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1. Mise en place
- Set-up zone chirurgicale, comme indiqué dans la Fig. 1A, A '. Les éléments clés de la mise en place comprennent une Eppendorf FemtoJet microinjecteur, micromanipulateur Narishige avec porte-aiguille, steromicroscope Leica, système d'éclairage à fibres optiques, ECM 830 Système Place électroporation vague avec des électrodes, un coussin chauffant et d'un vaporisateur pour l'isoflurane anesthésique.
- Nettoyer tous les outils avec un nettoyeur à ultrasons à l'aide Bransonic Metriclean2 solution à faible moussant pour sonication outils chirurgicaux. Stériliser par autoclavage des outils. Outils stérilisés sont ensuite conservés dans Germex.
- Préparer les seringues avec une solution saline stérile tiède et une solution stérile de Ringer lactate.
2. L'anesthésie
- Animaux lieu à l'intérieur d'une petite (12cm x 20cm) Chambre d'anesthésie. L'utilisation d'un vaporisateur, de livrer 5% anesthésiant isoflurane et oxygène à 1l/min (Fig. 1A, A '). Notamment, il est important de recueillir l'isoflurane d'échappement à l'aide d'un système de balayage.
- Retirer les animaux de la chambre où la respiration devient profonde et régulière. Pincer les Pieds et des tests clin d'œil réflexes sont utilisés pour assurer une anesthésie complète.
- Placez la souris enceintes sur son dos sur le dessus d'un coussin chauffant (37 ° C). Le coussin chauffant est d'abord stérilisés en essuyant avec de l'éthanol à 70%, et est ensuite recouvert d'une stérilisation, tampon de gaze non pelucheux. Utiliser un tube respirateur et un appareil masque pour livrer l'isoflurane (2,25%) pendant la chirurgie.
- Injecter la buprénorphine (poids corporel 0.1mg/kg) sous-cutanée sous la peau à la nuque.
- Surveiller les animaux à travers une intervention chirurgicale pour la respiration profonde et régulière. L'animal ne doit pas haleter, respirer superficiellement ou rapidement. Peu profond, une respiration rapide peut être un signe d'une anesthésie légère, et l'écoulement de l'isoflurane doit être augmenté. Si l'animal commence à haleter, réduire le débit de l'isoflurane. Dans le cas d'un arrêt respiratoire, éteignez l'isoflurane, et augmenter le flux d'oxygène jusqu'à animaux récupère. Redémarrez l'isoflurane à une concentration inférieure.
3. Préparation pour la chirurgie des animaux
- Ruban pattes avant de l'animal à l'coussin chauffant et vérifier à nouveau pour une réponse de rétraction en pinçant l'arrière-pied avec une pince émoussée.
- L'utilisation d'un coton-tige stérile, étaler une couche épaisse de crème dépilatoire (c.-à-Nair) sur l'abdomen. Dans coups cabinet, d'assurer la bourre est complètement couché. Laissez agir pendant une moyenne de trois minutes, en vérifiant par intermittence avec un écouvillon stérile propre pour l'épilation. Mouillez un tampon de gaze stérile avec de l'eau stérile et essuyer l'abdomen jusqu'à ce que toutes les traces ont disparu. Répétez l'opération avec la chlorhexidine (ie, Stanhexidine) peau plus propre et plus d'eau. Sec l'abdomen avec propreté, de la gaze stérile.
- Stériliser site d'incision avec un chlorhexidine (ie, Stanhexidine) suivie par plus d'eau stérile. Sec l'abdomen avec propreté, de la gaze stérile. Répétez cette étape en utilisant 70% d'éthanol et d'une fraîcheur, un coton-tige stérile.
- Placez un tampon de gaze stérile sur l'abdomen avec une fente au milieu à travers lequel les cornes utérines sera tiré lors de la chirurgie.
4. Incision et exposition des cornes utérines
- Pour exposer les cornes utérines, d'abord localiser la ligne blanche comme la ligne pâle sous la peau à la ligne médiane. En utilisant des pinces, tirez la peau loin de la paroi abdominale et couper une petite incision droite de la baisse milieu de l'abdomen avec des ciseaux la peau (environ 1 cm de longueur).
- En utilisant des pinces et ciseaux courbes, répétez le processus avec le péritoine.
- Placer la gaze stérile avec une petite fente verticale sur l'incision et humecter avec une solution saline stérile réchauffé.
- Faites glisser une pince dans l'incision et de localiser l'utérus. Tenez incision ouverte avec une pince tout en supprimant les cornes utérines.
- La délicatement l'utérus entre le premier et le deuxième embryons visibles et tirez les embryons sur la gaze. Retirez les deux côtés des cornes utérines, en plaçant sur la gaze stérile et compter le nombre d'embryons, en notant toute résorptions ou "malsain" (par exemple plus petite taille corporelle) des embryons. Mouiller les cornes utérines avec du sérum physiologique et soigneusement le retour de la moitié de l'utérus dans l'abdomen.
