Dieses Protokollpapier beschreibt die Methodik der Mikroinjektion eines RCAS(A)-Retrovirus in embryonale Hühnerlinsen als Werkzeug zur Untersuchung der In-situ-Funktion und Expression von Proteinen während der Linsenentwicklung.
Methodenartikel
Dieses Protokollpapier beschreibt die Methodik der Mikroinjektion eines RCAS(A)-Retrovirus in embryonale Hühnerlinsen als Werkzeug zur Untersuchung der In-situ-Funktion und Expression von Proteinen während der Linsenentwicklung.
Das embryonale Huhn (Gallus domesticus) ist aufgrund seiner hohen Ähnlichkeit mit der menschlichen Linse ein etabliertes Tiermodell für die Untersuchung der Linsenentwicklung und -physiologie. RCAS(A) ist ein replikationskompetentes Hühner-Retrovirus, das sich teilende Zellen infiziert und als leistungsfähiges Werkzeug dient, um die In-situ-Expression und -Funktion von Wildtyp- und Mutantenproteinen während der Linsenentwicklung durch Mikroinjektion in das leere Lumen des Linsenvesikels in frühen Entwicklungsstadien zu untersuchen und seine Wirkung auf die umgebenden proliferierenden Linsenzellen zu beschränken. Im Vergleich zu anderen Ansätzen, wie z.B. transgenen Modellen und ex vivo Kulturen, bietet die Verwendung eines RCAS(A)-replikationskompetenten aviären Retrovirus ein hocheffektives, schnelles und anpassbares System zur Expression exogener Proteine in Kükenembryonen. Insbesondere kann der gezielte Gentransfer auf proliferative Linsenfaserzellen beschränkt werden, ohne dass gewebespezifische Promotoren erforderlich sind. In diesem Artikel geben wir einen kurzen Überblick über die Schritte, die für die Herstellung des rekombinanten Retrovirus RCAS(A) erforderlich sind, geben einen detaillierten, umfassenden Überblick über das Mikroinjektionsverfahren und stellen Beispielergebnisse der Technik zur Verfügung.
Das Ziel dieses Protokolls ist es, die Methodik der Mikroinjektion eines RCAS(A) (replikationskompetentes aviäres Sarkom/Leukose-Retrovirus A) in embryonale Hühnerlinsen zu beschreiben. Die effektive retrovirale Verabreichung in eine embryonale Hühnerlinse hat sich als vielversprechendes Werkzeug für die In-vivo-Untersuchung des molekularen Mechanismus und der Strukturfunktion von Linsenproteinen in normaler Linsenphysiologie, pathologischen Bedingungen und Entwicklung erwiesen. Darüber hinaus könnte dieses experimentelle Modell für die Identifizierung therapeutischer Ziele und das Screening von Medikamenten für Erkrankungen wie den menschlichen kongenitalen Katarakt verwendet werden. Insgesamt zielt dieses Protokoll darauf ab, die notwendigen Schritte für die Entwicklung einer anpassbaren Plattform für die Untersuchung von Linsenproteinen festzulegen.
Embryonale Küken (Gallus domesticus) sind aufgrund ihrer Ähnlichkeit in Linsenstruktur und -funktion mit der menschlichen Linse ein etabliertes Tiermodell für die Untersuchung der Linsenentwicklung und -physiologie 1,2,3,4. Die Verwendung eines RCAS(A)-replikationskompetenten aviären Retrovirus gilt als hocheffektives, schnelles und anpassbares System zur Expression exogener Proteine in Kükenembryonen. Insbesondere hat es eine einzigartige Fähigkeit, den Zielgentransfer auf proliferative Linsenfaserzellen zu beschränken, ohne dass gewebespezifische Promotoren erforderlich sind, wobei der einzigartige embryonale Entwicklungszeitrahmen verwendet wird, in dem das Vorhandensein von leerem Linsenlumen eine In-situ-RCAS(A)-Mikroinjektion in die eingeschränkte Stelle für die Expression exogener Proteine in proliferativen Linsenfaserzellen ermöglicht5, 6,7,8.
Das hier ausführlich beschriebene Verfahren der Mikroinjektion von Kükenembryonen basiert ursprünglich teilweise auf den Arbeiten von Fekete et. al.6 und weiterentwickelt von Jiang et. al.8 und wurde als Mittel verwendet, um sowohl virale als auch nichtvirale Plasmide in die Linse embryonaler Küken einzuführen 1,9,10,11,12,13. Insgesamt zeigt die bisherige Arbeit das Potenzial der Verwendung dieser Methodik zur Untersuchung der Linsenentwicklung, -differenzierung, zellulären Kommunikation und des Fortschreitens von Krankheiten sowie zur Entdeckung und Erprobung therapeutischer Ziele für Linsenerkrankungen wie Katarakte.
