Aquí, nos proporcionan un método confiable y de bajo costo para generar culturas de electroporated cerebro organotypic rebanada de embriones de ratón adecuados para microscopía confocal y técnicas de imagen en vivo.
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Artículo de método
Aquí, nos proporcionan un método confiable y de bajo costo para generar culturas de electroporated cerebro organotypic rebanada de embriones de ratón adecuados para microscopía confocal y técnicas de imagen en vivo.
Interneuronas GABAérgicas (INs) son componentes esenciales de las redes neuronales que cognición y comportamiento. INs destinada a rellenar la corteza migrar tangencialmente de su lugar de origen en el telencéfalo ventral (incluyendo de las eminencias ganglionares mediales y caudales (MGE, CGE)) a la placa cortical dorsal en respuesta a una variedad de intrínseco y extrínseco señales. Diferentes metodologías se han desarrollado en los años genético manipular vías específicas e investigar cómo regulan los cambios citoesqueléticos dinámicos necesarios para la correcta migración. En el útero de la electroporación se ha utilizado ampliamente para estudiar el efecto de la represión del gen o sobreexpresión en IN específico subtipos al evaluar el impacto en la morfología y posición final. Sin embargo, mientras que este enfoque se utiliza fácilmente modificar radialmente migración de las células piramidal, es técnicamente más difícil cuando dirigidos a electroporación pulg en el útero genera un bajo rendimiento dado las tasas de disminución de la supervivencia de los cachorros cuando la electroporación se lleva a cabo antes de e14.5, como es habitual al estudiar INs derivados de MGE. En un enfoque alternativo, MGE explantes proporcionan un fácil acceso al MGE y facilitan la proyección de imagen de INs modificados genéticamente. Sin embargo, en estos explantes, INs emigran en una matriz artificial, carente de orientación endógena claves y entradas talámicas. Esto nos incitó a optimizar un método donde el INs puede migrar en un ambiente más naturalista, al eludir los desafíos técnicos de los enfoques en el útero . En este papel, describimos la combinación de la electroporación ex útero de ratón embrionario cerebro seguido organotypic rebanada culturas fácilmente, imagen y reconstruir genéticamente modificados INs migrando a lo largo de sus senderos naturales en respuesta a señales endógenas. Este enfoque permite tanto la cuantificación de los aspectos dinámicos de migración con la proyección de imagen confocal Time-lapse, así como el análisis detallado de diversos parámetros morfológicos usando reconstrucciones neuronales tejido immunolabeled fijo.
Interneuronas GABAérgicas corticales (INs) son diversos en cuanto a sus propiedades bioquímicas, propiedades fisiológicas y conectividad, y median diversas funciones en redes maduro1,2,3 ,4,5. La especificación de subtipos diferentes de INs cortical es estrictamente regulada a través de cascadas genéticas que han sido extensivamente estudiados1,2. La mayoría (70%) de los INs GABAérgicas corticales origina de progenitores en la eminencia ganglionar medial (MGE), una estructura embrionaria ubicada ventralmente y debe migrar a través de distancias relativamente largas para llegar a la placa cortical1, 2 , 6. mientras que las células piramidales corticales migran radialmente desde la zona ventricular (VZ) a la placa cortical a lo largo del andamio de la glia radial, la migración tangencial del INs, que no están vinculados a estos andamios, requiere una variedad de intrínseca y señales extrínsecas para atraer las neuronas migrantes hacia la placa cortical, al mismo tiempo guiándolos lejos de estructuras no corticales2,7,8. Después de salir del ciclo celular, INs son repelidos de la MGE por quimio-repulsivo señales expresadas en VZ de MGE, que desencadena la migración tangencial a la placa cortical9,10. Migración de INs evitar el estriado con la ayuda de diferentes señales repulsivas11 y, después de llegar a la placa cortical, cambia de una tangencial a una migración radial y llegar a su posición final laminar, en parte en respuesta a señales del piramidal las células de12 y otras poblaciones celulares13. La migración de los INs, en cuanto a otras poblaciones neuronales, implica varios cambios morfológicos dinámicos para permitir el movimiento real de la neurona. Este supuesto locomoción neuronal se caracteriza por ciclos repetitivos de tres pasos sucesivos: el alargamiento de un proceso principal, un movimiento activo anterograde del núcleo (nucleokinesis) y la retracción del proceso final14. EN migración está regulada por numerosas señales intrínsecas y extrínsecas que la ramificación y la remodelación activa del proceso principal para guiar el INs en la dirección correcta, determinar la orientación y la velocidad de migración14,15 ,16.
