نقدم بروتوكول لإنشاء خلية القاعدة العصبي الفلورسنت للصحفيين المهندسة (CNiFERs) للكشف البصري الافراج عن العصبي الحجمي.
Method Article
نقدم بروتوكول لإنشاء خلية القاعدة العصبي الفلورسنت للصحفيين المهندسة (CNiFERs) للكشف البصري الافراج عن العصبي الحجمي.
خلية القاعدة العصبي الفلورسنت للصحفيين المهندسة (CNiFERs) توفير أداة جديدة لعلماء الأعصاب للكشف عن بصريا وإطلاق النواقل العصبية في الدماغ في الجسم الحي. يتم إنشاء CNiFER محددة من خلية الكلى الجنينية البشرية التي تعبر عن مستقر لG البروتين يقترن مستقبلات محددة، والتي الأزواج إلى G ف / 11 البروتينات G، والقائم على الحنق الكالسيوم 2+ -detector، TN-XXL. تفعيل مستقبلات يؤدي إلى زيادة في إشارة الحنق. CNiFERs ديك حساسية نانومتر وردا الزمنية ثانية لاستنساخ CNiFER تستخدم مستقبلات للمواطن وهو ناقل عصبي معين، على سبيل المثال، D2R للدوبامين. تزرع CNiFERs مباشرة في الدماغ، وتمكينهم من الشعور الافراج عن العصبي مع قرار المكاني لأقل من مائة ميكرون، مما يجعلها مثالية لقياس انتقال الصوت في الجسم الحي. ويمكن أيضا أن تستخدم CNiFERs لفحص أدوية أخرى لالمحتملين عبر التفاعل في السادسفو. قمنا بتوسيع مؤخرا عائلة CNiFERs لتشمل GPCRs أن الزوجين لG ط / س ع البروتينات. تتوفر للكشف عن أستيل كولين (ACH)، الدوبامين (DA) والنورادرينالين (NE) CNiFERs. وبالنظر إلى أن أي النوع من الاختزال يمكن استخدامها لخلق رواية CNiFER وأن هناك ما يقرب من 800 GPCRs في الجينوم البشري، ونحن هنا وصف الإجراء العام لتصميم وتحقيق، واختبار أي نوع من CNiFER.
لنفهم تماما كيفية اتصال الخلايا العصبية في الدماغ، فمن الضروري أن يكون هناك طريقة لقياس إطلاق النواقل العصبية في الجسم الحي. هناك العديد من التقنيات الراسخة لقياس الموصلات العصبية في الجسم الحي. واحد التقنية المستخدمة شيوعا هو microdialysis، حيث يتم إدخال قنية في الدماغ وكمية صغيرة من السائل النخاعي التي يتم جمعها وتحليلها باستخدام عالية الأداء اللوني السائل وكشف الكهروكيميائية 1. Microdialysis لديها القرار المكانية بناء على أمر من عدد قليل من أقطار لجنة التحقيق، على سبيل المثال، ~ 0.5 ملم لمجهري 200 ميكرون قطر. القرار الزماني لهذه التقنية، ومع ذلك، هو بطيئا بسبب فترات أخذ العينات التي تستمر عادة ~ 5 دقائق أو أكثر 1. وعلاوة على ذلك، لا يتم إجراء التحليلات في الوقت الحقيقي. أسلوب آخر هو مسح سريع Voltammetry دوري (FSCV)، والذي يستخدم مسبار من ألياف الكربون التي يتم إدراجها في الدماغ. FSCV ديه درجة الحرارة ممتازةقرار شفوي (subsecond)، وحساسية عالية (nanomolar)، والقرار المكانية بأقطار التحقيق من 5-30 ميكرون. ومع ذلك، FSCV يقتصر على أجهزة الإرسال التي تنتج الأكسدة المميزة والشخصية تخفيض الجهد على الكربون الجهدية التحقيق 2.
