本文介绍了一种改进的滚子管法培养和间歇高分辨率成像啮齿动物脑切片多周, 精确重新定位光刻片。神经元的生存能力和切片形态学保持良好。提供了这种完全封闭的系统使用病毒的细胞类型的特定表达的应用。
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本文介绍了一种改进的滚子管法培养和间歇高分辨率成像啮齿动物脑切片多周, 精确重新定位光刻片。神经元的生存能力和切片形态学保持良好。提供了这种完全封闭的系统使用病毒的细胞类型的特定表达的应用。
培养的啮齿动物脑切片有助于研究神经元和胶质细胞在维持许多正常的体内相互作用的环境中的分子行为。从各种转基因小鼠线获得的切片或使用病毒载体表达荧光标记蛋白质或记者在野生型脑切片允许高分辨率成像荧光显微镜。虽然有几种方法已经开发成像脑切片, 结合切片培养的能力, 以执行重复高分辨率成像的特定细胞在活片长期的时间已经提出了问题。当病毒载体被用于外源蛋白的表达时尤其如此, 因为这是最好的在一个封闭的系统, 以保护用户和防止交叉污染。简单的修改对辊筒管脑切片培养方法, 允许重复高分辨率成像的切片在一个封闭的系统多周。在光刻片上培养切片允许使用基准标记快速准确地将舞台重新定位到不同处理前后的同一域中。例示为使用此方法结合特定的神经元染色和表达观察海马切片结构的变化, 荧光蛋白的病毒介导的神经元表达, 以及 cofilin 病理的发展,这是先前观察到的阿尔茨海默氏病 (AD) 的海马反应的切片治疗与低聚体淀粉样β (a) 肽。
从啮齿动物脑区分离神经元的原代培养是研究人员用来观察病理性牵连刺激反应的重要工具。然而, 这种研究的缺点是只在2D 和没有他们的神经胶质支持系统的情况下观察神经元。此外, 除非在非常高密度的条件下生长 (640 神经元/mm2或大约16% 的表面积), 在这种情况下, 它不可能跟随树枝状或轴突的随机突起, 而从其细胞体, 海马4周以上的神经元存活能力明显下降1, 限制了游离培养对年龄相关病症的扩展研究。从啮齿动物大脑中制备的切片是一种有吸引力的选择, 它通过维持一个有组织的细胞结构和存活数周或数月来克服这些限制。在切片培养中维持啮齿动物大脑许多不同区域的条件已被描述为2。
两种主要的方法被广泛应用于脑切片的长期培养: 在气界面的膜上培养3或在密封管上培养片, 允许在滚筒孵化器中旋转以提供曝气的4。在膜上培养的切片可以直接成像高分辨率荧光显微镜使用直立显微镜和水浸泡目标5。另外, 在膜上培养的切片也被转移到玻璃底盘, 用倒置显微镜6实现树突棘的良好分辨率。然而, 两种在膜上生长的成像切片方法都是开放系统, 需要进行中等程度的改变, 并且经常使用抗真菌和/或抗生素来防止或减少污染5,6。膜上的切片在 air-medium 界面保持优良的形态学和生存, 但返回到精确的位置在重复成像在高放大率是非常困难的, 除非实验只遵循小小组的细胞表示荧光标记。虽然在膜上生长的切片已使用与病毒介导的表达转基因5,6, 生物安全协议可能需要使用封闭的文化系统, 用于某些病毒载体表达荧光标记的蛋白质和细胞生理学记者。此外, 沉浸目标要求在培养5中遵循的样本之间进行净化。膜界面培养的一个主要应用是结合高分辨率成像与电生理学在单时间点7。
在塑料管内片的滚子管法不允许任何电生理学或高分辨率成像, 不排除片。因此, 这种方法最常被应用到长期研究中, post-fixation 观测已经被做为8。这里描述的是一种利用辊筒培养技术的方法, 但对片上的 drilled-out 管, 只要保持文化, 就可以反复成像。封闭的系统不需要介质变化的成像和利用光刻片提供的基准标记, 允许成像在高放大率, 几天或几周后, 精确的领域以前成像。
