JoVE Journal > Neuroscience
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Résultats
Discussion
Divulgations
Acknowledgements
Materials
References
Traduction automatique
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Neurosciences

Ex Utero Elektroporation och Organotypic skiva kulturer av embryonala mus hjärnor för Live-Imaging av migrera GABAergic interneuroner

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

Här ger vi en billig och pålitlig metod för att generera electroporated hjärnan organotypic skiva kulturer från musembryon passar konfokalmikroskopi och live-imaging tekniker.

Abstract

GABAergic interneuroner (INs) är kritiska komponenter i neuronala nätverk som driver kognition och beteende. Moduler avsedda för att fylla cortex migrera tangentiellt från sin ursprungsort i den ventrala telencephalon (inklusive från de mediala och stjärtfenan ganglieblockerande eminenser (MGE, CGE)) till dorsala kortikala plattan som svar på en mängd av inre och yttre ledtrådar. Olika metoder har utvecklats under åren för att genetiskt manipulera specifika vägar och undersöka hur de reglerar de dynamiska cytoskeletal förändringar som krävs för korrekt i migration. In utero elektroporation har i stor utsträckning används för att studera effekten av genen förtryck eller överuttryck i specifika IN subtyper medan bedömningen av inverkan på Morfologi och slutliga ståndpunkt. Men medan detta tillvägagångssätt används lätt att ändra radiellt migrerar pyramidala celler, det är mer tekniskt utmanande när inriktning INs. In utero elektroporation genererar en låg avkastning ges minskad överlevnaden av pups när elektroporation görs före e14.5, som brukligt när man studerar MGE-derived INs. I ett alternativt tillvägagångssätt, MGE bladsticklingar ger enkel åtkomst till MGE och underlätta bildtagning av genetiskt modifierade INs. Dock i dessa bladsticklingar, INs migrera in en konstgjord matrisen, saknar endogena vägledning cues och thalamic ingångar. Detta föranledde oss att optimera en metod där INs kan migrera i en mer naturalistisk miljö, och kringgå de tekniska utmaningarna i livmodern metoder. I detta papper beskriver vi kombinationen av ex utero elektroporation av embryonala mus hjärnor följt av organotypic skiva kulturer lätt spåra, bild och rekonstruera genetiskt modifierade INs migrerar längs deras naturliga vägar att bemöta endogena ledtrådar. Detta tillvägagångssätt möjliggör både kvantifieringen av de dynamiska aspekterna av migration med time-lapse confocal imaging, samt en detaljerad analys av olika morfologiska parametrar med neuronala rekonstruktioner på fasta immunolabeled vävnad.

Introduction

Kortikala GABAergic interneuroner (INs) är olika när det gäller deras biokemiska egenskaper, fysiologiska egenskaper och anslutning, och de förmedlar olika funktioner i mogen nätverk1,2,3 ,4,5. Specifikationen av olika subtyper av kortikala INs är hårt reglerad genom genetiska kaskader som varit flitigt studerade1,2. Majoriteten (70%) av kortikala GABAergic INs härstammar från stamfäder i den mediala ganglieblockerande eminens (MGE), en ventralt ligger embryonal struktur, och måste migrera över relativt långa avstånd att nå den kortikala plattan1, 2 , 6. medan kortikala pyramidala celler migrerar radiellt från ventrikulära zonen (VZ) till kortikala plattan längs radiella glia schavotten, tangentiella migreringen av INs, som inte är kopplade till sådan en byggnadsställning, kräver en mängd inneboende och extrinsic ledtrådar att locka migrerar nervceller mot kortikala plattan, medan vägleda dem bort från icke-kortikala strukturer2,7,8. Efter spännande cellcykeln, INs stöts bort från MGE av chemo-motbjudande ledtrådar som uttrycks inom VZ av den MGE, som utlöser tangentiella migration mot de kortikala platta9,10. Migrera INs undvika striatum med hjälp av olika motbjudande cues11 och, efter att ha nått den kortikala plattan, de växla från en tangentiell till en radiell migreringsläge och nå sin slutliga laminar ståndpunkt, delvis som svar på signaler från pyramidal celler12 och andra cellulära populationer13. Migreringen av INs, när det gäller andra neuronala populationer, innebär olika dynamiska morfologiska förändringar för att tillåta den faktiska rörligheten av neuron. Denna s.k. neuronala locomotion kännetecknas av upprepade cykler av tre på varandra följande steg: förlängning av en ledande process, en aktiv anterograd rörelse av kärnan (nucleokinesis), och indragning av den efterföljande process14. I migration regleras av många inre och yttre ledtrådar som driver förgrening och aktiva omdaning av ledande processen att vägleda INs i rätt riktning, att fastställa både riktning och hastighet av migration14,15 ,16.

