Os autores gostariam de obrigado Michelle Deochand para aperfeiçoar esta técnica de ablação olho, Taylor Birkholz para assistência com o ensaio funcional, Michael Levin para o anticorpo anti-arrestina, e Junji Morokuma para obter informações sobre as placas de Peltier. Este trabalho foi apoiado por uma bolsa SFSA da Western Michigan University para WSB.

1. Cultura Animal e Manuseamento NOTA: Este protocolo utiliza mediterranea Schmidtea, uma espécie planarian diplóides com um genoma seqüenciado 16, 17 que é comumente usado para a pesquisa de regeneração. No entanto, o ensaio é igualmente bem sucedido com outras espécies, tais como Girardia Tigrina e Girardia dorotocephala (que se encontram comercialmente disponível). <ol><li> Manter vermes em &quot;água verme&quot; feitos a partir de sais / L 0,5 g do mar em ultrapura (ou desionizada filtrada) água. Use de polipropileno ou de vidro recipientes estéreis para segurar a água sem-fim. Ver <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55594/Supplementary_File_1.docx" target="_blank">Documento Suplementar 1</a> para obter detalhes sobre a preparação de água worm. NOTA: Não utilizar sabão para limpar recipientes (ou de outras fontes) como o sabão é tóxica para vermes; em vez limpar com etanol a 70% e deixar secar ao ar. &lt;ol&gt; <li> Usar luvas ao trabalhar com planaria para protegê-los de qualquer contaminação. NOTA: Worms são muito sensíveis às toxinas e substâncias químicas ambientais, incluindo sabão, água sanitária, xampu, condicionador e loção de mão. </li></ol></li><li> colónias de casas em recipientes de alimentos de polipropileno, com a tampa parcialmente aberta esquerda para a troca de ar a ~ 20 ° C (temperatura ambiente). Loja sem-fins experimentais, nem em placas de petri (20 vermes por placa de 100 mm) ou placas não-tratados de cultura de tecidos (um sem-fim por po, para placas de 12 poços). Para reduzir o estresse, manter ambas as colônias e experiências no escuro. NOTA: Colonies não deve ter mais do que 500-1.000 vermes por litro de água worm. Para experiências, deixe tampas plenamente em vigor, uma vez que o fluxo de ar é projetado para esses pratos. </li><li> Alimentar vermes não experimentais, uma vez por semana com puré carne orgânica ou fígado de galinha, largando puré de uma pipeta de transferência, colocando gotas de alimentos ao longo do recipiente. Permitir vermes 2 h para consumir alimentos naescuro antes de limpar o recipiente (ver passo 1.4). Antes de usar, puré de armazenar a -20 ° C durante curto prazo (semanas) ou -80 ° C durante a longo termo (em meses); não recongelar puré para re-utilização (como bactérias podem florescer e prejudicar os vermes). NOTA: Fígado não deve conter hormonas ou antibióticos e de preferência não ser previamente congelados. Centrífuga puré antes da congelação (ou antes da alimentação) para remover o ar e impedir que o alimento flutuante. Os alimentos devem desviar para o fundo do recipiente. 1 mL de puré é suficiente para 500-1.000 vermes. </li><li> água troca uma vez por semana com água verme fresco para ambas as colônias e experimentos. recipientes de colónias também deve ser limpo com uma toalha de papel não branqueada (para remover os resíduos de muco que os resíduos trap) uma vez por semana para fome vermes, ou duas vezes por semana para os vermes alimentam (2 h após a alimentação e outra vez de 2 dias mais tarde). A fim de reter o biofilme, não limpe mais do que 80% do recipiente. </li><li> Mover vermes entre os recipientes (ou setu cirurgiap) usando uma pipeta de transferência. Para vermes livres aderidas às superfícies do recipiente, esguichar água sobre / por trás do sem-fim de libertá-lo da superfície. Em seguida, aspirar o sem-fim para a pipeta, ao tentar manter o sem-fim no interior da parte inferior polegada (mais fina) da pipeta. <ol><li> pipetas protelar com uma pequena quantidade de água verme antes de sugar-los. </li><li> Tente mover a água ao redor do worm, ao invés do próprio verme, para ajudar a prevenir rasgando vermes de corpo mole por tocá-los com a pipeta. </li><li> Manter pratos cobertos experimentais, a menos que a transferência de vermes ou substituir a água. </li></ol></li></ol> 2. Preparação <ol><li> Suspender a administração vermes pelo menos uma semana antes das experiências. <ol><li> Selecione vermes que não foram alimentados durante pelo ≥1 semana e são pelo menos 5-7 mm de comprimento. Transferir os vermes para uma placa de Petri de 2/3 cheio de água sem-fim, e confirmar comprimento sem fim por uma régua de deslizamento debaixo do prato. Meça wORMs enquanto totalmente estendida e em movimento. NOTA: Embora menor (5-7 mm) vermes funcionam melhor quando se realiza imunofluorescência posterior e em análises de hibridização in situ, vermes maiores (8-10 mm) são mais fáceis de trabalhar com - especialmente quando aprender a ablação. </li><li> Certifique-se de que os vermes são inteiro, intacto, e não recentemente regenerar. NOTA: Regeneração vermes terá muito mais leve (ou não) do pigmento na cabeça e / ou a região da cauda, ​​em comparação com vermes normais. </li><li> Se realizar ARNi ou tratamentos farmacológicos em vermes, fazê-lo neste momento. Se vermes foram alimentados como parte do tratamento (como por RNAi), esperar, pelo menos, 7 dias após a última alimentação, antes de continuar para o passo 2.2. </li></ol></li><li> Limpar a base do microscópio de dissecção e o espaço de trabalho com 70% de etanol e deixar secar completamente. Coloque o prato de vermes selecionados para a esquerda do escopo. Para a direita do âmbito, colocar um par de fórceps # 5, uma agulha 31 G 5 de insulina / 16 polegadas com um 1ml de uma seringa, e uma pipeta de transferência limpa. <ol><li> Certifique-se de que os instrumentos são mantidos de tocar o banco (o que poderia introduzir contaminantes). Utilizar um produto rígido (tal como um resto pauzinho) para manter a pinça, agulha, pipeta e limpo. Alternativamente, instrumentos lugar na parte superior de um castanho (não branqueada) toalha de papel fresca. NOTA: Estas e subsequentes instruções são escritas em que dizem respeito a indivíduos destros. indivíduos canhotos devem reverter as direções Direita / Esquerda. </li></ol></li><li> Ao lado do espaço de trabalho, colocar uma caixa de lenços de tecido sem fiapos, uma fonte de água fresca verme, e algumas pipetas de transferência extra (protegidas da bancada). água verme lugar em um frasco de lavagem de plástico para facilitar a distribuição. Também colocar uma placa marcada de 12 poços (ou 100 milímetros placa de Petri) para a direita da margem para recolher animais ablação. </li><li> Se estiver usando uma placa Peltier feitos sob medida para imobilizar vermes, posicione a placa de Peltier na depressão em tele base do microscópio de dissecação e ajustar a saída da fonte de energia DC até que a superfície de trabalho da placa de Peltier é suficientemente frio (tipicamente ~ 5 V) .Alternatively, fazer uma placa fria por enchimento de uma placa de Petri de 100 mm cheia com água ½ e congelar durante pelo menos 24 h. Descartar a tampa e colocar a parte inferior da placa de 100 mm na base do escopo de