我们应用这种方法来检查啮齿动物海马的变化, 这是一个主要的大脑区域, 涉及记忆和学习。啮齿类动物的海马体通常被研究为在认知障碍发展过程中观察到的病理或年龄相关变化的模型9, 如 AD 中发生的那些。我们的方法特别适合于研究随着环境变化而在单个切片内发展的病理变化, 如 a 肽的增加, 这是 AD8的特征。一个病理与人类和啮齿动物 AD 脑是存在的 cofilin 肌动蛋白聚合体和棒, 后者含有束的花丝, 其中 cofilin 和肌动蛋白是在1:1 摩尔比10,11,12. 在 a 治疗后的大鼠海马固定切片上观察到了棒状体, 以及在表达 cofilin-GFP 受缺氧8的活鼠脑切片内, 它们可能会导致 AD 中出现的突触功能障碍。和中风。在这里, 我们用这种新的培养方法观察不同病毒引入的外源嵌合荧光蛋白切片中的时间过程和分布。然后利用 cofilin 记者构造的神经元特异性表达, 跟踪 cofilin 棒和海马切片的聚集病理, 以应对可溶性 a 寡聚体 (ao) 的治疗。
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动物使用遵循批准的育种和动物使用协议, 符合动物保育和使用的准则, 科罗拉多州立大学。
注: 下面的协议描述了长期孵化和间歇性海马切片成像的制备和培养方法。一个单一的海马切片是连接到一个专门准备光刻片使用等离子凝块, 然后片被密封在平坦的一侧的 drilled-out 辊管, 这是保持在滚筒孵化器。血浆凝块在病毒感染前以溶溶解, 用于荧光蛋白表达和高分辨率成像。一种荧光神经元生命染料被用来在切片中成像神经元。
1. 滚筒管架的制备
2. 滚子管和片的制备
3. 海马切片的制备
4. 电镀片
5. 基因表达的病毒载体的制备
注: 转基因在切片培养神经元中的表达是通过利用基因工程啮齿动物的大脑或通过感染重组复制缺陷病毒引入转基因的方法实现的。腺 (AV), 腺相关病毒 (AAV), 和重组慢载体都已被用于我们的海马切片培养不同的荧光蛋白合体在脑切片的表达。
6. 切片处理
7. 切片成像
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为了确定如何准确地使用基准标记来重新同一字段中的同一单元格, 我们检查了在光刻片 (图 6A) 上生长的切片。神经元被染色与一个重要染料 (100 nM 为2小时; 不染色神经细胞细胞), 它从神经元随着时间的推移而消失, 而不损害细胞25。我们在一个格子正方形中确定了一个基准标记 (图 6a, B), 在标记后发现了一个重要的染料标记神经元区域 24 h, 从基准标记 (图 6B) 中记录了 x 和 y 偏移位置, 并收集了使用该区域的60X 目标、共焦图像堆栈, 连续4天重复成像。显示在同一位置所拍摄的30µm 图像堆栈的最大投影图像 (图 6-f)。...
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这里描述的滚子管法允许长期培养和高分辨率活体影像切片脑组织。切片技术所应用的一个主要问题是切片的安装和维护。片涂层, 支持切片粘附, 促进切片细化, 通过提高突起的生长和细胞迁移的切片;因此, 我们避免使用这些基板。通过 3-aminopropyltriethoxysilane 的治疗, 将氨基基团插入玻璃上, 提高了切片的粘附性, 但在片上太少或太多的鸡血浆也会导致粘附问题导致切片损失。适当的粘附所需的血浆体积取决于培养的脑切片的大小, 因而对大鼠海马切片的影响更大, 面积比小鼠脑切片大4倍。如果切片下过多的血浆凝块, 细胞粘附在片上就会受损, 溶的治疗会使切片松弛, 从而改变位置或完全分离。然而, 在孵化器的最初几天的旋转中, 血块中的血浆过少可能导致切片损失。在最近的一项涉及39切片的实验中, 有三条被丢失, 但部分丢失的可能是切片过程中发生的切片损伤造成的。然而, 我们通常准备比实验所需的估计数量多50% 片。文化问题的第二个主要原因是片海豹周围的介质渗漏。当片在贴上封条后, 至少1分钟内没有固定到位, 这个问题就会恶化。用拇指施加的热量最有可能帮助完成粘合。发生的渗漏通常是通过微片下的微小的空气通道, 可以用解剖显微镜观察。这...
