הליך זה מתאר שיטה לבידוד והתרבות של האיבר של קורטי Murine עם או בלי לימבוס ספירלה ספירלה נוירונים גנגליון. אנחנו גם להדגים שיטה הביטוי של הגן כתב אקסוגניים האיבר של קורטי explant ידי electroporation.
מאמר שיטה
הליך זה מתאר שיטה לבידוד והתרבות של האיבר של קורטי Murine עם או בלי לימבוס ספירלה ספירלה נוירונים גנגליון. אנחנו גם להדגים שיטה הביטוי של הגן כתב אקסוגניים האיבר של קורטי explant ידי electroporation.
ב כל היונקים, אפיתל סנסורי לאודישן ממוקם לאורך האיבר של קורטי מתפתלת השוכן בתוך שבלול בצורת קונכייה של האוזן הפנימית (איור 1). תאים שיער של שבלול פיתוח, שהם תאים mechanosensory של מערכת השמיעה, מיושרים בשורה אחת של תאים שיער הפנימי שלושה (בבסיס לאמצע פונה) עד ארבעה (בתורו apical) שורות של תאים השיער החיצונית כי תוחלת אורך האיבר של קורטי. תאים שיער transduce קול-Induced תנודות מכניות של הממברנה basilar לאימפולסים עצביים שהמוח יכול לפרש. רוב המקרים של אובדן שמיעה sensorineural נגרמים מוות או תפקוד לקוי של תאים שיער שבלול.
כלי חיוני יותר ויותר מחקרים שמיעתי הוא בידוד בתרבות במבחנה של explant האיבר 1,2,9. מבודדים פעם, explants עלול להיות מנוצל במספר דרכים על מנת לספק מידע בנוגע נורמטיבית, חריג, או הפיזיולוגיה טיפולית. התבטאות גנים, תנועתיות stereocilia, התא ביולוגיה מולקולרית, וכן גישות הביולוגי התחדשות התאים השיער הם דוגמאות של יישומים ניסיוני של איבר explants קורטי.
פרוטוקול זה מתאר שיטה לבידוד והתרבות של האיבר של קורטי מעכברים הילוד. הווידאו הנלווה כולל כיוונים בשלבים עבור בידוד של העצם הטמפורלית מן הגורים העכבר, ובידוד הבאות של שבלול, רצועה ספירלית, ועל איבר קורטי. מבודדים פעם, האפיתל חושית יכול להיות מצופה תרבותי במבחנה בשלמותו, או כמו גזור נוספת מיקרו לבודד כי חסרה את הספירלה לימבוס ונוירונים ספירלה גנגליון. באמצעות שיטה זו, explants העיקרי יכול להישמר במשך 7-10 ימים. כדוגמה השירות של הליך זה, האיבר של קורטי explants יהיה electroporated עם הגן כתב אקסוגניים DsRed. שיטה זו מספקת שיפור פני שיטות אחרות שפורסמו משום שהוא מספק כיוונים לשחזור, חד משמעי, ועל בשלבים עבור הבידוד, microdissection, התרבות העיקרית של האיבר של קורטי.
ביום 1. עיקור וציפוי של coverslips זכוכית.
יום 2. בידוד של האיבר של קורטי.
יום 3. Electroporation של הגן כתב לתוך איבר תרבותי של קורטי.
נציג תוצאות
אנו מציגים שיטה הבידוד של האיבר של קורטי מ - עכבר הלידה. ההליך יכול לשמש עכברים צעיר כמו יום עובריים 16 עד יום הלידה על 6, ובנקודה המבוך הגרמי הופך מסויד מספיק כדי להבהיר לנתיחה מסורבלת. לאחר האיבר של קורטי הוא גזור, זה עשוי להיות מצופה תרבותי או בשלמותה (איור 3) או אפיתל מיקרו מבודד חושית (איור 4). הצגנו עוד טכניקה כדי להביע את הגנים אקסוגניים באיבר תרבותי של קורטי. תרבות organotypic שימושית עבור סוגים רבים אחרים של מחקר, כגון ניתוח של איבר קורטי של ביטוי גנים באמצעות RT-PCR או הכלאה באתרו, איבר קורטי שיתוף התרבות תאים עם הגנגליון ספירלה או בתאי גזע ממקור חיצוני באמצעות מיקרו לבודד 3, או בניתוח חוץ גופית מוות שיער תא והתחדשות.
