الجراحية تذرية الفحص لدراسة التجديد العين في مستورقات

Summary

يظهر هذا البروتوكول كيفية استئصال باستمرار عيون مستورقة (أكواب البصرية) من دون إزعاج الأنسجة المحيطة بها. باستخدام إبرة الأنسولين والمحاقن، إما احدة أو كلتا العينين يمكن أن يكون ذاب لتسهيل التحقيقات في آليات تنظيم التجديد العين، وتطور تجديد البصري، والأساس العصبي للسلوك الناجم عن الضوء.

Abstract

في دراسة الخلايا الجذعية للبالغين وآليات التجدد، الديدان المفلطحة مستورقة هي من دعائم النظام في نموذج الجسم الحي. ومن المقرر في جزء كبير منه إلى وفرة المحفزة السكان الخلايا الجذعية وقدرتها على تجديد جميع أنواع الخلايا والأنسجة بعد الإصابات التي سيكون كارثيا بالنسبة لمعظم الحيوانات هذا. في الآونة الأخيرة، اكتسبت شعبية مستورقات كنموذج للتجديد العين. قدرتها على التجدد العين بأكملها (تتألف من أنواع الأنسجة هما: الخلايا الصبغية ومبصرات) تسمح للتشريح الآليات التي تنظم تجديد النظام البصري. العين الاجتثاث لديها العديد من المزايا أكثر من غيرها من التقنيات (مثل قطع الرأس أو ثقب) لدراسة سبل وآليات العين محددة، وأهمها هو أن يقتصر التجديد إلى حد كبير إلى أنسجة العين وحدها. والغرض من هذه المقالة الفيديو هو إظهار كيفية إزالة موثوق الكأس البصرية مستورقة دون إزعاج الدماغ أو الأنسجة المحيطة بها.يوصف أيضا التعامل مع الديدان وصيانة مستعمرة أنشئت. ويستخدم هذا الأسلوب 31 G، 5/16 بوصة الانسولين إبرة لحلج القطن جراحيا من الكأس البصري من مستورقات يجمد على طبق من ذهب الباردة. ويشمل هذا الأسلوب على حد سواء مفردة ومزدوجة الاجتثاث العين، مع عيون تجديد في غضون 1-2 أسابيع، والسماح لمجموعة واسعة من التطبيقات. على وجه الخصوص، هذه التقنية الاجتثاث يمكن الجمع بسهولة مع (التدخل RNA) شاشات الدوائية والجينية لفهم أفضل للآليات التجدد وتطورها، والخلايا الجذعية العين وصيانتها، والاستجابات السلوكية phototaxic وأساسها العصبية.

Introduction

مستورقات هي قوية نموذج حي لدراسة الجذعية البالغة تجديد بوساطة الخلايا. هذه الديدان المفلطحة المياه العذبة غير الطفيلية تمتلك القدرة على التجدد أي وجميع الأنسجة المفقودة، بما في ذلك نظامهم العصبي المركزي والدماغ ^1. درس بقدر ما يعود إلى 1700s في ^2، والتقدم التكنولوجي في مجال مستورقة خلال 10-15 سنة الماضية (مثل تسلسل الجينوم، في الموقع التهجين، المناعية، والتدخل RNA (رني)، وtranscriptomics) قمنا بتحديث هذا نموذج حي تاريخي . على وجه التحديد، اكتسبت مستورقات شعبية في الآونة الأخيرة لتكون نموذجا الناشئة للبحوث العين ^3.

