JoVE Journal > Neuroscience
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
自动翻译
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
神经科学

. פשוט תאכל לשעבר אלקטרופורציה ותרבויות פרוסה Organotypic מוח עובריים בעכבר עבור Live-הדמיה של העברת Interneurons GABAergic

Published: April 20, 2018
doi:
10.3791/57526
, , ,
1Centre de recherche du CHU Sainte-Justine, 2Department of Neuroscience,Université de Montréal, 3Department of pathology and cellular biology,Université de Montréal, 4Department of Pediatrics,Université de Montréal

Summary

כאן, אנו מספקים שיטה נמוכים ואמין כדי ליצור electroporated המוח organotypic פרוסה תרבויות מעוברים עכבר מתאים מיקרוסקופיה קונפוקלית טכניקות הדמיה לחיות.

Abstract

GABAergic interneurons (INs) הם מרכיבים קריטיים של רשתות עצביים לנהוג קוגניציה והתנהגות. תוספות נועד לאכלס את קליפת להעביר tangentially את מקומם המוצא telencephalon הגחוני (ובכלל זה המדיאלי, סימטרית ganglionic הרוחביים (MGE, CGE)) לצלחת בקליפת המוח הגבי בתגובה מגוון של פנימי, חיצוני רמזים. מתודולוגיות שונות פותחו במהלך השנים גנטית לתמרן מסלולים ספציפיים ולחקור כיצד הם להסדיר את השינויים הדינמיים cytoskeletal הדרושים עבור נאות בהעברה. אלקטרופורציה בתוך הרחם נעשה שימוש נרחב כדי לחקור את ההשפעה של דיכוי גנים או ביטוי ב- IN מסוימים תת תוך הערכת ההשפעה על מורפולוגיה והמיקום הסופי. עם זאת, בעוד גישה זו משמשת ברצון לשנות בצורה רדיאלית העברת תאים כפירמידה, זה יותר מבחינה טכנית מאתגר כאשר המיקוד מהווה בתוך הרחם אלקטרופורציה יוצרת תשואה נמוכה נותן שיעורי ההישרדות ירידה של הגורים כאשר אלקטרופורציה מבוצע לפני e14.5, כפי שמקובל כשלמדתי נגזר MGE הארצי. בגישה אלטרנטיבית, MGE explants מספקים גישה נוחה אל MGE וכדי להקל על ההדמיה של In מהונדסים. עם זאת, ב- explants אלה, תוספות נודדים אל מטריצה מלאכותיים, ללא הדרכה אנדוגני רמזים, תשומות דפנות התלמוס. זה הוביל אותנו כדי למטב את שיטת איפה הארצי יכול להעביר בסביבה יותר נטורליסטי, תוך עקיפת האתגרים הטכניים של גישות בתוך הרחם . בנייר זה, אנו מתארים את השילוב של הרחם לשעבר אלקטרופורציה מוח עובריים בעכבר ואחריו organotypic תרבויות פרוסה בקלות לעקוב אחר, תמונה, לשחזר מהונדסים תוספות מעבר לאורך שבילים טבעיים שלהם, בתגובה רמזים אנדוגני. גישה זו מאפשרת כימות שני של ההיבטים דינמי בהעברה עם הדמיה קונאפוקלית זמן לשגות, כמו גם את ניתוח מפורט של פרמטרים שונים מורפולוגית באמצעות שחזורים העצבית על רקמת immunolabeled קבוע.

