Name: Laide de pincettes laser pour la manipulation neurones isolés in vitro (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2008-09-11T00:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 45 s
Description: Découvrez la manipulation de neurones en culture in vitro à l'aide de pinces laser optiques. Cette technique permet de capturer et déplacer précisément des cellules neuronales pour étudier leurs interactions et comportements.

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La recherche a été financée par des subventions du NIH et de EY012031 EY0182175 et le FM Kirby Fondation.

Pinces optiques permettant de manipuler des cellules isolées en culture Les forces de piégeage des pinces optiques sont générées à partir de l&#39;élan de la lumière (Ashkin, 1991;. Ashkin et al, 1986). Bien que ces forces facilement piéger les cellules en suspension, ils ne sont pas en mesure de déplacer des cellules qui adhèrent à une surface. Par conséquent, pour réduire l&#39;adhérence de la boîte de culture à l&#39;endroit où les cellules sont piégées, la lamelle est enduit avec de la poly-2-hydroxyéthylméthacrylate (poly-HEMA) (Sigma Chemical Co., St Louis, MO), un composé non toxique aux cellules répulsif propriétés précédemment employé pour les études de l&#39;adhérence sur les cellules endothéliales (Folkman et Moscona, 1978). Alors que le poly-HEMA couvre la moitié de la boîte de culture, l&#39;autre moitié est recouvert d&#39;un substrat qui supporte la croissance cellulaire. Dans notre laboratoire, Sal-1 est utilisé comme substrat pour les cellules de la rétine de salamandre culture. La procédure pour la fabrication de Sal-1 et poly-HEMA plats enduit est décrit ci-dessous: Fabrication de boîtes de culture <ol><li> Coverglasses propre (# 1 VWR Scientific Inc, Media, PA) dans l&#39;acide. Cette lamelle a été sélectionné pour son épaisseur de seulement 0.1mm, nécessaires pour atteindre les objectifs de haute ouverture numérique nécessaire pour la focalisation du laser. </li><li> Pour créer une zone de cellules répulsif, dissoudre 20 mg de poly-HEMA (Sigma Chemical Co., St Louis, MO) dans 1 ml d&#39;éthanol à 95% pendant une nuit à température ambiante. De préférence, cette solution doit être utilisée dans un mois de préparation. </li><li> Caler l&#39;coverglasses à une position presque verticale dans un environnement exempt de poussière, comme un capuchon. </li><li> Placez une ou deux gouttes de solution de poly-HEMA près du sommet de la lamelle de la pointe en plastique d&#39;une micropipette 200 pl. Les gouttes (environ 50 100 pi-chacun) devrait être limité à la moitié de la lamelle. La pente raide assure que le liquide coule de la surface du couvre-objet au fond, fournissant un enduit mince voire de poly-HEMA. Laisser le coverglasses poly-HEMA revêtement à sécher dans la hotte pendant 30-60 minutes à température ambiante. </li><li> Marquer le côté poly-HEMA de l&#39;lamelle avec un stylo à pointe fine près du bord. </li><li> Percez un trou de 1 cm dans le fond d&#39;une boîte de culture de 35 mm. </li><li> Collez la lamelle poly-HEMA revêtement au fond de la boîte de culture avec des Sylgard 184 (Dow Corning Co., Midland, MI) afin que le côté poly-HEMA recouvert visages vers l&#39;intérieur du plat. S&#39;assurer que le bord de la couche de poly-HEMA parcourt le centre du trou. Autoriser les plats à sécher pendant 1-3 jours à température ambiante dans un environnement exempt de poussière. </li><li> Scratch une ligne sur l&#39;extérieur de la lamelle avec un stylo à pointe de diamant en suivant le bord du revêtement en poly-HEMA. Ensuite, gratter deux lignes se croisent à angle droit de la part d&#39;environ 2mm. Les deux points d&#39;intersection servir de référence ou des points de repères à utiliser pour reproduire la même orientation de l&#39;antenne de la culture sur la platine du microscope. </li><li> Stériliser les plats sous la lumière ultraviolette pendant la nuit. </li><li> Pour créer une demi-pile-adepte de la boîte de culture, le manteau de la non poly-HEMA moitié avec Sal-1, qui contient une souris anti-salamandre anticorps dirigé contre les membranes des cellules rétiniennes (généreusement fourni par le Dr Peter MacLeish, Morehouse School of Medicine , Atlanta, GA, voir MacLeish et al (1983)).. Premièrement, le manteau de la Sal-1 à côte avec environ 100 pi de 0,1 mg / ml stériles de chèvre anti-IgG de souris (Boehringer Mannheim Corporation, Indianapolis IN), en prenant soin de ne pas renverser le liquide sur sur le côté poly-HEMA. Laisser pendant trois heures, puis l&#39;enlever. Laver la même zone avec une solution Ringer stérile une fois ou deux, puis placez 100 ul Sal-1 surnageant, en prenant soin de ne pas renverser