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 15 厘米培养皿的底部 | VWR Scientific | 25384-326 | |
| 十字头机械螺钉 (#10-32) | Ace 硬件 | 2.5 英寸长,直径 3/16 英寸 | |
| 平垫圈 #10 | ACE 硬件 | ||
| 机械螺丝螺母 (#10-32) | ACE 硬件 | ||
| 橡胶垫圈 | ACE 硬件 | 5/16",厚;5/8",孔径;1.125",外径 | |
| 聚乙烯管(5/16";外径,3/16 英寸;ID) | ACE 硬件 | 切割至 1.8 英寸长度 | |
| 锁紧垫圈 #10 | ACE 硬件 | ||
| 钻床,5 速 | Ace Hardware | ProTech Model 1201 | |
| Nunclon Delta 平边管 | VWR | 62407-076 | |
| 钻头,3毫米,6毫米和15毫米 | Ace Hardware | Diablo freud 品牌 | 用于切割塑料的钻头。 |
| 木材钻头,1.5 厘米和 1 毫米 | Ace Hardware | ||
| 木材锉,1/4 英寸圆形 | Ace Harware | ||
| 弹簧夹,16 毫米卡扣支架 | Ace Hardware | ||
| 旋转头去毛刺工具,5 英寸 | Ace Hardware | 26307 | |
| 硅胶胶粘剂片(安全密封) | Grace Bio-Labs | 666581 | 0.5 毫米厚度 |
| 6 mm 打孔 | Office Max | ||
| 12 mm 打孔 | thepunchbunch.com | ||
| 70% 乙醇 | |||
| Phototeched 盖板,直径 12 mm | Bellco Glass, Inc. | 1916-91012 | |
| 本生灯 | |||
| 无水无水 | |||
| 纯水 | |||
| 3-氨基丙基三乙氧烷 | Sigma-Aldrich | A3648 | |
| 丙酮 | Sigma-Aldrich | 179124 | |
| #5 杜蒙镊子 | 精细科学工具 | 11251-30 | |
| McIlwain 纸巾切碎 | Ted Pella, Inc. | 10180 | |
| 双刃剃须刀片 | Ted Pella, Inc. | 121-6 | |
| Whatman 滤纸 | VWR | 28450-182 | 切成直径为 5.8 厘米的圆圈 |
| 聚氯三氟乙烯 (Aclar) | Ted Pella, Inc. | 10501-10 | 切成直径 5.8 厘米的圆圈 |
| #21 手术刀片 | VWR Scientific | 25860-144 | |
| #5 杜蒙镊子 | 精细科学工具 | 11251-30 | |
| 不锈钢刮刀 | VWR | 82027-518 | |
| Gey's 平衡盐溶液 | Sigma-Aldrich | G9779 | |
| 葡萄糖 | ThermoFisher Scientific | 15023-021 | 25% (w/v) 溶液,0.2 mm 过滤灭菌鸡 |
| 血浆 | Cocalico Biologicals | 30-0300-5L | 在无菌水中再水化,以 2500 x g 离心 30 分钟,温度为 4 °C;C, 将等分试样放入液氮中快速冷冻并储存在 -80 &°C。 |
| 凝血酶、外用(牛) | 辉瑞 | 凝血酶-JMI | 在液氮中以 1,000 国际单位/mL 的稀释剂快速冷冻等分试样,并在 -80&°C 下储存。 用量为 250 单位/mL。 |
| 细胞滚轮系统 | Bellco Biotech | SciERA | |
| 滚轮培养箱 | Forma | 型号 3956 | |
| N21-MAX | ThermoFisher Scientific | AR008 | |
| 笔/链球菌 (100X) | ThermoFisher Scientific | 15140122 | |
| 200 mM 谷氨酰胺 | ThermoFisher Scientific | 25030081 | |
| 葡萄糖 | ThermoFisherScientific | 15023-021 | 25% (w/v) 溶液,0.2 mm 过滤器灭菌 |
| Neurobasal A ThermoFisher | Scientific | 10888-022 | 完全培养基:48 mL 神经基底 A、1 mL N21-MAX、0.625 mL 200 mM 谷氨酰胺、0.180 mL 25% 葡萄糖、0.250 mL 100x 笔/链球菌。 |
| 第三代慢病毒包装 | Life Technologies | K4975-00 | |
| 159 K 截止离心过滤器 (Centricon) | EMD Millipore | ||
| 慢病毒克隆系统 (InFusion) | Clonetech | ||
| 质粒 30323, 50856, 51279 | Addgene | ||
| 神经元细胞活力染料 (NeuO) | Stemcell technologies | 1801 | 解冻一次,在 4 µ 中快速冷冻;L 等分试样。储存在 -20 °C |
| 倒置显微镜 | 奥林巴斯 | IX83 | |
| 显微镜物镜 | 奥林巴斯 | 空气:4X、20;油:40X、60X、 | |
| 转盘共聚焦系统 | Yokagawa | CSU22 | |
| 显微镜 EMCCD 相机 | 光度测量 | Cascade II | |
| 线性编码 (x,y),压电 z 平顶载物台 | ASI | ||
| 显微镜激光器和整合 | 智能成像创新 | ||
| HEK293T 细胞 | 美国典型培养保藏中心 | CRL-3216 | |
| 人纤溶酶 | Sigma Aldrich | P1867 | 0.002 U/mL,溶于 0.1% 牛血清白蛋白(0.2 mm 过滤器灭菌),在液氮中快速冷冻并储存在 -80 &°C。 |
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