dissecação, em seguida, colocar a tampa de um prato de 60 mm Petri de cabeça para baixo directamente sobre a superfície do gelo (Figura 1A). <ol><li> Depois de congelada a água na placa de 100 mm, de um &quot;vulcão&quot; de gelo pode aparecer no centro da placa. Se isto acontece, utilizar uma lâmina de barbear para raspar o plano de gelo, para remover quaisquer irregularidades da superfície. NOTA: Durante cirurgias o gelo vai derreter, fazendo ablações muito mais difícil. Prepare vários pratos de gelo com antecedência, e substituir os congelados para derreter queridos durante o ensaio, logo que a tampa do prato 60 milímetros começa flutuante. </li></ol></li><li> Prepare osuperfície cirurgia. Cortar um pedaço de 5 cm x 10 cm de película de plástico de parafina (4 cm 2, se utilizar a placa de petri placa fria) e colocá-lo sobre o centro do dispositivo de imobilização. Dobre um tecido que não solte fiapos limpar em uma praça a cerca de 2 cm2 e colocá-lo no topo do filme. Cortar um pedaço de papel de filtro branco 1,5-2 cm2 e colocá-lo em cima da toalhita. Ver Figura 1B-1E. <ol><li> Segure o dobrado acabar no lugar com um dedo de luva, e usar água worm para umedecer levemente o pano para garantir que ele permaneça dobrado. Utilizar o lado de uma pipeta de transferência para rolar a limpar plana. NOTA: temperatura fria ajuda a manter os vermes de se mover. Trabalhando &quot;seco&quot; também ajuda a imobilização. O lenço de papel age de pavio de água através do papel de filtro, mantendo o verme húmido durante a cirurgia sem permitir vermes a secar completamente (que é letal). </li></ol></li></ol> 3. ablação cirúrgica <ol><li> Use uma pipeta de transferência para colocar emlado e verme dorsal para cima sobre o papel de filtro. Ligue a fonte de luz e dirigir as goosenecks para que a luz é focada no worm. Ajuste o foco escopo dissecar e ampliação para que os olhos são claramente visíveis (todo o worm não precisa ser à vista); 5X é um bom ponto de partida. Orientar o verme ao rodar o filme de parafina de forma que a cabeça é apontada em direcção ao investigador (na direcção da frente do microscópio), em ângulo de 30-40 graus para a direita. <ol><li> Evitar o uso de luz brilhante para prevenir o excesso de movimento sem-fim. Planárias exibir fototaxia negativos e tentará fugir luz brilhante. </li><li> Se o sem-fim está posicionada lado ventral para cima (com faríngea abertura visível), utilizar o lado opaco do fórceps para reposicionar suavemente lado do sem-fim dorsal para cima (com olhos visíveis). Evitar a aproximar-se do animal com a ponta afiada da pinça para minimizar a possibilidade de rasgar através dos tecidos moles, quando o reposicionamento do animal. </li><li&gt; Ajuste o foco do microscópio para que os olhos são claramente em foco. Também garantir que ambos os olhos e tecidos circundantes cabeça estão à vista. </li></ol></li><li> Realizar uma nova agulha / seringa na mão direita, como se fosse uma caneta (entre o polegar e o dedo indicador). Prepare o polegar esquerda contra a placa de Peltier (ou placa de Petri placa fria), e utilizar o polegar esquerdo como um ponto de apoio sobre a qual a parte inferior da seringa vai descansar (Figura 2A). Olhe através do microscópio, e certifique-se o bisel da agulha é visível. NOTA: As agulhas são muito afiadas. Seja cauteloso ao lidar com eles. Vestindo látex ou nitrilo podem oferecer alguma proteção. <ol><li> Use o polegar esquerdo para ajudar a segurar a agulha / seringa constante durante todo o procedimento e evitar apertando as mãos. </li><li> Faça um ângulo de aproximadamente 40 ° com o polegar esquerdo e dedo indicador esquerdo (com o dedo indicador sobre a superfície da cirurgia) para ajudar a segurar o estável superfície cirurgia. </li></ol></li><li> Como bisel da agulha voltada para cima (como uma colher), a posição da agulha em ângulos rectos para o olho (Figura 2B). Utilizar a ponta da agulha para penetrar suavemente a fina camada de tecido que cobre o copo óptica (branco, região não pigmentado) do olho, escavando a partir da direita para a esquerda. Muito gentilmente remover qualquer tecido pigmentado localizado dentro do cálice óptico, tomando cuidado para não perfurar a parte inferior ou destruir as fronteiras do cálice óptico. <ol><li> Se o sem-fim tem sido no papel de filtro durante&gt; 1-2 min a qualquer momento durante o procedimento, adicionar uma gota de água sem-fim de re-hidratar o sem-fim. NOTA: A desidratação irá aumentar a susceptibilidade do worm a lesões rasgando. </li></ol></li><li> Repetir o passo 3.3 até que todos os tecidos pigmentados de preto (células de pigmento), bem como todos os tecidos brancos do copo óptica (dendritos das células fotorreceptoras), são removidos. Remover tecidos excisados ​​preso à extremidade da agulha, limpando cuidadosamente com um lenço de papel. Se abla dupla olhoção é pretendida, ablação do segundo olho neste ponto. NOTA: Para evitar ferimentos, as agulhas podem ser limpos por agarrar a agulha com um tecido limpo toalhete realizada com o polegar e o indicador, em seguida, usando a outra mão para puxar a agulha através da enxugar do polegar e o indicador. Alternativamente, a agulha pode ser varrida sobre a superfície de um tecido de esfregão húmido e examinados para limpeza. </li><li> Quando terminou, utilizar uma pipeta de transferência para mover o sem-fim a um prato marcado contendo água fresca sem-fim. Se a análise de dados de grupo, coloque até 20 vermes em um único 100 milímetros placa de Petri. Se rastreamento de regeneração nos mesmos indivíduos ao longo do tempo, coloque 1 verme em cada poço de uma placa de 12 poços. Uma vez que todos os vermes são transferidos, enxaguar vermes, removendo toda a água sem-fim dos pratos / poços e substituindo com mais água fresca sem-fim. <ol><li> Para remover vermes do filtro, protelar a pipeta com uma pequena quantidade de água sem-fim e libertar a água para o sem-fim. Isso deve levantar tele verme fora do papel de filtro, para ser imediatamente sugado para dentro da pipeta para transferência. </li></ol></li><li> Incubar experiências a ~ 20 ° C (temperatura ambiente) protegidas da luz e acompanhar o processo regenerativo. NOTA: Worms pode ser armazenado em uma incubadora com temperatura controlada para manter uma temperatura constante, mas isso não é estritamente necessário. A maioria das temperaturas ambientes variam apenas por 5 ° C, o que não irá afectar a capacidade do sem-fim de regenerar. </li><li> Se desejado, corrigir vermes para imuno-histoquica (ver Figuras 3-4) e / ou em análises de hibridação in situ da expressão do gene. Existem diferentes métodos de fixação para imuno-histoquímica planarian 18, 19, 20 e a hibridização in situ 21, 22, 23 protocolos. </li><li> Na celebração dos experimentos, sacrifice viver vermes através da remoção de água sem-fim do prato e substituindo com etanol a 70%. Incubar vermes para 3-5 min, a verificação de vermes para lisar e transformar acinzentada. </li><li> Coloque vermes não tratados no fluxo de resíduos normal uma vez que sacrificado. Evitar a introdução de vermes vivos no ambiente, particularmente espécies não-nativas. </li></ol>

