כאן נתאר תהליך ניקוי רקמות, תיוג פלורסנט של הדמיה בקנה מידה גדול של רקמת מוח העכבר המאפשרת, ובכך, ויזואליזציה של הארגון תלת מימדי של סוגי תאים בתוך קליפת.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
כאן נתאר תהליך ניקוי רקמות, תיוג פלורסנט של הדמיה בקנה מידה גדול של רקמת מוח העכבר המאפשרת, ובכך, ויזואליזציה של הארגון תלת מימדי של סוגי תאים בתוך קליפת.
קליפת בתרבית של מורכב של סוגים רבים של נוירונים סינאפסות, כל אחד עם מאפייני אלקטרופיזיולוגיות וביוכימי ספציפיים, קשרים סינפטיים, ופונקציות ויוו , אבל שלהם basic אנטומי פונקציונלי הארגון של הסלולר לקנה המידה רשת ממעטים להבין. כאן נתאר שיטת ההדמיה תלת מימדי של נוירונים שכותרתו fluorescently על פני שטחים נרחבים של המוח לחקירה של הארגון סלולרי קורטיקלית. סוגי נוירונים ספציפיים מסומנים על ידי ההזרקה של פלורסנט המשדרים עצביים רטרוגרדית או ביטוי של חלבונים פלורסנט ב העכברים הטרנסגניים. בלוק המוח דגימות, למשל, האונה, המוכנים על קיבעון, עשה שקוף עם רקמת ניקוי שיטות, נתון פלורסנט immunolabeling של סוגי תאים מסוים. אזורים גדולים נסרקים באמצעות מיקרוסקופ קונפוקלי או שני הפוטונים מצויד גדול לעבוד מרחק מטרות ושלבים ממונע. בשיטה זו ניתן לפתור הארגון תקופתי של המודולים פונקציונליים ייחודיים לסוג microcolumn תא בתוך קליפת העכבר. ההליך יכול להיות שימושי לצורך המחקר של אדריכלות סלולרית תלת מימדי אזורי מוח שונים וברקמות מורכבים אחרים.
קליפת בתרבית של מורכב של מספר רב של סוגי תאים, אחד עם דפוסי ביטוי גנים ספציפיים, אלקטרופיזיולוגיות ומאפייני הביוכימי, קשרים סינפטיים, ופונקציות ויוו 1,2 ,3,4,5,6,7. בין אם אלה סוגי תאים מאורגנים מבנים חוזרים ונשנים כבר לא ברור. קורטיקלית, כולל העמודות האוריינות החזותית וחביות המגע, יש לחזור על מבנים, אך הארגון הסלולר שלהם נשאר לא ברור8,9. אלה נמצאים אזורים קורטיקליים מסוימים והם אינם המערכת כולו במוח.
בשכבה neocortical 5, רובם המכריע של נוירונים מסווגים לארבעה סוגים עיקריים. סוג העיקריים של נוירונים סינאפסות, הקרנה מוחי תת הנוירונים, פרויקטים אקסונים אל המטרות subcortical לרבות פונס, חוט השדרה, רקתי עליון ומייצג, לכן, מסלול פלט קורטיקלית הגדולות10. הקרנה קורטיקלית הנוירונים, סוג מרכזי נוסף של הנוירונים סינאפסות, innervate קליפת10. נוירונים מעכבות גם להכיל שני מעמדות עיקריים: תאים parvalbumin-להביע ולבטא סומטוסטטין11.
ניתוחים אחרונים מציינים סוגי תאים ארבע מאורגנות מבנים חוזרים ונשנים12,13,14. הקרנה מוחי תת נוירונים12,13,14 והן נוירונים בקליפת המוח הקרנה14 לארגן סוג התא microcolumns ספציפיים בקוטר של 1-2 תאים. תאים Parvalbumin-להביע ולבטא סומטוסטטין ישר במיוחד microcolumns של נוירונים הקרנה מוחי תת אבל לא עם microcolumns של נוירונים בקליפת המוח הקרנה14. Microcolumns את עצמם מעת לעת יתיישר טופס משושה סריג מערך14 , קיימים אזורים קורטיקליים מרובים כולל אזורים חזותי, המגע, מנוע12,מוח העכבר14 בשפה אזורי המוח האנושי13. נוירונים ב- microcolumn בודדים התערוכה פעילות מסונכרנת ויש תגובות החישה דומה14. מקרים אלה מצביעים על סוגי תאים בשכבה 5 לארגן לתוך מבנה סריג microcolumn המייצג הארגון ברחבי המוח הידוע הראשון של חוזרות מודולים פונקציונליים.
