नीलम femtosecond लेजर थरथरानवाला: एक विधि के लिए भी एक बंदी फ्लोरोसेंट प्रोटीन युक्त एक तिवारी से दो photon अवशोषण का उपयोग कोशिकाओं photoactivate वर्णित है. भाग्य नक्शा photoactivated सेल, immunohistochemistry प्रयोग किया जाता है. यह तकनीक किसी भी कोशिका प्रकार के लिए लागू किया जा सकता है.
The ability to differentially label single cells has important implications in developmental biology. For instance, determining how hematopoietic, lymphatic, and blood vessel lineages arise in developing embryos requires fate mapping and lineage tracing of undifferentiated precursor cells. Recently, photoactivatable proteins which include: Eos1, 2, PAmCherry3, Kaede4-7, pKindling8, and KikGR9, 10 have received wide interest as cell tracing probes. The fluorescence spectrum of these photosensitive proteins can be easily converted with UV excitation, allowing a population of cells to be distinguished from adjacent ones. However, the photoefficiency of the activated protein may limit long-term cell tracking11. As an alternative to photoactivatable proteins, caged fluorescein-dextran has been widely used in embryo model systems7, 12-14. Traditionally, to uncage fluorescein-dextran, UV excitation from a fluorescence lamp house or a single photon UV laser has been used; however, such sources limit the spatial resolution of photoactivation. Here we report a protocol to fate map, lineage trace, and detect single labeled cells. Single cells in embryos injected with caged fluorescein-dextran are photoactivated with near-infrared laser pulses produced from a titanium sapphire femtosecond laser. This laser is customary in all two-photon confocal microscopes such as the LSM 510 META NLO microscope used in this paper. Since biological tissue is transparent to near-infrared irradiation15, the laser pulses can be focused deep within the embryo without uncaging cells above or below the selected focal plane. Therefore, non-linear two-photon absorption is induced only at the geometric focus to uncage fluorescein-dextran in a single cell. To detect the cell containing uncaged fluorescein-dextran, we describe a simple immunohistochemistry protocol16 to rapidly visualize the activated cell. The activation and detection protocol presented in this paper is versatile and can be applied to any model system.
Note: The reagents used in this protocol can be found in the table appended at the end of the article.
इस कागज fluorescein dextran बंदी photoactivation पर आधारित एकल सेल भाग्य मानचित्रण के लिए एक बहुमुखी विधि का वर्णन करता है. Fluorescein-dextran एकल कक्षों में बंदी Uncaging माई ताई femtosecond Zeiss LSM 510 मेटा confocal खुर्दबीन मिलकर लेजर से दो photon अवशोषण का उपयोग कर हासिल की है. Uncaged photoactivated कोशिकाओं में fluorescein dextran तेजी visualized है एक सरल immunohistochemistry प्रक्रिया का उपयोग कर.
इस प्रोटोकॉल में बंदी fluorescein-dextran photoactivation के लिए दो photon अवशोषण तरंग दैर्ध्य 740 एनएम है. यह तरंग दैर्ध्य प्रयोगात्मक बंदी fluorescein dextran इंजेक्शन wildtype भ्रूण photoactivating द्वारा निर्धारित किया गया था. लेजर उत्तेजना तरंग दैर्ध्य 600 से 800 एनएम से अलग किया गया था, और fluorescein प्रतिदीप्ति पोस्ट सक्रियण की उपस्थिति या अनुपस्थिति गुणात्मक निर्धारित किया गया था. हमने पाया है कि 740 एनएम मजबूत fluorescein संकेत निम्नलिखित सक्रियण का उत्पादन किया. आदर्श रूप में, 740 एनएम सभी के लिए काम करना चाहिएमॉडल प्रणाली है, लेकिन, हम तरंगदैर्य की एक सीमा इष्टतम दो photon अपने नमूने के लिए उत्तेजना तरंग दैर्ध्य निर्धारित परीक्षण की सलाह.
बंदी में fluorescein dextran wildtype भ्रूण इंजेक्शन, के लिए प्रत्येक दो photon तरंगदैर्ध्य उत्तेजना परीक्षण से हम भी औसत लेजर शक्ति विविध. 740 एनएम के एक उत्तेजना तरंग दैर्ध्य के लिए, 47 के एक औसत लेसर शक्ति मेगावाट सक्रिय क्षेत्र में औसत लेजर शक्तियों को कम करने के लिए तुलना में एक मजबूत fluorescein संकेत का उत्पादन किया. उच्च औसत लेजर शक्तियों को मजबूत fluorescein संकेतों का उत्पादन नहीं किया था, लेकिन ऊतक प्रेरित पृथक. Femtosecond लेजर दालों ablating जैविक ऊतक 15 में कुशल हैं, तो हम photoactivation कि ऊतक पृथक से बचा जाता है के लिए दहलीज औसत लेसर शक्ति निर्धारित करने की सलाह देते हैं.
