I. הכנה הזרקה
סעיף זה מתאר את השלבים בהכנת כי יש לנקוט לפני הזרקת cDNA לתוך הגרעין של נוירונים. ההליך בידוד עבור נוירונים הוא מעבר להיקף של מאמר זה, אך חשוב להיות נוירונים ניתק לתוך תאים בודדים ועל דבקות טוב למשטח התחתון של תא 35 מנות מ"מ תרבות (ראה דיון על עצות מועילות להשגת מטרה זו). למרות מגוון רחב של נוירונים שונים העלול לשמש, הגרעינים היקפי כמו בגרעיני צוואר הרחם מעולה (SCG) או בגרעיני השורש הגבי הם העדיפו לנתיחה משום שהם נגישים בנוחות להניב מספר רב של נוירונים. יתרונות נוספים של שימוש נוירונים SCG הם כי הם אוכלוסייה הומוגנית יחסית של תאים היטב מאופיין 1,2,3,4.
א הכנה של פלסמיד cDNA להזרקה
- כדי למנוע זיהום או קלקול של ה-DNA, יש ללבוש כפפות במהלך תקופת ההכנה.
- ה-DNA המקודד את החלבון של הריבית subcloned לתוך וקטור ביטוי מתאים של יונקים, כגון PCI (Promega, מדיסון, ויסקונסין), לפי תקנה של האמרגן מאוד פעיל constitutively ציטומגלווירוס (CMV). אם החלבון לא מסומן, לכתב פלסמיד, EGFP קידוד למשל (pEGFP-N1, BD Biosciences Clontech, פאלו אלטו, קליפורניה), היא שיתוף הזריק זריקה כדי לאשר ביטוי מוצלח. DNA הוא מבודד באמצעות איכות גבוהה ההפרדה עמודה (למשל Midi-QIAfilter ערכת הכנה, Qiagen, Chatsworth, CA) וטיהר נוסף באמצעות יחידת מסנן צנטריפוגלי עם מסנן PVDF (0.1 מיקרומטר, Millipore, בדפורד, מסצ'וסטס) כדי להסיר חלקיקים ב הכנה פלסמיד, שיכולה לחסום זריקה pipets במהלך תהליך ההזרקה. פלסמידים מאוחסנים ב -20 ° C בריכוז של כ 1 מיקרוגרם / μl ב חיץ האחסון המתאימה DNA (למשל חיץ TE: 10 mM טריס, 1 mM EDTA, pH 8.0).
- בסמוך לפני microinjection, cDNAs פלסמיד הם בדילול מעורב לריכוז הסופי הרצוי TE חיץ או H 2 O. בדרך כלל, 50-10 ng / μl של הגן הכתב די תווית התאים מוזרקים, ואת הריכוז הכולל של cDNA להיות מוזרק לא יעלה על 200 ng / μl מאז ה-DNA הוא צמיג בריכוזים גבוהים עלול להדביק pipets ההזרקה. נפח קטן של cDNA להזרקה (μl 50-10) הוא הוכן על ידי טיפות ערבוב של הפתרון על פני השטח נקי של חתיכה קטנה של Parafilm (צד מתחת לגבות את הנייר). מערבבים את טיפות של תמיסת יחד pipeting מעלה ומטה מספר פעמים עם pipetor ולמנוע החדרת בועות אוויר במהלך ערבוב.
- שימוש pipet microloader קצה (Eppendorf, Brinkmann מכשירים, ווסטבורי, ניו יורק), להעביר את הפתרון cDNA לצינור המטוקריט שהוכנו במיוחד (פישר סיינטיפיק, פיטסבורג, פנסילבניה). ראה סעיף חומרי לקבלת הוראות על הכנת צינורות המטוקריט (לוח חומרים). מניחים את הצינור המטוקריט המכיל את פתרון cDNA הזרקה לתוך צינור microcentrifuge 1.5 מ"ל.
- צנטריפוגה הצינור 15-30 דקות ב 000 גרם 10 microcentrifuge מצויד הרוטור דלי קבוע זווית או נדנוד (Eppendorf), בטמפרטורת החדר (20-24 ° C) לחלקיקים משקעים בפתרון cDNA אשר עלול לחסום את microinjection pipet. הפתרון הזרקת cDNA יכולים להישמר בטמפרטורת החדר במהלך הפגישה ההזרקה.