Introduction

GABAergic קורטיקלית interneurons (INs) מגוונים לגבי תכונותיהם הביוכימי, מאפיינים פיזיולוגיים וקישוריות, ולסיים הם פונקציות שונות רשתות בוגר1,2,3 ,4,5. המפרט של תתי סוגים שונים של תוספות קורטיקלית מוסדר בחוזקה דרך מפלי גנטי כי כבר למדה בהרחבה1,2. הרוב (70%) של תוספות GABAergic קורטיקלית מקורן אבות ב המדיאלי ganglionic קדושתו (MGE), מבנה עובריים ממוקם ventrally, ו עליך להעביר על פני מרחקים ארוכים יחסית כדי להגיע את צלחת קורטיקלית1, 2 , 6. בזמן תאים קורטיקליים כפירמידה להעביר בצורה רדיאלית מאזור חדרית (VZ) לצלחת קורטיקלית לאורך לגרדום עכשיו רדיאלי, דונלד, ההעברה וקולו של תוספות, אשר לא צורפו כזה גרדום, דורש מגוון מהותי ו הסימנים החיצוניים כדי למשוך נוירונים נודדים כלפי הלוח בקליפת המוח, בזמן מנחה אותם הרחק מבני קורטיקלית-2,–7,–8. לאחר היציאה מחזור התא, תוספות הם שמופץ מ MGE על-ידי רמזים כימותרפיה-דוחה הביע בתוך VZ של MGE, אשר מפעיל העברה משיק לקראת9,קורטיקלית צלחת10. העברת תוספות למנוע את סטריאטום בעזרת רמזים שונים דוחה11 והם, כשמגיעים לצלחת קורטיקלית, להחליף בין וקולו מצב ההעברה רדיאלי להגיע אל המיקום למינריות הסופי שלהם, חלקית בתגובה רמזים של פירמידה תאים12 ו אחרים אוכלוסיות הסלולרית13. ההעברה של In, עבור אוכלוסיות עצביים אחרים, כרוך שינויים מורפולוגיים דינמיים שונים להתיר תנועת בפועל של הנוירון. ומכניקה עצביים כביכול זו מאופיינת מחזורים חוזרות של שלושה שלבים רצופים: התארכות של תהליך מוביל, של תנועה anterograde פעיל של הגרעין (nucleokinesis), משיכת תהליך נגרר14. בהעברה מוסדר על ידי רמזים רבים פנימי ולא חיצוני להסיע את מסעף ו שיפוץ פעיל של התהליך מוביל להנחות הארצי בכיוון הנכון, קביעת כיוון ומהירות ההעברה14,15 ,16.

גורמים ויסות קורטיקלית בהעברה נחקרו בהרחבה בשנים האחרונות1,2,7,17,18,19,20, יש כבר שמהווה שיבוש בחלק מן השחקנים מולקולרית להוביל להפרעות התפתחותיות, כגון רפואת ילדים עקשן אפילפסיה או אוטיזם ספקטרום הפרעות1,2,21, 22 , 23 , 24. לפיכך, הפיתוח של גישות שונות במבחנה , ויוו יש כנראה תפס לקדם בצורה משמעותית את היכולת שלנו ללמוד תהליך דינמי זה, כפי שנבדקו בעבר25. במבחנה שיטות, כולל וזמינותו קאמרית בוידן, פס בחירה וזמינותו, לספק את האמצעים והמהירה ביותר לשחזור להעריך את הדרישה וההשפעה התא האוטונומי של גנים ספציפיים או חלבונים במהלך ההעברה עצביים, ללא השפעת גורמים אחרים25. אלה מבחני שימושיות במיוחד בשילוב עם הדמיה live8,26,27. עם שיטות אלה, הן בקלות שאוחזר מ- e13.5 MGE והתבניות מבודדת על ידי דיסוציאציה אנזימטי ועל מכניים, אחרי אשר איתות המסלולים שונה, הדרכה רמזים יכול ייחקרו, כמופיע בעבר8,28 . עם זאת, אלה מבחני לקחת את המקום מטריצה חוץ-תאית מלאכותי בהיעדרו של רקמות תלת מימדי אדריכלות, אשר עשוי לשנות מאפייני התנהגות של תאים עצביים, פוטנציאל להשפיע תא העברה ו/או הישרדות25. כדי לעקוף את מגבלות אלה, פותחו vivo לשעבר MGE explants ככלי חלופי כדי לכמת את השינויים מורפולוגי דינמיים המתרחשים במהלך ההעברה יחד עם פרמטרים כגון מהירות וכיוון14, 29. MGE explants הוא יחסית פשוט ושוויונית כבר בהרחבה תיאר במקום30. היא מצריכה את ציפוי של תמצית קטנה של MGE על טפט של תאים קורטיקליים מעורבת, או בתערובת של matrigel וקולגן בנוכחות רמזים מושך או דוחה25, למרות האחרונים הם אופציונליים31. MGE explants לאפשר רזולוציה גבוהה הדמיה של תאים עם תוויות בדלילות, לפשט את המחקר של תהליכים תאיים, כגון שיפוץ cytoskeletal בתהליך המוביל הסתעפות, כפי שמוצג בעבר32,33 ,34 , במחקר הנוכחי. MGE explants שימשו בהצלחה כדי להעריך שינויים cytoskeletal דינמי במהלך ההעברה בסביבה דו-מימדית, למשל לאחר ספציפי מניפולציות תרופתי או chemotactic (ראה, לדוגמה, Tielens. ואח 201633) . אולם, עם גישה זו, תוספות להעביר במסגרת מלאכותי, זה עשוי לשנות ב התנהגות הפארמצבטית ואת המשמעות של תוצאות הניסוי.