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Os autores não têm nada a revelar.

Esta técnica de ablação olho melhora sobre os métodos correntes (tais como furador) por excluindo os tecidos cerebrais e restringindo excisão principalmente para os tecidos do olho. Com a prática, esta técnica pode ser realizada pela maioria dos indivíduos, de técnicos experientes em microcirurgias para estudantes de graduação inexperientes, mas de consciência. Recomenda-se que esta técnica ser praticadas muitas vezes antes de usar ablações em experimentos, incluindo (quando possível) confirmação de re...

Planárias são um poderoso organismo modelo para o estudo da regeneração mediada por células-tronco adultas. Estes vermes de água doce não-parasitárias possuem a capacidade de regenerar a quaisquer e todos os tecidos em falta, incluindo o sistema nervoso central e do cérebro 1. Estudado, tanto para trás como os 1700s 2, avanços tecnológicos no domínio planarian durante os últimos 10-15 anos (tais como um genoma sequenciado, hibridao in situ, imuno-histoquímica, de ARN de interferência (ARNi), e transcriptómica) ter actualizado este organismo modelo histórico . Especificamente, planárias recentemente ganhou popularidade como um modelo emergente de pesquisa olho 3. Planárias têm olhos prototípicas com apenas dois tipos de tecido, os neurónios fotorreceptores e células de pigmento; esta permitiu a caracterização da sua população de células-tronco olho e demonstrado que muitos dos mesmos genes regulando vertebrado de olhosenvolvimento são conservados em planarians 4, 5. Os copos óptica estão localizados dorsalmente e composta dos dendritos branco, não pigmentadas dos neurónios fotorreceptores e as células de pigmento preto semi-lunar, e os olhos inervam o cérebro através de um quiasma. Além de ser um modelo para elucidar os processos regenerativos 6, o olho planarian é bem adequado para o estudo da evolução de mecanismos visuais 7, as respostas comportamentais a luz (planarians exibir fototaxia negativo) 8, e a base neurológica de comportamento 9. Regeneração olho em planarians tem sido largamente estudada em dois contextos principais: como parte de regeneração da cabeça seguinte decapitação 4, 10, e após a excisão de apenas os tecidos do olho 11, 12 </sup&gt;. A maioria dos estudos sobre a regeneração planarian olho têm usado o método de decapitação, como é simples e direta. O método de excisão olho planarian mais comum até à data tem sido através de perfuração com um tubo capilar de vidro fino 13, 14, embora alguns estudos também realizada amputações apenas por trás dos olhos (decapitação parcial) 15. No entanto, todos estes métodos envolvem a perda de muitas outras do que apenas o olho tecidos (tais como tumores do cérebro, intestinos, e nefrídios), potencialmente complicar a interpretação dos resultados. O protocolo de ablação olho aqui apresentada restringe a excisão para os tecidos do olho (excluindo especificamente cerebral), resultando em dados que são mais específicos para o olho. Além disso, ao contrário de vermes decapitados que levam 7-14 dias para iniciar a alimentação, olho ablated vermes irá alimentar dentro de 24 h de ablação 12, permitindo que as experiências de ARNi (onde ARNi é entregue através dos alimentos) para ser performed concorrentemente. Embora a ablação do olho é tecnicamente mais difícil de executar com êxito do que a decapitação, estudos atuais que envolvem a excisão olho não incluíram instruções detalhadas sobre os seus procedimentos. O objetivo deste artigo vídeo é para permitir aos investigadores para remover consistentemente o copo óptica planarian sem perturbar os tecidos cerebrais subjacentes e removendo como alguns outros tecidos quanto possível. Este método pode ser utilizado para ambos simples e dupla ablação olho e é aplicável a uma vasta gama de investigações. Como a maioria dos ensaios de regeneração, ablação olho é bem adequado para combinação com ambas as telas farmacológicas e genéticas (ARNi), bem como estudos comportamentais. Aqui nós descrevemos métodos para o tratamento de vermes, mantendo uma colônia planarian, ea técnica de ablação de olho em si.