5. L'injection d'ADN dans Ventricules
- Aiguilles chirurgicales sont préparés avec un extracteur Micropipette Sutter Flaming utilisant des micropipettes borosilicate avec capillaires (Programme: chaleur = 750, Pull = 30, Vel = 90, heure = 150). En utilisant une lame scalpel stérile, la pointe de l'aiguille est doucement rasé à un angle de 45 degrés.
- Pour charger l'aiguille, des pipettes Pasteur sont tirés d'un diamètre étroit sous une flamme. Un embout est attaché à la pipette de chargement de dresser ~ 10 pl de 3mg/ml sans endotoxine ADN mélangé avec 0,01% de vert de méthyle (à noter: le vert de méthyle colorant permet d'injections d'ADN pour être visualisés). L'aiguille remplie est ensuite monté sur un stand micromanipulateur et attaché à l'injecteur FemtoJet.
- A partir de l'embryon le plus proche de l'ovaire, circulaire pincesont utilisées pour tourner doucement l'embryon au sein de la caduque afin qu'il se positionne en «face avant», permettant des injections de se produire dans un rostre à la direction caudale. Une source de lumière en fibre optique pour l'éclairage est utilisé pour aider à visualiser la ligne médiane du cerveau embryonnaire, qui est flanquée par les ventricules latéraux grande dans les régions rostrales (Fig. 1B, B ').
- L'embryon est maintenu en position en utilisant une pince circulaire. L'aiguille est positionnée au-dessus de l'utérus afin que l'angle d'entrée dans le cerveau est d'environ 45 degrés. Utilisation du micromanipulateur, et un mouvement rapide et régulier, la pointe de l'aiguille est insérée à travers la paroi de l'utérus et dans le ventricule latéral de l'embryon. Les injections sont dirigés vers les ventricules latéraux, 3ème ventricule ou espace sous-rétinien de cibler le télencéphale, diencéphale et la rétine, respectivement. Notez que les vésicules cérébrales embryonnaires sont ouverts au premiers stades embryonnaires telles que l'ADN injecté dans les ventricules latéraux se jettent dans le ventricule 3 ème.
- Appuyez sur la pédale d'injecter sans endotoxine l'ADN (1-3 uL) en utilisant une Eppendorf FemtoJet microinjecteur. Une injection de succès est facilement visualisée en répandant de l'colorant vert de méthyle à travers les ventricules du cerveau embryonnaire. L'aiguille est ensuite lentement retirée en dessinant remonter à éviter la rupture.
6. L'électroporation
- L'embryon injecté (toujours dans l'utérus) est placé sur la gaze stérile recouvrant l'abdomen de la mère et de bien mouiller avec du sérum physiologique réchauffé. S'il vous plaît noter ** L'ajout d'une solution saline à la surface de la membrane est essentielle pour permettre le passage efficace d'un courant électrique.
- Électrodes GenePaddle sont utilisés pour saisir l'utérus après l'injection de l'ADN. Cinq carrés des impulsions électriques de 40-50V et 50 ms sont livrés à un rythme d'une impulsion par seconde grâce à un système ECM8300 électroporation BTX (Fig. 1C, C ').
- Couvrir l'embryon injecté / électroporation avec gaze humide de protection et de continuer à l'embryon prochaine.
- À la fin de l'injection / électroporation de tous les embryons désirés, poussez délicatement les cornes utérines dans l'abdomen (Fig. 1D).
- Retirer délicatement l'autre corne utérine et recommencer avec l'embryon plus proche de l'ovaire.
7. Suture et d'agrafage
- Une fois que tous les embryons sont de retour dans l'utérus, ajouter à la cavité abdominale ~ 2-3 ml de sérum physiologique chaud.
- Pour fermer la plaie, commencez par retirer la gaze sur l'abdomen et en identifiant les côtés du péritoine. Commencez suture du péritoine en utilisant la ligne noire de soie tressée. Il n'est pas recommandé d'utiliser résorbable pour cette procédure car elle est généralement plus faible et peut conduire à des saignements post-opératoires et les infections. La ligne d'ancrage sur le péritoine le plus proche du sternum et de procéder à broder loin de l'ancre. S'assurer que tous les points de suture sont serrés, et que nul organes sous-jacents ou de la peau a été par inadvertance cousu dans le péritoine. Clips la ligne de suture restants et jeter.