לעומת זאת, בתוך הרחם אלקטרופורציה מאפשר מניפולציה גנטית של תוספות בסביבתם הטבעית, היא שיטה הנפוצה להעריך במהירות וביעילות את ההשפעה של רווח הפסד של תפקוד הגן תוך עקיפת המגבלות של נוקאאוט יקר וארוך, טוק-in אסטרטגיות25,35. אלקטרופורציה בתוך הרחם עלולים להיות מוטים לכיוון בבית אבות באמצעות תא סוג ספציפי היזמים ועל ידי מיקום האלקטרודות לכיוון מבני ventromedial, כולל את MGE36. יתר על כן, בתוך הרחם אלקטרופורציה מאפשר ביטוי בזמן של בונה ניסיוני בתוך 1-2 ימים, לעומת 7-10 ימים נדרש לבנות ביטוי באמצעות ויראלי המומנט25. עם זאת, בתוך הרחם אלקטרופורציה של בבית אבות נוטה להיות תפוקה נמוכה. למרות אבות תא כפירמידה ממוקם באזור הגבי חדרית יכולה להיות transfected ביעילות באמצעות בתוך הרחם אלקטרופורציה, פילוח יותר ventrally ממוקם מבנים, כגון MGE, הוא יותר מבחינה טכנית מאתגר, בפרט קטן e13.5 עוברי, השיעור הגבוה של עובריים קטלני עוד יותר מפחית את התשואה ניסיוני25.

כדי לעקוף חלק המגבלות הטכניות הקשורות במבחנה MGE explant הניסויים ולא אלקטרופורציה ויוו ברחם , שמחוץ organotypic פרוסה תרבויות היה מפותח8,37, 38,39. המוח organotypic פרוסה תרבויות מציעים תנאים היתרון מחקה ויוו , בעת היותו פחות יקרים ולגזול מאשר חיה ביצירת מודלים25. אכן, הכנות אלה מאפשרים גישה נוחה MGE, יחד עם הפריט החזותי ספציפי של תוספות, ולא יכול להיות משולב עם מוקד אלקטרופורציה לחקור מסלולים מולקולריים ספציפי ב- INs נודדות סביבה יותר פיזיולוגית8 , 39 , 40 , 41. אנחנו ולכן יש אופטימיזציה גישה עבור organotypic תרבויות38, אשר אנחנו בשילוב עם רחם לשעבר אלקטרופורציה והדמיה קונאפוקלית זמן לשגות, בכדי להעריך את תהליך דינמי מורפולוגיים המתרחשים במהלך ההעברה וקולו של MGE-In. בפרוטוקול הנוכחי הותאם וממוטב אחרים אשר השתמשו לשעבר הרחם או בתוך הרחם המוח אלקטרופורציה organotypic פרוסה תרבויות ללמוד את ההעברה של תאים כפירמידה42,43 ו בקליפת המוח תוספות36,39,44. באופן ספציפי, העכבר העוברים נמצאים ערף, MGE הוא electroporated vivo לשעבר לאחר הזרקה ע של פלסמידים ניסיוני, ומאפשר יותר יעיל, מדויק פילוח של אבות MGE מאשר מה ניתן להשיג באמצעות אלקטרופורציה בתוך הרחם . המוח ואז מופקים למחלקה לפרוסות הילתית כל המוח זה יכול להיות תרבותי לכמה ימים, ובכך מאפשר רציפה מעקב, הדמיה של transfected In. גישה זו תוויות בדרך כלל 5-20 tangentially העברת תוספות לחתיכה המוח, למזער את מספר האיטראציות ניסיוני נדרש להגיע מובהקות סטטיסטית, תוך תיוג אוכלוסיה עצביים דליל מספיק כדי להבטיח הפרדת קל נוירונים בודדים עבור שחזור והערכה מורפולוגי משובחים. יתר על כן, בהשוואה ל- MGE explants, organotypic תרבויות להבטיח כי העברת תוספות נחשפים סביבה טבעית יותר, כולל נוגדנים מופרשים באופן מקומי, תשומות מ afferents דפנות התלמוס. גישה זו מתאימה מאוד ובכך לכמת את כיוון והנתיב נודדות שאומצה על ידי transfected In, תוך מתן פרטים אנטומיים מספיקים כדי לאפשר אפיון תהליכים דינאמיים עדינה יותר כגון מוביל תהליך הסתעפות, nucleokinesis, נגררים תהליך הכחשה.