<table><tbody><tr><td>Instant Ocean sea salts</td><td>Spectrum Brands&amp;nbsp;</td><td>SS15-10</td><td>&quot;10 Gallon&quot; box&amp;nbsp; (net weight 3 lbs)</td></tr><tr><td>Kimwipes EX-L lint-free tissue wipe</td><td>Kimberly-Clark</td><td>34155</td><td>4.5 x 8.5 in&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Whatman #2 filter paper</td><td>Sigma&amp;nbsp;</td><td>WHA1002125</td><td>Circles, 125 mm diameter, white</td></tr><tr><td>Easy Touch Insulin syringe (with needle)</td><td>Pet Health Market</td><td>17175-04</td><td>&amp;nbsp;U-100 1 cc syringe, 31 G 5/16 in needle</td></tr><tr><td>100 mm Petri dish</td><td>VWR</td><td>25384-342</td><td>100 mm x 15 mm</td></tr><tr><td>60 mm Petri dish</td><td>VWR</td><td>25384-092</td><td>60 mm x 15 mm</td></tr><tr><td>Dumont #5&amp;nbsp; forceps&amp;nbsp;</td><td>Fine Science Tools</td><td>11254-20</td><td>Inox, straight tip , 11 cm</td></tr><tr><td>Transfer pipettes&amp;nbsp;</td><td>Samco Scientific&amp;nbsp;</td><td>225</td><td>Graduated, large bulb, 7.5 mL, non sterile</td></tr><tr><td>Parafilm M paraffin film</td><td>Brand&amp;nbsp;</td><td>701606</td><td>&amp;nbsp;4 in x 125 ft roll</td></tr><tr><td>12-well untreated tissue culture plate</td><td>VWR</td><td>15705-059</td><td>Untreated, flat bottom, sterile, Falcon brand</td></tr><tr><td>Plastic food containers (for colony)&amp;nbsp;</td><td>Ziploc</td><td>Large rectangle</td><td>2.25 qt (2.12 L), 10&quot; x 6 -3/4 &quot; x 3 -3/16&quot;&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Planaria (&lt;em&gt;Girardia tigrina&lt;/em&gt;)</td><td>Carolina Biological</td><td>132954</td><td>Sold as &quot;Brown&quot; Planaria; most often they are &lt;em&gt;G. tigrina&lt;/em&gt; (aka &lt;em&gt;Dugesia tigrina&lt;/em&gt;), but sometimes are &lt;em&gt;G. dorotocephala&lt;/em&gt; (aka &lt;em&gt;Dugesia dorotocephala&lt;/em&gt;); either will work.</td></tr><tr><td>Planaria (&lt;em&gt;Schmidtea mediterranea&lt;/em&gt;)</td><td>n/a</td><td>n/a</td><td>&lt;em&gt;S. mediterranea&lt;/em&gt; are not commercially available. At this time animals are only obtainable from laboratories that use them and have extra animals.</td></tr><tr><td>Brown paper towels&amp;nbsp;</td><td>Grainger</td><td>2U229</td><td>9-3/16 x 9-3/8&quot; 1-Ply Multifold Paper Towel, UNBLEACHED</td></tr><tr><td>Wash bottle (for worm water), optional</td><td>VWR</td><td>16650-275</td><td>Wash Bottles, Low-Density Polyethylene, Wide Mouth, 500 mL</td></tr><tr><td>Anti-synapsin antibody, optional</td><td>Developmental Studies Hybridoma Bank</td><td>3C11</td><td>Supernatant</td></tr><tr><td>Anti-arrestin antibody, optional</td><td>n/a</td><td>n/a</td><td>Not commercially available. Kind gift from Michael Levin, Tufts University</td></tr><tr><td>Nalgene Lowboy carboy with spigot (for storing worm water), optional</td><td>Nalge Nunc International Corporation</td><td>2324-0015</td><td>15 L,&amp;nbsp; polypropylene, low profile makes it easier to fill plastic colony containers&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Custom Peltier plate, optional</td><td>Williams Machine, Foxboro, MA&amp;nbsp;</td><td>n/a</td><td>Design specifics courtesy of Junji Morokuma, Tufts University:&amp;nbsp; Peltier plate is constructed of a standard thermoelectric heat pump (for example, All Electronics Corp Catalog # PJT-1, 30 mm&lt;sup&gt;2&lt;/sup&gt;).&amp;nbsp; The square heat pump is covered with a thin mirrored surface, then placed inside a 30 mm&lt;sup&gt;2&lt;/sup&gt; 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&amp;nbsp; &quot;anchored&quot; 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 &quot;foot&quot; that fits into the opening of your microscope&#039;s base plate.&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>DC power source (for Peltier plate), optional</td><td>B &amp;amp; K Precision</td><td>1665</td><td>Regulated Low Voltage DC Power Supply, 1-18 V (DC), 1-10 amps.</td></tr><tr><td>Other common supplies</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Gloves</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Razor blade&amp;nbsp;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Scissors</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dissecting scope with gooseneck lighting</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Chopstick rests, optional</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