وهناك تقنية أخرى لقياس الناقلات العصبية هي مباشرة من خلال الموصلات العصبية المشفرة وراثيا (NT) أجهزة الاستشعار 3. مع هذا الأسلوب، يتم إنشاء بروتين الانصهار التي تحتوي على نطاق ملزم يجند للمرسل بالإضافة إلى مضان بالرنين نقل الطاقة (الحنق) زوج المستندة من fluorophores 4 أو GFP permutated 5. وخلافا للأساليب السابقتين، هذه الحساسات يتم ترميز وراثيا وأعربت على سطح الخلية المضيفة، مثل الخلايا العصبية، من خلال إنتاج الحيوانات المعدلة وراثيا أو حاد مع استخدام العوامل الفيروسية لتصيب الخلايا. حتى الآن، وقد وضعت أجهزة الاستشعار المرمزة وراثيا فقط لdetectinز الغلوتامات وGABA 3-5. كانت قيود مع هذه التقنيات حساسية منخفضة، في نطاق نانومتر، وعدم القدرة على التوسع في الكشف عن وجود عدد كبير من أجهزة الإرسال، على سبيل المثال، العصبية الكلاسيكية، نيوروببتيد وneuromodulators، التي تشير من خلال مجموعة مستقبلات البروتين يقترن (GPCRs). في الواقع، هناك ما يقرب من 800 GPCRs في الجينوم البشري.
لمعالجة هذا النقص، قمنا بتطوير أداة مبتكرة لإطلاق قياس بصريا من أي الناقل العصبي الذي يشير من خلال هذه العملية من. CNiFERs (ناقل عصبي فلوري خلية القاعدة للصحفيين هندسيا) هي خلايا HEK293 نسيلي هندسيا للتعبير عن هذه العملية من معين، عندما حفزت، وموجبات زيادة في داخل الخلايا [كا 2+] التي يتم الكشف عنها من قبل كا 2+ استشعار القائم على الحنق المشفرة وراثيا، TN-XXL. وهكذا، CNiFERs تحويل مستقبلات الناقلات العصبيه ملزمة إلى تغيير في مضان، وتوفير الوقت الحقيقي المباشر وص البصريهيئة البيئة-من النشاط العصبي المحلي. من خلال الاستفادة من مستقبلات للمواطن وهو ناقل عصبي معين، CNiFERs الإبقاء على خصوصية الكيميائية، تقارب وديناميات الزمنية من المستقبلات التي أعرب عنها التطور الطبيعي. وحتى الآن، وقد انشأنا ثلاثة أنواع من CNiFERs، واحدة للكشف عن أستيل باستخدام مستقبلات M1، واحدة للكشف عن الدوبامين باستخدام مستقبلات D2، واحدة للكشف عن بافراز باستخدام 6،7 α1a مستقبل. التكنولوجيا CNiFER قابلة للتوسيع بسهولة وقابلة للتطوير، مما يجعلها قابلة للأي نوع من الاختزال. في هذه المقالة إن الرب، وصفنا وتوضيح المنهجية لتصميم، وتحقيق، واختبار في CNiFERs الجسم الحي لأي تطبيق.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
جميع الإجراءات الحيوان أجريت في هذه الدراسة وفقا للرعاية الحيوان المؤسسية والمبادئ التوجيهية للجنة الاستخدام (IACUC)، حيث تم اعتمادها من قبل IACUCs كانت في مدرسة طب ماونت سيناي وجامعة كاليفورنيا في سان دييغو.
1. توليد النوع من الاختزال، معربا عن الفيروسة البطيئة لتحويل خلايا HEK293
2. اختيار HEK293 / TN-XXL نوع العمود الفقري الخليوي لالتثقيف في المختبر
ملاحظة: تحديد G البروتين اقتران خصوصية، على سبيل المثال، G ط / س، ز ف / 11، أو G الصورة البروتينات G، من النوع من الاختزال، لأن ذلك مدينة دبي للإنترنتتتس ما إذا كانت هناك حاجة إلى البروتين الوهم G للCNiFER. لG ف مستقبلات -coupled، على سبيل المثال، M1 مستقبلات المسكارينية، اختر HEK293 / TN-XXL (# 3g8) باعتبارها العمود الفقري HEK293 نوع من الخلايا. لG ط / س -coupled المستقبلات، وهناك حاجة إلى خيالية G بروتين G qi5 10. لG الصورة مستقبلات -coupled، هناك حاجة إلى qs5 الوهم G 10. في هذا البروتوكول، ويستخدم في بناء D2R CNiFER كمثال على ذلك. إشارات D2R من خلال G ط / س ع البروتينات وتتطلب خلايا HEK293 التي تعبر عن ثبات البروتين G خيالية، qi5 G، على سبيل المثال، HEK293 / TN-XXL / G qi5 _ # qi5.6.