Microcolumns יש רדיוס של 10 מיקרומטר ויש על תקופתיות המרחבי כ-40 מיקרומטר. בנוסף, כיוון microcolumns הוא מקביל שלהם דנדריטים הפסגה, משתנה בהתאם למיקום שלהם ב- קליפת14. לכן, מערכת microcolumn קשה לנתח באמצעות פרוסות קורטיקלית קונבנציונאלי עם עובי טיפוסי של כמה עשרות מיקרומטר. בנוסף, הניתוח של תקופתיות דורשת נתונים תלת-ממדיים של מגוון רחב של אזורים במוח, ולכן אזור ההדמיה טיפוסי של מיקרוסקופיה קונפוקלית או ויוו הדמיה 2-פוטון הוא צר מדי.
לאחרונה פותחו טכניקות כדי לנקות רקמות בעובי15,16. כאן נתאר היישום של שיטות אלה כדי להשיג בקנה מידה גדול, תלת מימדי תמונות הסוגים העיקריים התא בשכבה neocortical העכבר 5 המרכיבים את המערכת microcolumn. הקרנת subcerebral נוירונים מסומנים על-ידי תיוג רטרוגרדית או הביטוי של חלבון פלואורסצנטי ירוק משופרת ב- Crym-egfp העכברים הטרנסגניים12, והקרנה קורטיקלית נוירונים מסומנים על-ידי גם הכוכבים תיוג או על-ידי הביטוי tdTomato ב Tlx3-cre-/Ai9-עכברים-17. תאים Parvalbumin-להביע ולבטא סומטוסטטין מסומנות על ידי אימונוהיסטוכימיה. שיטה (נוגדן בקנה מידה S) AbScale18 משמש הנוגדן מכתים ניסויים, ואילו בשיטה SeeDB (ראה מוחי עמוק)19 משמש לניסויים אחרים. שיטות אלה להתגבר על הקשיים הנ של שיטות הדמיה קונבנציונאלי ולחשוף הארגון הסלולר מדויק של שכבה 514.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל ההליכים ניסיוני היו אושרה על ידי RIKEN Wako חיה ניסויים ועדת ועדת הבטיחות של הניסוי רקומביננטי RIKEN גנטי, שבוצעה על פי הנחיות המוסדי של מתקנים בעלי חיים של מדע המוח RIKEN המכון.
1. הכנת הדמיה צ'יימברס
2. מעקב הזרקה
הערה: לבצע זריקות לתוך פונס (2.1) או רקתי עליון (2.2). זריקה לתוך הנוירונים הקרנה מוחי תת תווית פונס באזור המוח רחב כולל האזורים חזותי, מנוע, תוך הזרקה לתוך הנוירונים הקרנה מוחי תת תוויות רקתי עליון באזור החזותי. לניסויים שליטה, להזריק תמיסת. סאלין במקום כולירה fluorescently התווית על-ידי יחידת משנה של הרעלן B. לשם קיום תנאי סטרילי להשתמש בכפפות פלסטיק לנקות עם אתנול וציוד מעוקר.
