Позвоночный каркас обеспечивает структурную поддержку и защиту органов, обеспечивающие мобильность, и служит в качестве источника кальция. На протяжении всей жизни, внеклеточный матрикс кости непрерывно перевернулась, чтобы поддерживать стабильность костной ткани и жесткость. Этот процесс требует сильно скоординированную деятельность и взаимодействие формирования костной остеобластов и костной резорбции остеокластов. Остеобласты получены из мезенхимальных стволовых клеток - предшественников и производят коллаген , чтобы сформировать остеоид белковый часть костной матрицы 10. Остеобласты взаимодействуют с остеокластов для обеспечения сбалансированного активность обоих типов клеток, который необходим для контроля гомеостаза кости 7. Из - за этих запутанных регуляторных взаимодействий, реакция на медикаментозное лечение и поддержании гомеостаза кости не может быть полностью изучены с помощью в пробирке исследования. Следовательно, существует большой спрос на животных моделях. По сравнению с установками для культивирования клеток, в естественных условиях модели могут обеспечитьценную информацию в многоклеточных сети в пределах окружающей среды кости.
Существует множество мышиные модели для различных заболеваний костей человека , включая остеопороз 16. Тем не менее, размер и доступность эмбрионов мыши представляют собой существенные ограничения для живого изображения скелетных процессов. Малый костистых рыб, с другой стороны, служит в качестве привлекательной альтернативы для визуализации в естественных условиях. Рерио (Danio rerio) и оризии (Oryzias latipes) стали популярными моделями на животных для исследования скелета в течение последних двух десятилетий 17, 19, 22, 24. Кости в костистых рыб и у млекопитающих очень похожи, как по структурным и на физиологическом уровне, и многие из ключевых регуляторных генов и сигнальных путей сохраняется 3. Как и у млекопитающих, костистых рыб тщательно регулируют активность остеобластов и остеокластов , чтобы сбалансировать образование костной ткани и резорбции 26. Самое главное, что оптическая прозрачность фиш Личинки позволяет использовать флуоресцентные репортеры маркировать костные клетки и кальцинированный скелетную матрицу 8, 9, 12, 21, 23, что облегчает наблюдение клеточных процессов в живом организме животного. Кроме того, ряд генетических инструментов сгенерирована для облегчения биомедицины соответствующих исследований в рыбе. Для оризии , в частности, методов направленной мутации генов с помощью CrispR / cas9 2, клеточной линии прослеживания 6 и сайт-специфической трансгенез 14 были недавно созданы и в настоящее время широко используется 15.
Малые личинки костистых были успешно использованы для химических экранов, которые привели к открытию нескольких фармакологически соответствующих препаратов 1, 18.
Личинки рыб терпимы к низкой концентрации ДМСО и способны поглощать соединений из их водной среды, либо через кожу или через желудочно - кишечный тракт 1, 5. Наша лаборатория ранее представительorted трансгенные линии оризии, которые выражают флуоресцентных репортерам в костных клеток под контролем различных osteoblast- и остеокластов конкретных промоутеров. К ним относятся преждевременные остеобласты (коллаген 10À1, col10a1; Osterix, OSX) 20, 21, зрелые остеобласты (остеокальцина, OSC) 27 и остеокластов (катепсина K, ctsk) 24. Мы также генерироваться трансгенной линии, выражающую остеокластов индуцирующие рецептор фактора активатором ядерного фактора кВ лиганд (RANKL) под контролем теплового шока-индуцируемого промотора 24.
Индукция RANKL в этой системе приводит к внематочной образованию активных остеокластов. Это приводит к увеличению костной резорбции и тяжелой остеопорозом, как фенотипа, с резко сниженной минерализацией в телах позвонков. Недавно мы показали, что активность остеокластов в этой модели может быть блокирован этидронатом и алендроната бисфосфонаты, ТВтO препараты , обычно используемые в терапии остеопороза человека, что подтверждает Оризии в качестве подходящей модельной системы для лечения остеопороза 27.
Из - за их большого размера выводка, быстрое развитие, и небольшого размера эмбрионов, трансгенная личинки оризия уникально подходят для крупномасштабного скрининга остеопороза препаратов и для анализа в естественных условиях поведения костных клеток. Исследования, проведенные в оризии, таким образом, могут эффективно дополнять эксперименты на клеточных культурах и у мышей, которые направлены на выявление новых терапевтических целей и новых методов лечения для костных заболеваний человека.
В настоящем исследовании мы опишем протокол для лечения Оризии личинок костного репортера с общим остеопорозом препарата, алендроната. Мы также подробно описывают, как личинки очищенная смонтированы и подготовлены для живого изображения костной матрицы и костных клеток. Эти протоколы могут быть легко адаптированы к другим небольших химических соединений, которые либо работают в качестве костного анаболического или антирезорбтивными препаратами.