二元的な遺伝的戦略を利用して、Creを介した組換え後に相補的な経シナプストレーサーを発現するマウスの神経回路トレースのための詳細なプロトコルを提供します。細胞特異的トレーサー産生は遺伝的にコードされているため、私たちの実験的アプローチは、マウス胚の脳発生中の神経回路の形成と成熟を単一細胞分解能で研究するのに適しています。
このコンテンツを表示するには、JoVEへの購読が必要です。 または、無料トライアルをお申し込みください。
二元的な遺伝的戦略を利用して、Creを介した組換え後に相補的な経シナプストレーサーを発現するマウスの神経回路トレースのための詳細なプロトコルを提供します。細胞特異的トレーサー産生は遺伝的にコードされているため、私たちの実験的アプローチは、マウス胚の脳発生中の神経回路の形成と成熟を単一細胞分解能で研究するのに適しています。
解剖学的な経路追跡は、脳と行動の関係を解読するために極めて重要です。しかし、脳の胚成熟期における神経回路の形成を解明することは、これまでに開発されたほとんどの経シナプス追跡法が定位トレーサー注入に依存しているため、技術的に困難です。この問題を解決するために、マウスの脳における条件付き遺伝的経シナプストレースのためのバイナリ遺伝学的戦略を開発しました。この目的のために、Cre-mediated組換え後のROSA26遺伝子座から、双方向のtranssynaptic tracer barley lectin(BL)と逆行性transsynaptic tracer Tetanus Toxin fragment Cを選択的に発現させるために、2つの相補的なノックインマウス系統を作製しました。これらのマウスにおける細胞特異的トレーサー産生は遺伝的にコードされており、機械的なトレーサー注入に依存しません。したがって、私たちの実験的アプローチは、胚マウスの脳における神経回路形成を研究するのに適しています。さらに、シナプス間のトレーサー移動はシナプス活性に依存するため、これらのマウス系統は、脳の発達における遺伝的に定義されたニューロン集団間のコミュニケーションを単一細胞分解能で解析するために使用できます。ここでは、新規組換えROSA26対立遺伝子を用いたマウス胚の経シナプストレースの詳細なプロトコールを提供します。私たちは、この実験手法を利用して、発生中の雌マウス脳の生殖軸の成熟を支える神経回路を解明しました。
解剖パストレースは、脳と行動1との間の関係を解読するための最も一般的に使用さツールの一つです。神経回路のトレース技術の進歩は、マウス2における遺伝的に特定されニューロン集団から神経回路をトレースする能力を持つ神経科学を授けている。これらの技術的進歩にもかかわらず、それは特に、胚成熟中の神経回路の形成を解明するために依然として厳しい。現在までに開発さトレースの方法の多くは経シナプストレーサーまたは遺伝的に改変された神経向性ウイルスの定位注射( 図1)2,3に基づいているためである。これらの技術は、発達中の脳、注射部位の再現性、注射部位の電位の炎症と最もimporに、接続性の空間的および時間的分解能を達成するような技術的に困難なトレーサー注射などのいくつかの固有の制限ものの神経向性ウイルスによるtantlyの細胞毒性は、それらの使用4を制限する。
別の方法は、遺伝子改変マウスでの導入遺伝子として経シナプストレーサーを表明することにある。我々は最近、この手法を変更し、すべての遺伝的に特定されニューロン集団5の神経回路をマッピングするために、バイナリ遺伝経シナプストレーシングシステムを開発した。 Cre介在した後に私たちの実験的な戦略は、双方向のトレーサー大麦レクチン(BL)6またはROSA 26座からGFP(GTT)7に融合した逆行性トレーサー破傷風毒素フラグメントCのいずれかを発現する二つの新しいノックインマウス系統に基づいており、再結合。ここでは、選択的にキスペプチンを作る神経細胞のBLとGTT、生殖軸8,9の成熟の調節に関与している神経ペプチドを表現するために、これらのマウス系統を使用していました。我々は、この技術は、キスの発達および成熟を可視化するために適していることを証明する雌マウスの脳5の胚発生時にpeptin神経回路。
育種戦略