le liquide dans le côté poly-HEMA du plat. Le premier anticorps assure Sal-1 est enduit à une concentration connue. </li><li> Incuber les plats avec la nuit Sal-1. </li><li> Retirer la solution Sal-1 anticorps et rincer la zone avec une solution Ringer stérile. Introduisez 2 ml de milieu à l&#39;antenne juste avant le placage cellule. </li></ol> La composition de la solution de Ringer amphibien, un milieu sans sérum d&#39;amphibiens, et la solution de Ringer pour la digestion enzymatique sont trouvés dans MacLeish et Townes-Anderson (1988) et Mandell et al. (1993). Préparation des cultures de cellules Les cellules utilisées dans cette vidéo ont été tirées de la lumière adaptée, des adultes, aquatiques phases de tigre salamandres (Ambystoma tigrinum), mesurant de 17 à 22 cm de longueur (Charles Sullivan Inc, Nashville, TN), maintenu à 5 ° C sur un 12 h: 12 h cycle lumière-obscurité. Les protocoles ont été approuvés par l&#39;Institutional Animal Care et utilisation comité (IACUC) à l&#39;Université de médecine et de dentisterie du New Jersey en stricte conformité avec les directives du National Institutes of Health. Les procédures de préparation des cultures de cellules rétiniennes sont décrits par Nachman-Clewner et Townes-Anderson (1996) et sont comme suit: <ol><li> Décapiter et la moelle des animaux. Retirez les yeux et disséquer les cornées et d&#39;iris. Les rétines doit se détacher légèrement dans l&#39;œilleton. En plaçant une pince courbe sous la rétine, évider les rétines. Il n&#39;est pas important si la lentille est attaché à la rétine à ce stade. </li><li> Digest de la rétine dans 14 U / ml papaïne (Worthington, Freehold, New Jersey) dans une solution de Ringer salamandre pendant 40 minutes. </li><li> Avant l&#39;utilisation, la solution de Ringer papaïne devrait faire barboter avec 95% O 2 / 5% de CO 2 de gaz pendant 30 min., Puis stérilisés par passage à travers un filtre de 0,22 micron (Millipore, Carrigtwohill, Irlande). </li><li> Rincez les rétines avec une solution stérile de la salamandre de Ringer à trois reprises. </li><li> Retirer les lentilles de la solution du Ringer, puis doucement triturer les tissus rétiniens avec un alésage de 3 mm pipette pour obtenir une suspension cellulaire. </li></ol> Laser pinces de manipulation de neurones isolés <ol><li> Placer le plat de culture sur la platine du microscope, en orientant le plat en alignant une marque sur le plat avec un point de référence sur la scène. Enregistrer les coordonnées des points de repères dans l&#39;ordinateur. </li><li> Cellules de la plaque sur les deux Sal-1 et poly-HEMA moitiés du plat. </li><li> Permettre aux cellules de se contenter d&#39;environ 20 minutes, ce qui est assez long pour les cellules adhérentes sur le côté du plat à joindre au substrat d&#39;anticorps. </li><li> Sélectionnez une cellule sur le côté de Sal-1 adhérente du plat. Marquer le x et le stade y les coordonnées d&#39;une position proche de la cellule. Dans notre cas, le point a été d&#39;environ 10 microns des dendrites primaires de la cellule sélectionnée. Enregistrer les coordonnées dans l&#39;ordinateur. </li><li> Sélectionnez un deuxième neurone, dans notre cas un photorécepteur, sur le côté poly-HEMA du plat et utilisez l&#39;outil pince au laser pour le piéger. Le piégeage peut être réalisé sur une large gamme de niveaux de puissance. Toutefois, nous avons mis la puissance du laser à 10% -20%, ce qui est assez bas pour éviter les débris piégeage avec la cellule, mais suffisante pour le transport de la cellule par l&#39;intermédiaire. </li><li> Tout en maintenant la cellule dans le piège, baissez le stade de sorte que la cellule est bien au-dessus de la surface de la boîte de culture et surtout toute neurones attachés. Déplacer le stade sous contrôle informatique pour apporter à la cellule de l&#39;précédemment enregistré coordonnées x et y sur la Sal-1 côté. Le mouvement scénique a été fixé à 8-20μm / s, mais la vitesse maximale doit être déterminée empiriquement. A l&#39;arrivée au point de destination sur le Sal-1 côté, soulevez le stade pour apporter la cellule piégée à la surface du plat. Le placement de cellules peuvent être faites avec une précision de quelques microns. Permettre à la cellule d&#39;adhérer à la Sal-1 substrat. </li><li> Obtenir des images numérisées de deux cellules de la paire avant et après la formation de paires fournit un compte rendu utile. </li><li> Maintenir les paires de cellules dans un incubateur. Pour les cellules de salamandre, placer la vaisselle dans une chambre humidifiée à 10 ° C. Les cellules peuvent être surveillés par laps de temps la vidéo et utilisés avec n&#39;importe quelle technique de biologie cellulaire nécessaires. </li></ol>