surgical ablation assay for studying eye regeneration in planarians

No estudo de células estaminais adultas e os mecanismos regenerativos, vermes planarian são um grampo no sistema modelo in vivo. Isto é devido em grande parte à sua população de células-tronco pluripotentes abundante e capacidade de regenerar todos os tipos de células e tecidos após lesões que seria catastrófico para a maioria dos animais. Recentemente, planárias ganharam popularidade como um modelo para a regeneração olho. A sua capacidade de regenerar todo o olho (composto de dois tipos de tecidos: células pigmentares e fotorreceptores) permite a dissecção dos mecanismos que regulam a regeneração sistema visual. ablação do olho tem diversas vantagens sobre outras técnicas (tais como a decapitação ou furador) para examinar as vias e os mecanismos específicos do olho, o mais importante dos quais é que a regeneração é largamente restringida a tecidos oculares sozinho. A finalidade deste artigo vídeo é para demonstrar como para remover de forma fiável a taça óptica planarian sem perturbar o cérebro ou tecidos circundantes.O tratamento de vermes e manutenção de uma colónia criada também é descrito. Esta técnica utiliza uma 31 L, agulha de insulina 16/05 polegadas para colher cirurgicamente para fora a cúpula óptica de planarians imobilizados numa placa fria. Este método engloba tanto simples e dupla ablação olho, com olhos de regeneração no prazo de 1-2 semanas, para permitir que uma ampla gama de aplicações. Em particular, esta técnica de ablação pode ser facilmente combinado com (interferência de ARN) telas farmacológicas e genéticas para uma melhor compreensão dos mecanismos de regeneração e da sua evolução, células estaminais do olho e a sua manutenção, e respostas comportamentais phototaxic e sua base neurológica.

Para o primeiro 1-2 h após a cirurgia, os animais podem apresentar movimento diminuiu em comparação com vermes intactos (no entanto, eles ainda se move). Se desejado, vermes vai comer dentro de 24 horas após a cirurgia (por exemplo, para a alimentação de RNAi). Ao seguir a regeneração olho nos mesmos indivíduos ao longo do tempo, certifique-se para tirar uma fotografia de cada verme tanto antes da cirurgia (intacto) e em 1 h após ablação (HPA). Ao fim de 4 dias após a ablaç...

Watch this Scientific Journal Video about Surgical Ablation Assay for Studying Eye Regeneration in Planarians at JoVE.com

Surgical Ablation Assay for Studying Eye Regeneration in Planarians

Este protocolo mostra como para excisar consistentemente olhos planarian (copos óptica), sem perturbar os tecidos circundantes. Utilizando uma agulha de seringa de insulina e, de um ou ambos os olhos pode ser cauterizado para facilitar investigações sobre os mecanismos que regulam a regeneração do olho, a evolução de regeneração visual, e a base neural de comportamento induzida pela luz.

Surgical Ablation Ensaio para Estudar Eye Regeneração em Planárias

In the study of adult stem cells and regenerative mechanisms, planarian flatworms are a staple in vivo model system. This is due in large part to their ...

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Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

10.9K visualizações.  Western Michigan University.  Este protocolo mostra como para excisar consistentemente olhos planarian (copos óptica), sem perturbar os tecidos circundantes. Utilizando uma agulha de seringa de insulina e, de um ou ambos os olhos pode ser cauterizado para facilitar investigações sobre os mecanismos que regulam a regeneração do olho, a evolução de regeneração visual, e a base neural de comportamento induzida pela luz. 

Vídeo: Surgical Ablation Assay for Studying Eye Regeneration in Planarians

Chemical Amputation and Regeneration of the Pharynx in the Planarian Schmidtea mediterranea

Planarians are flatworms that are extremely efficient at regeneration. They owe this ability to a large number of stem cells that can rapidly respond to any type of injury. Common injury models in these animals remove large amounts of tissue, which damages multiple organs. To overcome this broad tissue damage, we describe here a method to selectively remove a single organ, the pharynx, in the planarian Schmidtea mediterranea. We achieve this by soaking animals in a solution containing the cytochrome oxidase inhibitor sodium azide. Brief exposure to sodium azide causes extrusion of the pharynx from the animal, which we call &#34;chemical amputation.&#34;&#160;Chemical amputation removes the entire pharynx, and generates a small wound where the pharynx attaches to the intestine. After extensive rinsing, all amputated animals regenerate a fully functional pharynx in approximately one week. Stem cells in the rest of the body drive regeneration of the new pharynx. Here, we provide a detailed protocol for chemical amputation, and describe both histological and behavioral methods to assess successful amputation and regeneration.

Chemical Amputation and Regeneration of the Pharynx in the Planarian Schmidtea mediterranea

The planarian Schmidtea mediterranea is an excellent model for studying stem cells and tissue regeneration. This publication describes a method to selectively remove one organ, the pharynx, by exposing animals to the chemical sodium azide. This protocol also outlines methods for monitoring pharynx regeneration.

Química amputação e regeneração da faringe nos Turbellaria mediterranea Schmidtea

Planarians are flatworms that are extremely efficient at regeneration. They owe this ability to a large number of stem cells that can rapidly respond to ...

Biologia do Desenvolvimento

A Planarian Motility Assay to Gauge the Biomodulating Properties of Natural Products

A straightforward, controllable means of using the non-parasitic planarian, Dugesia tigrina, a free-living aquatic flatworm, to study the stimulant and withdrawal properties of natural products is described. Experimental assays benefitting from unique aspects of planarian physiology have been applied to studies on wound healing, regeneration, and tumorigenesis. In addition, because planarians exhibit sensitivity to a variety of environmental stimuli and are capable of learning and developing conditioned responses, they can be used in behavioral studies examining learning and memory. Planarians possess a basic bilateral symmetry and a central nervous system that uses neurotransmitter systems amenable to studies examining the effects of neuromuscular biomodulators. Consequently, experimental systems monitoring planarian movement and motility have been developed to examine substance addiction and withdrawal. Because planarian motility offers the potential for a sensitive, easily standardized motility assay system to monitor the effect of stimuli, the planarian locomotor velocity (pLmV) test was adapted to monitor both stimulation and withdrawal behaviors by planarians through the determination of the number of grid lines crossed by the animals with time. Here, the technique and its application are demonstrated and explained.