R26-BL-IRES-τlacZ(BIZ)とR26-GFP-TTC(GTT)トレーサーラインがノックインされた組換えROSA26対立遺伝子を運ぶ菌株5。 R26-BIZとR26-GTT対立遺伝子は、2つのloxP部位5が隣接している強力な転写停止信号の存在に転写的に沈黙している。 BIZとGTT導入遺伝子の発現は、転写停止信号のCre媒介除去により活性化される。 R26-BIZとR26-GTT対立遺伝子は、単にのCreドライバラインと交配することによって独立して使用することができる。分析動物についてそれぞれCreおよびR26対立遺伝子についてヘテロ接合を使用することができる。 1 のCreまたは1 R26対立遺伝子を有する同腹仔は、それぞれ、対照として使用されるべきである。あるいは、トンを生成することも可能であるノックインriple のCre、R26-BIZとR26-GTT対立遺伝子を有する動物が、これは一つの追加のクロスが必要になります。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
注:倫理声明:動物を対象とする手順は、ハンブルク大学とザールラント大学の動物福祉委員会によって承認された。
1.準備と胚組織の固定
2.凍結
3.凍結切片化
チラミドシグナル増幅(TSA)プロトコルを使用して4トレーサーの可視化
胚セクション5.τlacZ染色
6. GENDERおよびトレーサージェノタイピング
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
このセクションでは、R26-BIZ(B L-I RES-τlacのZ)とR26-GTT(G FP-TT C)の対立と協力を得ることができる代表的な結果を示している。ここでは、生殖軸を調整する神経回路の成熟を 分析するためにR26-BIZとR26-GTT対立遺伝子を使用しています。脊椎動物で複製することは、中央ゴナドトロピン放出ホルモン(GnRH)を分泌する視床下部ニューロンの小さなサブセットによって制御されます。キスペプチン、のGnRHニューロンの強力な活性化は、しかしのGnRHとキスペプチンニューロン間の神経回路が発達メスのマウスの脳内で確立されたときに5を知られていなかった、のGnRHニューロンの活性を調節に関与している。まず、BIZとGTT導入遺伝子の発現を特異的胚におけるCre依存組換えによって活性化されることを示しているキスペプチン固有のCreドライバライン10を使用して、弓状核(ARC)におけるキスペプチンニューロン( 図2)。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
遺伝的に定義されたニューロン集団の神経回路をトレースする導入遺伝子として経シナプストレーサーを発現するトレーサーまたはneurotopicウイルスの定位注射と比較していくつかの利点を有する。まず、トレーサーは、内因性タンパク質として産生されるので、任意の免疫応答を誘発しないと選択的な神経経路は、再現性の高い別の動物で分析することができる。これは、非侵襲的な方法であるため、第二に、それは、 子宮内で 、例えば、定位注射のために容易にアクセスできないニューロンから回路をトレースするために利用することができる。制限は、トレーサの検出が困難になる可能性経シナプス転送における一般的に低い有効性を含む。さらに、トレーサー分子は、すべてのシナプスに希釈されます。対照的に、神経向性ウイルスが複製し、ひいてはウイルス複製は、次にシナプスを横断した後に信号増幅をもたらす。しかし、ウイルス複製にも主要なlimitatです本質的なウイルスの細胞毒性による神経向性ウイルスの使用のイオン。遺伝的にいくつかの遺伝的経シナプストレーサーの特徴とは、神経向性ウイルスは、表1において比較される修正された。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
利益相反は宣言されていません。
原稿に対する批判的なコメントをいただいたMichael Candlishに感謝します。このプロジェクトは、ウルリッヒ・ベームに対するドイツ研究振興協会の助成金BO1743/6およびSFB/TRR 152 P11およびZ02の支援を受けました。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| ビスベンズイミド(Hoechst 33258染料) | Sigma | 14530-100MG | |
| エタノール | Sigma | 32205-1L | |
| クライオモールド(ピール・ア・ウェイ) | Polyscience Inc. | 18646A-1 | 22 x 22 x 20mm |
| DMSO | シグマ | D8418-100ML | |
| ジメチルホルムアミド (DMF) | VWR 化学薬品 | 23470,293 | |
| EGTA | ROTH | 3054.3 | |
| フルオロマウント G | サザン バイオテック | 0100-01 | |
| グルタルアルデヒド | シグマ | G5882-50ML | |
