2010年9月29日
Drosophila melanogaster 幼虫为研究幼虫体节神经中轴突运输的机制提供了一个理想的模型系统。通过该实验流程,可将携带各种突变的3rd 龄幼虫与野生型幼虫进行比较。
可以通过观察幼虫的节段神经来研究轴突运输。使用三龄幼虫黑腹果蝇。首先解剖幼虫,暴露中枢神经系统,同时不损伤视叶、腹神经节和节段神经。
该实验步骤的第二步是先用甲醛固定幼虫,然后在4℃下与一抗孵育过夜,再在避光条件下与二抗孵育一小时。随后将幼虫置于载玻片上,观察轴突运输缺陷。通过免疫荧光显微镜可检测蛋白质的定位与分布情况。
尽管该方法可为轴突运输研究提供见解,也可应用于其他系统,如突触和肌肉形态学研究。通常,初次接触该方法的研究者会遇到困难,因为最初进行这种允许的解剖操作较为困难,尤其是保持脑节段神经和肌肉的完整性。开始该实验前,需准备一份解剖缓冲固定液、一份PBT溶液以及5% BSA溶液。
如解剖前的表格所示,准备一把干净的5号镊子、一把干净的直刃扇形剪刀和大头针以开始解剖操作,使用微型勺子收集游离的三龄幼虫,并将其转移至特定基因型的培养皿中。随后,用盛有去离子水的培养皿冲洗幼虫,以彻底清除其表面的所有食物残留。
接下来将幼虫置于S型防护培养皿中,腹面朝上。用大头针固定幼虫的前端和后端。用精细剪刀在固定好的幼虫上滴加一滴一次性解剖缓冲液。
在幼虫后端附近的背中线上夹住幼虫。使用剪刀,从幼虫后端开始沿背中线剪至前端,切开幼虫的角质层。在解剖好的幼虫上滴加一滴新鲜的1×解剖缓冲液。
使用解剖针,从幼虫中部附近挑起角质层的一侧边缘,并用另一根针将其固定。同样,用两根针固定角质层的另一侧边缘,每侧各使用两根针,如图所示。随后,小心移除肠道、脂肪体和气管,仅保留带有两个视叶和腹神经节的脑组织。
在保留节段神经附着的情况下,将幼虫固定在防护培养皿上进行固定和抗体染色。将解剖后的幼虫在50 µL固定液中孵育30分钟。固定后每15分钟更换一次固定液,随后用1×PBT缓冲液冲洗幼虫30分钟。
每10分钟更换一次缓冲液时,需注意幼虫应始终浸没在缓冲液中。将一抗用5% BSA溶液稀释至适当浓度,配制一抗溶液。不同抗体的最佳浓度可能有所不同。
通过在塑料培养皿内衬浸过水的吸水纸来构建一个湿盒。用 PBT 更换最后一次浸泡的吸水纸。
用预先配制的一抗溶液冲洗,并于4°C在湿盒中孵育过夜。次日,用1×PBT缓冲液冲洗解剖后的幼虫,每次30分钟,每10分钟更换一次缓冲液。将二抗用5% BSA溶液稀释至适当浓度,完成二抗溶液的配制。
用锡箔纸包裹湿盒,因为某些二抗对光敏感。将幼虫置于二抗溶液中,在25°C下孵育1小时。二抗孵育结束后,用1×PBT缓冲液清洗幼虫,每次更换缓冲液,共清洗30分钟(每10分钟换一次缓冲液),然后进行后续操作:在将幼虫样本置于载玻片上前,先完成解剖幼虫的封片与观察。
如图所示,在载玻片中央涂抹两条垂直的指甲油线,中间留出足够放置盖玻片的空间。待指甲油完全干燥后,在载玻片上两条垂直指甲油线之间的空隙处滴加一滴封片缓冲液,如本图所示。
载玻片现已准备好进行封片。在最后一次 PBT 处理后取出幼虫。冲洗并轻轻移除幼虫的侧向固定针。
小心操作,避免撕裂角质层。取下剩余的两枚大头针,用镊子夹起幼虫,将其置于准备好的载玻片上。确保幼虫未被翻转,并保持腹面朝上。
将盖玻片轻轻从一侧盖上,并用指甲油密封边缘,如图所示。此时幼虫样本已准备好用于荧光显微镜下的观察。此代表性图像为野生型幼虫,经针对突触囊泡蛋白——半胱氨酸串连蛋白(cysteine string protein)的抗体染色后获得。
幼虫节段神经被均匀染色。此处,对运动蛋白突变体lava使用抗CSP抗体进行染色。节段神经显示出大量强CSP染色信号的聚集物。
在进行该操作时,重要的是要记住保留附着在脑部的节段神经,并保持肌肉组织的完整性。观看本视频后,您应能够充分掌握解剖方法。固定样本后进行免疫染色,随后观察幼虫节段神经,利用荧光显微镜研究轴突运输过程。
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黑腹果蝇幼虫是研究节段神经中轴突运输机制的有效模型。本研究通过比较三龄幼虫中具有不同突变的个体与野生型幼虫来进行。
在黑腹果蝇三龄幼虫节段神经中对突触小泡蛋白进行可视化,可精确研究轴突运输机制及蛋白定位。该实验流程有助于神经生物学相关发现项目的早期靶点验证和机制风险评估。该方法适用于多种抗体和基因型,可提高在疾病相关神经元模型中的预测可信度。
该方法可融入从早期假设验证到先导化合物鉴定及临床前模型验证的整个发现流程。