Planarian motility is used to gauge the stimulant and withdrawal properties of natural products when compared to the movement of the animals in spring water alone.

Um ensaio planário de motilidade para medir as propriedades biomodulantes de produtos naturais

A straightforward, controllable means of using the non-parasitic planarian, Dugesia tigrina, a free-living aquatic flatworm, to study the stimulant and ...

Bioquímica

Confocal Microscope-Based Laser Ablation and Regeneration Assay in Zebrafish Interneuromast Cells

Hair cells are mechanosensory cells that mediate the sense of hearing. These cells do not regenerate after damage in humans, but they are naturally replenished in non-mammalian vertebrates such as zebrafish. The zebrafish lateral line system is a useful model for characterizing sensory hair cell regeneration. The lateral line is comprised of hair cell-containing organs called neuromasts, which are linked together by a string of interneuromast cells (INMCs). INMCs act as progenitor cells that give rise to new neuromasts during development. INMCs can repair gaps in the lateral line system created by&#160;cell death. A method is described here for selective INMC ablation using a conventional laser-scanning confocal microscope and transgenic fish that express green fluorescent protein in INMCs. Time-lapse microscopy is then used to monitor INMC regeneration and determine the rate of gap closure. This represents an accessible protocol for cell ablation that does not require specialized equipment, such as a high-powered pulsed ultraviolet laser. The ablation protocol may serve broader interests, as it could be useful for the ablation of additional cell types, employing a tool set that is already available to many users. This technique will further enable the characterization of INMC regeneration under different conditions and from different genetic backgrounds, which will advance the understanding of sensory progenitor cell regeneration.

Laser ablation is a widely applicable technology for studying regeneration in biological systems. The presented protocol describes use of a standard laser-scanning confocal microscope for laser ablation and subsequent time-lapse imaging of regenerating interneuromast cells in the zebrafish lateral line.

Ablação e Regeneração a laser baseada em microscópio confocal em células interneuromast baseadas em zebrafish

Hair cells are mechanosensory cells that mediate the sense of hearing. These cells do not regenerate after damage in humans, but they are naturally ...

Eye Removal in Living Zebrafish Larvae to Examine Innervation-dependent Growth and Development of the Visual System

Zebrafish exhibit remarkable life-long growth and regenerative abilities. For example, specialized stem cell niches established during embryogenesis support continuous growth of the entire visual system, both in the eye and the brain. Coordinated growth between the retinae and the optic tectum ensures accurate retinotopic mapping as new neurons are added in the eyes and brain. To address whether retinal axons provide crucial information for regulating tectal stem and progenitor cell behaviors such as survival, proliferation, and/or differentiation, it is necessary to be able to compare innervated and denervated tectal lobes within the same animal and across animals. 
Surgical removal of one eye from living larval zebrafish followed by observation of the optic tectum achieves this goal. The accompanying video demonstrates how to anesthetize larvae, electrolytically sharpen tungsten needles, and use them to remove one eye. It next shows how to dissect brains from fixed zebrafish larvae. Finally, the video provides an overview of the protocol for immunohistochemistry and a demonstration of how to mount stained embryos in low-melting-point agarose for microscopy.

The article explains how to surgically remove eyes from living zebrafish larvae as the first step toward investigating how retinal input influences optic tectum growth and development. In addition, the article provides information about larval anesthetization, fixation, and brain dissection, followed by immunohistochemistry and confocal imaging.

Remoção de olhos em larvas de zebrafish vivos para examinar o crescimento e desenvolvimento dependentes da inervação do sistema visual

Zebrafish exhibit remarkable life-long growth and regenerative abilities. For example, specialized stem cell niches established during embryogenesis ...

Laser Ablation of the Zebrafish Pronephros to Study Renal Epithelial Regeneration

Acute kidney injury (AKI) is characterized by high mortality rates from deterioration of renal function over a period of hours or days that culminates in renal failure1. AKI can be caused by a number of factors including ischemia, drug-based toxicity, or obstructive injury1. This results in an inability to maintain fluid and electrolyte homeostasis. While AKI has been observed for decades, effective clinical therapies have yet to be developed. Intriguingly, some patients with AKI recover renal functions over time, a mysterious phenomenon that has been only rudimentally characterized1,2. Research using mammalian models of AKI has shown that ischemic or nephrotoxin-injured kidneys experience epithelial cell death in nephron tubules1,2, the functional units of the kidney that are made up of a series of specialized regions (segments) of epithelial cell types3. Within nephrons, epithelial cell death is highest in proximal tubule cells. There is evidence that suggests cell destruction is followed by dedifferentiation, proliferation, and migration of surrounding epithelial cells, which can regenerate the nephron entirely1,2. However, there are many unanswered questions about the mechanisms of renal epithelial regeneration, ranging from the signals that modulate these events to reasons for the wide variation of abilities among humans to regenerate injured kidneys.
The larval zebrafish provides an excellent model to study kidney epithelial regeneration as its pronephric kidney is comprised of nephrons that are conserved with higher vertebrates including mammals4,5. The nephrons of zebrafish larvae can be visualized with fluorescence techniques because of the relative transparency of the young zebrafish6. This provides a unique opportunity to image cell and molecular changes in real-time, in contrast to mammalian models where nephrons are inaccessible because the kidneys are structurally complex systems internalized within the animal. Recent studies have employed the aminoglycoside gentamicin as a toxic causative agent for study of AKI and subsequent renal failure: gentamicin and other antibiotics have been shown to cause AKI in humans, and researchers have formulated methods to use this agent to trigger kidney damage in zebrafish7,8. However, the effects of aminoglycoside toxicity in zebrafish larvae are catastrophic and lethal, which presents a difficulty when studying epithelial regeneration and function over time. Our method presents the use of targeted cell ablation as a novel tool for the study of epithelial injury in zebrafish. Laser ablation gives researchers the ability to induce cell death in a limited population of cells. Varying areas of cells can be targeted based on morphological location, function, or even expression of a particular cellular phenotype. Thus, laser ablation will increase the specificity of what researchers can study, and can be a powerful new approach to shed light on the mechanisms of renal epithelial regeneration. This protocol can be broadly applied to target cell populations in other organs in the zebrafish embryo to study injury and regeneration in any number of contexts of interest.