באיור 1. הצלב סעיף של האיבר P4 Murine של קורטי. (א) חתך מ להפוך את הבסיס של שבלול cryosectioned המתקבל עכבר P4 ממחיש את מבנה כללי של שבלול Murine המתואר בפרוטוקול זה. התקשורת scala גובל רצועה הלולייניות stria vascularis רוחבית, הממברנה של Reissner superiorly, לימבוס ספירלה מדיאלית, ואת קרום basilar inferiorly. תיבת הצביע על האזור התרחב ב (ב) איבר קורטי ממוקם בצד מעולה של קרום basilar וכולל שורה אחת של תאים השיער הפנימיים, שלוש שורות של תאים השיער החיצונית, והתאים שלהם התומכים. קו מקווקו 1 מציין את מיקומו לאורך הממברנה basilar כי יוסר במהלך איבר זה של דיסקציה קורטי. קו מקווקו 2 מציין את מיקומו לאורך הממברנה basilar כי יוסר במהלך ההליך מיקרו הבידוד. גרין מציין תיוג immunohistochemical של calbindin, אשר תוויות תאים interdental של לימבוס ספירלה, תאים שיער שבלול, הגנגליון נוירונים ספירלה, כמו גם תאים של הרצועה ספירלה stria vascularis 7. תיוג DAPI של גרעיני הוא בכחול.
איור 2. איברים של דיסקציה קורטי. תמונות מתוך וידאו המלווה של האיבר של קורטי להדגיש דיסקציה) של מערכת שיווי המשקל ואת השבלול הממוקם בתוך העצם הטמפורלית מבודדים (אדום), ב ') את המבוך הגרמי של שבלול, ג) את הרצועה ספירלה מצורף האיבר של קורטי לאחר הסרת המבוך הגרמי, ד) הסרת רצועה הלולייניות stria vascularis (אדום) של האיבר של קורטי, E) מיקרו הבידוד של האפיתל חושית מן לימבוס ספירלה (אדום), ו-F) מבודדים ספירלה לימבוס (משמאל) אפיתל סנסורי (מימין).
איור 3. איבר תרבותי של קורטי explant. DIC התמונה מראה את איברקורטי של עכבר-P4 Atoh1 nGFP כי היה מבודד, מצופה, ותרבותי במשך חמישה ימים, כמתואר. עכבר זה כבר מהונדסים גנטית כך התאים המבטאים את הגן הפרו שיער תא homolog אטונלי 1 (aka Atoh1 Math1) התערוכה חלבון פלואורסצנטי ירוק כי הוא מקומי לגרעין 8. האיברים של קורטי מעכברים אלה תערוכה תווית ה-GFP גרעיני גרעיני כל תא שיער ולכן מאפשרים ראיה קל של האפיתל חושית באמצעות מיקרוסקופ epifluorescent. הספירלה לימבוס גדול יחסית ניתן לראות לרוחב האפיתל חושית. תאים mesenchymal אשר מקורם האיבר של קורטי היגרו מן explant. התווית גרעיני כחול הוא DAPI.
איור 4. Micro-מבודדים אפיתל תחושתי. תמונה Epifluorescent המתקבל האפיתל חושית כי כבר מבודד איבר P4 Murine של קורטי כמתואר ותרבותיים בין לילה. מיקרו לבודד נקבע אז paraformaldehyde 4% ומעובד immunolabeling 7 א שרירן אשר תוויות בתאי השיער בשבלול. הערה העדר הספירלה לימבוס יחסית גדול מן הדמות 3. התווית גרעיני כחול הוא DAPI.
איור 5. Electroporation של הגן כתב DsRed לתוך איבר תרבותי של קורטי. איברים שלמים של קורטי מן הגורים P4 Atoh1-nGFP עכבר בודדו, מצופה, ו electroporated אז עם הגן כתב DsRed כמתואר ואחר כך מתחת למיקרוסקופ epifluorescent. תאים של האיבר של קורטי explant כי הביע את חלבון מהונדס כתב DsRed התערוכה תאים פלואורסצנטי אנדוגני אדום התערוכה אפיתל סנסורי פלואורסצנטי ירוק גרעיני. התאים הטרנסגניים ניתן לראות ברחבי לימבוס ספירלה אפיתל תחושתי.
ישנם כמה פרטים כי הם קריטיים להצלחת הליך זה. ככל שהזמן מהבידוד העצם הטמפורלית לאיבר של קורטי הדגירה, כך גובר הסיכוי כי האיברים יצרף coverslip והתוצאה בתרבויות איבר קיימא. לכן, חשוב להגביל את כמות הזמן בין לנתיחה ומיקום האיברים בחממה. הבחירה של אנטיביוטיקה היא קריטית גם, שכן אנטיביוטיקה aminoglycoside רבים ototoxic תגרום מוות של תאים שיער. אמנם עדיף לוותר על השימוש באנטיביוטיקה לגמרי, זה משאיר פתוחה את האפשרות של זיהום. לכן, אנו ממליצים על שימוש 10 מיקרוגרם / מ"ל אמפיצילין ככלל להתגבר על בעיות זיהום פוטנציאליים.
ההיבט המטריד ביותר של זה, הליכים אחרים לתרבות העיקרי של האיבר של קורטי, הוא הנטייה של איברים כדי לצוף מעל צלחות במהלך הדגירה. למרות תרבויות איבר צף יכול להישאר קיימא עבור 5-7 ימים, יש חסרונות של איברים culturing צף. למשל, בתרבויות איבר צף להתקפל לעתים קרובות על עצמם לאחר 4-5 ימים טיוח מיקרוסקופיה בעייתי. לאחר מכן, שלמות מבנית של איבר יכול להיות בסכנה בהשוואה לאיברים כי כבר מודבקת coverslip. מצאנו כי בטכניקות הבאות לעזור להבטיח כי האיבר של קורטי לא לצוף בתקשורת תרבות, אבל עדיין מודבקת coverslip. ראשית, זכוכית מעיל coverslips ב 01:01 polyornithine / laminin בתוספת 20% FBS כמתואר. הדגירה לילה קרא בפרוטוקול זה הזמן המינימלי כי הצלחת צריך להיות מצופה. במעבדה שלנו, אנחנו לעתים קרובות מעיל את כל הצלחות שאנו זקוקים למשך שבוע ולשמור אותם על 4 מעלות צלזיוס עד יום לפני השימוש, כאשר אנו להעביר אותם בחממה במשך הדגירה לילה. שנית, לאחר האיברים מועברים coverslips מצופה, המזרח explant כך cilia של תאים שיער הפנים כלפי מעלה. אוריינטציה זו תקל על דבקות של קרום basilar לצלחת התרבות. שלישית, להסיר את התקשורת בתוך הבאר לצרף explant אל צלחת מצופה. פעולה זו תבטיח קשר בין המנה תרבות הממברנה basilar ולשפר את היכולת של explants לדבוק הזכוכית. זה יהיה גם לסייע בשמירה על שלמות מבנית של שורות תאים שיער. לבסוף, בזהירות לטפטף 2 טיפות בינוני תרבות על פני השטח של האיבר של קורטי בעזרת פיפטה 200 קיבולת μL ואז לאט לאט למלא היטב על ידי טפטוף נפח הנותרים (של μL 130 סה"כ) בצד של coverslip. חשוב לעבוד במהירות כדי להבטיח את הקובץ המצורף של האיבר של קורטי אל coverslip המצופה. מ חניכה של לנתיחה כדי הדגירה של explants, זה בדרך כלל לוקח 10 דקות עבור המפעיל מיומנת כדי להשלים את האיבר של ההליך בידוד קורטי.
בפרוטוקול זה, אנו גם מציגים שיטה לבידוד מיקרו של האפיתל חושית מן לימבוס ספירלה של האיבר של קורטי. בהליך זה, לימבוס הספירלה הוא גזור מן האפיתל חושית באמצעות 28G ½ מחטים אינסולין ככלים לנתיחה. כתוצאה מכך מיקרו לבודד מורכב שורות של תאים השיער ואת התאים המתאימים תמיכה (איור 3). אפיתל סנסורי מבודד אז יכול להיות מתורבת, כמתואר בפרוטוקול זה. הליך זה מיקרו הבידוד צריך להיות לעומת ההפרדה האנזימטית של epithelia החושי מן הרקמה הסובבת 4. אצל יונקים, כמו גם מינים שאינם יונקים כגון תרנגולות, עיכול thermolysin שיווי המשקל של האיברים תוצאות מבודדים בבידוד של epithelia חושית מתאי מרתף mesenchymal 4. ב עכברוש שבלול, התוצאות thermolysin העיכול בהפרדה הרכס אפיתל יותר, רכס אפיתל פחותים epithelia חושית מלווה מן הקרום המרתף 5. עם זאת, לא ברור אם אפיתל סנסורי שבלול יכול לצרף את הצלחות בלי מצופים בתאים mesenchymal הנלווים. בעוד הן את שיטת בידוד מכני מיקרו עיכול אנזימטי שיטה לגרום להפרדת epithelia החושי מן לימבוס ספירלה, היתרונות של דיסקציה מיקרו לבודד את פני העיכול thermolysin לכלול בפרוטוקול קצר יחסית, ריאגנטים זול, מתח פוטנציאלי פחות explant בשל ההשפעות האנזימטית של העיכול. בנוסף, קרום המרתף נותר ללא שינוי בגישה זו, אשר עשוי לשפר את הקשר של האפיתל חושית הצלחת תרבות. החסרונות של שיטה זו כוללים את הצורך לפתח את הכישורים לנתיחה זה עדין נזק מכני פוטנציאל האפיתל חושית הנובע דיסקציה מיקרו.
כדוגמה השירות של הליך זה, אנו גם מציגים דוגמה אחת לשימוש של איבר שלקורטי תרבויות; electroporation של גנים ממקור חיצוני לתוך התרבות explant. ההליך electroporation שתוארו לעיל מבוסס על שיטות קודמות של איבר electroporation קורטי. יש לציין, נג ו גאו (2000) לתאר את electroporation של איברים עכברוש מבודד של קורטי שבו explants מוחזקים מקום electroporation ידי חריץ יצוק של agarose ו מצופה מכן על קולגן שקופיות מצופה 8-LabTek היטב במדיום סרום ללא 2. היתרון של הגישה שלהם היא כי האיברים מכוונים כך משטחים העליון של explants פני הקתודה, אשר אמור תיאורטית לגרום הפצה גם של תאים electroporated ברחבי explant. בידיים שלנו לעומת זאת, השיטה שאנחנו מתארים שיפור על הליך זה, כי האיבר של קורטי נשאר מודבקת coverslip לאורך ההליך ובכך להפחית את המניפולציה של explant לאחר electroporation. בנוסף, אחוז גבוה יותר של איברים של קורטי נשאר קשור coverslips בשיטה זו המוצגים. השיטה שלנו נלקח ג'ונס, et al. (2006) אשר משתמשת תוספת של מגיב 6 Fugene כדי להגביר את היעילות של ביטוי גנים לאחר electroporation. בפרוטוקול Jones et al. (2006), איברים הם electroporated, מודגרות במשך 5 דקות עם 100 μL של מגיב 6 transfection Fugene, ו 6 מצופה. השיטה שלנו שונה בשימוש יחס 3:02 של מגיב 6 Fugene ל-DNA פלסמיד, אשר מצאנו אמפירית לתת ביטוי מהונדס אופטימלי עם רעילות איבר מינימלי. אנחנו לא משתמשים חי Fugene מגיב 6, אשר עלולה לגרום לרעילות של תרבויות. תצורת אלקטרודה בפרוטוקול שלנו, כמו גם ג'ונס et al. (2006), התוצאה היא ביטוי גנים העיקרי או הספירלה או לימבוס אפיתל סנסורי תלוי בעמדה של הקתודה. אמנם ישנם תאים חיובי DsRed בצד הרחוק של התרבות לקתודה, יש ריכוז גבוה של תאים מהונדס קרוב הקתודה. כדי להבטיח ביטוי מלא של transgene בשני צידי האיבר של קורטי explant, הזרם יכול להיות הפוך לרכבת הדופק השני על ידי היפוך פשוט מוביל. פרוטוקול התוצאות המוצגות ביטוי חזק של transgene לאורך האיבר של קורטי (איור 5).
המחברים מבקשים להודות Demêmes דניאל דאגלס Cotanche ועל מאמציהם מלמד אותנו את השיטות לבידוד של האיבר של קורטי. בנוסף, אנו רוצים להודות ישמעאל Stefanov-וגנר להנדסת האלקטרודות electroporator: שרי לין עבור יצירות אמנות תורם לה אנימציה וידאו, ומתיו חנה, ג'ייסון מיקר, ו קנדרה מרשל ( www.goodfightproductions.com ) להפקת וידאו. עבודה זו מומנה על ידי מענקים (R03DC010065-Parker; RO1DC007174-Edge; P30DC05209-Core MEEI תמיכה עבור שמיעה מחקר) מ NIDCD.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| כיסויות זכוכית למיקרוסקופ | DYNALAB Corporation | 2010 | קוטר 10mm, מעגל #1, עובי 1mm, אונקיה אחת |
| צלחת תרבית תאים עם 4 טבעות | Greiner Bio-One | 627170 | צלחת תרבית תאים סטרילית 35 X 10 mm עם 4 טבעות פנימיות |
| Poly-L-ornithine | Sigma-Aldrich | P4957 | תמיסה 0.01% |
| Laminin | BD Biosciences | 354232 | מיוצר בעכבר |
| סרום עגל עוברי (Fetal Bovine Serum) | Invitrogen | 26140-095 | מאושר (Qualified) |
| מספריים לניתוח | Roboz Surgical Instruments Co. | RS-6806 | ישרים, חד-קהה, אורך 5" |
| להב סקאלפל #11 | BD Biosciences | 372611 | |
| פינצטה Dumoxel #4 | Fine Science Tools | 11241-30 | |
| פינצטה עדינה Dumostar #55 | Fine Science Tools | 11295-51 | |
| מדיום Eagle משופר של Dulbecco’s (DMEM) | Invitrogen | 10564-011 | גלוקוז גבוה |
| סרום סוס | Invitrogen | 2605088 | מושבת בחום |
| מלח נתרק של Ampicillin | Invitrogen | 11593-027 | מקרין |
| מזרק אינסולין במינון נמוך ½ cc | BD Biosciences | 329465 | U-100 28G½ |
| ריאגנט טרנספקציה Fugene 6 | Roche Group | 11-815-091-001 | |
| מבחנה פוליסטירן | Fisher Scientific | 14-956-5A | |
| מCב זרימה למינרית | The Baker Company (Stanford, ME) | Model SG603a | SterileGARD III Advanced Class II ארון בטיחות ביולוגית |
| מדיום Opti-MEM I עם סרום מופחת | Invitrogen | 31985 | |
| פלסמיד רפורטר | Clontech Laboratories | 632539 | pCMV DsRed-Express 2 |
| אלקטרופורטור | Bio-Rad | 165–2662 | BioRad Gene Pulser Xcell |