November 16th, 2010
هذا البروتوكول تفاصيل كيفية تحديد عدد المشبك في كل ثقافة العصبية وفصلها في أقسام المخ باستخدام كيمياء سيتولوجية مناعية. المقصورة الخاصة به الأضداد ، ونحن تسمية محطات قبل المشبكي وكذلك المواقع ذات التخصص بعد المشبكي. نحدد نقاط الاشتباك العصبي كنقاط colocalization بين الإشارات التي تولدها هذه العلامات.
أحد أهم الأهداف في علم الأعصاب هو فهم الإشارات الجزيئية التي توجه المراحل المبكرة من تكوين المشبك. على هذا النحو ، أصبح من الضروري تطوير مناهج موضوعية لتحديد التغييرات في الاتصال المشبكي. لتحديد عدد المشبك في مجموعة متنوعة من المستحضرات التجريبية ، يتم تلطيخ الخلايا العصبية المستنبتة أو مستحضرات أنسجة المخ بقسم التبريد بعلامات انتقائية قبل وبعد التشابك لتسمية نقاط الاتصال المشبكي بين الخلايا العصبية.
ثم يتم تصوير الخلايا أو الأنسجة على مجهر فلوري وثماني صور بت مطلوبة لكل قناة من القنوات المقابلة للعلامتين الكيميائيتين المناعيتين. يتم تحليل الصور باستخدام الصورة J 1.29 مع محلل النقطة. لتحديد مدى التحديد المشترك بين العلامات المشبكية قبل وبعد التحديد ، يمكن بعد ذلك استخدام نقاط التحديد المشترك لتحديد عدد نقاط الاشتباك العصبي الموجودة في التحضير.
الميزة الرئيسية للتقنية الموصوفة هنا على الطرق الحالية مثل المجهر الإلكتروني ، هي أن مقايسة المشبك تسمح بتحليل إنتاجية أعلى بكثير وتحديد عدد المشبك الكمي. تمتد الآثار الرئيسية لهذه التقنية نحو تشخيص وعلاج الاضطرابات السريرية مثل مرض الزهايمر أو الصرع أو التوحد حيث تورطت التشوهات والاتصال المشبكي كأساس لعلم الأمراض الأساسي. يمكن استخدام هذه التقنية لتحديد أشكال التدخل التي يمكن أن تقلل أو تخفف من أوجه القصور التي نراها في قدرة الخلايا العصبية المصابة على تكوين نقاط الاشتباك العصبي مع بعضها البعض.
على الرغم من أن هذه الطريقة مفيدة لدراسة نمو الدماغ ، إلا أنه يمكن تطبيقها أيضا على الكائنات الحية النموذجية الأخرى أو أنظمة الأعضاء التي تهتم بدراسة أو تحديد عدد جهات الاتصال من خلية إلى خلية لديك القدرة على تسمية كل وجه معارض لكل موقع اتصال بشكل انتقائي قم بإعداد الثقافات العصبية عن طريق طلاء الخلايا العقدية الشبكية للفئران المنقاة من شبكية الفئران ، والتي يتم حصادها من خمسة إلى سبعة على غطاء زجاجي مغلف ببولي دي ليسين. في صفيحة 24 بئرا ، يسمح للخلايا بالنمو عند 37 درجة مئوية لمدة ثلاثة إلى خمسة أيام قبل التعدي.
بعد التعدي ، احتضان الخلايا لمدة سبعة إلى ثمانية أيام إضافية للسماح بتطور المشابك عندما تنضج الخلايا المطلية بشكل كاف. قم بإزالة وسائط الاستزراع من الآبار وأضف 500 ميكرولتر من التدفئة المسبقة ، 4٪ بارا فورمالديهايد إلى كل بئر مثبت لمدة سبع دقائق. في درجة حرارة الغرفة بعد التثبيت ، اشطف الخلايا ثلاث مرات بمحلول ملحي مخزن بالفوسفات.
من المهم التأكد من عدم السماح للخلايا بالجفاف في الآبار. بمجرد إزالة المخزن المؤقت من البئر ، يجب استبداله على الفور بالمخزن المؤقت التالي. تحضير مخزن حاجب يحتوي على 50٪ مصل ماعز عادي و 0.2٪ تريتون × 100.