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Diese Studie wurde in Übereinstimmung mit dem Tierschutzgesetz und der Durchführungsverordnung zum Tierschutz nach den Grundsätzen des Leitfadens für die Pflege und Verwendung von Versuchstieren durchgeführt. Alle Tierbehandlungen wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee am Health Science Center der University of Texas in San Antonio genehmigt. Eine Übersicht über das Protokoll finden Sie in Abbildung 1. Einzelheiten zu allen Materialien, Reagenzien und Instrumenten, die in diesem Protokoll verwendet werden, finden Sie in der Materialtabelle .

Abbildung 1: Experimentelle Gliederung. 1 . Der erste Schritt des Protokolls ist die Bestimmung eines bestimmten Zielproteins/der spezifischen Zielproteine, die Identifizierung der zugehörigen Gensequenz(en) und die Generierung von DNA-Fragmenten. 2 . Klonierung der Gensequenz(en) in einen retroviralen Vektor durch initiale Klonierung in einen Adaptervektor, 3. gefolgt von einem viralen Vektor . 4 . Herstellung von hochtiterhaltigen Viruspartikeln unter Verwendung von Verpackungszellen zur Ernte und Konzentrierung. 5 . Der letzte Schritt und der Schwerpunkt dieses Protokolls ist die Mikroinjektion der RCAS(A)-Viruspartikel in das Linsenlumen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
1. Herstellung von rekombinanten Retroviren mit hohem Titer

Abbildung 2: Instrumente und Aufbau für die Mikroinjektion von Kükenlinsen . (A) P-30 manueller vertikaler Mikroelektroden-Mikropipettenzieher. (1) Einschub, der zeigt, wie eine Glasmikropipette gezogen wird. (B) (2) Eier-Inkubator. Hühnerei ~65-68 h in einem 37 °C warmen Inkubator inkubieren, um Stadium 18 (mit einem versiegelten, leeren zentralen Lumen) für die Injektion des Retrovirus zu erreichen. (C) Aufbau der Mikroinjektion. (3) Beleuchtungsgeräte, (4) Pico-Injektor, (5) Präpariermikroskop, (6) Drummond-Mikromanipulator, (7) Computer/Kamera zur Visualisierung. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
2. Mikroinjektion der Kükenlinse

Abbildung 3: Mikroinjektions-Kükenvorbereitung und schematische Darstellung . (A) Öffnen eines Hühnereies. (B) Durchtrennen der Fruchtblase. (C) Schematische Darstellung der Mikroinjektion von Hühnerlinsenlumen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
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Nach der Bestimmung eines oder mehrerer spezifischer Zielproteine und der Identifizierung der zugehörigen Gensequenz(en) umfasst der experimentelle Gesamtansatz die Klonierung der Gensequenz(en) in einen retroviralen RCAS(A)-Vektor durch die anfängliche Klonierung in einen Adaptervektor, gefolgt von einem viralen Vektor. Zweitens werden hochtitrige Viruspartikel mit Hilfe von Verpackungszellen hergestellt, um die Virionen zu ernten und zu konzentrieren. Diese ersten beiden Hauptschritte wurden an anderer Stelle ausführli...
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Dieses experimentelle Modell bietet die Möglichkeit, das/die interessierende(n) Protein(e) in der intakten Linse zu exprimieren, was zur Untersuchung der funktionellen Relevanz dieser Proteine für die Struktur und Funktion der Linse führt. Das Modell der Mikroinjektion von embryonalen Küken basiert teilweise auf den Arbeiten von Fekete et. al.6 und wurde von Jiang et. al.8 und wurde als Mittel zum Einfügen von viralen Plasmiden und Wirkstoffen wie Agonisten, kleiner interfe...
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Die Autoren erklären, dass die Forschung in Abwesenheit von kommerziellen oder finanziellen Beziehungen durchgeführt wurde, die als potenzieller Interessenkonflikt ausgelegt werden könnten.
Diese Arbeit wurde durch die National Institutes of Health (NIH) Grants: RO1 EY012085 (an J.X.J) und F32DK134051 (an F.M.A.) und die Welch Foundation Grants: AQ-1507 (an J.X.J.) unterstützt. Der Inhalt liegt in der alleinigen Verantwortung der Autoren und stellt nicht unbedingt die offizielle Meinung der National Institutes of Health dar. Die Figuren wurden teilweise mit Biorender.com erstellt.