Los determinantes de regulación cortical en la migración se han estudiado ampliamente en los últimos años1,2,7,17,18,19,20 y alteración en algunos de estos agentes moleculares se ha postulado para dar lugar a trastornos del neurodesarrollo, como el pediátrico refractaria epilepsia o Autismo espectro trastornos1,2,21, 22 , 23 , 24. por lo tanto, el desarrollo de diversos enfoques in vitro e in vivo se ha seguido para impulsar significativamente nuestra capacidad para el estudio de este proceso dinámico, como previamente ha25. Los métodos in vitro , incluyendo el análisis de la cámara de Boyden y el análisis de la elección de raya, proporcionan el medio más rápido y más reproducible de evaluación del requisito e impacto célula Autónoma de proteínas o genes específicos durante la migración neuronal, sin la influencia de otros factores25. Estos ensayos son particularmente útiles cuando se combinan con imágenes en vivo8,26,27. Con estas técnicas, son fácilmente Obtenido de e13.5 MGE y aislado por la disociación enzimática y mecánica, después de que se pueden investigar diferentes vías de señalización y señales de orientación, como se ilustra anteriormente8,28 . Sin embargo, estos ensayos tienen lugar en una matriz extracelular artificial en la ausencia de la arquitectura tridimensional del tejido, que puede modificar propiedades de comportamiento y de la célula neuronales, afectando potencialmente a migración y supervivencia de la célula25. Para evitar estas limitaciones, los explantes MGE ex vivo se han desarrollado como una herramienta alternativa para cuantificar los dinámicos cambios morfológicos que ocurren durante la migración junto con parámetros como la velocidad y orientación14, 29. Generación de MGE explantes es relativamente sencilla y ha sido ampliamente descrito en otra parte30. Implica la chapa de un pequeño extracto de la MGE en una monocapa de células corticales mixtas o en una mezcla de matrigel y colágeno en presencia de señales atractivo o repulsivo25, siendo este último opcional31. MGE explantes permiten alta resolución imágenes de células escasamente marcadas, simplificar el estudio de los procesos intracelulares, como remodelación citoesqueleto durante proceso principales de ramificación, como se mostró anteriormente32,33 ,34 y en el presente estudio. Explantes MGE se han utilizado con éxito para evaluar cambios dinámicos del citoesqueleto durante la migración en un entorno 2D, por ejemplo después de manipulaciones farmacológicas o quimiotácticas específicas (véase, por ejemplo, Tielens et al 201633) . Sin embargo, con este enfoque, INs migran dentro de una matriz artificial, y esto podría alterar en comportamiento y la reproducibilidad y el significado de los resultados experimentales.
Por el contrario, en el útero la electroporación permite la manipulación genética de los INs en su ambiente nativo y es un método ampliamente usado para evaluar rápida y eficientemente el impacto de la ganancia y pérdida de función del gen mientras que eludir las limitaciones de golpe de gracia costosa y desperdiciadora de tiempo y knock-in estrategias25,35. Electroporación en el útero puede ser inclinada hacia en progenitores mediante el uso de promotores específicos de tipo celular y colocando los electrodos hacia las estructuras ventromedial, incluyendo el MGE36. Además, en el útero la electroporación permite la oportuna expresión de construcciones experimentales en 1-2 días, en comparación con el 7-10 días necesarios para la construcción de expresión utilizando viral vectores25. Sin embargo, en el útero la electroporación de en progenitores tiende a ser bajo rendimiento. De hecho, si bien progenitores de células piramidales en la zona ventricular dorsal pueden ser transfectadas eficientemente usando en el útero electroporación, dirigidas a las estructuras más ventral situadas, como el MGE, es más técnicamente difícil, especialmente en pequeños e13.5 embriones y la alta tasa de letalidad embrionaria más reduce el rendimiento experimental25.