ב ייצור של הזרקה pipets
- פנויה microinjection pipets זכוכית זמינים מסחרית (Femtotips למשל, Eppendorf), אשר נוח אך יקר (10 דולר pipet microinjection). Pipets הזרקת יכול להיות מיוצר במעבדה באמצעות P-97 לתכנות Flaming חולץ pipet בראון (החברה סאטר Instrument, Novato, CA) ואת filamented, דק דופן צינורות זכוכית בורוסיליקט נימי (מכשירים Precision העולם, סרסוטה, פלורידה). אפשרות זו היא חסכונית יותר ומאפשר שליטה על הצורה microinjection pipet וגודל.
- בתוכנית שני שלבים משמש למשוך צר pipet טיפים microinjection. מאז פתיחת pipets microinjection צר מדי לבדוק תחת מיקרוסקופ אור, איכות pipets הזריקה חייבת להיבדק באופן ישיר על ידי הזרקת תאים ספורים לפני הגדרות התוכנית הם סופיים. להלן הגדרות המשוער עבור הגדרות, חום למשוך, מהירות וזמן: (למשוך 1) 600, 115, 15, 250; (למשוך 2) 640, 130, 65, 200. הגדרות אלה משתנות עם קבוצות שונות של זכוכית על ידי מצבו של החוט חימום חולץ, וצריך להיות מותאם לפי הצורך. לפרטים נוספים ראה 5.
- משוך כמה (2-5) pipets הזרקה לכל צלחת של נוירונים להיות מוזרק, במקרה של נזק או בעיות במהלך הפגישה ההזרקה. חנות pipets ההזרקה במיכל מכוסה כדי למנוע אבק מלהיכנס קצה pipet microinjection.
השנייה. Intranuclear microinjection
"אוהל> סעיף זה מפרט את התהליך של הזרקת cDNA לתוך הגרעין של נוירונים. microinjection בסיסי הגדרת כוללת מיקרוסקופ הפוכה שלב ניגודיות (למשל ניקון Diaphot TMD, ניקון, מלוויל, ניו יורק) כדי להמחיש את התהליך, micromanipulator (למשל Eppendorf 5171) כדי לשלוט על תנועת pipet הזריקה לחץ ההזרקה (למשל Eppendorf FemtoJet אקספרס) לגרש את הפתרון cDNA מ pipet. חיבור לחץ ההזרקה כדי micromanipulator מאפשר סנכרון של שני התהליכים האחרונים במהלך זריקות. אחרות אופציונלי, אך מומלץ מאוד, כוללים רכיבים ניטור רכוב מערכת וידאו (מצלמת CCD, Cohu Inc, בסן דייגו, קליפורניה; שחור ולבן וידאו לפקח, Sony Corporation, טוקיו, יפן). מערכת זו אינה דרישה מוחלטת זריקות; עם זאת, צג שחור לבן מציעה ניגודיות גבוהה עבור להדמיה משופרת של גרעין התא מציעה חוויית צפייה נוחה יותר במהלך הפגישות הזרקה רב. בנוסף, המחשב הנייד פועל תוכנה להפעלת בקר כף יד יכול להיות מנוצל כדי למחצה להפוך את תהליך ההזרקה (ראה
דיון לפרטים נוספים).
הזמן האידיאלי להזריק נוירונים SCG הוא 3-6 שעות שלאחר ניתוק. בשלב זה, התאים הם כדוריים, מחוברת בחוזקה אל החלק התחתון של המנה, ואת הגרעין נראה בבירור, תחת מיקרוסקופ שלב לעומת זאת, כמו מרכזי עגול אברון עם קרום כהה, המכיל nucleoli בודדות או מרובות (איור 1A).
- מניחים צלחת של נוירונים ניתק במרכז הבמה מיקרוסקופ. התאם את המיקוד לייעל את הניגוד שלב האופטיקה של המיקרוסקופ כך גרעינים של נוירונים הם נראים בבירור.
