Ex 子宮エレクトロポレーションと gaba 作動性介在ニューロンの移行のライブ イメージング用マウス萌芽期の脳の脊髄スライス培養
Summary
ここでは、共焦点顕微鏡とライブ イメージング技術に適したマウス胚から electroporated 脳脊髄スライス培養を生成する低コストかつ信頼性の高い方法を提供します。
Abstract
Gaba 作動性介在ニューロン (INs) は、ドライブの認知・行動神経ネットワークの重要なコンポーネントです。大脳皮質を設定する運命を移行で腹側に組み込みと外因性の終脳 ((MGE、CGE) 内側と尾節大物を含む) さまざまなレスポンスで背側骨皮質骨板に起源の場所から接線方向手がかり。異なる方法論は遺伝子特定の経路を操作し、適切に必要な細胞骨格の動的な変化を調整する方法を調査に長年にわたって開発されている移行。子宮内エレクトロポレーションは遺伝子発現抑制の効果を研究に広く使用されています。 または形態および最終的な位置への影響を評価しながら過剰発現の特定のサブタイプします。ただし、このアプローチは容易に放射状に移行する錐体細胞を変更するのには使用されますが、それはより技術的に困難な子犬の減少生存率を与えられる低降伏点が生成される子宮内保険エレクトロポレーションをターゲットとエレクトロポレーションは、e14.5、MGE 派生アドインの勉強は、慣習として前に行われています。別のアプローチで MGE 植、MGE へ簡単なアクセスを提供、遺伝子組み換えの INs のイメージングを容易にします。ただし、これらの植で INs は内因性指導手掛かりおよび視床入力を欠いている、人工マトリックスに移行します。これは、アドインが子宮内アプローチの技術的な課題を回避しながらより自然主義的な環境で移行できますメソッドを最適化するために私たちを促した。本稿で述べるマウス萌芽期の脳脊髄スライス培養を容易に追跡、イメージおよびに応えて自然のパスに沿って移行する遺伝子組み換えのプラグインを再構築後のex 子宮穿孔の組み合わせ内因性の手がかり。このアプローチは定量化カルビンディン抗体に固定組織の神経再建を使用して様々 な形態学的パラメーターの詳細な分析と同様、コマ撮りの共焦点レーザー顕微鏡を使用して移行での動的な側面のことができます。
Introduction
皮質 gaba 作動性介在ニューロン (INs) はその生化学的性質、生理学的性質と接続性に関して多様であり、彼らは成熟したネットワーク1,2,3 でさまざまな機能を仲介します。、4,5。皮質の INs のさまざまなサブタイプの仕様が広く調査1,2されている遺伝子のカスケードを堅く調整されます。大脳皮質 gaba 作動性 INs の大部分 (70%) 内側神経節隆起 (MGE)、腹側に位置する萌芽期の構造の前駆細胞に属し、皮質板1、に到達する比較的長い距離の間で移行する必要があります。2,6皮質錐体細胞に移行放射状グリア細胞足場に沿って皮質板 (VZ) の心室の地帯から放射状、さまざまな組み込みが必要ですこのような足場に接続されていない、あるプラグインの接線方向の移動と。非皮質構造2,7,8から彼らを指導しながら皮質板へ移行するニューロンを誘致する外因性の手がかり。細胞周期を終了すると、アドインは、MGE から皮質板9,10に向かって接線方向の移動をトリガーする MGE の VZ 内で表現される化学療法反発手掛かりによって撃退されます。アドインの移行異なる反発手掛かり11の援助と線条体を避けるため、皮質板に達すると後、彼らは、接線方向から放射状移動モードに切り替えるし、錐体からキューに応答の一部の彼らの最終的な層流位置に到達セル12と他の細胞集団13。他の神経細胞の集団として、アドインの移行は、ニューロンの実際の動きを許可する様々 な動的形態変化を伴います。このいわゆる神経運動は 3 つの連続する手順の反復的なサイクルによって特徴付けられる: 主要なプロセス、核 (nucleokinesis) のアクティブな前向性モーション、後続プロセス14の撤回の伸長。移行ではドライブの分岐と向きと移行14,15 の速度を決定する、適切な方向に INs を導く主要なプロセスのアクティブな改造多数の組み込みと外因性手掛かりによって規制されて ,16。
移行した皮質を規制する要因は、近年1,2,7,17,18,19、20、広く研究されています。つながる神経発達障害、小児難治性てんかんや自閉症スペクトル障害1,2,21,などいくつかのこれらの分子の俳優の中断が仮定されています。22,23,24します。 したがって、生体外でそして生体内の様々 なアプローチの開発は以前に再検討された25として、動的な過程を研究する当社の能力が大幅に躍進する追求されてきた。体外メソッド、ボイデン室アッセイとストライプの選択法などを含む神経移行中に要件と特定の遺伝子または蛋白質の細胞の自律的影響を評価するための最速かつ最も再現性のある手段を提供します。他の影響を受けずに25 をを要因します。これらのアッセイは、ライブ イメージング8,26,27と組み合わせると特に役立ちます。これらの技術を簡単に e13.5 MGE から取得および8,28 を以前示すようにその後様々 なシグナル伝達経路と指導の手がかりを調べることができます、酵素と機械的解離によって分離.ただし、これらの試金は細胞遊走や生存25に影響を与える可能性がある神経細胞の挙動と細胞プロパティを変更するかもしれない三次元組織アーキテクチャの不在で人工細胞外マトリックスの場所を取る。これらの制限を回避するためにex vivo MGE 植は、速度と方向で14などのパラメーターと共に移行中に発生する動的形態学的変化を定量化するための代替ツールとして開発されています。 29。MGE 植を生成するは比較的簡単です、広くされている30を他の場所で説明されています。それは後者がオプション31マトリゲルと魅力的または冷淡なキュー25の存在下でコラーゲンの混合物、混合の大脳皮質細胞の膜上に MGE の小さな抽出物のめっきを伴います。MGE 植まばら標識細胞のイメージング、32,33 を示したように分岐、主要なプロセス中に骨格改造など、細胞内のプロセスの研究を簡素化する高解像度を可能にします。、34本研究で。MGE 植は、(例えば、Tielensら201633を見なさい) 特定の薬理学的または遊走操作後例えば 2D 環境での移行時に骨格変化を評価するために正常に使用されています。.ただし、この方法で、人工マトリックス内にアドインを移行、これは動作と再現性実験結果の有意性を変更可能性があります。