بعد إزالة PBS من كل منها ، أضف جيدا 200 ميكرولتر من المخزن المؤقت للحجب إلى كل بئر وقم بالحظر لمدة 30 دقيقة. في درجة حرارة الغرفة ، قم بإزالة المخزن المؤقت المانع واشطفه ثلاث مرات. باستخدام PBS ، قم بإعداد تخفيف أولي للأجسام المضادة في 90٪ مخزن مؤقت للأجسام المضادة ، ومحلول NGS بنسبة 10٪ يحتوي على زوج الأجسام المضادة قبل وبعد التشابك المفضل.
هنا أرنب antis synapsin ، علامة ما قبل التشابك والفأر المضاد للهوميروس. يتم استخدام علامة ما بعد التشابك جهاز الطرد المركزي ، وهو التخفيف الأساسي للجسم المضاد لمدة خمس دقائق بأقصى سرعة في جهاز طرد مركزي على الطاولة لإزالة أي جسم مضاد مترسب ، ثم إضافة 200 ميكرولتر من محلول الأجسام المضادة الأولية لكل منها. ضع اللوحة جيدا في وعاء رطب لمنع جفاف المحلول الأساسي.
احتضن طوال الليل عند أربع درجات مئوية بعد الحضانة بالجسم المضاد الأولي. اشطف كل بئر ثلاث مرات. باستخدام PBS ، أضف 200 ميكرولتر من الأجسام المضادة الثانوية المناسبة ، مخففة واحدة إلى 1000 في مخزن مؤقت للأجسام المضادة تحتوي على 10٪ NGS محضرة.
كما كان من قبل ، ضع الطبق في الغرفة المرطبة واحتضنه لمدة ساعتين في درجة حرارة الغرفة في الظلام بعد الحضانة مع الثانويين. اشطف كل بئر ثلاث إلى أربع مرات باستخدام PBS. ضع قطرة من وسيط تركيب الدرع المتجه مع DPI على شريحة زجاجية.
ثم اقلب زجاج الغطاء مع وجود الخلايا على القطرة لتركيبها. أخيرا ، ضعي طلاء أظافر شفاف حول حواف زلة الغطاء. احرص على تجنب دفع أو تحريك زلات الغطاء أثناء التطبيق.
نظرا لأن هذا سيشارك الخلايا ، اترك الشرائح تجف لمدة 30 دقيقة على الأقل في مكان جاف ومظلم. هنا ، يتم إجراء التصوير باستخدام مجهر فلوري zes axio demor المجهز بمجموعات مرشحات مناسبة وهدف غمر الزيت 63 مرة. ضع شريحة تحتوي على خلايا غير منقولة على مرحلة المجهر.
باستخدام مجموعة مرشح DPI لتصور نوى الخلية ، حدد الخلايا التي لا يقل قطرها عن قطرين من جيرانها. سيساعد استخدام DPI لهذه الخطوة في تجنب التحيز وضمان عشوائية اختيار الخلية. لكل خلية محددة، احصل على ثماني صور بت باستخدام مجموعات المرشحات المناسبة في هذه الحالة، GFP و Texas Red.
يجب أن تظهر الصورة الملونة الزائفة المتراكبة علامات ما قبل وبعد التشابك باللونين الأحمر والأخضر على التوالي. بعد ذلك ، ضع شريحة تحتوي على خلايا منقولة على مرحلة المجهر. هنا تم نقل الخلايا باستخدام ناقل تعبير الطماطم TD.
استخدم هذه العلامة لتحديد الخلايا كما كان من قبل. لكل خلية محددة ، احصل على ثماني صور حفرة باستخدام مجموعات المرشحات المناسبة في هذه الحالة ، GFP و Texas Red و Sci five. يجب أن تحتوي الصورة الملونة الزائفة المتراكبة على علامات ما بعد التشابك باللون الأحمر والأخضر والأزرق.
هنا ، يتم استخدام برنامج محلل الثقب للقياس الكمي للثقب المشبكي الموضعي المشترك. تمت كتابة المكون الإضافي لمحلل Puncta بواسطة Barry Walk وهو متاح عند الطلب في الصورة J 1.26. افتح إحدى الصور التي تم جمعها.
