מולטיפלקס בהכלאה במקום (ISH) הועסק כדי לדמיין בו זמנית את התמלילים עבור שני קולטנים מצמידי חלבון G וגורם שעתוק אחד בכל הקומפלקס הגנגליוני של העכבר הבוגר. פרוטוקול זה יכול לשמש ליצירת מפות מדויקות של פרופילי התמלול של נוירונים vagal afferent.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
מולטיפלקס בהכלאה במקום (ISH) הועסק כדי לדמיין בו זמנית את התמלילים עבור שני קולטנים מצמידי חלבון G וגורם שעתוק אחד בכל הקומפלקס הגנגליוני של העכבר הבוגר. פרוטוקול זה יכול לשמש ליצירת מפות מדויקות של פרופילי התמלול של נוירונים vagal afferent.
מחקר זה מתאר פרוטוקול עבור מולטיפלקס בהכלאה במקום (ISH) של הגרעינים וריד הצוואר-לולאה העכבר, עם דגש מיוחד על זיהוי הביטוי של קולטנים חלבון G (GPCRs). גרעיני וריד הצוואר-לולאה קבועים בפורמלין עובדו עם טכנולוגיית RNAscope כדי לזהות בו זמנית את הביטוי של שני GPCRs מייצגים (קולטני cholecystokinin ו ghrelin) בשילוב עם גן סמן אחד של או לולאה (תיבת הומיאוbox דמוית זיווג 2b, Phox2b) או נוירונים מושבעים ורידיים (חלבון אצבע אבץ יחסי ציבור 12, Prdm12). גרעינים מסומנים צולמו באמצעות מיקרוסקופיה קונפוקלית כדי לקבוע את דפוסי ההפצה והביטוי של התעתיקים הנ"ל. בקצרה, נוירונים afferent Phox2b נמצאו לבטא בשפע את קולטן cholecystokinin (Cck1r) אבל לא את קולטן גרלין (Ghsr). תת-קבוצה קטנה של נוירונים afferent Prdm12 נמצא גם להביע Ghsr ו / או Cck1r. אזהרות טכניות פוטנציאליות בעיצוב, עיבוד, ופרשנות של מולטיפלקס ISH נדונים. הגישה המתוארת במאמר זה עשויה לסייע למדענים ביצירת מפות מדויקות של פרופילי התמלול של נוירונים זרים vagal.
גופי התאים של זרים vagal כלולים בגרעפי הצוואר, פטרוסאל ונודים1,2,3. האקסונים שלהם נוסעים יחד דרך כמה ענפים של עצב הוואגוס לשטחים קרניוקרוויים, בית החזה והבטן4,5,6,7. מן סופם הקרבי, afferents vagal יכול להגיב למגוון רחב של גירויים פיזיולוגיים ומזיקים8,9,10. עם זאת, ההתפלגות של מולקולות איתות וקולטנים המעורבים חישת vagal נשאר מאופיין בצורה גרועה. הסיבה לכך היא שגרעי הוואגל, למרות גודלם הקטן, מבטאים קשת רחבה של קולטנים, כולל מספר גדול של GPCRs8,11,12,13. יתר על כן, נוירונים afferent vagal הם הטרוגניים מטבעם ולהציג פרופילים מולקולריים ברורים14. כדי לסבך את העניין, הגרעינים הצוואריים, הפטרוסאליים והנודים מחוברים לעכבר, ובכך יוצרים מסה גנגליונית אחת. לבסוף, בתת קבוצה של בעלי חיים, גנגליון הנודים מחובר לגנגליון צוואר הרחם העליון האוהד15.