De bestämningsfaktorer som reglerar kortikala i migration har studerats i senaste åren1,2,7,17,18,19,20, och störningar i några av dessa molekylära aktörer har förutsatts för att leda till nervsystemets utveckling, såsom pediatric refraktär epilepsi eller autism spektrum störningar1,2,21, 22 , 23 , 24. därför, utveckling av olika in vitro- och in-vivo metoder har bedrivits för att betydligt förbättra vår förmåga att studera denna dynamiska process, som tidigare granskade25. In vitro- metoder, inklusive Boyden kammare analysen och Stripe val analysen, ger de snabbaste och mest reproducerbara medel utvärdera kravet och cell-autonom påverkan av specifika gener eller proteiner under neuronal migration, utan påverkan av andra faktorer25. Dessa analyser är särskilt användbara när de kombineras med live-imaging8,26,27. Med dessa tekniker, INs enkelt hämtas från e13.5 MGE och isoleras genom enzymatisk och mekaniska dissociation, varefter olika signalvägar och vägledning ledtrådar kan undersökas, vilket illustreras tidigare8,28 . Dock ske dessa analyser i en konstgjord extracellulära matrix i avsaknad av tredimensionella vävnad arkitektur, som kan förändra neuronala beteende och cell egenskaper, som potentiellt påverkar cell migration och/eller överlevnad25. För att kringgå dessa begränsningar, har ex vivo MGE bladsticklingar utvecklats som ett alternativt verktyg att kvantifiera de dynamiska morfologiska förändringar som sker under migreringen tillsammans med parametrar såsom hastighet och riktning14, 29. Generera MGE bladsticklingar är relativt enkel och har varit utförligt beskrivs på annan plats30. Det innebär plätering av ett litet utdrag av MGE på en enskiktslager av blandad kortikal celler eller i en blandning av matrigel och kollagen i närvaro av attraktiva eller repulsiva Biljardköer25, även om de senare är valfria31. MGE bladsticklingar möjliggör hög upplösning imaging av glest märkta celler, vilket förenklar studiet av intracellulära processer, såsom cytoskeletal remodeling under ledande processen förgrening, enligt den tidigare32,33 ,34 och i den aktuella studien. MGE bladsticklingar har använts framgångsrikt att bedöma dynamisk cytoskeletal förändringar under i migration i en 2D-miljö, till exempel efter specifika farmakologiska eller kemotaktisk manipulationer (se, till exempel Tielens et al. 201633) . Men med detta synsätt, INs migrera inom en konstgjord matris, och detta kan förändra beteende och reproducerbarhet och betydelsen av experimentella resultat.

Däremot i livmodern elektroporation möjliggör genetisk manipulering av INs i sin ursprungliga miljö och är en allmänt använd metod för att snabbt och effektivt bedöma effekterna av vinst och förlust av geners funktion medan kringgå begränsningarna med kostsamma och tidskrävande knockout och inpressning strategier25,35. In utero elektroporation kan vara vinklad mot i stamfäder genom att använda cell typ specifika initiativtagare och genom att placera elektroderna mot ventromediala strukturer, däribland den MGE36. Dessutom i livmodern elektroporation tillåter av tid uttryck för experimentell konstruktioner inom 1-2 dagar, jämfört med de 7-10 dagar som krävs för att konstruera uttryck använda virala vektorer25. Dock tenderar i livmodern elektroporation av i föräldraparets att vara låg avkastning. Faktiskt, även om pyramidal cell föräldraparets ligger i dorsala ventrikulära zonen kan vara effektivt transfekterade använder Utero elektroporation, inriktning mer ventralt ligger strukturer, såsom MGE, är mer tekniskt utmanande, särskilt i små e13.5 minskar embryon, och den höga andelen embryonal dödlighet ytterligare de experimentella avkastning25.