対照的に、子宮内でエレクトロポレーションのネイティブ環境でプラグインの遺伝子操作を有効にし、迅速かつ効率的の制限を回避しながらゲインの影響と遺伝子機能の損失を評価するために広く使用されている方法です。高価な時間のかかるノックアウトとノックで戦略25,35。セル型特定プロモーターを使用し、MGE36を含む腹内側核の構造への電極を配置することで、子宮内でエレクトロポレーションを前駆細胞で偏ってすることができます。さらに、子宮内エレクトロポレーションにより実験的構造を 1-2 日内のタイムリーな表現のため構造式を用いたウイルスに必要な 7-10 日に比べてベクトル25。しかし、子宮内でエレクトロポレーションの前駆細胞の低降伏点傾向があります。確かに、背側心室ゾーンにある錐体細胞の前駆細胞を効率的に導入することができますが子宮内を使用して、MGE より腹側に位置する構造をターゲット エレクトロポレーションより技術的に難しいは特に小さな e13.5 に胚と胚性致死性さらに率が高い実験的利回り25が減少します。
体外に関連する技術的な制限のいくつかを回避するために MGE は実験と体内の子宮内でエレクトロポレーションを外植体、脊髄スライス培養前のヴィヴォが開発した8,37をされています。 38,39。脳切片スライス文化提供は安価で生成する動物モデル25よりも時間がかかるしながら体内を模倣の利点が条件します。確かに、これらの準備はプラグインの具体的な可視化と共に、MGE へ簡単にアクセスを許可するより生理的環境8に移行するアドインの特定の分子経路を調査する焦点エレクトロポレーションと組み合わせることができます。,39,40,41我々 はしたがって切片文化38、 ex 子宮穿孔と時間経過の共焦点レーザー顕微鏡と組み合わせて我々 のアプローチを最適化して、さらに形態学的および動的処理の発生評価。中に MGE アドインの接線方向の移動。この議定書は適応し、錐体細胞42,43の移行を検討するex 子宮または子宮内脳エレクトロポレーションと脊髄スライス培養を使用している人から最適化されたと皮質 INs36,,3944。具体的には、首をはねられマウス胚と、MGE は electroporated ex vivo実験プラスミドの脳室内注入後より効率的かつ正確に達成できるものよりも MGE 前駆細胞のターゲット子宮内エレクトロポレーション。脳が抽出されると全脳辺縁系を数日間培養することができますに分割、ので、連続追跡 transfected INs のイメージングします。このアプローチは、通常脳スライスあたりの 5-20 接線方向に移行する INs を容易に分離できるように十分にまばらなニューロン集団をラベリングしながら統計的有意性に到達するために必要な実験の繰り返しの数を最小限に抑えることをラベルします。復興と微細形態学的評価のため個々 のニューロン。さらに、切片文化確実に移行する MGE 植に比べて INs はローカル分泌ケモカインと求心系の視床からの入力などを含むより自然な環境に公開されます。この方法は方向性と主要なプロセスの分岐など細かい動的プロセスの評価を許可する十分な解剖学的な詳細を提供している間 transfected INs によって採択された渡り鳥のパスを定量化するに適してnucleokinesis と後続のプロセス撤回。
Protocol
Representative Results
Discussion
この記事で私たちは子宮 ex e13.5 にマウス MGE のエレクトロポレーションを実行するため、胎生期脳スライスの切片文化の生成のための信頼性の高い方法を提供します。体外メソッドでは、ボイデン室アッセイなどは比較的簡単に実行および異なる遺伝子やその他の要因を干渉することがなくタンパク質の特定の役割を評価するために使用することができます、彼らを排除するで?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この仕事は、サボイ財団と治療てんかん財団からの助成金により運営された、E.R (共焦点顕微鏡) と G.H (回転ディスク共焦点顕微鏡) 革新のためのカナダの財団から助成金装置によって。小胞体からのキャリア賞を受賞、フォン デ recherche du ケベック州健康(周波数-S;Clinician-scientist 賞) でなく、健康研究 (機構; カナダの機関から若手研究者賞を受賞)。周波数 S の上級学者はガーナL.E はチュー サント-ジュスティーヌ基礎ポスドク研修賞、周波数 S ポスドク研修賞、星の財団との提携で、サボイ財団から Steriade サボイ博士課程終了後の訓練賞の受信者です。このプロジェクトはカナダ脳研究基金、ル. に与えられる健康カナダの金融支援を通じて脳カナダによって実現されました
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 |
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