Culture et la Transfection des cellules primaires de poisson-zèbre

Summary

Nous présentons un protocole efficace et facile à utiliser pour la préparation de cultures de cellules primaires d’embryons de poisson-zèbre pour la transfection et l’imagerie de cellules vivantes, mais aussi un protocole pour préparer les cellules primaires du cerveau adulte poisson-zèbre.

Abstract

Des embryons de poisson-zèbre sont transparentes et se développeront rapidement en dehors de la mère, permettant ainsi d’excellents en vivo imagerie des processus biologiques dynamiques chez un vertébré intacte et en développement. Cependant, l’imagerie détaillée de la morphologie de types cellulaires distincts et des structures subcellulaires est limité dans toute montures. Donc, nous avons établi un protocole efficace et facile à utiliser pour la culture des cellules vivantes primaire par des embryons de poisson-zèbre et de tissus adultes.

En bref, 2 embryons de poisson-zèbre dpf sont déchorionés, deyolked, stérilisé et se dissocie des cellules individuelles avec la collagénase. Après une étape de filtration, les cellules primaires sont ensemencés sur des plats en verre bas et cultivées pendant plusieurs jours. Des cultures fraîches, au long terme différencié ceux, peuvent être utilisés pour les études d’imagerie confocale haute résolution. La culture contient différents types de cellules, avec des myocytes striés et les neurones étant visible sur revêtement poly-L-lysine. À spécifiquement étiquette structures subcellulaires de protéines marqueur fluorescent, nous avons aussi établi un protocole d’électroporation qui permet la transfection d’ADN plasmidique dans différents types de cellules, y compris les neurones. Ainsi, en présence de l’opérateur défini des stimuli, comportement cellulaire complexe et dynamique intracellulaire des cellules primaires de poisson-zèbre peut être évaluée avec une haute résolution spatiale et temporelle. En outre, en utilisant le cerveau adulte poisson-zèbre, nous démontrons que la technique de dissociation décrites, ainsi que les conditions de culture base, également travaillent pour des tissus de poisson-zèbre adulte.

Introduction

Le poisson zèbre (Danio rerio, d. rerio) est un modèle populaire vertébré pour nombreux domaines de la recherche biomédicale et de base¹. Des embryons de poisson-zèbre se développent rapidement ex utero, sont transparents et s’adaptent au microscope, offrant ainsi des conditions excellentes pour l’étude du développement des vertébrés dans un organisme vivant. En raison de la traçabilité génétique du poisson-zèbre², nombreuses lignes de journaliste transgéniques stable avec l’expression spécifique de type cellule de différents marqueurs fluorescents ont été établies permettant l’observation des populations de cellules spécifiques. La communauté de poissons zèbres vous propose un large éventail de ce que l’on appelle lignes de Gal4-pilote muni d’un transgène exprimant les Kal4TA4 synthétiques (ou l’équivalent de KalTA3-GalFF) gène avec le domaine de Gal4-DNA-binding de levure fondue à l’activation de la transcription virale domaines relevant d’exhausteurs de spécifiques au type de cellule. Ces lignes de pilote sont croisent aux lignes effectrices qui transportent les transgènes consistant en une séquence activatrice en amont (UAS) déterminée fusionnée à un gène rapporteur. La protéine Kal4TA4 se lie à l’élément de SAMU, activant ainsi l’expression de type sélectif de cellule du journaliste gene^3,4. Cette approche permet de très diverses études combinatoires de presque tous les éléments disponibles d’enhancer et reporter chez les animaux double-transgéniques.

Cependant, profondeur imagerie live mettant l’accent sur des cellules individuelles ou leur contenu subcellulaire est limité dans un embryon entier et en constante évolution. Pour répondre à des questions biologiques spécifiques de cellules avec la résolution la plus élevée, l’utilisation de cultures cellulaires est souvent préférable. Certaines lignées cellulaires de poisson-zèbre existent, mais elles sont considérées comme fortement sélectionné^5,6,7 et leur propagation est souvent fastidieux. En outre, toutes les lignées de cellules disponibles sont des fibroblastes dérivés, limitant les expériences de culture cellulaire à un seul type de cellules. Par conséquent, nous avons établi un protocole à la fois efficace et facile à utiliser pour préparer les cellules primaires directement à partir des embryons de poisson-zèbre et le cerveau de poisson zèbre adulte, ainsi que des approches pour augmenter la longévité de la culture et d’élargir la diversité de la culture types de cellules. En outre, nous présentons une procédure pour transfecter les cellules embryonnaires primaires avec les constructions de l’expression des marqueurs fluorescents organite. Ainsi, les morphologies cellulaires et subcellulaires structures peuvent être analysées avec haute résolution spatiale et temporelle de types cellulaires distincts qui conservent leurs caractéristiques principales.