Para eludir algunas de las limitaciones técnicas asociadas con in vitro MGE presentaron experimentos y electroporación en vivo en el útero , ex vivo organotypic rebanada culturas se han desarrollado8,37, 38,39. Cerebro organotypic rebanada culturas ofrecen la ventaja de la mímica en vivo de las condiciones, mientras que siendo menos costosos y desperdiciadores de tiempo de modelos de animales genera25. De hecho, estas preparaciones permiten un acceso fácil a la MGE, junto con la visualización específica del INs y pueden combinarse con electroporación focal para investigar vías moleculares específicas en INs migración en medio ambiente más fisiológico8 , 39 , 40 , 41. por lo tanto, hemos optimizado una aproximación por organotypic culturas38, que combinamos con electroporación ex utero y la proyección de imagen confocal Time-lapse, para evaluar el proceso morfológico y dinámico que ocurre durante la migración tangencial de MGE-INs. El presente Protocolo fue adaptado y optimizado de otros que han usado ex útero o en el útero cerebro electroporación organotypic rebanada culturas y estudiar la migración de las células piramidales42,43 y cortical INs36,39,44. Específicamente, embriones de ratón son decapitados y el MGE es electroporated ex vivo después de la inyección intraventricular de la plásmidos experimental, lo que permite más eficiente y precisa selección de progenitores MGE que lo que puede lograrse con electroporación en el útero . Luego se extraen los cerebros y seccionado en rebanadas coronales todo el cerebro que pueden ser cultivados por unos pocos días, lo que permite la continua seguimiento y proyección de imagen de transfected INs. Este enfoque etiquetas típicamente 5-20 INs migración tangencial por rebanada del cerebro, minimizando el número de iteraciones experimentales necesaria para alcanzar significación estadística, mientras etiquetado una población neuronal lo suficientemente escasa para asegurar la fácil separación de neuronas individuales para la reconstrucción y evaluación morfológica fina. Además, en comparación con explantes MGE, culturas organotypic aseguran que migrar INs están expuestos a un ambiente más natural, incluyendo entradas de aferentes talámicos y quimiocinas secretadas localmente. Este enfoque es apropiado para cuantificar la direccionalidad y la ruta migratoria adoptada por INs transfected, ofreciendo información anatómica suficiente para permitir la caracterización de procesos dinámicos más finos como principal proceso de ramificación, nucleokinesis y al final proceso de retracción.
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Todos los experimentos con animales fueron aprobados por el Comité Institutionnel des Bonnes Pratiques avec les Animaux de Recherche (CIBPAR) en el centro de investigación de CHU Sainte-Justine y fueron conducidos de acuerdo con el Consejo Canadiense sobre guía de cuidado de animales el cuidado y uso de animales de experimentación (Ed. 2).
El protocolo descrito aquí fue optimizado para la electroporación de embriones en el día embrionario (e) 13.5, a la vez cuando INs derivados de MGE activamente generados, antes de la deriva máxima de CGE INs producción45,46. Además, para sesgar la electroporación hacia INs GABAérgico, utilizamos un promotor expresado selectivamente en el INs (por ejemplo, el promotor de Dlx5/6 con su potenciador mínimo)47.
1. preparación de soluciones para electroporación y culturas Organotypic rebanada
2. preparación de plásmidos para la inyección
3. recolección de embriones de ratón de hembras preñadas
4. intraventricular plásmido inyecciones y electroporación Ex Vivo de la MGE
Nota: Los pasos siguientes deben realizarse en condiciones estériles en el gabinete de bioseguridad previamente preparado.
