20毫升E3培养基以稀释蛋白酶,并让胚胎自然沉降。然后倾去培养基,再用新鲜培养基如上所述冲洗胚胎三次,以完全去除残留的蛋白酶。
为准备胚胎的解离,使用P1000移液器将5至10个胚胎转移至一个1.5毫升微量离心管中,并吸除转移的E3培养基。然后向胚胎斑马鱼中加入1毫升含10毫摩尔DTT的E3培养基,将微量离心管置于水平位置,在室温下孵育30分钟,以去除黏液包被。进行胚胎解离时,用每次1毫升含钙和镁的DPBS缓冲液洗涤经DTT处理的胚胎,共洗涤三次。
加入500微升含钙和镁的DPBS以及5微升5毫克/毫升的解离蛋白酶后,将样品在37摄氏度、185转/分钟的水平轨道摇床上孵育60分钟。务必定期检查胚胎,以免消化过度。
当观察到样本不完全均一且含有部分固体组织时,使用 P1000 移液器吹打胚胎,直至样本完全解离。为了将解离的斑马鱼胚胎细胞制备用于流式细胞术,将全部细胞样品转移至带有 35 微米细胞滤网帽的 5 毫升聚苯乙烯圆底管的上层储液室中。用不含钙和镁的 4 毫升 PBS 冲洗滤网帽,并通过离心收集细胞沉淀。
然后每管加入500 µL不含钙和镁的PBS重悬细胞。进行斑马鱼胚胎细胞流式细胞术分析时,在每管中加入1:1000稀释的红色死细胞染料前,轻轻涡旋混匀细胞悬液。加入死细胞染料后30分钟内,清空废液罐,将鞘液罐加满适当溶液,并启动流式细胞仪的流体系统。
在分析软件中绘制五个图,将第一个图设置为测量前向散射与侧向散射。将前向散射设为线性,侧向散射设为对数。将第二个图设置为测量前向散射高度与前向散射宽度,第三个图设置为测量散射高度与侧向散射宽度。
将第四幅图设置为在x轴上测量红色死细胞染料,在y轴上测量侧向散射光,以便区分活细胞与死细胞。第五幅图应设置为检测所选的荧光染料。当所有图均设置完毕后,将样品加载到流式细胞仪上,并降低流速,以防止细胞过快地被耗尽。
调整前向散射和侧向散射参数,使细胞群体的主体部分能够被清晰观察,并在细胞群体周围绘制门控。将此门命名为“cells”。在第二个散点图中,以“cells”门控后的细胞为基础,根据前向散射和侧向散射对单细胞进行门控,以排除双联体。
在第四幅图中,调整红色死细胞染料的设置,使出现明显的阴性细胞群。围绕这些细胞画一个门,并将此门标记为活细胞。在第五幅图中,对活细胞设门,并围绕阳性细胞画门,然后运行每个样本,至少收集 25,000 个活细胞事件。
当所有样品分析完成后,按照关机程序关闭流路系统,重新加满鞘液箱并清空废液箱。在分析每份胚胎斑马鱼样品中GFP阳性红细胞的百分比后,可计算对照组所有样品的平均值。通常将该平均值设为1,所有百分比均基于此参考点进行计算。
在此代表性分析中,确定使用特异性吗啉代降低 ISM1 转录本水平,可减少受精后 48 小时胚胎中表达 GFP 的红细胞数量。通过外源 mRNA 挽救 ISM1 吗啉代导致的表达降低,可使红细胞数量恢复至正常水平。样本的适当消化至关重要。
如果消化过度或消化不足,将无法获得正确的结果。如果有传真机,研究人员可以通过分选血液细胞用于体外培养、RNA测序和定量RT-PCR。
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该方案可实现斑马鱼发育过程中基因的敲低和过表达,便于定量分析其对血细胞的下游效应。这是一种快速、经济且易于自动化的造血细胞分析方法。
在发育中的斑马鱼中进行定量流式细胞术,可对基因或化学干预后造血谱系的改变进行高可信度评估。该工作流程满足了对血液细胞群体进行可扩展、可重复且可自动化的定量分析的需求,支持血液学研究中的早期靶点验证和机制性风险排除。该方法提高了在血液疾病建模中对项目筛选和转化连续性的预测可信度。
该方法从早期发现到先导物鉴定进行整合,能够在造血研究中实现定量假设检验和通路解析。