استخدم أداة التحديد الدائري لتحديد منطقة قطرها خلية واحدة تقريبا شعاعيا حول SOR المعني. مع تحديد منطقة الاهتمام ، انتقل إلى قائمة المكونات الإضافية وحدد محلل الثقب في نافذة خيارات التحليل التي تظهر تحديد القناة الحمراء القناة الخضراء. أول ملف طرح الخلفية وتعيين النتائج.
انقر فوق موافق. ثم حدد موقعا لحفظ النتائج فيه. يمكن تصدير هذه النتائج إلى Excel لمزيد من التحليل في النافذة التي تظهر.
بعد ذلك ، تأكد من تحديد نصف قطر الكرة المتدحرجة 50 وقم بإلغاء تحديد خيار الخلفية البيضاء. هذا التعديل غير مطلوب ولكن غالبا ما يفضله مستخدمو التطبيق. لسهولة التصور ، انقر فوق موافق.
ستظهر نافذة جديدة بجانب قناع يتوافق مع صورة القناة الحمراء. اضبط العتبة حتى يتوافق القناع الأحمر قدر الإمكان مع أكبر عدد ممكن من الثقب الفردي السرية. دون إدخال الكثير من الضوضاء، انقر فوق تم.
اضبط الحد الأدنى لحجم النقاط على أربعة بكسل. لا تعدل أي شيء آخر. انقر فوق موافق.
كرر الخطوة السابقة هذه المرة للقناة الخضراء. بعد تكرار ذلك مع القناة الخضراء ، سيوفر المكون الإضافي تقديرا كميا يتوافق مع النقطة في كل قناة على حدة ونقطة مترجمة مشتركة بين القناتين. يمكن تطبيق مقايسة المشبك الموضحة هنا على أقسام التبريد من الدماغ وأي أنسجة أخرى للجهاز العصبي مثل الحبل الشوكي أو شبكية العين.
شريطة أن يكون هناك زوج مناسب من علامات ما قبل وبعد التشابك. ابدأ بحصاد أنسجة المخ من الفأر الذي تم قتله رحيما عن طريق القتل الرحيم والوفرة باستخدام PBS. ضع الدماغ كله في 4٪ بارالديهايد في PBS عند أربع درجات مئوية طوال الليل في اليوم التالي.
اشطف الدماغ ثلاث مرات باستخدام PBS. يحمي Cryo الدماغ عن طريق وضعه في 30٪ من السكروز. في برنامج تلفزيوني.
سوف تطفو الأنسجة في البداية عند أربع درجات مئوية حتى يغرق النسيج في القاع. في هذه المرحلة ، تكتمل الحماية بالتبريد. بعد ذلك في حل اثنين إلى واحد من 20٪ من السكروز إلى OCT و PBS تضمين brainin في الاتجاه المطلوب للتقسيم.
على سبيل المثال ، السهمية أو الإكليلية. بعد ذلك ، ضع سطحا معدنيا مستويا فوق دلو من الثلج الجاف. ضع الدماغ المدمج عليه لتجميده بمجرد تجميده ، وانقل الدماغ إلى كيس الفريزر وضعه على درجة حرارة 80 درجة مئوية تحت الصفر لمدة تصل إلى عام قبل التقسيم.
باستخدام ناظم البرد ، قسم الأنسجة إلى أقسام من 12 إلى 16 ميكرون وقم بتثبيتها على شرائح زجاجية. بعد ذلك ، جفف الشرائح عن طريق وضعها في فرن 37 درجة مئوية. ثم اشطفها ثلاث مرات باستخدام PBS لإزالة OCT المتبقية.
يتم استخدام قلم البارافين لإنشاء حاجز كاره للماء حول الشريحة ويضاف مانع المخزن المؤقت إلى الشريحة التي تمنع من التدفق من الشريحة بواسطة حدود البارافين. ضع الشرائح في مصل الماعز العادي بنسبة 20٪ في PBS لمدة ساعة واحدة في درجة حرارة الغرفة لمنع المكان التالي. الأقسام في الأجسام المضادة الأولية المخففة في PBS مع 0.3٪ تريتون و 10٪ مصل الماعز العادي.
