1. 幼虫脑外植体的制备
- 制备成像室。
注意: 稳定记录要求脑外植体被固定。此处,在 Ca2+ 成像系统中使用一种低成本、手工制作的成像室。- 使用镊子在塑料培养皿(35 mm × 10 mm)底部中央轻轻刮擦,形成一个凹陷,用于容纳幼虫脑的腹神经节,以便于后续固定(步骤 1.3,图 1)。
- 用牙签在凹陷两侧各放置一小滴瞬干胶,并将一根钨丝(直径 0.125 mm,长度 6 至 7 mm)粘附于胶上。
- 使用一小块类似橡皮泥的可重复使用粘性材料,在凹陷周围制作一个圆形围壁(直径 10 mm,高 3 mm)(图 1)。
注意: 围壁内部空间后续将填充磷酸盐缓冲液(PBS;0.14 M 氯化钠(NaCl),0.0027 M 氯化钾(KCl),0.01 M 磷酸根离子(PO43–),pH 值为 7.4 ± 0.05(25 °C 下)。
- 动物准备
注意: 进行钙成像时,目标细胞类型中需表达钙指示剂 GCaMP6s,通常通过组织特异性 GAL4 与 UAS-GCaMP6s 的组合实现。为确保信号通过候选受体介导,还需在该受体缺陷的突变体中表达 GCaMP6s。- 当需要对不同基因型(如野生型与突变体)进行实验比较时,应使测试幼虫的年龄相匹配,以避免因发育阶段不同导致的 GCaMP6 表达水平差异及生理差异。
- 将亲代果蝇(每性别各 30 只)置于含标准果蝇食物的培养管中,放置 8 小时以允许其在食物表面产卵。在 25 °C、60–70% 相对湿度及 12 小时光照/12 小时黑暗循环条件下大规模培养幼虫。
- 幼虫脑解剖
- 在产卵后90–120小时,收集幼虫,并用蒸馏水至少清洗3次,以去除附着的食物残渣。
- 将一只幼虫置于盛有冰冻PBS的1.5英寸方形表面皿中。
注意:接下来的两个步骤需在解剖显微镜下,于该表面皿中进行。 - 用镊子轻轻夹住幼虫的中段,再用另一把镊子夹住口钩,轻柔地拉出口钩,将包含脑的幼虫前部与身体其余部分分离。
注意:也可使用手术剪刀。 - 用镊子夹住前段末端,将幼虫翻转至内翻状态。去除附着在脑上的多余组织,例如成虫盘、脂肪体和环腺。轻柔地将脑与口器部分分离。
- 向成像室中由可重复使用的橡皮泥状粘合剂形成的环内侧加入200 µL PBS。用巴斯德移液管轻柔吸取含有解剖所得脑组织的PBS,然后将其转移至成像室中。
- 将脑组织置入成像 chamber
- 使用镊子夹住从腹神经节延伸出的肌肉纤维。将脑组织轻轻插入钨丝下方的凹槽内。
- 使用另一把镊子,轻微向上提起钨丝,以将脑组织调整至适合成像的正确位置(图 1)。
2. 钙离子的获取2+ 荧光图像
注意:将脑组织外植体浸入 PBS 中,使用配备 20 倍水浸物镜(数值孔径,N.A. = 0.5)的荧光显微镜进行成像。PBS 不会激活脑组织中的细胞。若需获取 Z 轴图像,物镜需配备压电驱动的镜头移动装置。采用转盘共聚焦成像头以提高时间分辨率。对于弱光成像,显微镜上安装有电子倍增电荷耦合器件相机。GCaMP6s 荧光成像(激发/发射:488/509 nm)需使用 488 nm 激光激发,并配合二向色镜和发射滤光片(例如,528 ± 38 nm 带通滤光片)。
- 将含有脑组织外植体的成像室置于显微镜下。
- 将物镜降低至接触PBS。在明场照明下,调整脑组织位置并使其对焦。切换至荧光照明,并对GCaMP6s标记的细胞进行调焦。
注意: GCaMP6s 的基础绿色荧光应可见。 - 使用适当的采集软件,在水冷模式下以 250 ms/帧的速度、512 × 512 像素的分辨率开始采集例如,µManager)。调整曝光时间,使荧光值处于电荷耦合器件(CCD)相机的动态范围内,但不低于1000(任意单位),适用于16位图像(动态范围0-65,535)。
注意: 应使用较短的曝光时间以尽量减少GCaMP6s的光漂白。曝光时间应在每次实验中进行优化,因其取决于GCaMP6的表达水平和检测系统的灵敏度。在本实验中,使用GCaMP6时曝光时间为100 ms。 dilp2>GCaMP6s 当特定成像深度需要进行z轴层扫描时,可根据曝光时间和帧间隔获取多个z轴层面的图像。若相机具备足够的空间分辨率,应增大合并像素(binning)尺寸(即芯片上合并为一个数字像素的寄存器数量),以缩短曝光时间。 - 确定成像参数后,在给予肽之前采集1分钟图像以检测基础信号强度(F0).
- 加入测试肽;具体操作为,将100 µL肽溶液溶于PBS中,直接用移液器加入幼虫浴液,以达到最佳浓度。
注意: 肽溶液应缓慢注射(例如,使用移液器以20 µL/s的流速将溶液注入浴液中。以溶于PBS的无关合成肽作为阴性对照。 - 记录 GCaMP6s 发射信号数分钟。