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| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 0,22 &Mikro; m Filter | Corning | 431118 | Zur Entfernung von Zelltrümmern von Medien |
| 35 mm x 10 mm Kulturschale | FisherScientific | 50-202-030 | Zur Verwendung während der Mikroinjektion |
| Zentrifuge | Fisherbrand | 13-100-676 | Schleuderlösung |
| Constructs | GENEWIZ-Zur | Erzeugung von Konstrukten | |
| Präpariermikroskop | AmScope | SM-4TZ-144A | Visualisierung einer Linse für |
| Integrierte | DNA-Technologien-Generierung | von Primern: Intrazelluläre Schleife (IL)-deletiertes Cx50 (Reste 1– 97 und 149– 400) sowie der Cla12NCO-Vektor wurden mit dem folgenden Primerpaar erhalten: sense, CTCCTGAGAACCTACATCCT; antisense, CACCGCATGCCCAAAGTACAC ILs von Cx43 (Reste 98– 150) und Cx46 (Rückstände 98– 166) waren erhalten mit den folgenden Primerpaaren: sense, TACGTGATGAGGAAAGAAG; Antisense, TCCTCCACGCATCTTTACCTTG; Sinn, CACATTGTACGCATGGAAGAG; antisense, AGCACCTCCC AT ACGGATTC, bzw. Cla12NCO-Cx43 Konstruktvorlage wurde mit dem folgenden Primerpaar erhalten: sense, CTGCTTCGTACTTACATCATC; antisense, GAACAC GTGCGCCAGGTAC ILs von Cx50 (Rückstände 98– 148) oder Cx46 (Rückstände 98– I S. 166) wurden unter Verwendung der Konstrukte Cla12NCO-Cx50 und Cla12NCO-Cx46 als Vorlagen mit dem folgenden Primerpaar geklont: sense, CACCATGTCCGCATGGAGGAGA; antisense, GGTCCCC TC CAGGCGAAAC; Sinn, CACATTGTACGCATGGAAGAG; antisense, AGCACCTCCCATACGGATTC, bzw | |
| Drummond Nanoject II Automatischer Nanoliter-Injektor | Drummond Scientific | 3-000-204 | Mikroinjektionspipette |
| Dual Schwanenhalsleuchten Mikroskop Illuminator | AmScope | LED-50WY | Beleuchtung für die Visualisierung |
| Dulbecco' s modifiziertes Eagle Medium (DMEM) | Invitrogen | für Zellkultur-Eierhalter | |
| - | Hausgemachte Styroporringe mit 2 Zoll Durchmesser und einem halben Zoll Höhe | ||
| Eierinkubator | GQF Manufacturing Company Inc. | 1502 | Für die Inkubation von befruchteten Eiern |
| Fast | Green Fisher scientific | F99-10 | Für die Visualisierung der Virusstamminjektion |
| Befruchtete weiße Leghorn-Hühnereier | Texas A& M University | N/A | Tiermodell der Wahl für Mikroinjektionen (https://posc.tamu.edu/fertile-egg-orders/) |
| Fötales Rinderserum (FBS) | Hyclone Laboratories | Für Zellkulturen | |
| Fluorescein-konjugiertes Anti-Maus-IgG | Jackson ImmunoResearch | 115-095-003 | Für Anti-FLAG 1:500 |
| Pinzette | FisherScientific | 22-327379 | Zum Bewegen von Dingen und Isolierung |
| Glaskapillaren | Sutter Instruments | B100-75-10 | Mikropipette aus Glas für die Mikroinjektion (AD 1,0 mm, ID 0,75 mm, 10 cm Länge) |
| Lipofectamine | Invitrogen | L3000001 | Für die Transfektion |
| Manueller vertikaler Mikropipettenabzieher | Sutter Instruments | P-30 | Um eine Mikropipette aus Glas in der richtigen Größe |
| zu erhalten Mikrozentrifugenröhrchen | FisherScientific | 02-682-004 | mit auflösender Lösung |
| Keyence | BZ-X710 | Für bildgebende Färbungen | |
| Parafilm | FisherScientific | 03-448-254 | Einlagerungslösung |
| Penicillin/Streptomycin | Invitrogen | Für Zellkulturen | |
| Pico-Injektor | Harvard Gerät | PLI-100 | Zum präzisen Fördern kleiner Flüssigkeitsmengen durch Mikropipetten durch Anlegen eines geregelten Drucks für einen digital eingestellten Zeitraum |
| Kaninchen Anti-Küken AQP0 | Selbst erzeugt | - | Jiang JX, White TW, Goodenough DA, Paul DL. Molekulare Klonierung und funktionelle Charakterisierung der Kükenlinsenfaser Connexin 45.6. Mol Biol Zelle. 1994 Mär; 5(3):363-73. DOI: 10.1091/MBC.5.3.363. |
| Kaninchen-Anti-FLAG-Antikörper | Rockland Immunichemicals | 600-401-383 | Zum Färben von FLAG |
| Rhodamin-konjugiertem Anti-Kaninchen-IgG | Jackson ImmunoResearch | 111-295-003 | Für Anti-AQP0 1:500 |
| Schwamm-Klemmpad | Sutter Instruments | BX10 | Für die Aufbewahrung von Mikropipetten aus Glas |
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