مستورقات لها عيون prototypic مع أنواع الأنسجة اثنين فقط، والخلايا العصبية مستقبلة للضوء والخلايا الصبغية. وقد مكن هذا التوصيف من سكان العين الخلايا الجذعية، وأظهرت أن العديد من نفس الجينات التي تنظم الفقاريات العين دييتم حفظها velopment في مستورقات ^{4 و 5.} تقع الكؤوس البصرية ظهريا وتتكون من البيض، التشعبات unpigmented من الخلايا العصبية مستقبلة للضوء وشبه القمر الخلايا الصبغية الأسود، وعيون عصب الدماغ عن طريق chiasm البصرية. بالإضافة إلى كونه نموذجا لتوضيح عمليات التجدد ^6، والعين مستورقة هي مناسبة تماما لدراسة تطور آليات البصرية ^7، والاستجابات السلوكية للضوء (مستورقات عرض انجذاب ضوئي سلبي) ^8، والأساس العصبي للسلوك ^9.

تجديد العين في مستورقات وقد درست إلى حد كبير في سياقين رئيسيين: كجزء من تجديد رئيس يلي قطع الرأس ^{4، 10،} وفيما يلي استئصال فقط أنسجة العين ^{11 و 12} </سوب>. وقد استخدمت معظم الدراسات مستورقة على تجديد العين طريقة قطع الرأس، كما هو بسيط ومباشر. وكان مستورقة طريقة الختان العين الأكثر شيوعا حتى الآن عبر ثقب مع كوب غرامة الشعرية أنبوب ^{13 و 14،} على الرغم من أن بعض الدراسات قد أجريت أيضا عمليات البتر خلف العينين (قطع الرأس الجزئي) ^15. ومع ذلك، كل من هذه الأساليب تنطوي على فقدان العديد من الأنسجة الأخرى من مجرد العين (مثل الدماغ والأمعاء وnephridia)، ويحتمل أن تعقيد تفسير النتائج. بروتوكول الاجتثاث العين المعروضة هنا يقيد الختان إلى أنسجة العين (باستثناء المخ على وجه التحديد)، مما أدى إلى البيانات التي هي أكثر تحديدا للعين. بالإضافة إلى ذلك، على عكس الديدان مقطوعة الرأس التي تأخذ 7-14 أيام للبدء في التغذية، والعين ذاب الديدان تتغذى خلال 24 ساعة من الاجتثاث ^12، مما يسمح للتجارب رني (حيث يتم تسليم رني عبر الطعام) ليتم performeد متزامن.

وعلى الرغم من الاجتثاث العين هو أصعب من الناحية الفنية لأداء بنجاح من قطع الرأس، لم شملت الدراسات الحالية التي تنطوي على استئصال العين تعليمات مفصلة حول إجراءاتها. والهدف من هذه المقالة الفيديو هو لتمكين الباحثين من إزالة باستمرار الكأس البصرية مستورقة دون إزعاج أنسجة المخ الأساسية وإزالة بعض الأنسجة الأخرى كما ممكن. وهذه الطريقة يمكن أن تستخدم في كل من مفردة ومزدوجة الاجتثاث العين وينطبق على مجموعة واسعة من التحقيقات. مثل معظم فحوصات تجديد، والاجتثاث العين مناسبة تماما للمزيج مع كل من (رني) شاشات الدوائية والوراثية، وكذلك الدراسات السلوكية. نحن هنا وصف الطرق لمعالجة الديدان، والحفاظ على مستعمرة مستورقة، وتقنية الاجتثاث العين نفسها.

Protocol

1. الحيوان الثقافة والمناولة ملاحظة: يستخدم هذا البروتوكول ميدتيرانيا Schmidtea، وهي من الأنواع مستورقة مضاعفا مع تسلسل الجينوم 16 و 17 التي يشيع استخدامها للبحث تجديد. ومع ذلك، فإن الاختبار هو ناجح ?…

Representative Results

لأول 1-2 ساعة بعد الجراحة، قد يحمل الحيوانات انخفضت حركة بالمقارنة مع الديدان سليمة (ومع ذلك فإنها لا تزال تتحرك). إذا رغبت في ذلك، والديدان تأكل خلال 24 ساعة من الجراحة (على سبيل المثال، لتغذية رني). عند اتباع تجديد العين في نفس الأفراد مع مرور الوقت، ت?…