दो photon अवशोषण एक छोटे से बातचीत मात्रा के भीतर होता है. बंदी fluorescein-dextran उचित सक्रियण सुनिश्चित करने के लिए, सेल उचित ध्यान में लाया जाना चाहिए. ध मेंप्रोटोकॉल ऊपर ई, GFP पॉजिटिव कोशिकाओं सफेद रोशनी के नीचे एक साथ imaged थे सेल ध्यान केंद्रित की पुष्टि. इसलिए, सफेद प्रकाश अधिग्रहण अन्य चैनलों के अलावा में सलाह दी जाती है. सेल ध्यान केंद्रित की पुष्टि करने के बाद, हमारे प्रोटोकॉल सक्रिय सेल शीशा पता चलता है. 50 से 70 का एक कारक ज़ूम का सुझाव दिया है, हालांकि, इस मूल्य चुना कोशिका के आकार पर निर्भर करता है. ज़ूम बढ़ाने सन्निकट कक्षों से सक्रिय सेल आइसोलेट्स, और दो photon सक्रियण के लिए स्कैन क्षेत्र की सीमा है. आदर्श रूप में, स्कैन क्षेत्र सेल के एक बड़े क्षेत्र को कवर किया जाना चाहिए.
एकल सक्रिय कोशिकाओं का पता लगाने की आवश्यकता है कि पृष्ठभूमि धुंधला हो कम से कम हो सकता है. ऊपर immunodetection प्रोटोकॉल में यह महत्वपूर्ण है कि नमूना 5 से 6 घंटे (4.13 कदम) के लिए बफर रोकने में अवरुद्ध है. जब / एनबीटी BCIP के साथ विकासशील, fluorescein – dextran Uncaged 10 से 20 मिनट में दिखाई बन जाना चाहिए. यदि पृष्ठभूमि धुंधला हो जाना मजबूत है, हम एक लंबे समय तक अवरुद्ध समय और अतिरिक्त washes सुझाव के लिए विरोधी हटानेशरीर (4.17 कदम).
आंकड़े 1 और 2 photoactivation और immunodetection के प्रतिनिधि परिणाम प्रदान करते हैं. चित्रा 1, 1 जल्दी – 2 कोशिका चरण wildtype भ्रूण fluorescein dextran बंदी के साथ अंतःक्षिप्त थे. भ्रूण मध्य somitogenesis करने के लिए उठाया गया और पार्श्व अभिविन्यास में कम पिघलने agarose में मुहिम शुरू की है. चित्रा 1 (क, ख) photoactivation पहले brightfield और भ्रूण के फ्लोरोसेंट छवियों को दर्शाती है. सबूत है कि भ्रूण Uncaged बने रहे चित्रा 1 (ख) में fluorescein प्रतिदीप्ति के अभाव के द्वारा प्रदर्शन किया है. विखंड भीतर 47 के एक औसत लेजर शक्ति मेगावाट, चित्रा 1 (; तीर ग) का उपयोग कर 31 सेकेंड के लिए 740 एनएम के तरंग दैर्ध्य के साथ एक छोटे से क्षेत्र में सक्रिय था. बाद सक्रियण, fluorescein – dextran के uncaging दो photon हुई के रूप में सक्रिय क्षेत्र, चित्रा 1 (घ, तीर) से प्रतिदीप्ति द्वारा दिखाया. सक्रियकरण लेजर पृथक के साथ नहीं था, रूप में विखंडकीय ऊतक बरकरार, चित्रा 1 (ग) बना रहा है. चित्रा 2 Uncaged स्त्राव के immunodetection को दर्शाता है escein-dextran. एक मंच 10 विखंड भ्रूण के पार्श्व प्लेट mesoderm में एक छोटे से क्षेत्र में ही लेजर मापदंडों का उपयोग कर के रूप में चित्र 1 में वर्णित photoactivated किया गया था. भ्रूण उठाया गया था और 4.20 के माध्यम से 4.1 चरणों का उपयोग संसाधित. चित्रा 2 रेखांकित में तीर सक्रिय क्षेत्र, के रूप में नीले तलछट के संचय से संकेत दिया. स्पष्ट रूप से पृष्ठभूमि धुंधला हो दखल के बिना ही सक्रिय स्थान का पता चला है.
