Transsynaptic tracing has become a powerful tool for analyzing central efferents regulating peripheral targets through multi-synaptic circuits. Here we present a protocol that exploits the transsynaptic pseudorabies virus to identify and localize a functional brain circuit, followed by classical tract tracing techniques to validate specific connections in the circuit between identified groups of neurons.
מעקב Transsynaptic הפך לכלי רב עוצמה המשמש לניתוח efferents המרכזי המסדירות מטרות היקפיים באמצעות מעגלים רב-סינפטי. גישה זו הייתה בשימוש נרחב ביותר במוח על ידי ניצול וירוס pseudorabies הפתוגן החזירים (PRV) 1. PRV לא להדביק קופים גדולים, כולל בני אדם, כך שזה הוא נפוץ ביותר במחקרים על יונקים קטנים, בעיקר מכרסמים. PRV152 מתח pseudorabies מבטא את חלבון פלואורסצנטי הגן המשופר הירוק (eGFP) כתב ורק חוצה סינפסות הפונקציונלית retrogradely דרך הרצף ההיררכי של קשרים סינפטיים מאתר הזיהום 2,3. יש זני PRV אחרים מאפייני מיקרוביולוגים שונים ויכולים להיות מועברים בשני הכיוונים (PRV-בקר וPRV-קפלן) 4,5. פרוטוקול זה יעסוק באופן בלעדי עם PRV152. על ידי אספקת הווירוס באתר היקפי, כגון שרירים, ניתן להגביל את כניסתם של הווירוס לתוך tהוא המוח באמצעות סדרה ספציפית של נוירונים. הדפוס וכתוצאה מכך של אות eGFP בכל רחבי המוח אז פותר את הנוירונים הקשורים לתאים הנגועים בתחילה. כטבע חילק של מעקב transsynaptic עם pseudorabies וירוס גורם לפרש חיבורים ספציפיים בתוך רשת מזוהה קשה, אנו מציגים שיטה רגישה ואמינה המעסיקה אמינים biotinylated dextran (BDA) ו- B למקטע רעלן הכולרה (CTB) למאשרים את הקשרים בין התאים המזוהים באמצעות PRV152. זיהוי immunochemical של BDA וCTB עם peroxidase וDAB (3, 3'-diaminobenzidine) נבחר בגלל שהם יעילים בחושפים תהליכים תאיים כוללים דנדריטים דיסטלי 6-11.
מעקב Transsynaptic הפך לכלי רב עוצמה המשמש לניתוח efferents המרכזי המסדירות מטרות היקפיים באמצעות מעגלים רב-סינפטי. גישה זו הייתה בשימוש נרחב ביותר במוח המכרסמים על ידי ניצול וירוס pseudorabies הפתוגן החזירים (PRV), במיוחד הזן המוחלש PRV-ברטה שתוארה לראשונה בשנת 1961 12 כאן., אנו מציגים פרוטוקול לזיהוי הייצוג בקליפת המוח המוטורי של שרירים ספציפיים או קבוצות שרירים באמצעות מתח pseudorabies רקומביננטי וירוס (PRV152) המבטא את גן כתב חלבון פלואורסצנטי ירוק המשופר (eGFP) 2. השיטה המתוארת מנצלת את ההתנהגות של וירוסי neurotropic, אשר מייצרים צאצאים זיהומיות שסינפסות הצלב להדביק נוירונים אחרים בתוך מעגל פונקציונלי 3,4,13. PRV152, שהוא isogenic עם PRV-ברטה, רק חוצה סינפסות retrogradely דרך הרצף ההיררכי של קשרים סינפטיים מאתר הזיהום 3.5 </ Sup>. על ידי שליטה מדויקת באתר ההיקפי של זיהום ניתן להגביל את הכניסה של הווירוס למוח דרך משנה ספציפי של הנוירונים מוטוריים. כרצף הווירוס מדביק רשתות של תאי עצב מחוברים, וכתוצאה מכך הדפוס של אות eGFP בכל רחבי המוח לאחר מכן לפתור את הרשת של נוירונים המחוברים לתאים הנגועים בתחילה.
יתרון נוסף של שימוש בוירוס למעקב עצבי הוא ההגברה של חלבון הכתב (eGFP במקרה זה) בתאים נגועים. הגברה אות זו מספקת רמת הרגישות המאפשרת זיהוי של תחזיות אפילו דלילות. לדוגמא, הקרנה דלילה מהקורטקס מוטורי vibrissa לתאי העצב מוטורי פנים השליטה השפם נמצאה בחולדות באמצעות חלבון פלואורסצנטי ירוק הביע באופן ויראלי 14; מחקרים קודמים לא הצליחו למצוא הקרנה זה באמצעות קליעים נותבים קלאסיים בלי ההגברה גן כתב 11,15. לרוע המזל, רבים וקטורי מעקב נגיפיים, כמו זה המשמש במחקר המצוטט, לא לחצות סינפסות, וכך להגביל את השימוש בם לאיתור מעגלים רב-סינפטי.