5. disección y culturas Organotypic rebanada del cerebro
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En esta sección, ofrecemos resultados representativos obtenidos tras la electroporación ex utero de un plásmido de control, o de un plásmido experimental dirigido a un gen de interés, en el MGE de embriones de ratón e13.5 seguido organotypic rebanada culturas se incubó a 37 ° C durante 48 h (para la proyección de imagen de Time-lapse) o 72 h (para fijación y etiquetado immunohistochemical) (ver figura 1B para protocolo esquemático). Ejemplos represen...
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En este artículo, nos proporcionan un método confiable para realizar ex útero electroporación del ratón MGE en e13.5 y para la generación de culturas organotypic de rebanadas del cerebro embrionario. Aunque en vitro métodos, tales como el análisis de la cámara de Boyden, son relativamente fáciles de realizar y pueden utilizarse para evaluar los roles específicos de diferentes genes y proteínas sin la interferencia de otros factores, impide la investigación de IN dinámica de migración con respecto a la d...
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Los autores no tienen nada que revelar. Las opiniones aquí expresadas no necesariamente representan las opiniones de la Ministra de salud o el gobierno de Canadá.
Este trabajo fue apoyado por subvenciones de la Fundación de Saboya y la Fundación de epilepsia de la curación de funcionamiento y por el equipo de becas de la Fundación Canadiense para la innovación E.R (microscopio confocal) y G.H (microscopio confocal de disco de spinning). E.R. recibe un premio de carrera de la Fonds de recherche du Québec-Santé (FRQ-S; Premio clinician-Scientist) así como de los institutos canadienses de investigación en salud (CIHR; Premio al investigador joven). G.H. es un erudito principal del FRQ-S. L.E es el destinatario del Premio Steriade Saboya posdoctoral de la Fundación de Saboya, la formación postdoctoral CHU Sainte-Justine Fundación y el Premio de formación postdoctoral FRQ-S, en colaboración con la Fundación de las estrellas. Este proyecto ha sido posible por el Canadá de cerebro a través del fondo de investigación cerebral de Canadá, con el apoyo financiero de Canadá de la salud, otorgado a L.E.
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Medio neurobasal | ThermoFisher Scientific | 21103049 | Medio de cultivo específico de neuronas disponible comercialmente. Formulación completa disponible en este sitio web: https://www.thermofisher.com/ca/en/home/technical-resources/media-formulation.251.html |
| B-27 Suplemento sin suero | ThermoFisher Scientific | 17504044 | 50X Suplemento específico para neuronas sin suero |
| 15 mL tubos de centrífuga estériles | Sarstedt | 62.554.002 | |
| Leibovitz's (1X) L-15 Medio (+ L-Glutamina) | ThermoFisher Scientific | 11415064 | Medio de cultivo neural disponible en el mercado complementado con aminoácidos, vitaminas y sales inorgánicas. Formulación completa disponible en el sitio web del distribuidor |
| L-Glutamina | Invitrogen | 25030-081 | |
| Suero de caballo, inactivado por calor | Millipore-Sigma | H1138-500ML | |
| Suplemento Neurocell N-2 100X | Wisent | 305-016 | Formulación N-2 de Botteinstein |
| Botellas de medios de PETG cuadradas VWR 125 mL | VWR | 89132-062 | |
| Clase II Tipo A Gabinete de bioseguridad | Nuaire | NU-540 | |
| Sacarosa | BioShop | SUC700.1 | |
| Cloruro de sodio | BioShop | SOD001.1 | |