Protocol

כל הניסויים המערבות בעלי חיים אושרו על-ידי les avec Comité Institutionnel des Bonnes Pratiques Animaux דה Recherche (CIBPAR) במרכז המחקר Sainte-ז’וסטין צ’ו ולא נערכו על פי המועצה הקנדית על המדריך של חיה אכפת טיפול ושימוש של חיות ניסוי (גליון 2). הפרוטוקול המתואר כאן היה ממוטב אלקטרופורציה העובר ביום עובריים (e) 13.5, ?…

Representative Results

בחלק זה, אנו מספקים תוצאות נציג שהושג בעקבות אלקטרופורציה את הרחם לשעבר של פלסמיד הבקרה, או על פלסמיד ניסיוני מיקוד גנים של עניין, MGE של e13.5 העכבר העוברים ואחריו organotypic פרוסה תרבויות הדגירה ב 37 מעלות צלזיוס במשך 48 שעות (עבור הדמיה בצילום מואץ) או 72 h (עבור קיבוע, תיוג immunoh…

Discussion

במאמר זה, אנו מספקים שיטה אמינה עבור ביצוע לשעבר עם רחם אלקטרופורציה של העכבר MGE-e13.5, הדור של תרבויות organotypic של פרוסות המוח העוברי. למרות שיטות במבחנה , כמו וזמינותו קאמרית בוידן, שקל יחסית לבצע והוא יכול לשמש כדי להעריך תפקידים ספציפיים של גנים שונים, חלבונים ללא ההפרעה של גורמים א?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

עבודה זו נתמכה על ידי הפעלה מענקי הקרן סבוי, קרן אפילפסיה התרופה, באמצעות ציוד מענקים מקרן הקנדית לחדשנות כשלקחו (מיקרוסקופ קונפוקלי), G.H (ספינינג דיסק מיקרוסקופ קונפוקלי). בחדר המיון מקבל פרס על הקריירה של Fonds דה קוויבק du רשרש-Santé (FRQ-S; פרס Clinician-scientist) כמו גם כמו מן המוסדות הקנדי למחקר בריאות (CIHR; פרס החוקר הצעיר). ג. ה הוא חוקר בכיר FRQ-S. עם זיגוג היא זוכת הפרס הכשרה פוסט-דוקטורט Steriade-סבוי מטעם קרן סבוי, בפרס הכשרה פוסט-דוקטורט צ’ו Sainte-ז’וסטין קרן ופרס הכשרה פוסט-דוקטורט FRQ-S, בשותפות עם קרן של כוכבים. פרויקט זה כבר מתאפשרת על ידי המוח קנדה באמצעות קרן מחקר המוח. קנדה, באמצעות סיוע כספי של הבריאות בקנדה, מוענק זה

