Zebrabow：ゼブラフィッシュにおける細胞追跡と系統解析のためのマルチスペクトル細胞標識

イメージングおよび細胞標識技術の進歩により、発達および神経生物学的プロセスの理解が大幅に向上しました。脊椎動物の中で、ゼブラフィッシュは、そのサイズが小さいため、in vivoイメージングにユニークに適しています。ただし、長期間にわたって細胞を区別し、従うことは依然として困難です。以前の研究では、CREリコンビナーゼを介した組換えが、隣接細胞におけるスペクトル明確な蛍光タンパク質（RFP、YFPおよびCFP）の組み合わせ発現を引き起こし、色の「脳bow」を作成することが示されています。蛍光タンパク質のランダムな組み合わせは、隣接する細胞を区別し、細胞の相互作用を視覚化し、系統解析を実行する方法を提供します。ここでは、ゼブラフィッシュのin vivoマルチカラーイメージングのためのZebrabow（Zebrafish Brainbow）ツールについて説明します。まず、広く表現されているUBI：Zebrabowラインが、CREアクティビティを変調することで最適化できる多様な色プロファイルを提供することを示します。第二に、色は娘の細胞間で等しく継承され、胚および幼虫の段階全体で安定したままであることがわかります。第三に、UAS：ZebrabowラインをGAL4と組み合わせて使用して、広範または組織固有の発現パターンを生成し、軸索プロセスの追跡を促進できることを示します。第4に、Zebrabowを長期系統解析に使用できることを実証します。角膜をモデルシステムとして使用して、胚性角膜上皮クローンが、末梢角膜からの細胞の中心膨張によって形成された大きなくさび形のクローンに置き換えられるという証拠を提供します。ここに掲載されているZebrabowツールセットは、ゼブラフィッシュの次世代色ベースの解剖学的および系統分析のためのリソースを提供します。

Advances in imaging and cell-labeling techniques have greatly enhanced our understanding of developmental and neurobiological processes. Among vertebrates, zebrafish is uniquely suited for in vivo imaging owing to its small size and optical translucency. However, distinguishing and following cells over extended time periods remains difficult. Previous studies have demonstrated that Cre recombinase-mediated recombination can lead to combinatorial expression of spectrally distinct fluorescent proteins (RFP, YFP and CFP) in neighboring cells, creating a 'Brainbow' of colors. The random combination of fluorescent proteins provides a way to distinguish adjacent cells, visualize cellular interactions and perform lineage analyses. Here, we describe Zebrabow (Zebrafish Brainbow) tools for in vivo multicolor imaging in zebrafish. First, we show that the broadly expressed ubi:Zebrabow line provides diverse color profiles that can be optimized by modulating Cre activity. Second, we find that colors are inherited equally among daughter cells and remain stable throughout embryonic and larval stages. Third, we show that UAS:Zebrabow lines can be used in combination with Gal4 to generate broad or tissue-specific expression patterns and facilitate tracing of axonal processes. Fourth, we demonstrate that Zebrabow can be used for long-term lineage analysis. Using the cornea as a model system, we provide evidence that embryonic corneal epithelial clones are replaced by large, wedge-shaped clones formed by centripetal expansion of cells from the peripheral cornea. The Zebrabow tool set presented here provides a resource for next-generation color-based anatomical and lineage analyses in zebrafish.