- 2 Pipet μl של פתרון cDNA שהוכן לתוך pipet microinjection באמצעות קצה pipet microloader. הימנע עריכת פתרון קרוב לתחתית של התחתית המטוקריט שכן הדבר עלול לעורר חלקיקים כי התיישבו במהלך צנטריפוגה. נימה של pipets microinjection צריך עזרה בציור פתרון קצה, אך אם בועות אוויר קטנות נמשכות, קפיצי בעדינות את הצד של הזכוכית כדי לסלק אותם.
- הכנס את pipet microinjection לתוך מחזיק נימי של לחץ ההזרקה ולאחר מכן כדי להבטיח את בעל micromanipulator. בעל קבוע בזווית של ° 45.
- מנמיכים את pipet microinjection לתוך המנה. כפי pipet נכנס בינוני תרבות, המניסקוס נוצר המשפיעה על שבירה של אור מוריד את איכות התמונה של הנוירונים. כדי להקל על בעיה זו, בצריח טבעת שלב ניתן לקזז מעט עד גרעינים של נוירונים גלויים לעין שוב.
- יש מערכות הזרקת הלחץ יש תפקיד "נקי" כי חל לחץ האוויר המקסימלי מקצה microinjection pipet למשך זמן קצר. השתמש בפונקציה זו כדי לנקות את pipet של פסולת לפני תחילת במהלך זריקות אם את קצה מופיע סתומים. אם נוזל הפיג אינו גלוי על המסך, תוך שימוש בפונקציה זו, להחליף עם pipet זריקה חדשה.
- המרכז pipet microinjection לפקח על צפייה ליישר את קצה ליד נוירון ועל המטוס מוקד זהה nucleolus. קביעת עמדה זו כמו להגביל את Z-ציר נמוך micromanipulator. עמדה זו היא העומק pipet microinjection יהיה להתקדם במהלך זריקות. עכשיו עמדת קצה כ 30 מיקרומטר מעל לנקודה זו ולכן pipet microinjection מנקה את החלק העליון של נוירונים.
- "להזריק" מצב של micromanipulator Eppendorf 5171 יכולה להיות מוגדרת עם ההגדרות הבאות לבצע זריקות intranuclear. הפונקציה להזריק מוגדר על, בעוד פונקציה לדקור הוא הפסיק. שביל זריקה באלכסון (לאורך ה-X ו-Z ציר) מייצרת את הכמות המינימלית של נזק לתאים, ולכן במצב צירית אמור לשמש זריקות. מהירות הזריקה של 300 מיקרומטר / s מספיק, ולסנכרן את הלחץ הצטברות כאשר pipet microinjection מגיע להגדיר Z-ציר הגבול.
- הלחץ ההזרקה שולט כמות פתרון cDNA מוזרק לתוך הגרעין. בכל מצב "אוטומטי" הזריקה, את המסירה של ה-DNA הוא זמן שבשליטת ביוזמת micromanipulator המחובר. הלחץ הזרקה (PI) צריך להיות מוגדר בין 100-200 hectopascals (hPa: 1 hPa ~ 0.015 psi); לחצי הזרקה גבוה לא לשפר את שיעורי ההצלחה או האיכות של זריקות עשוי להצביע על בעיות אחרות עם גודל pipet קצה microinjection או דנ"א טוהר . משך ההזרקה (TI) של 0.3 ו - s לחץ פיצוי (PC) של 30 hPa, המספקת לחץ חיובי קבוע, כדי למנוע כניסתם של occluding חלקיקים מן המדיום תרבות לתוך קצה pipet, אמור לשמש.
- מקם את נוירון להיות מוזרק תחת קצה pipet microinjection באמצעות xy ציר של מיקרוסקופ בקרת הבמה. יישר את קצה pipet לעיל במרכז הגרעין ידי התמקדות הלוך ושוב בין tהוא קצה ועל nucleoli.
- הזרק את הגרעין ידי לחיצה על כפתור להזריק (על micromanipulator). עבור השלב הזרקה, תנועת pipet microinjection ואת שחרורו של cDNA הפתרון נשלטים על ידי micromanipulator. קשה לאשר זריקות intranuclear מוצלח לפי העין, אבל את הזריקה של הפתרון צמיגות נמוכה יחסית cDNA (לעומת הסביבה גרעיני צמיגה), לעתים קרובות מופיעה נוצה לבנה תחת שלב בניגוד אופטיקה יכול לשמש אינדיקטור הזרקה לתוך הגרעין. לפעמים pipet microinjection לא לחדור את קרום הגרעין פשוט דוחף את הגרעין. ניסיון זריקה שנייה תנוחה עשוי להוביל זריקה מוצלחת של ה-DNA לתוך הגרעין. נפיחות של התא מעיד בדרך כלל בהזרקה cytoplasmic מכוונת. כמו כן, נפיחות גרעיני משמעותי אינו נסבל היטב על ידי נוירונים ובדרך כלל גורמת מוות של תאים זמן קצר לאחר מכן, ולכן הלחץ הזרקת ומשך לא יעלה על הערכים שהציע.