MGE explant experiment och i vivo i livmodern elektroporation för att kringgå några tekniska begränsningar associerade med in vitro , ex vivo organotypic skiva kulturer har varit utvecklade8,37, 38,39. Hjärnan organotypic skiva kulturer erbjuder fördelen att härma i vivo villkor, samtidigt som de mindre dyra och tidskrävande än genererar djur modeller25. Ja, dessa preparat ge en enkel åtkomst till MGE, tillsammans med de specifika visualiseringen av INs, och kan kombineras med fokal elektroporation att undersöka specifika molekylära vägar i INs migrerar i en mer fysiologisk miljö8 , 39 , 40 , 41. vi har därför optimerat en strategi för organotypic kulturer38som vi kombinerat med ex utero elektroporation och time-lapse confocal imaging, att ytterligare bedöma den morfologiska och dynamisk process som inträffar under tangentiella migreringen av MGE-INs. Detta protokoll var anpassad och optimerad från andra som har använt ex utero eller i livmodern hjärnan elektroporation och organotypic skiva kulturer för att studera migration av pyramidala celler42,43 och kortikala INs36,39,44. Specifikt, musembryon är halshuggas och MGE är electroporated ex vivo efter intraventrikulär injektion av de experimentella plasmidsna, vilket ger mer effektiv och exakt inriktning av MGE föräldraparets än vad som kan uppnås med i livmodern elektroporation. Hjärnor extraheras sedan och sektioneras i hela hjärnan koronalt skivor som kan vara odlade i några dagar, vilket möjliggör kontinuerlig spårning och avbildning av transfekterade INs. Detta tillvägagångssätt etiketter normalt 5-20 tangentiellt migrerar INs per hjärnan slice, minimera antalet experimentella iterationer som krävs för att nå statistisk signifikans, medan märkning en tillräckligt gles neuronala befolkning för att säkerställa enkel separation av enskilda nervceller för återuppbyggnad och fina morfologisk bedömning. Dessutom jämfört MGE bladsticklingar, organotypic kulturer säkerställa att migrera INs utsätts för en mer naturlig miljö, inklusive lokalt utsöndrade chemokiner och ingångar från thalamic afferenter. Detta tillvägagångssätt är alltså väl lämpade att kvantifiera riktverkan och flyttvägen antogs av transfekterade INs, samtidigt som den erbjuder tillräcklig anatomiska detaljer att tillåta karakterisering av finare dynamiska processer såsom ledande processen förgrening, nucleokinesis och efterföljande processen upprullning.

Protocol

Alla experiment med djur godkändes av Comité Institutionnel des Bonnes Pratiques avec les Animaux de Recherche (CIBPAR) på CHU Sainte-Justine Research Center och genomfördes i enlighet med kanadensisk rådet på Animal Care’s guide till Skötsel och användning av försöksdjur (Ed. 2). Protokollet beskrivs här var optimerad för elektroporation embryon på embryonala dag (e) 13,5, vid en tidpunkt när MGE-derived INs är aktivt genereras, innan den topp av CGE-derived INs produktion<sup …

Representative Results

I detta avsnitt tillhandahåller vi representativa resultat erhålls efter de ex utero elektroporation en kontrollplasmid eller en experimentell plasmid inriktning en gen av intresse, i MGE e13.5 mus embryon följt av organotypic skiva kulturer inkuberas vid 37 ° C för 48 h (för time-lapse imaging) eller 72 h (för fixering och immunhistokemisk märkning) (se figur 1B för Schematisk protokoll). Representativa exempel på INs migrera från en MGE …

Discussion

I den här artikeln ger vi en pålitlig metod för att utföra ex utero elektroporation musen MGE på e13.5 och för generering av organotypic kulturer av embryonala hjärnan skivor. Även om in vitro- metoder, såsom Boyden kammare analysen, är relativt enkla att utföra och kan användas för att bedöma de särskilda rollerna av olika gener och proteiner utan inblandning av andra faktorer, utesluter de utredning av IN migration dynamik när det gäller riktverkan och migration väg…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Detta arbete stöddes av administrationsbidrag från Savoy stiftelsen och stiftelsen bota epilepsi och utrustning ger från den kanadensiska fonden för Innovation att Ekman (confocal Mikroskop) och motiv (snurrande bricka confocal Mikroskop). E.R. mottar en karriär award från den Fonds de recherche du Québec-Santé (FRQ-S; Clinician-Scientist Award) as well as från kanadensiska instituten för hälsoforskning (CIHR; Unga Investigator Award). G.H. är en ledande vetenskapsman av FRQ-S. Larsson är mottagare av utmärkelsen Steriade-Savoy postdoktorala utbildning från stiftelsen Savoy, utmärkelsen CHU Sainte-Justine Foundation postdoktorala utbildning och FRQ-S postdoktorala utbildning award, i samarbete med stiftelsen av stjärnorna. Projektet har möjliggjorts genom hjärnan Kanada genom Kanada hjärnan forskningsfonden, med finansiellt stöd av Health Canada, tilldelas L.E.

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. Neurosciences. 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
Citer Cet 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).
Télécharger la Citation
Réimpressions et Autorisations

View Video

✖

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

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image