3. Lentiviral تنبيغ من HEK293 / TN-XXL خلايا / Gqi5
4. نظام مراقبة الأصول الميدانية وعزل واحدة CNiFER النسخ
5. التثقيف والتوسع في التصنيف، CNiFERs نسيلي
6. تحديد CNiFERs المرشح بناء على الاستجابة الحنق عن طريق فلوروميتريك قارئ لوحة
ملاحظة: مع أربع لوحات 96-جيدا عقب FACS، ينبغي أن يكون هناك> 100 استنساخ قابلة للاختبار أن البقاء على قيد الحياة وتوسع في المرحلة 24 لوحة جيدا، حيث أن العديد من الحيوانات المستنسخة الأصلية تفشل في النمو. لتحديد CNiFERs مرشح محتمل، واستخدام تحليل 3 نقاط للاستجابة الحنق مع ناهض وما شابه ذلك، على سبيل المثال، الدوبامين لD2R.
7. الاختيار النهائي من CNiFER النسخ عن طريق فلوروميتريك قارئ لوحة
8. تجميد الظهير مختارة النسخ CNiFER
9. CNiFER زرع في ماوس اللحاء
10. في فيفو التصوير من CNiFER النسخ
ملاحظة: يتم إجراء تصوير مباشر مع الفئران باستخدام مجهر ثنائي الفوتون وجهاز الرأس ثابت. ليس هناك حاجة إلى تخدير خلال جلسات التصوير. عند التصوير الحيوانات في حالة اليقظة، والحد من مساند الرأس لبضع ساعات فقط في وقت لتقليل مستويات التوتر. عودة الحيوان إلى أنه قفص المنزل بين جلسات التصوير للأغذية والمياه. يتم التقليل من الإجهاد المحتمل قبل سواد أضواء الغرفة والمحيطة جزءا من الماوس في العلبة.
تحليل 11. البيانات

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
ويستمد وCNiFER من الخلية البشرية الكلى الجنينية (HEK293) التي تم تصميمها للتعبير عن ثابت لا يقل عن اثنين من البروتينات: أ محددة G-مستقبلات البروتين يقترن (GPCR) والمشفرة وراثيا [كا 2+] الاستشعار، TN-XXL. TN-XXL يخضع نقل مضان بالرنين الطاقة (الحنق) بين السماوي والأصفر فلوري البروتينات، eCFP والسترين، على التوالي، ردا على الكالسيوم 2+ أيونات 6،15. تفعيل GPCRs أن الزوجين الذاتية G ف البروتينات G يؤدي الى زيا...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
إنشاء CNiFERs يوفر استراتيجية مبتكرة وفريدة من نوعها لقياس بصريا إطلاق النواقل العصبية في الدماغ في الجسم الحي. هي مناسبة بشكل مثالي لقياس CNiFERs الإفراج extrasynaptic، أي حجم التوصيل، لالناقلات العصبية. الأهم من ذلك، كل CNiFER تمتلك خصائص النوع من الاختزال الأصلي، وتوفير قياس بصري الفسيولوجي للتغيرات في مستويات النواقل العصبية في الدماغ. حتى الآن، تم إنشاؤها CNiFERs للكشف عن أستيل كولين (M1-CNiFER) 6، الدوبامين (D2-CNiFER) (7) والنورادرينا...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
الكتاب ليس لديهم ما يكشف.
نشكر ب كونكلين (جامعة كاليفورنيا، سان فرانسيسكو) لتوفير qi5 G و G qs5 cDNAs، A. شفايتزر للحصول على المساعدة مع الالكترونيات، N. تايلور للحصول على المساعدة مع فحص الحيوانات المستنسخة، إيان Glaaser وروبرت ريفكين للقراءة واقية واوليفييه Griesbeck لTN-XXL. وأيد هذا العمل من قبل المنح البحثية من خلال المعهد الأمريكي الوطني لتعاطي المخدرات (النداء) (DA029706، DA037170)، والمعهد الوطني للتصوير الطبية الحيوية والهندسة الحيوية (NIBIB) (EB003832)، هوفمان-لاروش (88610A) و "علم الأعصاب تتعلق بالمخدرات من منحة "التدريب إساءة من خلال النداء (DA007315).