בעבר, חוקרים פנו אימונוהיסטוכימיה ללמוד את האיפור הנוירוכימי של נוירונים afferent vagal16,17,18. בעוד אימונוהיסטוכימיה באמצעות נוגדנים מאומתים היא שימושית, התוצאות של מחקרים אימונוהיסטוכימיים חייבים להתפרש בזהירות. לדוגמה, מאמצים רבים לזהות נוגדנים ספציפיים נגד GPCRs נכשלו19,20,21,22,23,24,25, מוביל חוקרים למסקנה כי רוב הנוגדנים נגד GPCRs אינם אמינים. כדי לעקוף בעיות אלה, PCR כמותי (qPCR) שימש נרחב להערכת ביטוי גנים במסה גנגל גנגליוני מכרסם26,27,28,29. עם זאת, בחינת ביטוי גנים באמצעות qPCR מתרחשת במחיר של אובדן מידע מרחבי. בפרט, לא ניתן לחזות כמה תאים או אילו סוגי תאים מבטאים גן מסוים של עניין (למשל, לולאה לעומת תאי הצוואר). בעיות חוזרות ונשנות כוללות גם את הזיהום עם רקמות סמוכות ואת הכללת אורכים משתנים של עצב vagus, גרעיני צוואר הרחם מעולה, וגרעיני הצוואר במהלך ניתוח15. כתוצאה מהקשיים הנ"ל, המחלוקת מקיפה את הביטוי וההפצה של מספר GPCRs בנוירונים זרים vagal. דוגמה תמוהה במיוחד מתייחסת לקולטן הגרלין (Ghsr). בעוד כמה מחקרים מצאו ביטוי נרחב של קולטן זה נוירונים afferent vagal30,31,32, אחרים מצאו Ghsr mRNA להיות כמעט בלתי ניתן לגילוי בגנגליון הנודים11,14. מיפוי מפורט של Ghsr mRNA במסה גנגליוני הוא אפוא מוצדק.
בהכלאה במקום (ISH) שימש גם להערכת דפוסי ביטוי גנים במסה הגנגלית הוואגליונית7,11,12,33,34,35. מכיוון שטכניקות מבוססות RNA נשארות אמינות וספציפיות יותר מאשר טכניקות מבוססות נוגדנים ברובהנסיבות 36,37, מחקרי ISH הוכיחו ערך להבנה טובה יותר של הקידוד הנוירוכימי של נוירונים עבים. עם זאת, טכניקות ISH המסורתיות עצמן אינן נטולות אזהרות. ISH רדיואקטיבי הוא רגיש אבל מייצר רקע ונשאר מסורבל38. ISH לא רדיואקטיבי הוא פחות מסובך אבל גם פחות רגיש38. לעומת זאת, שיטת RNAscope ISH שפותחה לאחרונה רגישה מאוד ומייצרת רקע מינימלי39. המחקר הנוכחי יישם מולטיפלקס פלואורסצנטי RNAscope לגילוי של GPCRs נוירונים afferent vagal של העכבר. התמקדנו במיפוי ההתפלגות של Ghsr והשווינו את תפוצתו לזו של קולטן cholecystokinin (Cck1r), GPCR אחר ידוע לבוא לידי ביטוי גנגליון הנודים34. לבסוף, שני גורמי שעתוק, הומיאובוקס 2b (Phox2b) וחלבון אצבע אבץ 12 (Prdm12), שימשו כסמנים סלקטיביים לנוירונים נודים ורידים, בהתאמה14. מבלי לדמיין Phox2b או Prdm12, זה יהיה מאתגר לזהות וריד לעומת נודים afferents בוודאות. מלכודות טכניות פוטנציאליות נדונות גם לאורך המאמר.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הערה: עכברים המשמשים במחקר זה היו זכרים מסוג בר על רקע C57BL / 6J טהור. בסך הכל 4 עכברים שימשו מולטיפלקס ISH. כל העכברים היו בערך בני 8 שבועות בזמן ההקרבה. עכבר זכר אחד (בערך בן שנה) שימש גם להדגמת פלואורסצנטיות אנדוגני הקשורה להזדקנות. בעלי חיים שוכנו בכלובים מאווררים בתוך מתקן מחסום עם גישה למזון ומים. הוועדה לטיפול ושימוש בבעלי חיים במרכז הרפואי UT Southwestern בחנה ואישרה את הנהלים המתוארים להלן. פרטים על ריאגנטים וכלים ניתן למצוא בטבלת החומרים.