Discussion

تحسن هذه التقنية الاجتثاث العين على الطرق الحالية (مثل ثقب) باستبعاد أنسجة المخ وتقييد الختان أساسا إلى أنسجة العين. مع الممارسة، وهذه التقنية يمكن أن يقوم بها معظم الأفراد، من الفنيين ذوي الخبرة في microsurgeries للطلاب الجامعيين عديم الخبرة ولكن الضميري. فمن المستحسن أن ?…

Materials

Instant Ocean sea salts	Spectrum Brands	SS15-10	"10 Gallon" box  (net weight 3 lbs)
Kimwipes EX-L lint-free tissue wipe	Kimberly-Clark	34155	4.5 x 8.5 in
Whatman #2 filter paper	Sigma	WHA1002125	Circles, 125 mm diameter, white
Easy Touch Insulin syringe (with needle)	Pet Health Market	17175-04	U-100 1 cc syringe, 31-gauge 5/16 in needle
100 mm Petri dish	VWR	25384-342	100 x 15 mm
60 mm Petri dish	VWR	25384-092	60 x 15 mm
Dumont #5  forceps	Fine Science Tools	11254-20	Inox, straight tip , 11 cm
Transfer pipettes	Samco Scientific	225	Graduated, large bulb, 7.5 mL, non sterile
Parafilm M paraffin film	Brand	701606	4 in x 125 ft roll
12-well untreated tissue culture plate	VWR	15705-059	Untreated, flat bottom, sterile, Falcon brand
Plastic food containers (for colony)	Ziploc	Large rectangle	2.25 qt (2.12 L), 10" x 6 -3/4 " x 3 -3/16"
Planaria (Girardia tigrina)	Carolina Biological	132954	Sold as "Brown" Planaria; most often they are G. tigrina (aka Dugesia tigrina), but sometimes are G. dorotocephala (aka Dugesia dorotocephala); either will work.
Planaria (Schmidtea mediterranea)	n/a	n/a	S. mediterranea are not commercially available. At this time animals are only obtainable from laboratories that use them and have extra animals.
Brown paper towels	Grainger	2U229	9-3/16 x 9-3/8" 1-Ply Multifold Paper Towel, UNBLEACHED
Wash bottle (for worm water), optional	VWR	16650-275	Wash Bottles, Low-Density Polyethylene, Wide Mouth, 500 mL
Anti-synapsin antibody, optional	Developmental Studies Hybridoma Bank	3C11	Supernatant
Anti-arrestin antibody, optional	n/a	n/a	Not commercially available. Kind gift from Michael Levin, Tufts University
Nalgene Lowboy carboy with spigot (for storing worm water), optional	Nalge Nunc International Corporation	2324-0015	15 L,  polypropylene, low profile makes it easier to fill plastic colony containers
Custom Peltier plate, optional	Williams Machine, Foxboro, MA	n/a	Design specifics courtesy of Junji Morokuma, Tufts University:  Peltier plate is constructed of a standard thermoelectric heat pump (for example, All Electronics Corp Catalog # PJT-1, 30 mm2).  The square heat pump is covered with a thin mirrored surface, then placed inside a 30 mm2 square hole in a circular plexiglass form (~50 mm in diameter). This form is of similar thickness to the heat pump, and fits flush into a well tooled in the center of a round heat sink (~115 mm in diameter). The form/heat pump is  "anchored" to the sink with silicone base heat sink compound. The leads are threaded through holes drilled through both the form and the the heat sink. The bottom half of the heat sink is tooled into a "foot" that fits into the opening of your microscope's base plate.
DC power source (for Peltier plate), optional	B & K Precision	1665	Regulated Low Voltage DC Power Supply, 1-18 volts (DC), 1-10 amps.
Other common supplies
Gloves
Razor blade
Scissors
Dissecting scope with gooseneck lighting
Chopstick rests, optional