<ol><li>Ashkin, A., Dziedzic, J. M., Bjorkholm, J. E., Chu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Observation+of+a+Single-Beam+Gradient+Force+Optical+Trap+for+Dielectric+Particles%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Lett%22%5BJournal%5D)">Observation of a Single-Beam Gradient Force Optical Trap for Dielectric Particles.</a> Opt. Lett. 11, 288-290 (1986).</li>
<li>Clarke, R. J., Hoegnason, K., Brimacombe, M., Townes-Anderson, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cone+and+rod+cells+have+different+target+preferences+in+vitro+as+revealed+by+optical+tweezers%5BTitle%5D)+AND+%22Mol.+Vision%22%5BJournal%5D)">Cone and rod cells have different target preferences in vitro as revealed by optical tweezers.</a> Mol. Vision. 14, 706-720 (2008).</li>
<li>Folkman, J., Moscona, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+cell+shape+in+growth+control%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Role of cell shape in growth control.</a> Nature. 273, 345-349 (1978).</li>
<li>Liu, Y., Cheng, D. K., Soneck, G. J., Berns, M. W., Chapman, C. F., Tromberg, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evidence+of+localized+cell+heating+induced+by+infrared+optical+tweezers%5BTitle%5D)+AND+%22Biophysical+Journal%22%5BJournal%5D)">Evidence of localized cell heating induced by infrared optical tweezers.</a> Biophysical Journal. 68, 2137-2144 (1995).</li>
<li>MacLeish, P. R., Barnstable, C. J., Townes-Anderson, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+a+monoclonal+antibody+as+a+substrate+for+mature+neurons+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+USA%22%5BJournal%5D)">Use of a monoclonal antibody as a substrate for mature neurons in vitro.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 80, 7014-7018 (1983).</li>
<li>MacLeish, P. R., Townes-Anderson, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Growth+and+synapse+formation+among+major+classes+of+adult+salamander+retinal+neurons+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Growth and synapse formation among major classes of adult salamander retinal neurons in vitro.</a> Neuron. 1, 751-760 (1988).</li>
<li>Mandell, J. W., MacLeish, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Townes-Anderson+E.+Process+outgrowth+and+synaptic+varicosity+formation+by+adult+photoreceptors+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Townes-Anderson E. Process outgrowth and synaptic varicosity formation by adult photoreceptors in vitro.</a> J. Neurosci. 13, 3533-3548 (1993).</li>
<li>Nachman-Clewner, M., Townes-Anderson, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Injury-induced+remodelling+and+regeneration+of+the+ribbon+presynaptic+terminal+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurocytol%22%5BJournal%5D)">Injury-induced remodelling and regeneration of the ribbon presynaptic terminal in vitro.</a> J. Neurocytol. 25, 597-613 (1996).</li>
<li>Townes-Anderson, E., St Jules, R. S., Sherry, D. M., Lichtenberger, J., Hassanain, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micromanipulation+of+retinal+neurons+by+optical+tweezers%5BTitle%5D)+AND+%22Mol.+Vis.%22%5BJournal%5D)">Micromanipulation of retinal neurons by optical tweezers.</a> Mol. Vis.. 4, (1998).</li>
</ol>

La lumière a l&#39;élan, et quand un rayon de lumière est réfractée lorsqu&#39;elle passe à travers une cellule, une force est nécessaire pour changer la direction de l&#39;élan. En raison de la loi de conservation de l&#39;élan, une force dans la direction opposée doivent, à leur tour, réagissent à leur tour sur une cellule. Ashkin (1991) ont montré que la force générée par un faisceau laser focalisé par un objectif de microscope se déplace d&#39;une cellule vers le centre d&#39;intérêt. Même si un faisceau laser ne génère qu&#39;une picon...