- Tirez la peau fermée sur la ligne de suture avec une pince. L'utilisation de 9 mm Reflex ™ fermeture de la peau des agrafes, pince la peau sur la plaie, en prenant soin de ne pas agrafer les dessous de la ligne de suture, ou de tirer la peau trop serrée. La méthode préférée consiste à maintenir la peau et du corps avec des forceps, et viennent dans un angle de 90 degrés avec l'outil de base. Continuez jusqu'à ce que la plaie est fermée (environ trois agrafes). Une fois terminé, assurez-agrafes sont serrés en appuyant délicatement avec l'outil de suture (Fig. 1D).
8. Soins post-chirurgicaux
- Pour surveiller le rétablissement de l'anesthésie, tournez femme sur son ventre et éteindre l'isoflurane. Garder le visage de l'animal à l'intérieur de l'appareil respiratoire, tournez l'oxygène jusqu'à 3% pour aider à la récupération de l'anesthésie. L'animal doit être placé sur une compresse de gaze propre et sec sur le dessus du coussin chauffant pour prévenir l'hypothermie.
- Alors que l'animal est groggy, injecter 2 mL de solution de Ringer sous-cutanée sous la peau du cou de l'animal.
- Continuez à maintenir l'animal sous flux d'oxygène pendant plusieurs minutes et des tampons de gaze réchauffement afin de réveiller l'animal. Courtes périodes de mouvement de l'animal doit être observé comme il renvoie à une respiration normale. Observez pendant quelques minutes jusqu'à animal semble conscient et éveillé.
- Vaporiser l'abdomen de la femelle avec la gentamicine de pulvérisation et envelopper l'animal dans un tampon de gaze stérile.
- Transfert de l'animal dans une cage stérile avec la literie à l'autoclave et le logement en carton.
- Les bouteilles d'eau doivent être soigneusement nettoyés, stérilisés et remplis d'eau stérile. Pour 500 ml d'eau, ajouter 2 ml d'antibiotique sulfaméthazine (25% actions).
- Administrer 0,05 mg / kg de buprénorphine par voie sous cutanée de la chirurgie le lendemain matin.
- Surveiller de près la femelle pendant les 24 premières heures après la chirurgie. Si les animaux sont gardés plus de 24 heures, les femelles sont déplacés vers de nouveaux sterIle des cages le jour 2.
9. Les résultats représentatifs
Néocortex
Le néocortex est la région de la CNS qui est responsable de visuels et sensori-traitement et le fonctionnement cognitif supérieur. Il est composé de neurones de projection glutamatergiques et les interneurones GABAergiques qui sont dérivés de l'télencéphale ventral et dorsal, respectivement. Pour répondre aux rôles des différents gènes dans le développement du néocortex, nous utilisons électroporation in utero soit misexpress ou de bloquer l'expression (par exemple, grâce à l'utilisation de constructions shRNA) de gènes différents dans la dorsale ou ventrale télencéphale 1,3,4. Pour misexpress gènes dans le télencéphale embryonnaire, nous utilisons un vecteur d'expression bicistronique (pCIG2), contenant un promoteur CMV βactin-amplificateur et un site d'entrée interne des ribosomes (IRES) amélioré par la protéine fluorescente verte (EGFP, dans pCIG2) cassette, permettant transfectées cellules pour être détecté par épifluorescence (Fig. 2A-C). Nous avons utilisé cette technologie pour introduire des constructions d'expression dans le télencéphale de E11.5 E15.5 d'(données présentées au E12.5;. Fig 2). En permettant de développer des embryons quelques jours après l'électroporation, nous sommes en mesure de suivre la différenciation et la migration de la GFP-étiquetée progéniteurs. Comme produit de différenciation, trois jours après l'électroporation cellules GFP + différencier et migrer hors de la zone ventriculaire (VZ), zone sous-ventriculaire (SVZ) et zone intermédiaire (iz) et dans la plaque corticale (cp;. Fig 2C). Si les cerveaux électroporation à E12.5 sont analysées après 24 heures, nous pouvons surveiller les événements antérieurs à la maturation progénitrices et la migration neuronale par le co-marquage avec des marqueurs de progéniteurs apicale (ie, Pax6;. Fig 2A), les progéniteurs basale (ie, Tbr2; . figure 2B) et les neurones du néocortex postmitotiques (ie, TBR1;. figure 2C).