هنا ، يتم استخدام أرنب antit و PSD 95 لتسمية مقصورات الغلوتاماتيرجيك وما بعد التشابك وخنزير غينيا المضاد v glu two لتسمية المحطات الجلوتاماتية قبل التشابك. ضع الشرائح على أربع درجات مئوية واحتضانها لمدة 36 إلى 60 ساعة بعد الحضانة. اغسل الجسم المضاد الأساسي عن طريق غمر الشرائح ثلاث مرات في PBS لمدة 15 دقيقة لكل منها.
بعد هذه الخطوة ، تأكد من حماية الشرائح من الضوء المباشر. ضع الأجسام المضادة الثانوية المخففة من واحد إلى 200 في PBS مع 0.3٪ تريتون و 10٪ مصل الماعز العادي. هنا ، الماعز ضد خنزير غينيا.
أليكسا 4 8 8 والماعز مضاد للأرانب. يتم استخدام Alexa 5 9 4. احتضن لمدة ساعتين في درجة حرارة الغرفة في الظلام.
اغسل الشرائح عن طريق غمرها أربع مرات في PBS لمدة 15 دقيقة لكل منها لتركيبها. أضف قطرات صغيرة من وسط تركيب الدرع المتجه مع dappy وقم بتغطية الشرائح بزلات الغطاء. ضعي طلاء الأظافر لمنع حركات زلات الغطاء.
يجب إجراء تصوير قسم الأنسجة باستخدام مجهر متحد البؤر مع الليزر المناسب باستخدام هدف غمر الزيت 63 مرة لكل صورة قسم ، والمقاطع البصرية التسلسلية على فترات 0.33 ميكرون على عمق إجمالي يبلغ خمسة ميكرون ليصبح المجموع 15 قسما بصريا. يجب تصوير ثلاثة أقسام على الأقل من كل ويجب تضمين ثلاثة على الأقل من حالة تجريبية معينة. قم بإنشاء إسقاطات قصوى الكثافة من مجموعات من ثلاثة أقسام متتالية ، مما ينتج عنه خمسة إسقاطات تمثل ميكرون واحد من العمق لكل منها.
يتم قياسها كميا باستخدام الصورة J كما هو موضح ل RG Cs مع عائد استثمار معدل لتحديد عدد نقاط الاشتباك العصبي التي تشكلت في غياب الخلايا النجمية. تم إجراء الكيمياء المناعية على rgc المنفصل المعالج بوسط النمو القاعدي باستخدام الأجسام المضادة ضد الباسون الموضحة باللون الأحمر والهوميروس الموضح باللون الأخضر كما هو متوقع. لوحظ عدد قليل جدا من نقاط التحديد المشترك المشبكي لتحديد تأثير الجزيئات التي تفرز الخلايا النجمية على عدد نقاط الاشتباك العصبي المتكونة في المختبر تم التعامل مع RG Cs المنفصلة بوسائط مكيفة للخلايا النجمية للفأر كل ثلاثة أيام لمدة 12 يوما بعد التلوين.
كانت العديد من نقاط الاشتباك العصبي واضحة في هذه الخلايا العصبية ، ولكن سرعان ما تظهر باللون الأحمر. يظهر هوميروس في RDCs الخضراء المنفصلة المنقولة مع السيتوبلازمي ، تم التعامل مع طماطم TD التي تم التعبير عنها السيتوبلازمية بالنمو القاعدي فقط. لا ترى نقاط الاشتباك العصبي المتوسطة.
تظهر طماطم TD باللون الأزرق ويظهر المشبك باللون الأحمر. هناك القليل جدا من الإشارة التي شوهدت لعلامة ما بعد التشابك الموضحة باللون الأخضر. عندما يتم التعامل مع نفس الخلايا بشكل مزمن بوسط مكيف للخلايا النجمية للفئران ، تظهر العديد من نقاط الاشتباك العصبي.