3. קיבוע וגיזום
4. ניקוי ללא נוגדנים מכתים (שיטת SeeDB)
5. ניקוי עם נוגדן מכתים (שיטת e AbScal)
6. תא בנחישות עמדה
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
אנו תווית נוירונים בקליפת המוח הקרנה באמצעות הביטוי של tdTomato ב Tlx3-creהעכברים הטרנסגניים /Ai9, דמיינו נוירונים הקרנה מוחי תת ידי הזרקת את רכיב המעקב רטרוגרדית CTB488 לתוך פונס. האונה השמאלית של המוח היה נתון לשיטת SeeDB וייסרק באמצעות מיקרוסקופ שני הפוטונים מצויד זמן עובד מרחק אובייקטיבי טבילה במים (25 X, נ. א 1.1, ומרחק עבודה 2 מ מ) ו שלב ממונע. ערימה של תמונות 401 (512 x 512 פיקסלים; גודל הפיקסל = 0.99 מיקרומטר) בשלב-z = 2.8 µm בכל אחד 30 סריקה עמדות הושג. הגופים ת...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הוצגו הליכים כדי לקבל תמונות תלת-ממדיות בקנה מידה גדול של הארגון ייחודיים לסוג התא הסוגים העיקריים התא בשכבה neocortical העכבר, 5. לעומת ההכתמה פרוסה קונבנציונאלי, השיטה זו יותר שימושי לקביעת הארגון תלת מימדי של קליפת. השיטה מאפשרת ייבוא תמונות מ רחבה יותר, האזורים במוח עמוק יותר בהשוואה טיפוסי ויוו פוטון 2 מיקרוסקופ או קונבנציונלי מיקרוסקופיה קונפוקלית ו, לפיכך, יכול לאפשר ניתוח מקיף של הטלפון הסלולרי neocortical ארגון.
שלב קריטי של השיטה היא החדירה נוגדן. תת-קבוצה של נוגדנים מראה ענ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים אין לחשוף.
אנו מודים אטסשי המייאוואקי וחמאת הירושי לעצה שלהם על הניסויים elAbSca, צ'ארלס Yokoyama לעריכה של כתב היד, Ohshima אריקו, מיוקי Kishino לסיוע טכני שלהם. עבודה זו נתמך על ידי קרנות מחקר של RIKEN תוצרת הארץ, Grants-in-Aid למחקר מדעי של משרד החינוך, תרבות, ספורט, מדע, טכנולוגיה (MEXT) של יפן כדי תוצרת הארץ (אזורים חדשני "Mesoscopic Neurocircuitry"; 22115004), אס (25890023).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| עכברים טרנסגניים Crym-egfp | MMRRC | 012003-UCD | |
| Tlx3-cre עכברים טרנסגניים | MMRRC | 36547-UCD | |
| ROSA-CAG-flox-tdעכברי עגבניות | מעבדת ג'קסון | JAX #7909 | |
| יריעת גומי סיליקון | AS ONE | 6-611-01 | בעובי 0.5 מ"מ |
| יריעת גומי סיליקון | AS ONE | 6-611-02 | 1.0 מ"מ עובי |
| יריעת גומי סיליקון | AS ONE | 6-611-05 | עובי 3.0 מ"מ |
| צלחות פטרי | פלקון | 351008 | |
| כיסוי זכוכית | מטסונאמי | C022241 | |
| תת-יחידה B של רעלן כולרה (רקומביננטי), Alexa Fluor 488 מצומד | Invitrogen | C22841 | |
| תת-יחידה B של רעלן כולרה (רקומביננטי), Alexa Fluor 555 מצומד | Invitrogen | C22843 | |
| תת-יחידה B של רעלן כולרה (רקומביננטי), Alexa Fluor 594 מצומד | Invitrogen | C22842 | |
| תת-יחידה B של רעלן כולרה (רקומביננטי), Alexa Fluor 647 מצומד | Invitrogen | C34778 | |
| 26 G מזרק המילטון | המילטון | 701N | |
| KD | Scientific | KDS 310 | פונס |
| משאבת מזרק | KD Scientific | KDS 100 | הזרקת קוליקולוס מעולה |
| Narishige | SM-15 | ||
| נתרן פנטוברביטל | Kyoritsu Seiyaku | Somnopentyl | |
| Isoflurane | פייזר | ||
| לידוקאין | AstraZeneca | Xylocaine הזרקת 1% עם מקדחה אפינפרין | |