Materials

Neurobasal Medium ThermoFisher Scientific 21103049 Commercially available neuron-specific culture medium. Complete formulation available on this website: https://www.thermofisher.com/ca/en/home/technical-resources/media-formulation.251.html
B-27 serum-free supplement ThermoFisher Scientific 17504044 50X Serum-free neuron specific supplement
15 mL sterile centrifuge tubes Sarstedt 62.554.002
Leibovitz's (1X) L-15 Medium (+ L-Glutamine) ThermoFisher Scientific 11415064 Commercially available neural-based culture medium supplemented with amino acids, vitamins and inorganic salts. Complete formulation available on the distributor's website 
L-Glutamine Invitrogen 25030-081
Horse serum, heat inactivated Millipore-Sigma H1138-500ML
Neurocell supplement N-2 100X Wisent 305-016 Botteinstein's N-2 Formulation
VWR Square PETG Media Bottles 125 mL VWR 89132-062
Class II Type A Biosafety Cabinet Nuaire NU-540
Sucrose BioShop SUC700.1
Sodium Chloride BioShop SOD001.1
Sodium bicarbonate ThermoFisher Scientific S233-500
D+ glucose Millipore-Sigma G7528-250G
Potassium Chloride ThermoFisher Scientific P217-500
Sodium phosphate monobasic anhydrous BioShop SPM400.500
Calcium chloride dihydrate  ThermoFisher Scientific C79-500
Magnesium sulfate heptahydrate BiosShop MAG522
Agarose BioShop AGA002.500
50 mL sterile centrifuge tubes Sarstedt 62.547.004
1.5 mL centrifuge tubes Sarstedt 72.690.001
P-97 Flaming/Brown Micropipette puller Sutter Instruments Co. Model P-97
0.4 mm I.D. x 75 mm Capillary Tube Drummond scientific 1-000-800/12
Ethanol VWR E193
5 mL syringe Becton Dickinson & Co 309646
Mineral Oil (heavy) Rougier Pharma
WPI Swiss Tweezers #5 World Precision Instruments 504511 11 cm, straight, 0.06×0.07mm tips, antimagnetic. You will need 2 of these.
WPI Swiss Tweezers #7 World Precision Instruments 504504 11.5 cm, 0.18×0.2mm, curved tips
HTC Tweezers World Precision Instruments 504617 11 cm, Straight, flat
Operating scissors World Precision Instruments 501225 16 cm, Sharp/sharp, straight. You will need 3 of these.
Dressing Forceps World Precision Instruments 501217 12.5 cm, straight, serrated
Iris Forceps World Precision Instruments 504478 10.2 cm, full curve, serrated
DeBakey Tissue Forceps World Precision Instruments 501996 15 cm, 45° angle, Delicate Jaw, 1.5mm wide
Fisherbran Microspatula with rounded ends FisherScientific 21-401-5 You will need 2 of these.
Nanoject II Auto-Nanoliter Injector Drummond scientific 3-000-204
TC Dish 60, Standard Sarstedt 83.3901 60-mm dish
Tissue culture dish Sarstedt 83.1800 35-mm dish
Black Wax FisherScientific S17432
Transfer pipettes  Ultident 170-CTB700-212 3 mL, small bulb
Stereo Microscope Leica Biosystems Leica M80 In replacement to our stereomicroscope which has been discontinued by the manufacturer (StereoMaster from FisherScientific)
Electro Square Porator BTX Harvard Apparatus ECM 830
Tweezertrodes, Plattinum Plated, 3mm BTX Harvard Apparatus 45-0487
25G 1 1/2 Becton Dickinson & Co 305127
Leica VT1000S Vibrating blade microtome Leica Biosystems VT1000S
GEM, Single edge razor blade Electron Microscopy Sciences 71952-10 Remove the blunt end before inserting in the blade designated space of the vibratome
µ-Slide 8 well Ibidi 80827 Pack of 15
Millicell cell culture insert Millipore-Sigma PICM0RG50 30 mm, hydrophilic PTFE, 0.4 µm pore, pack of 50. 
Leica DMi6000 microscope Leica Microsystems N/A
Spinning disk confocal head Ultraview Vox Perkin Elmer N/A
Volocity 6.0 acquisition software Improvision/Perkin Elmer N/A
LiveCell Stage top incubation system Pathology devices LC30030 Provides Temperature, CO2 and humidity control. 
SP8 confocal microscope Leica
mCherry-Lifeact-7 Addgene 54491 Gift from Michael Davidson
Fast Green FCF Millipore-Sigma F7258-25G 25G bottle, certified by the Biological Stain Commission
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Rossignol, E. Genetics and function of neocortical GABAergic interneurons in neurodevelopmental disorders. Neural Plast. , 649325 (2011).
  2. Jiang, X., Lachance, M., Rossignol, E. Involvement of cortical fast-spiking parvalbumin-positive basket cells in epilepsy. Prog Brain Res. 226, 81-126 (2016).
  3. Ascoli, G. A., et al. Petilla terminology: nomenclature of features of GABAergic interneurons of the cerebral cortex. Nature Reviews Neuroscience. 9, 557-568 (2008).