תוך הצגת יתרונות ברורים לזיהוי הרשת של תאים המשתתפים במעגל מנוע, הטבע ממוינות transsynaptic התחקות עם PRV-152 הופך את פרשנות חיבורים ספציפיים בתוך המעגל הקשה. לכן, אנו מציגים שיטה פשוטה לאימות חיבורים ספציפיים בתוך מעגלים זוהו באמצעות PRV-152 על ידי דו-תיוג באמצעות אמינים biotinylated dextran (BDA) ו- B למקטע רעלן הכולרה (CTB). השימוש בשילוב של BDA וCTB הוא גישה מבוססת היטב לאיתור קשרים בין קבוצות הספציפיות של נוירונים 6-8,11. כאשר נעשה שימוש יחד, ניתן דמיינו שני קליעים נותבים אלה באותו הסעיף באמצעות DAB שני צבעים (3, 3'-diaminobenzidine) הליך 16. משקל מולקולרי גבוה BDA (BDA10kDa) נבחר לפרוטוקול זה כי זה yields תיוג מפורט של תהליכים עצביים 6,7,9. יתרונות נוספים של BDA10kDa כוללים את הבאים: זה מועבר באופן מועדף בכיוון אנטרוגרדית 6-8; זה יכול להיות מועבר על ידי iontophoretic או הזרקה בלחץ 6-8; ניתן דמיין ידי HRP-biotinylated avidin פשוט (ABC) הליך זה 17; וניתן הדמיתו על ידי אור או מיקרוסקופי אלקטרונים 6,7,18. זיהוי immunochemical של CTB עם peroxidase וDAB נבחר לתיוג מדרדר של motoneurons כי הוא יעיל לגילוי תהליכים תאיים כוללים דנדריטים דיסטלי 10,19. לאחרונה השתמשו בגישה זו כדי לזהות את המסלול המוטורי הקולי בעכברים ולחשוף חיבור דליל מקליפת המוח מוטורי ראשונית לתאי העצב המוטוריים בגרון, שהונח בעבר להיעדר 20.
יש מספר נושאים שיש לקחת בחשבון בעת תכנון ניסוי באמצעות PRV152 4,21. והכי חשוב, pseudorabies הווירוס קטלני. כפי שהוזכר קודם לכן, קופים גדולים, כולל בני אדם אינם רגישים לזיהום, אך הטיפול מתאים חייב להיות מופעל כדי להגן על בעלי חיים אחרים. עכברים בוגרים לשרוד בדרך כלל 5-7 ימים לא…
The authors have nothing to disclose.
אנו מודים לד"ר הטושים Terashima של אוניברסיטת קובה, יפן, להוראת טכניקת הניתוח בגרון, וד"ר לין אנקוויסט של אוניברסיטת פרינסטון לאספקת PRV-ברטה. מחקר נתמך על ידי הפרס חלוץ NIH DP1 OD000448 לאריך ד ג'רוויס ופרס NSF בוגר מלגת המחקר לגוסטבו אריאגה. דמויות מהעבודה קודמת זוכה כראוי משמשות תחת רישיון PLoS ONE גישה פתוחה Creative Commons (CC-BY) בהתאם למדיניות העריכה של כתב העת.
Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
NanoFil Microinjection System | World Precision Instruments | IO-Kit | 34 gauge option |
Stereotaxic frame | David Kopf Instruments | Model 900 | |
Nanoject II Auto-Nanoliter Injector | Drummond Scientific Company | 3-000-204 | |
Sliding microtome | Leica | SM2010 R | |
[header] | |||
VetBond | 3M | 1469SB | |
Isofluorane (Forane) | Baxter | 1001936060 | |
Betadine Swab Stick | Cardinal Health | 2130-01 | 200 count |
Permount Mounting Medium | Fisher Scientific | SP15-500 | |
SuperFrost Plus slides | Fisher Scientific | 12-550-15 | |
Biotinylated dextran amines | Invitrogen | D-1956 | 10,000 MW |
Pseudorabies virus | Laboratory of Dr. Lynn Enquist (Princeton University) | PRV152 | Titer > 1 x 107 |
Anti-Cholera Toxin B Subunit (Goat) | List Biological Laboratories | 703 | |
Cholera Toxin B Subunit | List Biological Laboratories | 103B | |
Anti-eGFP | Open Biosystems | ABS4528 | |
3, 3'-diaminobenzidine | Sigma-Aldrich | D5905 | 10 mg tablets |
Ethanol | Sigma-Aldrich | E7023 | 200 proof |
Formaldehyde | Sigma-Aldrich | F8775 | Dilute to 4% |
Hydrogen peroxide | Sigma-Aldrich | H3410 | 30% |
Ketamine HCl & Xylazine HCl | Sigma-Aldrich | K4138 | 80 mg/mL & 6 mg/mL |
Nickel chloride | Sigma-Aldrich | 339350 | |
Phosphate buffer | Sigma-Aldrich | P3619 | 1.0 M; pH 7.4 |
Phosphate buffered saline | Sigma-Aldrich | P5493 | 10X; pH 7.4 |
Sodium Pentobarbital | Sigma-Aldrich | P3761 | 50 mg/mL dose |
Sucrose | Sigma-Aldrich | S9378 | |
Tween 20 | Sigma-Aldrich | P1379 | |
Xylenes | Sigma-Aldrich | 534056 | Histological grade |
VECTASTAIN Elite ABC Kit | Vector Laboratories | PK-6101 (rabbit); PK-6105 (goat) | |
Optixcare opthalmic ointment | Vet Depot | 1017992 |