| Toyo Associates | HP-200 | ||
| Avitene microfibrillar hemostat | Davol Inc | 1010090 | |
| Alonalfa | Daiichi-Sankyo | Alonalpha A | |
| חממת משי כירורגית | Ethicon | K881H | |
| UVP | HB-1000 Hybridizer | ||
| זכוכית פיפטה | Drummond Scientific Company | 2-000-075 | |
| חולץ אלקטרודות | Sutter Instrument Company | P-97 | |
| פרפין נוזלי, קל | Nacalai tesque | 26132-35 | |
| Saline | Otsuka | 1326 | |
| Paraformaldehyde | Nacalai tesque | 26126-54 | |
| מחט טונגסטן | Inter medical | Φ 0.1 *L200 מ"מ | |
| Vibratome | Leica | VT1000S | |
| 50 מ"ל צינור פלסטיק | Falcon | 352070 | |
| α-thioglycerol | Nacalai tesque | 33709-62 | |
| D(-) Fructose | Nacalai tesque | 16315-55 | |
| BluTack | Bostik | CKBT-450000 | |
| מיקרוסקופ דו-פוטוני | Nikon | A1RMP | |
| טבילה במים מטרות למרחקים ארוכים | Nikon | CFI Apo LWD 25XW, NA 1.1, WD 2 מ"מ | |
| טבילה במים מטרות עבודה למרחקים ארוכים | Nikon | CFI LWD 16XW, NA 0.8, WD 3 מ"מ | |
| שלב ממונע | COMS | PT100C-50XY | |
| מסנן | Semrock | FF01-492/SP-25 | |
| מסנן | Semrock | FF03-525/50-25 | |
| פילטר | Semrock | FF03-575/25-25 | |
| מסנן | Semrock | FF01-629/56 | |
| מסנן | Chroma | D605/55m | |
| 5 מ"ל צינור פלסטיק | כצינור | VIO-5B | |
| 2 מ"ל | Eppendorf | ||
| Urea | Nacalai tesque | 35905-35 | |
| Triton X-100 | Nacalai tesque | 35501-15 | |
| Glyserol | Sigma-aldrich | 191612 | |
| D(-)-sorbitol | Wako | 191-14735 | |
| Methyl-β-cyclodextrin | Tokyo chemical industry | M1356 | |
| γ- ציקלודקסטרין | וואקו | 037-10643 | |
| N-אצטיל-L-הידרוקסיפרולין | חומרים פעילים חיוניים לעור | 33996-33-7 | |
| DMSO | נקלאי טסק | 13445-45 | |
| סרום בקר אלבומין | סיגמא-אולדריץ' | A7906 | |
| Tween-20 (1.1 גרם/מ"ל) | Nacalai tesque | 35624-15 | |
| עז נגד עכבר IgG (H+L) נספג צולב משני נוגדן, Alexa Fluor 555 | Invitrogen | A21422 | |
| עז נגד ארנב IgG (H+L) נוגדן משני נספג צולב, Alexa Fluor 555 | Invitrogen | A21428 | |
| נוגדן משני נגד עכבר IgG (H+L) נספג צולב, Alexa Fluor 647 | Invitrogen | A21235 | |
| עז נגד עכבר IgG (H+L) נוגדן משני נספג מאוד, Alexa Fluor 488 | Invitrogen | A11029 | |
| חמור נגד ארנב IgG (H+L) נוגדן משני נספג מאוד, Alexa Fluor 488 | Invitrogen | A21206 | |
| מיקרוסקופ קונפוקלי | Olympus | FV1000 | |
| טבילה במים מטרות עבודה למרחקים ארוכים | Olympus | XLUMPLFLN 20XW, NA 1.0, WD 2 מ"מ | |
| Anti-NeuN | Millipore | MAB377 | |
| Anti-NeuN | Millipore | ABN78 | |
| Anti-CTIP2 | Abcam | ab18465 | |
| Anti-Statb2 | Abcam | ab51502 | |
| Anti-GAD67 | Millipore | MAB5406 | |
| Anti-GABA | Sigma | A2052 | |
| Anti-Parvalbumin | Swant | 235 | |
| Anti-Parvalbumin | Frontier Institute | PV-Go-AF460 | |
| אנטי-פרוואלבומין | סיגמא | P3088 | |
| אנטי-פרוואלבומין | Abcam | ab11427 | |
| אנטי-סומטוסטטין | מעבדות חצי האי | T-4103 | |
| אנטי-c-Fos | CalbioChem | PC38 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.