- המשך על ידי הזרקת נוירונים מחדש את הבמה מיקרוסקופ כדי ליישר את הנוירון הבא תחת pipet microinjection. שיטתי לנווט המנה להזריק כ 50-100 גרעינים לפני החזרת צלחת של נוירונים אל האינקובטור עבור הדגירה לילה. נוירונים מוזרק בהצלחה ניתן לזהות למחרת על ידי הביטוי של הגן הכתב.
ג. נציג תוצאות

איור 1: סופיריור צוואר הרחם (SCG) נוירונים גנגליון.
בניגוד שלב תמונה של SCG נוירונים 3 שעות שלאחר ניתוק (A). בשלב זה, גרעין נראה בבירור אשר מסייע יישור קצה pipet microinjection. גרעין מופיע במרכז של נוירונים עם nucleoli (מימין) בודדת (משמאל) או מרובות כהה.
SCG נוירונים 16 שעות לאחר הזרקת EGFP cDNA לתוך הגרעין (B). השמאל, SCG נוירונים שנצפו תחת תאורה שלב ניגודיות. נכון, התמונה epifluorescent של הנוירונים אותו מראה זריקה מוצלחת כתוצאה ביטוי EGFP ב נוירון אחד.
בר לבן מידה הוא 20 מיקרומטר.

איור 2: Whole-cell הקלטות של זרמים דרך heterologously-G-חלבון לידי ביטוי בשילוב פנימית לתיקון K + (GIRK) ערוצים SCG נוירונים.
GIRK זרמים (אני GIRK) היו מעוררים על ידי כבש ms מתח מ 200 ל -140 mV 40 מתוך פוטנציאל החזקת -60 mV (הבלעה של A) ההפעלה הבאה של אנדוגני α 2-adrenoceptors ידי ונוראפינפרין (NE, 10 מיקרומטר) . עקבות על גבי הקלטות מן הנוירון אותו עולה לפני (שחור) לאחר יישום לבד NE (כחול) או NE פלוס 10 mM Ba 2 + (אדום). קווים מקווקווים מציינים את הרמה הנוכחית אפס.
להקלטת אני GIRK, הפתרון חיצוני הכיל (מ"מ) 130 NaCl, KCl 5.4, 10 HEPES, 10 CaCl 2, 0.8 MgCl 2, 15 גלוקוז, סוכרוז 15, ו - 0.0003 TTX, מותאם pH 7.4 עם NaOH. פתרון הקלטה פנימית הכיל (מ"מ) 135 KCl, 11 EGTA, CaCl 2 1, 2 MgCl 2, 10 HEPES, MgATP 4, 0.3 ו - Na 2 GTP, מותאם pH 7.2 עם KOH.
המחסור הנוכחי שהושרו על ידי הרמפה מתח בנוכחות NE ב uninjected נוירונים SCG (א) מוכיח כי נוירונים SCG אינם מבטאים ערוצי GIRK אנדוגני. זריקה מוצלחת של קידוד cDNA פלסמיד פונקציונלי GIRK ערוץ 11 מעורר זרמים גדולים במהלך כבש את המתח כאשר הם נחשפים NE (B, משמאל). זרמים בעלי מאפיינים טיפוסיים של זרמים בערוצים GIRK: הפעלה על ידי אגוניסט G-חלבון קולטן מצמידים (NE), תיקון פנימה, ולחסום של זרמים ידי חוסם ערוץ המשוערת GIRK, Ba 2 + (B, ממש זכר אדום). החוגים פתח ומילא מייצגים אני GIRK על החזקת ואת השיא הנוכחי, בהתאמה. אנא לחץ כאן כדי לראות גרסה גדולה יותר של הדמות 2.