  4. Klausberger, T., Somogyi, P. Neuronal diversity and temporal dynamics: the unity of hippocampal circuit operations. Science. 321, 53-57 (2008).
  5. Somogyi, P., Klausberger, T. Defined types of cortical interneurone structure space and spike timing in the hippocampus. J Physiol. 562 (Pt 1), 9-26 (2005).
  6. Rudy, B., Fishell, G., Lee, S., Hjerling-Leffler, J. Three groups of interneurons account for nearly 100% of neocortical GABAergic neurons. Dev Neurobiol. 71 (1), 45-61 (2011).
  7. Marin, O. Cellular and molecular mechanisms controlling the migration of neocortical interneurons. Eur J Neurosci. 38 (1), 2019-2029 (2013).
  8. Flames, N., et al. Short- and long-range attraction of cortical GABAergic interneurons by neuregulin-1. Neuron. 44 (2), 251-261 (2004).
  9. Zhu, Y., Li, H. -. S., Zhou, L., Wu, J. Y., Rao, Y. Cellular and molecular guidance of GABAergic neuronal migration from an extracortical origin to the neocortex. Neuron. 23, 473-485 (1999).
  10. Zimmer, G., et al. Ephrin-A5 acts as a repulsive cue for migrating cortical interneurons. Eur J Neurosci. 28 (1), 62-73 (2008).
  11. Nobrega-Pereira, S., et al. Postmitotic Nkx2-1 controls the migration of telencephalic interneurons by direct repression of guidance receptors. Neuron. 59 (5), 733-745 (2008).
  12. Lodato, S., et al. Excitatory projection neuron subtypes control the distribution of local inhibitory interneurons in the cerebral cortex. Neuron. 69 (4), 763-779 (2011).
  13. Elias, L. A., Turmaine, M., Parnavelas, J. G., Kriegstein, A. R. Connexin 43 mediates the tangential to radial migratory switch in ventrally derived cortical interneurons. J Neurosci. 30 (20), 7072-7077 (2010).
  14. Bellion, A., Baudoin, J. P., Alvarez, C., Bornens, M., Metin, C. Nucleokinesis in tangentially migrating neurons comprises two alternating phases: Forward migration of the Golgi/centrosome associated with centrosome splitting and myosin contraction at the rear. J Neurosci. 25 (24), 5691-5699 (2005).
  15. Marin, O., Valiente, M., Ge, X., Tsai, L. H. Guiding neuronal cell migrations. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2 (2), a001834 (2010).
  16. Martini, F. J., Valdeolmillos, M. Actomyosin contraction at the cell rear drives nuclear translocation in migrating cortical interneurons. J Neurosci. 30 (25), 8660-8670 (2010).
  17. Wamsley, B., Fishell, G. Genetic and activity-dependent mechanisms underlying interneuron diversity. Nat Rev Neurosci. , (2017).
  18. Chu, J., Anderson, S. A. Development of cortical interneurons. Neuropsychopharmacology. 40 (1), 16-23 (2015).
  19. Metin, C., Baudoin, J. P., Rakic, S., Parnavelas, J. G. Cell and molecular mechanisms involved in the migration of cortical interneurons. Eur J Neurosci. 23 (4), 894-900 (2006).
  20. Hernandez-Miranda, L. R., Parnavelas, J. G., Chiara, F. Molecules and mechanisms involved in the generation and migration of cortical interneurons. ASN Neuro. 2 (2), e00031 (2010).
  21. Batista-Brito, R., et al. The cell-intrinsic requirement of Sox6 for cortical interneuron development. Neuron. 63 (4), 466-481 (2009).
  22. Marcorelles, P., et al. Evidence for tangential migration disturbances in human lissencephaly resulting from a defect in LIS1, DCX and ARX genes. Acta Neuropathol. 120 (4), 503-535 (2010).
  23. McManus, M. F., Nasrallah, I. M., Pancoast, M. M., Wynshaw-Boris, A., Golden, J. A. Lis1 is necessary for normal non-radial migration of inhibitory interneurons. Am J Pathol. 165 (3), 775-784 (2004).
  24. Pancoast, M., Dobyns, W., Golden, J. A. Interneuron deficits in patients with the Miller-Dieker syndrome. Acta Neuropathol. 109 (4), 400-404 (2005).
  25. Azzarelli, R., Oleari, R., Lettieri, A., Andre, V., Cariboni, A. In Vitro, Ex Vivo and In Vivo Techniques to Study Neuronal Migration in the Developing Cerebral Cortex. Brain Sci. 7 (5), (2017).
  26. Wang, Z. Z., et al. Chemokine-like factor 1 promotes the migration of rat primary cortical neurons by the induction of actin polymerization. Neuroreport. 25 (15), 1221-1226 (2014).
  27. Zito, A., et al. Neuritin 1 promotes neuronal migration. Brain Structure and Function. 219 (1), 105-118 (2014).
  28. Rakic, S., et al. Cdk5 phosphorylation of ErbB4 is required for tangential migration of cortical interneurons. Cereb Cortex. 25 (4), 991-1003 (2015).