<table><tbody><tr><td>Disque de verre de couverture de 25 mm, n°1</td><td>VWR international</td><td>48380 080</td><td></td></tr><tr><td>Poly-2-hydroxyéthylméthacrylate (poly-HEMA)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P-3932</td><td>Dissoudre dans de l'éthanol à 95 %</td></tr><tr><td>Anticorps IgG de chèvre anti-souris</td><td>Chemicon International</td><td>AP181</td><td>1 mg dans 1 ml, diluer 10 fois pour utilisation</td></tr><tr><td>Supernatant Sal-1 contenant un anticorps de souris anti-salamandre</td><td>fourni gracieusement par le Dr Peter MacLeish</td><td></td><td>Dr Peter MacLeish, Morehouse School of Medicine, Atlanta, GA</td></tr><tr><td>Pipettes jetables pyrex de 5 ml, diamètre intérieur de 3 mm</td><td>Corning</td><td>7078A-5</td><td></td></tr><tr><td>Plaques de culture cellulaire de 35 mm × 10 mm</td><td>Corning</td><td>430165</td><td></td></tr><tr><td>Kit d'élastomère de silicone Sylgard 184</td><td>Dow Corning</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pincettes optiques-microoutil ou pincettes laser</td><td>Cell Robotics Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Laser à diode continu de 1 W, longueur d'onde de 980 nm</td><td>Cell Robotics Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Microscope inversé à lumière transmise Axiovert 100</td><td>Carl Zeiss, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Objectif à immersion huile 40x plan néofluor</td><td>Carl Zeiss, Inc.</td><td></td><td>Ouverture numérique (O.N. 1,3)</td></tr><tr><td>Caméra CCD noir et blanc</td><td>Sony Corporation</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ordinateur et manette avec logiciel</td><td>Cell Robotics Inc.</td><td></td><td>pour commander une platine motorisée</td></tr></tbody></table>

l&#39;aide de pincettes laser pour la manipulation neurones isolés in vitro

Using Laser Tweezers For Manipulating Isolated Neurons In Vitro

Dans ce papier et vidéo, nous décrivons les protocoles utilisés dans notre laboratoire pour étudier les préférences de ciblage des processus régénérant cellulaire des neurones rétiniens adultes in vitro. Procédures pour préparer des cultures de cellules rétiniennes commencer par la dissection, la digestion et la trituration de la rétine, et se terminent avec le placage de cellules rétiniennes isolées sur des plats spécialement conçus pour une utilisation avec pinces optiques. Ces plats sont divisés en une demi adhésion cellulaire et demi répulsif cellule. Le côté adhésif cellule est recouverte d&#39;une couche de Sal-1 anticorps, qui fournissent un substrat sur lequel les cellules de notre croissance. D&#39;autres substrats adhésif pourrait être utilisé pour d&#39;autres types cellulaires. Le côté répulsif cellule est recouverte d&#39;une fine couche de poly-HEMA. Les cellules étalées sur le côté poly-HEMA du plat sont piégés avec la pince à épiler au laser, transporté et placé à proximité d&#39;un cellulaire sur la Sal-1 côté pour créer une paire. Formation des groupes de cellules de n&#39;importe quelle taille devrait être possible avec cette technique. «Laser-pincette contrôlée micromanipulation» signifie que le chercheur peut choisir lequel les cellules à se déplacer, et la distance souhaitée entre les cellules peuvent être standardisés. Parce que le faisceau laser passe à travers des surfaces transparentes de la boîte de culture, la sélection de cellules et de placement sont effectués dans un espace clos, environnement stérile. Les cellules peuvent être surveillés par vidéo time-lapse et utilisé avec n&#39;importe quelle technique de biologie cellulaire nécessaires. Cette technique peut aider les enquêtes sur les interactions cellule-cellule.

Cette vidéo décrit la manipulation des neurones cultivés en utilisant le laser pincettes in vitro.

L&#39;aide de pincettes laser pour la manipulation neurones isolés in vitro

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Ashkin a été le premier à montrer que les pinces laser ou les pièges optiques constituent un outil puissant pour manipuler des objets vivants microscopiques micronisés. Dans cette vidéo, nous montrerons comment nous avons appliqué cette technologie pour capturer et déplacer des neurones. Voici la station de travail équipée de pinces optiques.Les flèches vertes montrent le trajet suivi par le faisceau laser à travers l'optique du microscope. Lorsqu'un faisceau laser focalisé par l'objectif du microscope est réfracté par une cellule, la force qui modifie la direction du rayon lumineux agit sur la cellule et la déplace vers le centre de focalisation.Cela génère des piconewtons de force suffisants pour déplacer une cellule à travers un milieu. Dans cette vidéo, nous aborderons la fabrication des boîtes, la préparation des cellules rétiniennes, la mise en culture des cellules sur des boîtes, la manipulation par pinces laser et l’observation de la croissance cellulaire. Étant donné que les cellules adhèrent au verre, nous avons dû créer une zone répulsive pour les cellules où celles-ci peuvent être facilement piégées à l’aide des pinces.La moitié de la boîte a été recouverte de poly-héma

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