Acute kidney injury (AKI) in humans is a common clinical problem caused by damage to the epithelial cells that comprise kidney nephrons, and AKI is associated with high mortality rates of 50-70%1. Following epithelial cell destruction, nephrons have a limited ability to regenerate, though the mechanisms and limitations that guide this phenomenon remain poorly understood. In this video article, we describe our technique for targeted laser ablation of kidney nephron cells in the zebrafish embryo kidney, or pronephros. Our new method can be used to complement nephrotoxicity-induced models of AKI and gain a high-resolution understanding of the cell and molecular alterations that are associated with epithelial regeneration in the kidney nephron.

Ablação a laser da Pronephros Zebrafish para estudo da regeneração epitelial renal

Acute kidney injury (AKI) is characterized by high mortality rates from deterioration of renal function over a period of hours or days that culminates in ...

Biologia

Pharmacological and Functional Genetic Assays to Manipulate Regeneration of the Planarian Dugesia japonica

Free-living planarian flatworms have a long history of experimental usage owing to their remarkable regenerative abilities1. Small fragments excised from these animals reform the original body plan following regeneration of missing body structures. For example if a 'trunk' fragment is cut from an intact worm, a new 'head' will regenerate anteriorly and a 'tail' will regenerate posteriorly restoring the original 'head-to-tail' polarity of body structures prior to amputation (Figure 1A).
Regeneration is driven by planarian stem cells, known as 'neoblasts' which differentiate into ~30 different cell types during normal body homeostasis and enforced tissue regeneration. This regenerative process is robust and easy to demonstrate. Owing to the dedication of several pioneering labs, many tools and functional genetic methods have now been optimized for this model system. Consequently, considerable recent progress has been made in understanding and manipulating the molecular events underpinning planarian developmental plasticity2-9.
The planarian model system will be of interest to a broad range of scientists. For neuroscientists, the model affords the opportunity to study the regeneration of an entire nervous system, rather than simply the regrowth/repair of single nerve cell process that typically are the focus of study in many established models. Planarians express a plethora of neurotransmitters10, represent an important system for studying evolution of the central nervous system11, 12 and have behavioral screening potential13, 14. 
Regenerative outcomes are amenable to manipulation by pharmacological and genetic apparoaches. For example, drugs can be screened for effects on regeneration simply by placing body fragments in drug-containing solutions at different time points after amputation. The role of individual genes can be studied using knockdown methods (in vivo RNAi), which can be achieved either through cycles of microinjection or by feeding bacterially-expressed dsRNA constructs8, 9, 15. Both approaches can produce visually striking phenotypes at high penetrance- for example, regeneration of bipolar animals16-21. To facilitate adoption of this model and implementation of such methods, we showcase in this video article protocols for pharmacological and genetic assays (in vivo RNAi by feeding) using the planarian Dugesia japonica.

Pharmacological and Functional Genetic Assays to Manipulate Regeneration of the Planarian Dugesia japonica

An attractive model for studying stem cell differentiation within a live animal is the planarian flatworm. Regeneration is studied by simple amputation experiments that are easily performed in a basic laboratory and are amenable to pharmacological and genetic (in vivo RNAi) manipulation as detailed by protocols in this article.

Farmacológica e funcional Ensaios genética para manipular Regeneração da planária Dugesia japonica</em

Free-living planarian flatworms have a long history of experimental usage owing to their remarkable regenerative abilities1. Small fragments excised from ...

M&#252;ller Glia Cell Activation in a Laser-induced Retinal Degeneration and Regeneration Model in Zebrafish

A fascinating difference between teleost and mammals is the lifelong potential of the teleost retina for retinal neurogenesis and regeneration after severe damage. Investigating the regeneration pathways in zebrafish might bring new insights to develop innovative strategies for the treatment of retinal degenerative diseases in mammals. Herein, we focused on the induction of a focal lesion to the outer retina in adult zebrafish by means of a 532 nm diode laser. A localized injury allows investigating biological processes that take place during retinal degeneration and regeneration directly at the area of damage. Using non-invasive optical coherence tomography (OCT), we were able to define the location of the damaged area and monitor subsequent regeneration in vivo. Indeed, OCT imaging produces high-resolution, cross-sectional images of the zebrafish retina, providing information which was previously only available with histological analyses. In order to confirm the data from real-time OCT, histological sections were performed and regenerative response after the induction of the retinal injury was investigated by immunohistochemistry.

The zebrafish is a popular animal model to study mechanisms of retinal degeneration/regeneration in vertebrates. This protocol describes a method to induce localized injury disrupting the outer retina with minimal damage to the inner retina. Subsequently, we monitor in vivo the retinal morphology and the M&#252;ller glia response throughout retinal regeneration.

Ativação de células da Müller Glia em um modelo de regeneração no Zebrafish e degeneração retiniana induzida por Laser

A fascinating difference between teleost and mammals is the lifelong potential of the teleost retina for retinal neurogenesis and regeneration after ...