  29. van den Berghe, V., et al. Directed migration of cortical interneurons depends on the cell-autonomous action of Sip1. Neuron. 77 (1), 70-82 (2013).
  30. Nery, F. C., et al. New methods for investigation of neuronal migration in embryonic brain explants. J Neurosci Methods. 239, 80-84 (2015).
  31. Vidaki, M., et al. Rac1-dependent cell cycle exit of MGE precursors and GABAergic interneuron migration to the cortex. Cereb Cortex. 22 (3), 680-692 (2012).
  32. Lysko, D. E., Putt, M., Golden, J. A. SDF1 reduces interneuron leading process branching through dual regulation of actin and microtubules. J Neurosci. 34 (14), 4941-4962 (2014).
  33. Tielens, S., et al. Elongator controls cortical interneuron migration by regulating actomyosin dynamics. Cell Res. 26 (10), 1131-1148 (2016).
  34. Shinohara, R., et al. A role for mDia, a Rho-regulated actin nucleator, in tangential migration of interneuron precursors. Nat Neurosci. 15 (3), 373-380 (2012).
  35. LoTurco, J., Manent, J. B., Sidiqi, F. New and improved tools for in utero electroporation studies of developing cerebral cortex. Cereb Cortex. 19, i120-i125 (2009).
  36. De Marco Garcia, N. V., Fishell, G. Subtype-selective electroporation of cortical interneurons. J Vis Exp. (90), e51518 (2014).
  37. Tobet, S. A., Hanna, I. K., Schwarting, G. A. Migration of neurons containing gonadotropin releasing hormone (GnRH) in slices from embryonic nasal compartment and forebrain. Dev Brain Res. 97 (2), 287-292 (1997).
  38. Stoppini, L., Buchs, P. -. A., Muller, D. A simple method for organotypic cultures of nervous tissue. J Neurosci Methods. 37, 173-182 (1991).
  39. Steinecke, A., Gampe, C., Valkova, C., Kaether, C., Bolz, J. Disrupted-in-Schizophrenia 1 (DISC1) is necessary for the correct migration of cortical interneurons. J Neurosci. 32 (2), 738-745 (2012).
  40. Friocourt, G., et al. Both doublecortin and doublecortin-like kinase play a role in cortical interneuron migration. J Neurosci. 27 (14), 3875-3883 (2007).
  41. Murthy, S., et al. Serotonin receptor 3A controls interneuron migration into the neocortex. Nat Commun. 5, 5524 (2014).
  42. Nichols, A. J., O’Dell, R. S., Powrozek, T. A., Olson, E. C. Ex utero electroporation and whole hemisphere explants: a simple experimental method for studies of early cortical development. J Vis Exp. (74), (2013).
  43. Pacary, E., Guillemot, F. Cerebral cortex electroporation to study projection neuron migration. Curr Protoc Neurosci. 77, (2016).
  44. Yozu, M., Tabata, H., Nakajima, K. The caudal migratory stream: A novel migratory stream of interneurons derived from the caudal ganglionic eminence in the developing mouse forebrain. J Neurosci. 25 (31), 7268-7277 (2005).
  45. Butt, S. J., et al. The requirement of Nkx2-1 in the temporal specification of cortical interneuron subtypes. Neuron. 59 (5), 722-732 (2008).
  46. Miyoshi, G., et al. Genetic fate mapping reveals that the caudal ganglionic eminence produces a large and diverse population of superficial cortical interneurons. J Neurosci. 30 (5), 1582-1594 (2010).
  47. Zerucha, T., et al. A highly conserved enhancer in the Dlx5/Dlx6 intergenic region is the site of cross-regulatory interactions between Dlx genes in the embryonic forebrain. J Neurosci. 20 (2), (2000).
  48. Bottenstein, J. E. . Cell culture in the neurosciences. , (1985).
  49. Wang, Y., et al. Dlx5 and Dlx6 regulate the development of parvalbumin-expressing cortical interneurons. J Neurosci. 30 (15), 5334-5345 (2010).
  50. Zheng, H., et al. Sevoflurane anesthesia in pregnant mice induces neurotoxicity in fetal and offspring mice. Anesthesiology. 118 (3), 516-526 (2013).
  51. Zhao, T., et al. Prenatal ketamine exposure causes abnormal development of prefrontal cortex in rat. Sci Rep. 6, 26865 (2016).
  52. Timpe, J. M., Wang, C. Z., Kim, J., Johnson, K. M. Alpha-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazoleproprionic acid receptor activation protects against phencyclidine-induced caspase-3 activity by activating voltage-gated calcium channels. J Neurosci Res. 92 (12), 1785-1791 (2014).
  53. Myers, A. K., Meechan, D. W., Adney, D. R., Tucker, E. S. Cortical interneurons require Jnk1 to enter and navigate the developing cerebral cortex. J Neurosci. 34 (23), 7787-7801 (2014).
  54. Lopez-Bendito, G., et al. Chemokine signaling controls intracortical migration and final distribution of GABAergic interneurons. J Neurosci. 28 (7), 1613-1624 (2008).