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| pCDH-CMV-MCS-EF1-Puro | استنساخ System Biosciences | CD510B-1 | : لتوليد فيروس العدسات |
| 12 × 75 * BD Falcon أنبوب اختبار دائري القاع عالي الوضوح | BD Biosciences | 352063 | FACS |
| BD BD 40 um Falcon cell strainers | BD Biosciences | 352340 | FACS |
| 0.05٪ Trypsin EDTA & nbsp ؛ | Invitrogen | 25200056 | FACS |
| 96 لوحة بئر ، قاع مسطح ، واضح & nbsp ؛ | كورنينج | 3596 | FACS |
| 96 ألواح زراعة خلايا الآبار | كورنينج | CLS3997 | Flexstation |
| Optilux قاع أسود شفاف | كورنينج | 3603 | نصائح |
| ماصة فليكستيشن فليكستيشن | الأجهزة الجزيئية | 9000-0911 | فليكستيشن |
| أستيل كولوريد ؛ | سيجما ألدريتش | A2661 | فليكستيشن |
| نورادرينالين | سيجما - ألدريتش | A7256 | فليكستيشن |
| الدوبامين هيدروكلوريد ؛ | Sigma-Aldrich | PHR1090 | Flexstation |
| GABA | سيجما ألدريتش | A2129 | فليكستيشن |
| هيستامين ؛ | سيجما ألدريتش | H7125 | فليكستيشن |
| غلوتامات | سيجما ألدريتش | 49621 | فليكستيشن |
| أدرينالين | سيجما ألدريتش | E4642 | فليكستيشن |
| سوماتوستاتين | سيجما ألدريتش | S1763 | فليكستيشن |
| 5HT & nbsp ؛ | سيجما ألدريتش | H9523 | فليكستيشن |
| VIP | شركة ألفا للتشخيص | SP-69627 | فليكستيشن |
| أوركسين ألفا | التشخيص شركة | 12-P-01 | مادة فليكستيشن |
| P & nbsp ؛ | سيجما - ألدريتش | S6883 | فليكستيشن |
| أدينوزين | سيجما - ألدريتش | A4036 | فليكستيشن |
| ميلاتونين ؛ | Sigma-Aldrich | M5250C | قارئ |
| الألواح الفلورية Flexstation والبرمجيات | الأجهزة الجزيئية | Flexstation 3 | Flexstation |
| DMEM (ارتفاع الجلوكوز) مع Glutamax ؛ | لايف تكنولوجيز | 10569-010 | زراعة الأنسجة |
| مصل الجنين | البقري تقنيات الحياة | 10082-139 | زراعة الأنسجة |
| القلم / Strep المضادات الحيوية | تقنيات الحياة | 15140-122 | زراعة الأنسجة |
| بورومايسين | InvivoGen | ant-pr-1 | زراعة الأنسجة |
| Fibronectin | Sigma-Aldrich | F0895 | زراعة الأنسجة |
| CoolCell LX صندوق تجميد الخلايا الخالي من الكحول Bioexpress | D-3508) | لزراعة | |
| الأنسجة ؛ | لوكتايت | لوكتايت رقم 495 | الجراحة والحقن التجسيمي |
| فيلم البارافين البلاستيكي | VWR | Parafilm & reg; | الجراحة والحقن التجسيمي |
| حاقن النانو | دروموند | 3-000-204 | الجراحة والحقن التجسيمي |
| أقطاب زجاجية | جراحة دروموند | 3-000-203G | والحقن التجسيمي |
| الحفر باليد | OSADA | Exl-M40 | ونتوءات الحقن التجسيمي |
| للحفر | فاين ساینتيك | 19007-05 ؛ 19007-07) | الجراحة والحقن |
| التجسيميحمام التعقيم | FST | 18000-45 ، جراحة معقم الخرزة الساخنة | وغرفة / قناع الحقن التجسيمي |
| إيزوفلوران المعدات الطبية | المرتفعات | 564-0427 ، آلة التخدير HME 109 مع مبخر الأيزوفلوران ، مقياس الجريان O2 ، صمام العصابة ؛ 564-0852 ، غرفة الحث 16X7X7.5 سم | الجراحة والحقن التجسيمي |
| 3D النطاق مع جراحة الذراع | Zeiss | والحقن التجسيمي | |