Diencéphale
L'hypothalamus est à la base ventrale de la SNC et fonctionne comme une passerelle entre le système endocrinien et système nerveux autonome. Pendant le développement, les noyaux multiples qui composent l'hypothalamus matures différencier une zone ancêtre commun que les lignes de la région ventrale-la plupart du diencéphale embryonnaire. Actuellement, les voies moléculaires qui régulent la prolifération des cellules progénitrices, la différenciation neuronale et la formation de noyaux hypothalamiques sont mal comprises. Nous avons utilisé électroporation in utero pour cibler l'expression du gène rapporteur de la diencéphale embryonnaire par l'injection d'ADN dans le ventricule 3 ème E12 embryos.We ensuite suivie de la distribution de la GFP dans la différenciation des neurones à l'E14. Avec cette méthodologie, nous avons réussi à cibler expression de la GFP au thalamus, pré-thalamus et l'hypothalamus (figure 3A). L'analyse des coupes coronales révèle que nous avons réussi à cibler expression de la GFP dans les cellules progénitrices qui bordent la zone ventriculaire du 3 ème ventricule et les neurones qui migrent vers la zone du manteau pour former des noyaux (figure 3B)
Rétine
La rétine est la couche de neurones de l'œil, responsable de la conversion des photons de lumière en impulsions électriques transmises au cerveau. Elle se développe comme un outpocketing du diencéphale embryonnaire, et par conséquent, est dérivé du tube neural. La rétine neurale se développe à partir d'un compartiment apical progénitrices qui se trouve à côté de l'espace sous-rétinien, une cavité qui sépare l'œil du mésenchyme tête. Cibler les constructions d'ADN aux progéniteurs rétiniens exige donc que les injections sont faites dans une petite zone cible. Utiliser micromanipulateurs, nous avons réussi à cibler avec succès cette petite zone dans les embryons à partir d'E13.5 E15.5 (représentée est E15.5 électroporations du PCIC avec le journaliste mCherry; Fig 4).. Si électroporées rétine sont examinés 24 heures après la transfection, on observe que la plupart des cellules + mCherry sont situés dans la couche externe neuroblastes (onbl), où sont situés les progéniteurs divisant, et non dans la couche de cellules ganglionnaires de la rétine (GCL; l'image en médaillon), où les cellules postmitotiques localiser.

Figure 1. Introduction à l'électroporation in utero mise en place et la méthodologie. (A) Les éléments clés de la mise en place chirurgicale comprennent un Eppendorf FemtoJet microinjecteur (1), micromanipulateur Narishige avec porte-aiguille (2), steromicroscope Leica (3), éclairage à fibres optiques système (4), ECM 830 Système Place électroporation vague avec des électrodes (5) et un coussin chauffant (6). (A ') L'animal est anesthésié à l'aide d'un vaporisateur pour l'isoflurane anesthésique. (B, B ') Brièvement, après l'anesthésie, les cornes utérines sont exposés et de l'ADN mélangé de vert rapide est injecté dans le cerveau embryonnaire vésicules. Une injection de succès est visualisée par le suivi du jeûne colorant vert (B '). (C, C ') Après l'ADN est injecté avec succès, les électrodes sont placées à aubes de chaque côté de l'utérus, positioning l'embryon ainsi que l'ADN va être tiré vers le pôle positif dans la région du cerveau de son choix. (D, D ') Une fois que tous les embryons sont injectés désiré, l'utérus est repoussé dans l'abdomen (D), le péritoine est suturé, et la peau est agrafée (D'). La femme enceinte est alors autorisé à récupérer et les chiots sont collectés par électroporation dans les points de temps désiré.

Figure 2. Exemple représentatif d'électroporation télencéphalique dorsale. (AC) Microphotographie d'une coupe coronale à travers un télencéphale E13.5 E12.5 dorsale électroporation à des pCIG2. Électroporées GFP + cellules sont analysés pour leur expression de marqueurs de progéniteurs apicale (Pax6 +, rouge, A), les progéniteurs basale (Tbr2 +, rouge, B) et les neurones post-mitotiques (TBR1 +, rouge, C). cp, plaque corticale; SVZ, zone sous-ventriculaire, vz; zone ventriculaire.

Figure 3. Exemple représentatif d'électroporation diencéphalique. (A) Une vue ventrale d'un cerveau E14 qui a été électroporation à E12 avec pCIG2. GFP épifluorescence est visible dans le thalamus, pré-thalamus et l'hypothalamus, ce qui démontre la propagation de la pCIG2 microinjectés plasmide dans le 3 ème ventricule. (B) Microphotographie de coupe coronale du cerveau grâce à une électroporation, montrant la migration de cellules GFP + hors de la zone ventriculaire et dans la zone du manteau, où noyaux hypothalamiques va se former. 3V, troisième ventricule; T, le thalamus, Hy, l'hypothalamus, MZ, le manteau zone; Tel, télencéphale; Pret, prethalamus; vz, zone ventriculaire.

Figure 4. Exemple représentatif d'électroporation de la rétine. Coupe coronale à travers un oeil E16.5 électroporation avec PCIC à E15.5 montrant l'accumulation de cellules + mCherry dans la couche externe neuroblastes et non pas dans Brn3b + cellules ganglionnaires de la rétine dans la couche des cellules ganglionnaires. L'encart est une image plus fort grossissement de la zone encadrée. GCL, couche des cellules ganglionnaires rétiniennes; le, lentille; onbl, la couche externe neuroblastes; re, de la rétine.