| 過酸化水素 | シグマ | 34988-7 | |
| イソペンタン (メチル 2-ブタン) | Σ | M32631-2.5L | |
| カイザーのグリシン ゼラチン | メルク | 1092420100 | |
| メタノール Σ | 494437-1L | ||
| MgCl2 | Σ | M2670-100G | |
| NaCl | ROTH | HN00.2 | |
| NBT | Σ | 298-83-9 | |
| Nonidet P40 substitute | Fluka | 743.85 | |
| OCT | Leica | 14020108926 | |
| PAP pen | Dako | S2002 | |
| Parafarmaldehyde | Sigma | P6148-1KG | |
| デオキシコール酸ナトリウム | ΣD6750-25G | ||
| ショ糖 | ΣS7903-1KG | ||
| スーパーフロストスライド | Thermo Scientific | FT4981GLPLUS | |
| TSAキット | PerkinElmer | NEL700 | |
| TSAプラスキット | PerkinElmer | NEL749A001KT | |
| Tris | ROTH | AE15.2 | |
| Triton-X 100 | ROTH | 3051.2 | |
| Tween 20 | ROTH | 9127.1 | |
| X-gal | ROTH | 2315.1 | |
| クライオスタット | ライカ | na | |
| DIC イメージングを搭載した光学顕微鏡 | Zeiss | Axioskop2 Axio Vision ソフトウェア | |
| Fluroscence 顕微鏡 | Zeiss | Axioskop2 | |
| Photoshop | Adobe | PS6 | |
| ヤギ anti-WGA (BL を認識) | ベクトルラボアトリーズ | AS-2024 | |
| ビオチン化ウマ抗ヤギ IgG | ベクターラボアトリーズ | BA-9500 | |
| ビオチン化ヤギ抗ウサギ IgG | ベクターラボアトリーズ | BA-1000 | |
| ウサギ抗 GFP (GTT を認識) | Invitrogen | A11122 | |
| ウサギ抗 GnRH | アフィニティーバイオ試薬 | PA1-121 | |
| Dylight488-ロバ抗ウサギIgG Thermo | Scientific | SA5-10038 | |
| SA-Alexa Fluor 546 | Life Technologies | S-11225 | |
| Primers | |||
| BL Fwd (BIZジェノタイピング用) | Eurofins MWG Operon | ATGAAGATGATGAGCACCACCGC | |
| BL Rev (BIZジェノタイピング用) | Eurofins MWG Operon | AGCCCTCGCCGCAGAACTC | |
| Cre Fwd (Creジェノタイピング用) | Eurofins MWG Operon | GTCGATGCAACGAGTGATGAGGTTCG | |
| Cre Rev (Cre ジェノタイピング用) | Eurofins MWG Operon | CCAGGCTAAGTGCCTTCTCTACACCTGC | |
| TTC Fwd (GTT ジェノタイピング用) | Eurofins MWG Operon | AGCAAGGGCGAGGAGCTGTT | |
| TTC Rev (GTT ジェノタイピング用) | Eurofins MWG Operon | GTCTTGTAGTTGCCGTCGTCCTTGAA | |
| XY Fwd (性別ジェノタイピング用) | ユーロフィン MWG オペロン | TGAAGCTTTTGGCTTTGA | |
| XY Rev (性別ジェノタイピング用) | ユーロフィン MWG オペロン | CCGCTGCCAAATTCTTTG | |
| ROSA26 FWD | ユーロフィン MWG オペロン | CGAAGTCGCTCTGAGTTGTTATC | |
| ROSA26 Rev | ユーロフィン MWG オペロン | GCAGATGGAGCGGGAGAAAT | |
| SA Rev | ユーロフィン MWG オペロン | CGAAGTCGCTCTGAGTTGTTATC |
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。