1. אוסף דוגמאות
2. טיפול מקדים ו-ISH
3. מיקרוסקופיה וניתוח נתונים
הערה: ניתן לדמיין נתוני מולטיפלקס ISH עם מגוון רחב של מכשירים עם המסננים המתאימים. עם זאת, שיטת הדמיה מועדפת היא מיקרוסקופיה קונפוקלית עם מטרות 20x ו 63x (שמן); עיין בדיון מהסיבות. עיין באיור 2 לקביעת יחס האות לרעש האופטימלי.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בעוד RNAScope יכול להיות מיושם על בעלי חיים בכל גיל, מין, או רקע גנטי, מומלץ לעבוד עם מבוגרים צעירים (<3 חודשים). הסיבה לכך היא כי ממצאים פלואורסצנטיים (למשל, lipofuscin) הם ממצאים נפוצים נוירונים של בעלי חיים מבוגרים41. הגרעינים הקבועים בפורמלין מעכברים מבוגרים מכילים לעתים קרובות פלואורסצנטיות אנדוגנית אינטנסיבית באופן מפתיע, שניתן לטעות בה בקלות בהכתמה אמיתית(איור 1A,B). בכל מקרה, מומלץ לאמת את רמות הפלואורסצנטיות האנדוגנית ברקמה לפני העיבוד.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הטכניקה של ISH הומצאה בסוף שנות ה -6042. עם זאת, זה לא עד אמצע שנות השמונים כי זה הוחל על גילוי mRNAs במערכות העצבים המרכזיות והיקפות43,44. בהתחשב בהטרוגניות של מערכת העצבים ובעיות חוזרות ונשנות בנוגדנים, לוקליזציה של תעתיק מסוים ברמה התאית נותרה כלי שלא יסולא בפז. עם זאת, שיטות ISH המסורתיות נותרו מייגעות ורגישות במידה ניכרת. למרבה המזל, מחקר זה השתמש בהליך ISH רגיש מאוד בשם RNAscope, אשר בדרך כלל אינו מייצר רקע ומאפשר זיהוי של מספר תמליל...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים שאין אינטרסים כלכליים מתחרים.
עבודה זו נתמכה על ידי נוירואנטומיה / היסתולוגיה / הליבה הזרקת המוח במימון מענק NIH #5P01DK119130-02. המחברים רוצים להכיר בסיוע של UT Southwestern Live Cell Imaging Facility (בראשות ד"ר פלפס) וצוותו (אבהיג'יט באגדה ומרסל מאטלן), הנתמכים בחלקם על ידי מענק NIH #1S10OD021684-01, משאב משותף של מרכז הסרטן הרולד סי סימונס, הנתמך בחלקו על ידי מענק תמיכה במרכז הסרטן של NCI, P30 CA142543.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 10x PBS | פישר סיינטיפיק | BP399-4 | |
| 20x SSC | Invitrogen | AM9763-80 | |
| ° מקפיא C | PHCBI | MDF-DU901VHA-PA | |
| Adobe Photoshop 2021 | תוכנת צילום ועיצוב | Adobe | |
| תנור אפייה | תרמו מדעי | דגם: 658 | |
| מיקרוסקופ קונפוקלי | Zeiss | LSM880 כיסוי Airyscan | |
| זכוכית | מעבדות לחקר המוח | 2460-1.5D | |
| Cryostat | Leica | CM 3050 S | |
| Dumont #5 מלקחיים | FST | 11252-20 | |
| Ecomount | Biocare Medical | EM 897L | הרכבה בינונית |
| HybEZ | תנור היברידיזציה | ||
| עט הידרופובי | מעבדות וקטור | H-4000 | |
| ImageJ-Fiji | NIH | ||
| מספריים גדולות | הנרי שיין | 100-7561 | |
| צינורות מיקרו צנטריפוגה | VWR | 20170-333 | |
| Minipump זרימה משתנה | Fisher Scientific | 13-876-1 | |
| Opal 520 | Akoya biosciences | FP1 1487001KT | סמן ביולוגי פלואורסצנטי |
| Opal 570 | Akoya biosciences | FP1 1488001KT | סמן ביולוגי פלואורסצנטי |
| Opal 690 | Akoya biosciences | FP1 1497001KT | סמן ביולוגי פלואורסצנטי |
| ProLong זהב מדיום הרכבה Antifade Mountant | לתאים עם תווית פלואורסצנטית | ||
| RNAscope Multiplex Fluorescent Reagent Kit v2 | ACD / Bio-Techne | 323100 | ערכת מולטיפלקס |
| RNAscope עכבר Cck1r-C3 | ACD / Bio-Techne | 313751-C3 | |
| RNAscope בדיקה עכבר DapB | ACD / Bio-Techne | 310043 | |
| RNAscope בדיקה עכבר Ghsr | ACD / Bio-Techne | ||
| RNAscope בדיקה עכבר Phox2b-C2 | ACD / Bio-Techne | 407861-C2 | |
| RNAscope בדיקה עכבר Prdm12-C2 | ACD / Bio-Techne | 524371-C2 | |
| RnaseZap | Sigma | R2020 | Rnase תמיסת טיהור |
| מספריים חיתוך קטנות | Millipore Sigma | Z265977 | |
| Superfrost Plus שקופיות | Fisherbrand | 1255015 | |
| Tissue Tek OCT בינוני | Sakura | 4583 | |
| מדריך למשתמש | ACD | 323100 USM | |
| Vannas מספריים קפיציים | Roboz | RS 5620 | |
| ZEN Imaging Software | Zeiss |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.