Neurociência

Planarian Immobilization, Partial Irradiation, and Tissue Transplantation

The planarian, a freshwater flatworm, has proven to be a powerful system for dissecting metazoan regeneration and stem cell biology1,2. Planarian regeneration of any missing or damaged tissues is made possible by adult stem cells termed neoblasts3. Although these stem cells have been definitively shown to be pluripotent and singularly capable of reconstituting an entire animal4, the heterogeneity within the stem cell population and the dynamics of their cellular behaviors remain largely unresolved. Due to the large number and wide distribution of stem cells throughout the planarian body plan, advanced methods for manipulating subpopulations of stem cells for molecular and functional study in vivo are needed.
Tissue transplantation and partial irradiation are two methods by which a subpopulation of planarian stem cells can be isolated for further study. Each technique has distinct advantages. Tissue transplantation allows for the introduction of stem cells, into a na&iuml;ve host, that are either inherently genetically distinct or have been previously treated pharmacologically. Alternatively, partial irradiation allows for the isolation of stem cells within a host, juxtaposed to tissue devoid of stem cells, without the introduction of a wound or any breech in tissue integrity. Using these two methods, one can investigate the cell autonomous and non-autonomous factors that control stem cell functions, such as proliferation, differentiation, and migration.
Both tissue transplantation5,6 and partial irradiation7 have been used historically in defining many of the questions about planarian regeneration that remain under study today. However, these techniques have remained underused due to the laborious and inconsistent nature of previous methods. The protocols presented here represent a large step forward in decreasing the time and effort necessary to reproducibly generate large numbers of grafted or partially irradiated animals with efficacies approaching 100 percent. We cover the culture of large animals, immobilization, preparation for partial irradiation, tissue transplantation, and the optimization of animal recovery. Furthermore, the work described here demonstrates the first application of the partial irradiation method for use with the most widely studied planarian, Schmidtea mediterranea. Additionally, efficient tissue grafting in planaria opens the door for the functional testing of subpopulations of na&iuml;ve or treated stem cells in repopulation assays, which has long been the gold-standard method of assaying adult stem cell potential in mammals8. Broad adoption of these techniques will no doubt lead to a better understanding of the cellular behaviors of adult stem cells during tissue homeostasis and regeneration.

An effective method for grafting tissue of defined and consistent size between planaria is described. Also included is a description of how the immobilization technique used for transplantation can be adapted, in conjunction with lead shields, for the partial irradiation of live animals.

Imobilização planária, irradiação parcial e Transplante de Tecidos

The planarian, a freshwater flatworm, has proven to be a powerful system for dissecting metazoan regeneration and stem cell biology1,2. Planarian ...

An Assay for Lateral Line Regeneration in Adult Zebrafish

Due to the clinical importance of hearing and balance disorders in man, model organisms such as the zebrafish have been used to study lateral line development and regeneration. The zebrafish is particularly attractive for such studies because of its rapid development time and its high regenerative capacity. To date, zebrafish studies of lateral line regeneration have mainly utilized fish of the embryonic and larval stages because of the lower number of neuromasts at these stages. This has made quantitative analysis of lateral line regeneration/and or development easier in the earlier developmental stages. Because many zebrafish models of neurological and non-neurological diseases are studied in the adult fish and not in the embryo/larvae, we focused on developing a quantitative lateral line regenerative assay in adult zebrafish so that an assay was available that could be applied to current adult zebrafish disease models. Building on previous studies by Van Trump et al.17&#160;that described procedures for ablation of hair cells in adult Mexican blind cave fish and zebrafish (Danio rerio), our assay was designed to allow quantitative comparison between control and experimental groups. This was accomplished by developing a regenerative neuromast standard curve based on the percent of neuromast reappearance over a 24 hr time period following gentamicin-induced necrosis of hair cells in a defined region of the lateral line. The assay was also designed to allow extension of the analysis to the individual hair cell level when a higher level of resolution is required.

Because many zebrafish models of neurological and non-neurological diseases are studied in the adult fish rather than the embryo/larvae, we developed a quantitative lateral line regenerative assay that can be applied to adult zebrafish disease models. The assay involved resolution at the 1) neuromast and 2) individual hair cell levels.

Um ensaio para a lateral de Regeneração de Linha em Zebrafish Adulto

Due to the clinical importance of hearing and balance disorders in man, model organisms such as the zebrafish have been used to study lateral line ...

Nitroreductase/Metronidazole-Mediated Ablation and a MATLAB Platform (RpEGEN) for Studying Regeneration of the Zebrafish Retinal Pigment Epithelium

The retinal pigment epithelium (RPE) resides at the back of the eye and performs functions essential for maintaining the health and integrity of adjacent retinal and vascular tissues. At present, the limited reparative capacity of mammalian RPE, which is restricted to small injuries, has hindered progress to understanding in vivo RPE regenerative processes. Here, a detailed methodology is provided to facilitate the study of in vivo RPE repair utilizing the zebrafish, a&#160;vertebrate model capable of robust tissue regeneration. This protocol describes a transgenic nitroreductase/metronidazole (NTR/MTZ)-mediated injury paradigm (rpe65a:nfsB-eGFP), which results in ablation of the central two-thirds of the RPE after 24 h treatment with MTZ, with subsequent tissue recovery. Focus is placed on RPE ablations in larval zebrafish and methods for testing the effects of pharmacological compounds on RPE regeneration are also outlined. Generation and validation of RpEGEN, a MATLAB script created to automate quantification of RPE regeneration based on pigmentation, is also discussed. Beyond active RPE repair mechanisms, this protocol can be expanded to studies of RPE degeneration and injury responses as well as the effects of RPE damage on adjacent retinal and vascular tissues, among other cellular and molecular processes. This zebrafish system holds significant promise in identifying genes, networks, and processes that drive RPE regeneration and RPE disease-related mechanisms, with the long-term goal of applying this knowledge to mammalian systems and, ultimately, toward therapeutic development.

Nitroreductase/Metronidazole-Mediated Ablation and a MATLAB Platform RpEGEN for Studying Regeneration of the Zebrafish Retinal Pigment Epithelium

This protocol describes the methodology to genetically ablate the retinal pigment epithelium (RPE) using a transgenic zebrafish model. Adapting the protocol to incorporate signaling pathway modulation using pharmacological compounds is extensively detailed. A MATLAB platform for quantifying RPE regeneration based on pigmentation was developed and is presented and discussed.

Ablação Mediada por Nitroreductase/Metronidazole e uma Plataforma MATLAB (RpEGEN) para estudar a regeneração do Pigmento Retinal de Zebrafish Epithelium

The retinal pigment epithelium (RPE) resides at the back of the eye and performs functions essential for maintaining the health and integrity of adjacent ...