समाधान की तैयारी:
1 एक्स पीबीटी (1 एल)
100 एमएल 10 एक्स पीबीएस
2 ग्राम BSA
बीच 10 एमएल 20%
X 10 पीबीएस (1 एल)
80 ग्राम NaCl
2 ग्राम KCl
6.1 छ ना 2 4 HPO
1.9 छ 2 KH पीओ 4
DDH 2 1 एल ओ
7.3 पीएच
4% Paraformaldehyde (160 मिलीलीटर)
32% Paraformaldehyde (दो 10 मिलीलीटर की शीशियों)
8 एमएल 20 एक्स पीबीएस
132 एमएल DDH 2 हे
एंटीबॉडी समाधान (नमूना 1 के लिए)
5.5 μL एसीटोन पाउडर
40 μL पीबीटी
0.8 μL LS
0.1 μL एंटीबॉडी विरोधी fluorescein – एपी
2% लोकसभा (1 नमूने के लिए 360 μL)
7.2 μL 100% रास
352.8 μL पीबीटी
1 एक्स Danieau (1 एल) मीडिया ‡
11.6 एमएल 5 एम NaCl
700 μL 1 एम KCl
400 μL 1 एम MgSO 4
600 μL एम 1 (3 सं) Ca 2
5 एमएल 1 एम HEPES
DDH 2 1 एल ओ
पीएच 7.6 के लिए समायोजित
‡ Danieau dechorionated zebrafish भ्रूण के पालन के लिए एक आदर्श नमक समाधान है. अन्य मीडिया का इस्तेमाल किया जा सकता है, वे समर्थक साथ isotonic समाधान प्रदान की जाती हैंPerly osmolarity (~ zebrafish के लिए 300 mOsm)
एनबीटी स्टॉक (1 एमएल)
50 मिलीग्राम नाइट्रो ब्लू Tetrazolium
0.7 एमएल डाइमिथाइल Formamide एनहाइड्राइड
0.3 एमएल DDH 2 हे
BCIP स्टॉक (1 एमएल)
50 मिलीग्राम 5-ब्रोमो 4 – क्लोरो 3 – indolyl फॉस्फेट
1 एमएल डाइमिथाइल Formamide एनहाइड्राइड
एनबीटी / BCIP विकासशील समाधान
1 एमएल एपी बफर
4.5 μL एनबीटी स्टॉक
3.5 μL BCIP स्टॉक
एसीटोन पाउडर
The authors have nothing to disclose.
हम बंदी संश्लेषण fluorescein dextran प्रोटोकॉल प्रदान करने के लिए जे चेन धन्यवाद. इस शोध के मार्च ऑफ डाइम्स पुरस्कार 5 – FY09-78, अमेरिकन हार्ट एसोसिएशन 09BGIA2090075 पुरस्कार द्वारा समर्थित किया गया है, और NIH / NHLBI एसएस पुरस्कार R01 HL107369-01 एक विशेष सी. Closson आप अपने माइक्रोस्कोपी सहायता के लिए धन्यवाद.
Name of the reagent | Company | Catalogue number |
---|---|---|
CMNB-caged fluorescein SE | Invitrogen | C20050 |
10 kDa Aminodextran | Invitrogen | D1860 |
Zeba Desalt Spin Column | Pierce | 89889 |
Low melting agarose | Amresco | 0815-100G |
Sodium Borate | Amresco | 1131117-100G |
Tricaine Methylsulfonate/ MS222 | Research Organics | 1347A |
Anti-fluorescein-AP | Roche | 11376622 |
Blocking buffer | Roche Applied Sciences | 11 096 176 001 |
Maleic Acid | Sigma | MO375-500G |
Paraformaldehyde | Electron Microscopy Sciences | 15714 |
NBT | Sigma | I8377-250mg |
BCIP | Fischer Scientific | PI-34040 |
Microinjector | Harvard Apparatus | PLI-2000 |
LabTek chambered coverglass slides | Nalge Nunc International | 155380 |
Proteinase K | Invitrogen | AM2544 |
Lamb serum | Invitrogen | 16070096 |
LSM 510 META NLO | Zeiss | |
20X 0.8 NA Air apochromatic objective | Zeiss | |
Transparent yellow filter | Theatre House Inc. | Roscolux filter sheet Color: 312 |