  55. Close, J., et al. Satb1 is an activity-modulated transcription factor required for the terminal differentiation and connectivity of medial ganglionic eminence-derived cortical interneurons. J Neurosci. 32 (49), 17690-17705 (2012).
  56. Anderson, S. A., et al. Mutations of the homeobox genes Dlx-1 and Dlx-2 disrupt the striatal subventricular zone and differentiation of late born striatal neurons. Neuron. 19 (1), 27-37 (1997).
  57. Stuhmer, T., Anderson, S. A., Ekker, M., Rubenstein, J. L. Ectopic expression of the Dlx genes induces glutamic acid decarboxylase and Dlx expression. Development. 129 (1), 245-252 (2002).
  58. Godin, J. D., et al. p27(Kip1) is a microtubule-associated protein that promotes microtubule polymerization during neuron migration. Dev Cell. 23 (4), 729-744 (2012).
  59. Rossokhin, A. V., Sharonova, I. N., Bukanova, J. V., Kolbaev, S. N., Skrebitsky, V. G. Block of GABA(A) receptor ion channel by penicillin: Electrophysiological and modeling insights toward the mechanism. Mol Cell Neurosci. 63, 72-82 (2014).
  60. Lindquist, C. E., Dalziel, J. E., Cromer, B. A., Birnir, B. Penicillin blocks human alpha 1 beta 1 and alpha 1 beta 1 gamma 2S GABAA channels that open spontaneously. Eur J Pharmacol. 496 (1-3), 23-32 (2004).
  61. Bortone, D., Polleux, F. KCC2 expression promotes the termination of cortical interneuron migration in a voltage-sensitive calcium-dependent manner. Neuron. 62 (1), 53-71 (2009).
  62. Lin-Hendel, E. G., McManus, M. J., Wallace, D. C., Anderson, S. A., Golden, J. A. Differential mitochondrial requirements for radially and non-radially migrating cortical neurons: Implications for mitochondrial disorders. Cell Rep. 15 (2), 229-237 (2016).
  63. Lourenco, M. R., Garcez, P. P., Lent, R., Uziel, D. Temporal and spatial regulation of interneuron distribution in the developing cerebral cortex–an in vitro study. 神经科学. 201, 357-365 (2012).
  64. Mahajani, S., et al. Lamin B1 levels modulate differentiation into neurons during embryonic corticogenesis. Sci Rep. 7 (1), 4897 (2017).
  65. Liodis, P., et al. Lhx6 activity is required for the normal migration and specification of cortical interneuron subtypes. J Neurosci. 27 (12), 3078-3089 (2007).
  66. Close, J. L., et al. Single-cell profiling of an in vitro model of human interneuron development reveals temporal dynamics of cell type production and maturation. Neuron. 93 (5), 1035-1048 (2017).
  67. Chen, Y. J., et al. Single-cell RNA sequencing identifies distinct mouse medial ganglionic eminence cell types. Sci Rep. 7, 45656 (2017).
  68. Michaud, J. L., et al. The genetic landscape of infantile spasms. Hum Mol Genet. 23 (18), 4846-4858 (2014).
  69. Allen, A. S., et al. De novo mutations in epileptic encephalopathies. Nature. 501 (7466), 217-221 (2013).
  70. Bery, A., Merot, Y., Retaux, S. Genes expressed in mouse cortical progenitors are enriched in Pax, Lhx, and Sox transcription factor putative binding sites. Brain Res. 1633, 37-51 (2016).
  71. Nelson, B. R., Hodge, R. D., Bedogni, F., Hevner, R. F. Dynamic interactions between intermediate neurogenic progenitors and radial glia in embryonic mouse neocortex: potential role in Dll1-Notch signaling. J Neurosci. 33 (21), 9122-9139 (2013).
  72. Simon, R., et al. A dual function of Bcl11b/Ctip2 in hippocampal neurogenesis. EMBO J. 31 (13), 2922-2936 (2012).
  73. Venkataramanappa, S., Simon, R., Britsch, S. Ex utero electroporation and organotypic slice culture of mouse hippocampal tissue. J Vis Exp. (97), (2015).
  74. Machacek, M., et al. Coordination of Rho GTPase activities during cell protrusion. Nature. 461 (7260), 99-103 (2009).

Tags

Ex Utero ElectroporationOrganotypic Slice CulturesEmbryonic Mouse BrainsLive-imagingMigrating GABAergic InterneuronsDevelopmental NeuroscienceGenetic Neurodevelopmental DisordersAutismEpilepsyBiosafety CabinetDissectionCultureNeural Based MediumTransfer PipetteBlack Wax

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Eid, L., Lachance, M., Hickson, G., Rossignol, E. Ex Utero Electroporation and Organotypic Slice Cultures of Embryonic Mouse Brains for Live-Imaging of Migrating GABAergic Interneurons. J. Vis. Exp. (134), e57526, doi:10.3791/57526 (2018).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image