Protocol

Tous les animaux décrits ici on travaille conformément aux prescriptions légales (EU-Directive 2010/63). Entretien et maniement de poissons a été approuvé par les autorités locales et par le bien-être des animaux représentatif de l’Université technique de Braunschweig et la Basse Saxe État Office de la Protection des consommateurs et la sécurité alimentaire (Lavesarchitecte construction, Oldenburg, Allemagne ; § 4 AZ (02.05) TU TSchB BS). 1. préparation des cellules primaires d…

Representative Results

Figure 1 montre une image de lumière transmise d’une culture typique provenant d’embryons de type sauvage avec des myocytes striés et amas de cellules de neurone comme étant plus abondant. Pour identifier plus facilement certains types de cellules, une lignée transgénique avec expression spécifiques à un type de cellule d’une protéine fluorescente peut être utilisée (Figure 1 H). <p class="jove_content" fo:kee…

Discussion

Nous présentons ici deux protocoles différents de cellules en culture primaire de 2 embryons de poisson-zèbre dpf ou cerveau de poisson-zèbre adulte.

La préparation des cultures de cellules primaires de 2 dpf poisson zèbre est relativement facile à réaliser pour quelqu’un ayant une expérience dans les techniques de culture cellulaire de base. Toutefois, pour obtenir des résultats reproductibles satisfaisants, un nombre suffisant d’embryons comme matériel de départ est crucial (10…

