Titelaufnahme

Titel
Visualizing vertebrate embryos in three dimensions : a method and protocols / Stefan H. Geyer
Verfasser / VerfasserinGeyer, Stefan
Begutachter / BegutachterinWeninger, Wolfgang
Erschienen2009
Umfang124 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Med. Univ., Diss., 2009
Anmerkung
Abstract, Zsfassung
SpracheEnglisch
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)3D Modell / Episkopische Mikroskopie / Entwicklungsbiologie / Bildgebung / Genexpressionsmuster / Embryologie
Schlagwörter (EN)3D modelling / epsicopic microscopy / developmental biology / imaging / gene expression pattern / embryology
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-6391 Persistent Identifier (URN)
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Visualizing vertebrate embryos in three dimensions [2.2 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

In dieser Dissertation werden eine neue episkopische Methode zur Generierung dreidimensionaler (3D) Volumsdatensätze sowie detaillierte Protokolle zu ihrer Anwendung an Proben verschiedener Spezies präsentiert und evaluiert. Embryos, Neonaten und Gewebsproben biomedizinischer Modellorganismen werden herangezogen, um die Genese cardiovaskulärer Malformationen sowie die Steuerung normaler und pathologischer cardiovaskulärer Remodellierungsprozesse zu erforschen. Dies beinhaltet topologische und morphometrische Analysen sowie die 3D-Visualisierung molekularer Signale im räumlichen Zusammenhang mit Zellen, Geweben und Organen.

Ziel meiner Arbeit war es, zur Entwicklung einer zeitsparenden 3D-Datengenerierungsmethode beizutragen mit der hochauflösende Volumsdatensätze produziert werden können. Diese sollen eine exakte Darstellung der Gewebsarchitektur und der Genexpressionsmuster in den Organen von Embryos, sowie der Gewebsarchitektur neonataler und adulter Gewebsproben ermöglichen. Darüber hinaus sollten Protokolle zur Prozessierung von Proben und zur Datengenerierung erstellt, optimiert, und evaluiert werden. Als Mitarbeiter in einem internationalen Team entwickelte ich die Methode "High resolution episcopic microscopy" (HREM). HREM ist eine episkopische Methode und generiert Serien von exakt gleichartig orientierten digitalen Bildern histologisch eingebetteter Proben, die während des Schneidens an einem Mikrotom direkt von der Oberfläche eines Harzblockes aufgenommen werden. Protokolle zur Prozessierung unspezifisch und spezifisch gefärbter Maus-, Huhn-, Wachtel-, Frosch- und Zebrafischembryos verschiedenster Größe und Entwicklungsstadien wurden erstellt und getestet. Weiters entwickelte und evaluierte ich Protokolle zur Verarbeitung neonataler und adulter Gewebsproben und nicht biomedizinischer Materialien. Schlussendlich trug dieses Projekt zur Entwicklung einer Pipeline bei, die MRI (micro-magnetic resonance imaging) und HREM kombiniert, und so eine sowohl rasche als auch hoch detaillierte Phänotypisierung mutanter Mausembryos erlaubt.

Zusammenfassung (Englisch)

In this thesis an episcopic three dimensional (3D) volume data generation method and detailed protocols for processing specimens of various species are presented and evaluated.

Embryos, neonates and tissue samples of biomedical model organisms are utilized for researching the genesis of cardiovascular malformations and the orchestration of normal and pathological cardiovascular remodeling processes. Such research involves topological and morphometric analysis and the 3D visualization of molecular signals in the context of cells, tissues, and organs. My thesis project aimed at contributing to the development of a fast 3D data generation method that is capable of producing high resolution volume data, which show detailed tissue architecture, and gene expression patterns in the context of embryonic organs and of neonate and adult tissue samples. It further aimed at developing, optimizing, and evaluating protocols for specimen preparation and data generation. As collaborator of an international team, I developed the high resolution episcopic microscopy (HREM) method. HREM is an episcopic 3D imaging method, which captures stacks of exactly aligned digital images directly from the surface of a block containing a histologically embedded specimen during its physical sectioning on a microtome. For this method I developed and tested protocols for processing unspecifically and specifically whole mount stained mouse, chick, quail, frog, and zebrafish embryos of different sizes and developmental stages.

Furthermore I developed and tested protocols for processing tissue samples of neonatal and adult (including human) and non-biomedical materials. Finally, my thesis project contributed to the development of a micro-magnetic resonance imaging (MRI) - HREM pipeline, which permits the rapid but detailed phenotyping of mouse embryos and fetus as produced in large mutagenesis studies.