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方法論記事

ゼブラフィッシュの幼生を潜在的な放射線増感剤またはプロテクターを評価するためのモデルとして

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DOI:

10.3791/64233

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2022年8月25日

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この記事について

サマリー

ゼブラフィッシュは最近、潜在的な放射線修飾因子を検証するためのモデルとして利用されています。本プロトコルでは、ゼブラフィッシュの胚を放射線ベースのスクリーニング実験に使用する詳細な手順と、さまざまな治療と放射線の効果を評価するためのいくつかの観察アプローチについて説明します。

要約

ゼブラフィッシュは、脊椎動物のモデルとしては維持が容易であり、ユニークで便利なモデルシステムの特徴を示すため、さまざまな研究に広く利用されています。増殖性の高い細胞は放射線によるDNA損傷を受けやすいため、ゼブラフィッシュの胚は放射線研究の最前線の in vivo モデルです。さらに、このモデルは、主要な生物学的事象と関連する応答とともに、放射線とさまざまな薬物の影響を短時間で予測します。いくつかのがん研究でゼブラフィッシュが使用されており、このプロトコルは、放射線療法とがんの文脈での放射線修飾剤の使用に基づいています。この方法は、放射線照射された胚と対照胚(非照射)に対するさまざまな薬物の効果を検証するために容易に使用でき、したがって、薬物を放射線増感薬または保護薬として識別します。この手法は、ほとんどの薬物スクリーニング実験で用いられていますが、実験の詳細やX線被曝を背景とした毒性評価は、限定的であるか、短時間しか取り上げられていないため、実施が困難でした。このプロトコルでは、この問題に対処し、手順と毒性評価について詳細な図で説明します。この手順では、ゼブラフィッシュの胚を放射線研究や放射線ベースの薬物スクリーニングに使用し、高い信頼性と再現性を実現するための簡単なアプローチを説明しています。

概要

ゼブラフィッシュ(Danio rerio)は、過去30年間にわたって研究で広く使用されてきた有名な動物モデルです。実験室の条件下で飼育や繁殖が簡単な小型の淡水魚です。ゼブラフィッシュは、さまざまな発生および毒物学的研究に広く使用されています1,2,3,4,5,6,7,8。ゼブラフィッシュは繁殖力が高く、胚発生が短いです。胚は、さまざまな発生段階の追跡に適しており、視覚的に透明であり、さまざまな遺伝子操作およびハイスループットスクリーニングプラットフォーム9,10,11,12,13,14に適しています。

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プロトコル

本研究は、ブバネシュワールの生命科学研究所の動物倫理委員会のガイドラインに従って事前承認を得て実施されました。ゼブラフィッシュの維持と繁殖はすべて28.5°Cの常温魚養殖施設で行い、胚は28.5°Cの生物学的酸素要求量(BOD)インキュベーターで維持しました。 ここでは、ゼブラフィッシュAB株を用い、病期分類はKimmel et al.54に従って行った。X線照射は6 hpf(遮蔽期)で行われ、120 hpfまで異なる表現型が観察された。

1. 繁殖のセットアップと胚の採取

  1. 飼育タンク(ポリカーボネート製、容量1L、 材料表参照)をセットします。システム水(pH、6.8-7.5、導電率、500μS、温度、28.5°C)を、その体積の約40%をカバーする飼育タンクに注ぎます。仕切りをタンクに入れて、女性用と男性用の2つのチャンバーを作成します。
  2. 親水槽から、網の助けを借りて健康な雌2匹と健康な雄1匹を慎重に集め、それぞれ半分に分け、28.5°Cで一晩(最低10時間)暗所に保管します。
  3. 翌朝、仕切りを取り外し、繁殖水槽を乱さずに魚を交配させます。
    注:女性は産卵を開始し、魚が56,57,58