طماطم TD باللون الأزرق ، والمشبك باللون الأحمر ، وهوميروس باللون الأخضر هنا. يظهر RGC المنقى الذي تمت معالجته بوسط مكيف للخلايا النجمية وتم تلطيخه من أجل ما قبل المشبك في أقنعة عتبة علامات هوميروس الخضراء الحمراء وما بعد التشابك التي تم إنشاؤها باستخدام محلل الثقب تتوافق مع القناتين الموجودتين. عند تحديد نقاط التحديد المشترك ، يقوم محلل Puncta بإخراج تمثيل رسومي لهذه النقاط.
يتم توفير مخرجات رقمية بواسطة محلل puncta يشير إلى عدد النقاط المنفصلة المحددة في كلتا القناتين ونقاط التوطين. توضح البيانات الناتجة عن تحليل هذه الخلايا العصبية قدرة الجزيئات التي تفرز الخلايا النجمية على تعزيز تكوين نقاط الاشتباك العصبي الموضحة هنا كمقايسة المشبك حيث تم تحديد الوسم الكيميائي المناعي قبل وبعد التشابك لإثبات تقوية تكوين المشبك الناجم عن الخلايا النجمية عن طريق الإفراط في التعبير عن المستقبل العصبي للجزيء الجيني المشابك الهام المفرز من الخلايا النجمية سبون. يظهر في هذا الشكل متوسط عدد نقاط الاشتباك العصبي لكل خلية عصبية عولجت بشكل مزمن بوسط النمو القاعدي أو gm أو بوسائط مكيفة للخلايا النجمية.
يعزز A-C-M-A-C-M بقوة أكبر تكوين المشبك العصبي في خلايا العقدة الشبكية على التعبير عن مستقبلات عموم الجلطة مقارنة بالخلايا على التعبير عن ناقل فارغ. لتحديد الكثافة المشبكية في المقصورات القولونية العلوية للفأر ، تم تصنيف مقصورات ما قبل وبعد التشابك بشكل منفصل باستخدام علامات كيميائية مناعية خاصة بالمقصورة. كما هو موضح هنا ، كانت هناك زيادة في عدد المشبك من اليوم السابع بعد الولادة إلى P 14.
يوضح هذا الزيادة في عدد المشبك في ulus العلوي خلال هذه النافذة الزمنية التنموية. بمجرد إتقانه ، يمكن إكمال هذا البروتوكول في غضون يومين تقريبا للثقافات العصبية المنفصلة وفي حوالي خمسة أيام لأقسام الدماغ من الحصاد من بعد هذا الإجراء. يتم استخدام طرق أخرى مثل الفيزيولوجيا الكهربية والفحص المجهري الإلكتروني للتحقق من أن التغييرات في العدد المشبكي تعكس التغيرات في كل من نقاط الاشتباك العصبي الوظيفية والمشابك الطبيعية الهيكلية على التوالي.
بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تطبيق الكيمياء المناعية على إعدادك التجريبي لتحديد عدد المشبك. يوضح هذا البروتوكول بالتفصيل كيفية استخدام الأجسام المضادة الخاصة بالمقصورة لتسمية المقصورات قبل وبعد التشابك بشكل انتقائي. في هذا السياق ، نعرف نقاط الاشتباك العصبي على أنها نقاط تحديد الموقع بين الإشارات التي تم الحصول عليها من كل من هذه العلامات.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
يوضح هذا البروتوكول طريقة لتحديد عدد المشابك العصبية في كل من الثقافات العصبية المنفصلة ومقاطع الدماغ باستخدام المناعية الخلوية. من خلال استخدام أجسام مضادة خاصة بالجزء، يتم تمييز النهايات ما قبل المشبكية والمواقع ما بعد المشبكية، مما يسمح بتحديد المشابك العصبية من خلال التواجد المشترك لهذه العلامات.
Quantifying synaptic connectivity provides a mechanistic readout for target validation in neurodegenerative and neuropsychiatric drug discovery. This immunocytochemistry-based assay enables objective, high-throughput assessment of synapse formation or loss, supporting early-stage hypothesis testing and pathway clarification. The method enhances predictive confidence by linking molecular interventions to quantifiable changes in synaptic density, informing go/no-go decisions in preclinical portfolios.
The assay fits within the discovery continuum from target hypothesis testing through lead identification to preclinical validation, enabling iterative assessment of synaptic modulation.