| Bicarbonato de sodio | ThermoFisher Scientific | S233-500 | |
| D+ glucosa | Millipore-Sigma | G7528-250G | |
| Cloruro de potasio | ThermoFisher Scientific | P217-500 | |
| Fosfato de sodio monobásico anhidro | BioShop | SPM400.500 | |
| Cloruro de calcio dihidratado; | ThermoFisher Scientific | C79-500 | |
| Sulfato de magnesio heptahidratado | BiosShop | MAG522 | |
| Agarosa | BioShop | AGA002.500 | |
| Tubos de centrífuga estériles de 50 mL | Sarstedt | 62.547.004 | |
| Tubos de centrífuga de 1,5 mL | Sarstedt | 72.690.001 | |
| P-97 Tirador de micropipetas Flaming/Brown | Sutter Instrumentos Co. | Modelo P-97 | |
| 0,4 mm Di.D. x 75 mm Tubo capilar | Drummond scientific | 1-000-800/12 | |
| Etanol | VWR | E193 | |
| Jeringa de 5 mL | Becton Dickinson & Co | 309646 | |
| Aceite mineral (pesado) | Pinzas suizas Rougier Pharma | ||
| WPI #5 | World Precision Instruments | 504511 | 11 cm, rectas, puntas de 0,06x0,07mm, antimagnéticas. Necesitarás 2 de estos. |
| Pinzas Suizas WPI #7 | World Precision Instruments | 504504 | 11,5 cm, 0,18x0,2mm, puntas curvas |
| Pinzas HTC | World Precision Instruments | 504617 | 11 cm, Recta, plana |
| Tijeras de operación | World Precision Instruments | 501225 | 16 cm, Sharp/sharp, recta. Necesitarás 3 de estos. |
| Pinza de vendaje | World Precision Instruments | 501217 | 12,5 cm, recta, dentada |
| Pinza de iris | World Precision Instruments | 504478 | 10,2 cm, curva completa, dentada |
| Pinzas de tejido DeBakey | World Precision Instruments | 501996 | 15 cm, ángulo de 45 grados, mandíbula delicada, 1,5 mm |
| de ancho Microespátula de Fisherbran con extremos redondeados | FisherScientific | 21-401-5 | Necesitará 2 de estos. |
| Inyector Nanoject II Auto-Nanolitro | Drummond scientific | 3-000-204 | |
| TC Dish 60, Standard | Sarstedt | 83.3901 | Plato de 60 mm |
| Plato de cultivo de tejidos | Sarstedt | 83.1800 | Plato de 35 mm |
| Cera negra | FisherScientific | S17432 | |
| Pipetas de transferencia | Ultident | 170-CTB700-212 | 3 mL, bombilla pequeña |
| Microscopio estereoscópico | Leica Biosystems | Leica M80 | En reemplazo de nuestro microscopio estereoscópico que ha sido descontinuado por el fabricante (StereoMaster de FisherScientific) |
| Electro Square Porator | BTX Harvard Apparatus | ECM 830 | |
| Pinzas, Plattinum Chapado, 3mm | BTX Harvard Apparatus | 45-0487 | |
| 25G 1 1/2 | Becton Dickinson & Co | 305127 | |
| Leica VT1000S Micrótomo de cuchilla vibratoria | Leica Biosystems VT1000S | ||
| GEM, Hoja de afeitar de un solo filo | Microscopía electrónica Sciences | 71952-10 | Retire el extremo romo antes de insertarlo en el espacio designado de la cuchilla del vibratomo |
| µ-Deslizamiento 8 pocillo | Ibidi | 80827 | Paquete de 15 |
| insertos | de cultivo de células milicelularesMillipore-Sigma | PICM0RG50 | 30 mm, PTFE hidrófilo, 0,4 y micro; m poro, paquete de 50. |
| Microscopio Leica DMi6000 | Leica Microsystems N | /A | |
| Cabezal confocal de disco giratorio Ultraview Vox | Perkin Elmer | N/A | |
| Volocity 6.0 software de adquisición | Improvision/Perkin Elmer | N/A | |
| LiveCell Sistema de incubación de etapa superior | Dispositivos de patología | LC30030 | Proporciona control de temperatura, CO2 y humedad. |
| Microscopio confocal SP8 | Leica | ||
| mCherry-Lifeact-7 | Addgene | 54491 | Regalo de Michael Davidson |
| Frasco Fast Green FCF | Millipore-Sigma | F7258-25G | 25G, certificado por la Comisión de Manchas Biológicas |
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