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結果

プロトコルの全体的なレイアウトを図 2 に示します。放射線の影響と線量依存的な特性評価は、以下の分析で評価されました。

X線誘発毒性評価
実体顕微鏡を用いて、薬物治療および/または放射線照射後の以下の異常を評価し、特徴付けた。OECDガイドライン61によると、魚類の毒性評価では、胚の凝固、体節形成の奇形、卵黄嚢からの尾の非剥離、心拍の減少または欠如を含む4つの主要な頂端評価項目を含め、全体的な毒性を分析した61。急性毒性は、上記の異常のいずれかで陽性の結果に基づいて決定されました。これら4つの主要評価項目に加え、脊椎・尾尾の屈曲、頭部奇形、小頭症、発達障害、心膜浮腫、卵黄嚢変形、水泳膀胱変形、眼構造変化の形態観察も行いました(図3C 、 図4

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ディスカッション

ゼブラフィッシュは、数種類のがん研究を含む多くの研究で貴重なモデルとして使用されています。このモデルは、大規模な薬物スクリーニングのための有用なプラットフォームを提供する67,68。他の毒性評価法と同様に、放射線および/または薬物治療時の主要な生物学的変化の定量的評価は、このプロトコルの最も重要な部分です。この種の研究では、生存が毒性を観察するための唯一の基準であってはなりません。それは、適切なスコアリングシステムによる身体的または発達的欠陥の評価でサポートされる必要があります。この場合も、72 hpfまでは、胚が5 GY、10 GY、および20 GYのX線被曝線量に曝露されたグループ間で胚の生存率に大きな違いはありません。しかし、これらの特定の線量で胚の全体的な形態と表現型をチェックすると、X線毒性は生存グラフで表示されるよりも深刻であることは明らかです。これらの用量での胚の形態学的奇形の重症度は、全体的な体のサイズの変化、発達の欠陥、重要な臓器の奇形、および全体的な活動の変化を反映して非常に高くなっています。.15 .......

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開示事項

著者らは、競合する利害関係はないと宣言しています。

謝辞

SSの研究室とRKSの研究室は、インドのDBTとSERBからの助成金によって資金提供されています。APMは、インド政府のICMRフェローシップの受賞者です。DPは、インド政府のCSIRフェローシップの受賞者です。国連は、インド政府であるDST-Inspireフェローシップの受賞者です。 図 2 は Biorender (https://biorender.com) を使用して生成しました。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
6ウェルプレートコーニングCLS3335ポリスチレン
B.O.DインキュベーターOswaldJRIC-10
塩化カルシウムFisher Scientific10101-41-4
解剖顕微鏡ZeissStemi 2000
1.0 Lの外部タンク増殖タンク TecniplastZB10BTEポリカーボネート
ガラスペトリプレートBorosil3165A75ガラス
グラフパッドプリズムグラフパッドソフトウェア株式会社バージョン5.01
ライン凹面スライドHimediaGW092-1PKガラス
塩化マグネシウムSigma-AldrichM8266
チレンブルー水和物Sigma-Aldrich66720-100G
パラフィルムターソン380020パラフィンフィルム
パスツールピペットHimediaPW1212-1X500NOポリエチレン
1.0 Lの飼育タンク用のプラスチック穴あき内部タンク1.0ZB10BTIポリカーボネート
ポリカーボネート製ディバイダー1.0ポリカーボネート製ポリカーボネーZB10BTD
ネート製蓋ZB10BTLカーボネー
カリウムSigma-AldrichP5655
塩化ナトリウムSigma-AldrichS7653-5KG
水酸化ナトリウムペレットSRL1949181
実体顕微鏡 ライカ M205FAライカモデル/PN MDG35/10 450 125
X-RAD 225 精密X線X線線 X-RAD 225XL
クメ Lの飼育タンク用 Lの飼育タンク用ト製 ポリカーボポリト製塩化 精密X

参考文献

  1. Teame, T., et al. The use of zebrafish (Danio rerio) as biomedical models. Animal Frontiers. 9 (3), 68-77 (2019).
  2. Ye, M., Chen, Y. Zebrafish as an emerging model to study gonad development. Computational and Structural Biotechnology Journal

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