| الألياف البصرية الخفيفة | والحقن التجسيمي | ||
| Betadine | الجراحة والحقن التجسيمي | ||
| 70٪ (V / V) جراحة كحول | والحقن التجسيمي | ||
| Povidone-Iodine Prep Pads | dynarex | 1108 | الجراحة والحقن التجسيمي |
| كلوريد الصوديوم 0.9٪ (الحقن ، USP ، 918610) | الجراحة والحقن التجسيمي | ||
| CYCLOSPORINE (حقن ، USP) | الجراحة و الحقن التجسيمي | ||
| بوبرينيكس (الحقن) بوبرينورفين (0.03 & mu; ز لكل غرام من القوارض) | سيجما ألدريتش | والحقن التجسيمي | |
| مرهم العيون ؛ | Akorn | NDC 17478-235-35 | الجراحة والحقن التجسيمي |
| جراحة الإيثيكون | الجراحية | والحقن التجسيمي | |
| قبضة الأسمنت التجسيمي | Dentsply | # 675571 ، جراحة 675572 | والحقن التجسيمي |
| Instant SuperGlue ؛ | NDالصناعات | الجراحة والحقن التجسيمي | |
| LOCTITE 4041 | الجراحة والحقن التجسيمي | ||
| METABOND | C & جراحة B | والحقن التجسيمي | |
| رقم 0 غطاء | زجاجي جراحة فيشر | والحقن التجسيمي | |
| الإطار التجسيمي | Kopf | والحقن التجسيمي | |
| مسبار المستقيم ووسادة التدفئة | FHC | 40-90-8D ، وحدة التحكم في درجة الحرارة DC ، 40-90-2-06 ، 6.5X9.5 سم وسادة التدفئة 40-90-5D-02 ، جراحة مسبار الثرمستور المستقيمي | ولوح التجارب البصرية للحقن التجسيمي |
| للتصوير | Thorlabs | والحقن التجسيمي | |
| جراحة الزيوت المعدنية | فيشر | S55667 | و الحقن التجسيمي |
| Kwik-Cast (المطاط الصناعي السيليكون) جراحة | الأدوات | العالمية وخياطة الحقن التجسيم | |
| nbsp; | إيثيكون | 18 ' ', 1667, 4-0 | الجراحة والحقن التجسيمي |
| مقص | العلمية الدقيقة | 91500-09, 15018-10 | الجراحة والحقن التجسيمي |
| Forcepts | Fine Scientific Tools | 11252-30; #55, 11295-51; Grafe ، 11050-10 | الجراحة والحقن التجسيمي |
| الطالب Halsted-Mosquito Hemostats | الأدوات العلمية الدقيقة | 91308-12 | الجراحة والحقن التجسيمي |
| طقم كي الأوعية الصغيرة | الأدوات العلمية الدقيقة | 18000-00 | الجراحة والحقن التجسيمي |
| معقمات الخرز الساخن | الأدوات العلمية الدقيقة | 18000-45 | الجراحة والحقن |
| التجسيميعلبة أداة مع حصيرة سيليكون | أدوات علمية دقيقة | 20311-21 | الجراحة والحقن التجسيمي |
| حاويات التعقيم البلاستيكية مع حصيرة السيليكون | الأدوات العلمية الدقيقة | 20810-01 | الجراحة والحقن التجسيمي |
| 2P نطاق مضان المرحلة الثابتة ل in vivo< / em> تصوير | أوليمبوس | FV1200 MPE | في الجسم الحي |
| للتصوير ليزر | متعدد الفوتونSpectraPhysics | Mai Tai DeepSee | in vivo التصوير |
| ليزر أخضر | أوليمبوس | 473 نانومتر ليزر | في الجسم الحي للتصوير |
| xy قاعدة انتقالية | Scientifica | MMBP | in vio التصوير |
| مكعب مرشح FRET ل YFP و CFP | أوليمبوس | في الجسم الحي | |
| للتصوير 10x و 40x أهداف الغمر في الماء | أوليمبوس | في الجسم الحي | |
| هواء التصوير | نيوبورت | في الجسم الحي التصوير | |
| مخصص بنيت قفص ضيق | الضوء Thorlab | في الجسم الحي التصوير |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission