כאן אנו מציגים פרוטוקול המספק כלי לבחינת מנגנוני ויסות של גנים ספציפיים במהלך התפתחות ההיפוקמפוס. שימוש באלקטרופורציה מחוץ לרחם ותרבית פרוסות אורגנוטיפית מאפשר ויסות למעלה ולמטה של ביטוי הגנים המעניינים בתאים בודדים ולעקוב אחר גורלם במהלך ההתפתחות.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
כאן אנו מציגים פרוטוקול המספק כלי לבחינת מנגנוני ויסות של גנים ספציפיים במהלך התפתחות ההיפוקמפוס. שימוש באלקטרופורציה מחוץ לרחם ותרבית פרוסות אורגנוטיפית מאפשר ויסות למעלה ולמטה של ביטוי הגנים המעניינים בתאים בודדים ולעקוב אחר גורלם במהלך ההתפתחות.
גנטיקה של עכברים מציעה כלי רב עוצמה הקובע את תפקידם של גנים ספציפיים במהלך ההתפתחות. ניתוח הפנוטיפים המתקבלים בשיטות אימונוהיסטוכימיות ומולקולריות מספק מידע על גנים ומסלולי איתות פוטנציאליים. כדי להבהיר עוד יותר מנגנוני ויסות ספציפיים נדרשת מערכת המאפשרת מניפולציה של מספר קטן בלבד של תאים של רקמה ספציפית על ידי ביטוי יתר, אבלציה או החדרה מחדש של גנים ספציפיים ולעקוב אחר גורלם במהלך ההתפתחות. כדי להשיג זאת אלקטרופורציה מחוץ לרחם של מבנים בהיפוקמפוס, במיוחד הפיתול המשונן, ואחריו תרבית פרוסות אורגנוטיפית מספקת כלי כזה. שימוש במערכת זו ליצירת מחיקות פסיפס מאפשר לקבוע אם הגן המעניין מווסת תהליכי התפתחות אוטונומיים של תאים כמו התפשטות תאי אב או התמיינות עצבית. יתר על כן, הוא מקל על הצלת פנוטיפים על ידי החדרה מחדש של הגן שנמחק או גני היעד שלו. בניגוד לאלקטרופורציה ברחם, גישת הרחם משפרת את שיעור ההתמקדות המוצלח בשכבות עמוקות יותר של המוח כמו הבליטה המשוננת. בסך הכל, אלקטרופורציה מחוץ לרחם ותרבית פרוסות אורגנוטיפיות מספקות כלי רב עוצמה לחקר מנגנוני ויסות בסביבה ילידית למחצה המשקפת תנאים אנדוגניים.
ההיפוקמפוס ממלא תפקיד חשוב בזיכרון ולמידה, כמו גם התנהגות רגשית. פונקציה העיקרית אחת מורכבת מהאיחוד של זיכרון לטווח קצר לזיכרון לטווח ארוך, אשר דורש גמישות גבוהה של מערכת העצבים. Gyrus המשונן של ההיפוקמפוס פועל כשער העיקרית למידע קלט, והוא גם אחד משני אזורים במוח עם neurogenesis המתמשכת לאורך בגרות 1,2. הפיתוח של המבנה בהיפוקמפוס מתרחש במהלך עובר מאוחר ובמיוחד בלידה 3 עד 4 שבועות הראשון 3. במהלך ההתפתחות המוקדמת של המשונן gyrus בריכת תאי גזע הוקמה דרושה ללידה, כמו גם neurogenesis למבוגרים 4. נוירונים פיתוח עוברים דרך שלבים שונים, מתאי הגזע דרך מספר שלבים של תאי אב ללא בשלה ולבסוף נוירון הבוגר במהלך לידה, כמו גם neurogenesis למבוגרים. בשלבים שונים של neurogenesis הביטוי שלגנים ספציפיים נדרש כדי לאפשר ההבשלה ואינטגרציה של נוירונים חדשים לתוך המעגלים בהיפוקמפוס 5,6.
שימוש בגנטיקת עכבר וניתוח הפנוטיפ על ידי אימונוהיסטוכימיה כמו גם שיטות מולקולריות אפשר הגדרת דפוס ביטוי ותפקודם של רבים מהגנים האלה. בניתוח microarray בנוסף, כמו גם immunoprecipitation הכרומטין (שבב) סיפק מידע על גני מטרה ישירים ועקיפים פוטנציאל 7,8. עם זאת, יש עדיין שאלות רבות פתוחות בנוגע למנגנוני הרגולציה של פיתוח בהיפוקמפוס, בפרט הפיתוח של הגירוס המשונן. כדי להשיג תובנה נוספת כיצד גנים מסוימים מוסדרים מערכת נדרש המאפשרים המניפולציה של מספר קטן של תאים על ידי למטה או למעלה-רגולציה של הגן של ריבית ו / או גני המטרה שלה ולעקוב אחרי גורלם בפיתוח. ברחם electroporation של shRNAs, cDNA של גנים של עניין או recombina Crese מספק כלי כזה. כדי להבטיח את הנוכחות של פלסמידים ביטוי ה- DNA הרצוי או RNA הקטן אמורים לשמש עבור electroporation. גישה זו מיושמת בהצלחה רבה בלימוד פיתוח קליפת המוח 9,10, אך היא גישה מאתגרת יותר בוחנת את התפתחות gyrus המשונן בשל המיקום של המבנים בהיפוקמפוס בשכבות עמוקות יותר במוח.
electroporation ברחם לשעבר ואחריו התרבות הפרוסה organotypic הוא גישה אחת לעקוף בעיה זו 11,12. בניגוד לelectroporation ברחם לא כל העובר אלא רק את הראש משמש מאפשר לכן להציב את האלקטרודות באופן חיובי יותר לכוון את shRNA / DNA להיפוקמפוס והגירוס המשונן. הקבוצה שלנו מועסקות בהצלחה electroporation לשעבר הרחם כדי ללמוד את התפקיד של גורם שעתוק Bcl11b במהלך פיתוח gyrus המשונן 8. יש Bcl11b תפקיד כפול בפיתוח gyrus המשונן על ידי regulating התפשטות תאי אב, כמו גם בידול כפי שהודגם על ידי אימונוהיסטוכימיה. כדי להגדיר מנגנון למעורבות Bcl11b בתהליכים אלה נוספים, פרוטוקולים של קבוצת Polleux 11,12 הותאמו ללמוד gyrus המשונן כמתואר להלן בסעיף הפרוטוקול. בגישה ראשונה השאלה הופנתה אם Bcl11b הוא מסדיר תא התמיינות תאים עצבי אוטונומית. גישה שנייה בדקה האם Desmoplakin, גן המטרה ישיר של Bcl11b, די בכך כדי להציל את הפנוטיפ Bcl11b.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הערה: כל הניסויים בבעלי החיים בוצעו בהתאם לחוק הגרמני ואושרו על ידי משרדי הממשלה בטובינגן.
1. הכנת Micropipettes, פתרונות וממברנות
2. הזרקת DNA וElectroporation של E15.5 וE18.5 עוברים
3. Dissection של המוח
4. חתך vibratome וSlice תרבות
5. קיבוע של הסעיפים ואחריו Immunofluorescence מכתים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
אבלציה של גורם שעתוק Bcl11b גורמת לירידת ערך של התפשטות תאי אב והבחנה עצבית וכתוצאה מכך בגודל המוקטן המשונן gyrus ומספר תא. יתר על כן תאי עצב מוטציה אינם מצליחים להשתלב במעגל בהיפוקמפוס גורם למידה וזיכרון ירידת ערך 8. כדי לענות על שאלות הנוגעות למנגנון הרגולציה (ים) של Bcl11b בתהליכים אלה electroporation ברחם לשעבר הועסק.
בהתייחסו לשאלה האם Bcl11b תא-אוטונומי מווסת את התמיינות תאים עצבית, מחיק...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
יש היפוקמפוס תפקיד חשוב בלמידה וזיכרון. Gyrus המשונן הוא גם אחד משני אזורים במוח שבו neurogenesis מתרחשת לא רק בפיתוח, אלא גם בבגרות. לאחר לידה ותמורת neurogenesis היפוקמפוס מבוגרת באופן דומה מעורב גורמים משותפים רבים. הגדרת מנגנוני הפיקוח של גורמים אלה יהיו מועילות מאוד בהבנת מחלות ניווניות אשר בתורו תוביל לטיפולים חדשים ואמצעי מניעה. כדי להשיג מידע זה דורש מערכת לתפעל תאים בודדים ולבחון אותם בסביבה הטבעית שלהם, כפי שהודגם על ידי electroporation ברחם לשעבר ואחריו התרבות ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים שאין להם אינטרסים פיננסיים מתחרים.
עבודה זו נתמכה על ידי מענקים מ-Deutsche Forschungsgemeinschaft ל-SB (BR-2215; SFB 497/A9).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| Flaming/Brown Micropipette | Puller Sutter Instruments Company (ארה"ב) | P-97 | |
| פיפטות זכוכית עדינה | Warner Instruments | G100F-4 | |
| Microgrinder | Narishige, יפן | EG-44 | |
| יחידת סוגר הרדמה | מכשיר הרווארד | PY2 34-0412 | |
| Halovet | Vaporizer מכשיר הרווארד | PY2 34-0398 | |
| מערכת Fluovac | מכשיר הרווארד | PY2 34-0387 | |
| IMS Fluosorber | הרווארד מנגנון | PY2 34-0415 | |
| תא הרדמה | מכשיר הרווארד | PY2 34-0460 | |
| אלקטרופורטור | BEX חברת | CUY21 EDIT | |
| פינצטה עם אלקטרודות דיסק | חברת BEX | LF650P3 | אלקטרודות 3 מ"מ עבור פינצטה E15.5 |
| עם אלקטרודות דיסק | חברת BEX LF650P5 | אלקטרודות 5 מ"מ עבור E18.5 | |
| Picospritzer III | Parker Hannifin Corporation | P/N 052-0500-900 | |
| HM 650 V להב רוטט מיקרוטום, 230 V | Thermo Scientific | 920120 | |
| מיקרוסקופ דיסקציה | קרל זייס מיקרוסקופ Gmbh | Stemi SV8 | |
| מיקרוסקופ הפוך | Leica | Leica DM IL LED | |
| מיקרוסקופ קונפוקלי | Leica | Sp5II | |
| 6 באר צלחת | BD בז | #353502 | |
| 6 באר צלחת | CELLSTAR# | 657160 | |
| תרבית רקמות מוסיף | BD Falcon | #353090 | |
| Fast Green | Sigma | F7252 | |
| Laminin | Sigma | ||
| #L2020 פולי-ליזין | סיגמא | #P5899 | |
| מספריים קפיציים | כלי מדע עדינים | 15003-08 | |
| מספריים בון | עדינים במיוחד כלי מדע עדינים | 14084-08 | |
| מלקחיים | דומונט #55 | 11255-20 Inox | |
| HBSS 10x | Life Technology | 14180-046 | |
| BME | Life Technology | 41010-26 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.