Materials

Fish lines
AB (wild-type)			established by Streisinger and colleagues, available from the Zebrafish International Resource Center (ZIRC)
Tg(ptf1a:eGFP)jh1			stable transgenic line in which the enhancer of the zebrafish gene ptf1a drives expression of the fluorescent protein EGFP (Parsons et al., 2007)
Tg(XITubb:DsRed)zf148			stable transgenic line in which the Xenopus neural-specific beta tubulin promoter drives expression of the fluorescent protein DsRed  (Peri and Nüsslein-Volhard, 2008)
Name	Company	Catalog Number	Comments
Equipment
centrifuge	Eppendorf		model 5804 R
ChemiDoc MP imaging system	BioRad		model XRS+, used to acquire black-and-white images of Petri dishes containing 1 da embryos
confocal laser scanning microscope	Leica microsystems		model SP8, equipped with 28 °C temperature box and a 63 x objective
epifluorescent microscope	Leica microsystems		model DM5500B, equipped with 28 °C temperature box and a 40 x objective
Gene Pulser Xcell with capacitance extender	BioRad	1652661	electroporation device
Horizontal shaker	GFL		model 3011
incubator for cell culture (28 °C)	Memmert		model incubator I
incubator for embryos (28 °C)	Heraeus		type B6120
light microscope	Zeiss		model TELAVAL 31
micro pipettes	Gilson
sterile work bench	Bio Base		with laminar flow and UV light
tweezers	Dumont		Style 5, Inox
vertical tube rotator	Labinco B.V.		model LD-79
Name	Company	Catalog Number	Comments
Software
Image Lab Software	BioRad		for the ChemiDoc MP imaging system from BioRad
ImageJ	National Institutes of Health		used for counting 1 dpf embryos by applying the Count particles-tool to the respective black-and-white images; Rasband, W.S., ImageJ, U. S. National Institutes of Health, Bethesda, Maryland, USA, https://imagej.nih.gov/ij/. (1997-2016).
LAS X	Leica Microsystems		for both confocal and epifluorescent microscopes from Leica Microsystems
Name	Company	Catalog Number	Comments
Plasmids
pCS-DCX-tdTomato	Köster Lab	# 1599	based on the backbone pCS2+ (Rupp et al., 1994)
pCS-eGFP	Köster Lab	# 7	based on the backbone pCS2+ (Rupp et al., 1994)
pCS-H2B-mseCFP	Köster Lab	# 2379	based on the backbone pCS2+ (Rupp et al., 1994)
pCS-mClover	Köster Lab	# 3865	based on the backbone pCS2+ (Rupp et al., 1994)
pCS-MitoTag-YFP	Köster Lab	# 2199	based on the backbone pCS2+ (Rupp et al., 1994)
pCS-ss-RFP-KDEL	Köster Lab	# 4330	based on the backbone pCS2+ (Rupp et al., 1994)
pCS-VAMP1-mCitrine	Köster Lab	# 2291	based on the backbone pCS2+ (Rupp et al., 1994)
pSK-UAS:mCherry	Köster Lab	# 1062	based on the pBluescript-backbone of Stratagene
Plasmid numbers refer to the database entries of the Köster lab. Plasmids are available upon request.
Name	Company	Catalog Number	Comments
Plastic and glass ware
BD Falcon Cell Strainer (40 µm)	FALCON	REF 352340	distributed by BD Bioscience, used as “landing net” to dip deyolked embryos into ethanol and to transfer them quickly to fresh cell culture medium
1.5 mL reaction tubes	Sarstedt	72690550
24-well plate	Sarstedt	83.3922
50 mL falconic tube	Sarstedt	62.547.004
96-well plate	Sarstedt	83.3924.005
EasyStrainer (40 µm)	Greiner Bio-One	542 040	with venting slots; used to filter cells after collagenase-mediated dissociation
electroporation cuvette (0.4 cm)	Kisker	4905022
glass coverslips	Heinz Herenz Medizinalbedarf GmbH	1051201
Microscope slides	Thermo Fisher Scientific (Menzel Gläser)	631-0845
Neubauer chamber	Henneberg-Sander GmbH	9020-01
Pasteur pipettes (plastic; 3 mL)	A. Hartenstein	PP05
Petri dishes (plastic; diameter 10 cm)	Sarstedt	821473	for zebrafish embryos
pipette tips	Sarstedt	Blue (1000 µl): 70762; Yellow (200 µl): 70760002; White (10 µL): 701116
sterile cell culture dishes (plastic; diameter 3 cm)	TPP Techno Plastic Products AG	93040
sterile cell culture dishes (plastic; diameter 6 cm)	Sarstedt	72690550
sterile Petri dishes (plastic; diameter 10 cm)	Sarstedt	83.3902	for brain dissection
Name	Company	Catalog Number	Comments
Chemicals and Reagents
sodium chloride	Roth	0601.1
4 % paraformaldehyde in 1 x PBS	Sigma-Aldrich	16005
4',6-diamidino-2-phenylindole (DAPI)	Thermo Fisher Scientific	D1306
calcium nitrate tetrahydrate	Sigma-Aldrich	C1396
ethanol p.a. 100%	Sigma-Aldrich	46139
goat α-mouse IgG (Fc specific) FITC conjugated	Thermo Fisher Scientific	31547
HEPES	Roth	9105.4
high vacuum grease	DOW CORNING	3826-50	silicon grease used for self-made glass bottom dishes
magnesium sulfate heptahydrate	Merck	105886
methylene blue	Serva	29198.01
Monoclonal Anti-Tubulin, Acetylated antibody	Sigma-Aldrich	T6793
Aqua-Poly/Mount (mounting medium)	Polyscience	18606
poly-L-lysine	Biochrom	L 7240
potasssion chloride	Merck	104938
Skim milk	Roth	68514-61-4
Texas Red-X Phalloidin	Thermo Fisher Scientific	T7471
Tricaine	Sigma-Aldrich	E10521	Synonym: Ethyl 3-aminobenzoate methanesulfonate
Triton X-100	BioRad	1610407
Trypan Blue	Gibco by Life Technologies	15250061
Name	Company	Catalog Number	Comments
Enzymes
collagenase (Type 2)	Thermo Fisher Scientific	17101015	dissolve powder in cell culture medium (8 mg/mL) and sterile-filter the solution, store aliquots at -20 °C
pronase (from Streptomyces griseus)	Roche	11459643001	distributed by Sigma-Aldrich, dissolve in 30% Danieau (10 mg/mL) and store aliquots at -20 °C
Name	Company	Catalog Number	Comments
Medium and solutions for cell culture
1 x PBS (Dulbecco's Phosphate Buffered Saline)	Gibco by Life Technologies	14190-169	distributed by Thermo Fisher Scientific
CO2-independent medium	Gibco by Life Technologies	18045054	distributed by Thermo Fisher Scientific
filtrated bovine serum (FBS)	PAN-Biotech		individual batch
glutamine 100 x	Gibco by Life Technologies	25030081	distributed by Thermo Fisher Scientific
Leibovitz's L-15 medium	Gibco by Life Technologies	11415049	distributed by Thermo Fisher Scientific
PenStrep (10,000 units/mL)	Gibco by Life Technologies	15140148	distributed by Thermo Fisher Scientific