このビデオ記事は、同じ組織切片内の成体海馬ニューロン新生のすべての段階を検出し定量化するための包括的なプロトコルを示しています。私たちは、異なる宿主種からの適切な抗体が利用できない場合に生じる間接的な多重免疫蛍光の限界を克服する方法を詳しく説明しました。
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方法論記事
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このビデオ記事は、同じ組織切片内の成体海馬ニューロン新生のすべての段階を検出し定量化するための包括的なプロトコルを示しています。私たちは、異なる宿主種からの適切な抗体が利用できない場合に生じる間接的な多重免疫蛍光の限界を克服する方法を詳しく説明しました。
成体神経新生は、新しいニューロンが次第にコミット中間前駆体サブタイプを介して活性化神経幹細胞から生成された高度に調節され、多段階プロセスである。これらのサブタイプの各々は、一緒に、特定の形態学的基準とのそれらの同定のために使用することができる特定の分子マーカーの組を表す。典型的に、免疫蛍光技術は、エキソヌクレアーゼまたは内因性の増殖マーカーと組み合わせてサブタイプに特異的な抗体を含む適用される。私たちはここに大人の海馬の神経新生のすべての段階の検出および定量のための方法を免疫標識について説明します。これらは、チミジン類似体、腔的灌流、組織処理、熱誘導性エピトープ回復、ABC免疫組織化学、複数の間接的免疫蛍光、共焦点顕微鏡法および細胞定量化の適用を含む。さらに私たちは、問題のuを回避するシーケンシャル複数の免疫蛍光プロトコルを提示sually同じ宿主種に上げ、一次抗体を使用する必要性から生じる。これは、単一のセクション内増殖マーカーと一緒にすべての海馬前駆細胞サブタイプの正確な同定を可能にする。これらの技術は、並列に異なる前駆体サブタイプの調節、脳の病理への関与、特定の脳機能におけるそれらの役割を研究するための強力なツールである。
二つの脳領域を構成的生涯を通じて新しいニューロンを生成し、側脳室の脳室下帯と海馬歯状回(DG)の下帯(SGZ)。新生ニューロンは、神経前駆細胞から派生し、成熟1,2に到達する前に形態学的および生理学的な開発のさまざまな段階を経る。ゆっくり分裂放射状グリア様幹細胞(タイプ1)から、トランジットの連続したステージは、中間前駆細胞を増幅が生じる。より未分化のサブタイプ(タイプ2aおよび2b型)が短く、接線プロセスとの不規則な形状を有する。彼らは徐々に未熟ニューロン(樹状突起と分子層の方に延長)になるために細胞周期を終了し、最終的に成熟した顆粒細胞などの海馬ネットワークに統合する神経芽細胞(タイプ3)を生成します。それらの特定の生理学的特性には、これらの細胞は、強化された可塑3 suggesで回路を提供ティン海馬機能で独自の役割。実際には、最後の十年の研究では、成人の神経新生が空間記憶、パターン分離と情動行動4,5に寄与することを実質的証拠を生成した。
成体神経新生は、異なるアプローチを用いて研究することができる。チミジン類似体は、細胞周期のS期の間にDNAに組み込むと新生児の細胞6-8の誕生デート、定量化と運命分析を可能にする。別のチミジン類似体( 例えば、CldU、EDUのまたはIDU)を順次適用は、細胞の代謝回転または実験9の経過中の異なる時点で生まれた細胞集団を研究するために使用することができる。代替、細胞増殖のための内因性のマーカーはKi67のです。これは、細胞周期(G1、S、G2、M)休止期を除く(G0)及びG1 10,11の先頭のすべての段階の間に分裂する細胞において発現される。成人における新生児細胞集団の表現型を解析するために、dentat電子状回いくつかの段階特異的な分子マーカーは、GFAP、ネスチン、およびNeuNのDCX 1,6として使用することができる。 GFAPは成熟したアストロサイトのマーカーであるだけでなく、大人の前脳における放射状グリア細胞様細胞に発現している。ネスチンは、放射状グリア様細胞および初期の中間前駆細胞に特異的な中間径フィラメントである。 DCXは、中間前駆細胞、神経芽細胞と未熟ニューロンにおいて発現微小管結合タンパク質である。 +、ネスチン- 、2A型(GFAP - 1型(GFAP +、ネスチン+、DCX):これらの3つのマーカーと4の異なる前駆細胞のサブタイプを識別できる標識された細胞の形態学的特徴の(共)式に基づいて、 、DCX - )、2B型(GFAP - 、ネスチン+、DCX +)とタイプ3(GFAP - 、ネスチン- 、DCX +)1。一緒に有糸分裂後ニューロンに発現しているのNeuN、とDCXの同時標識、immaturの分化を可能にする電子(DCX +、のNeuN +)および(DCX - 、のNeuN +)成熟顆粒ニューロン。
上述したマーカーは、しばしば、新生児細胞の数および同一性を分析するために免疫蛍光同時標識およびその後の共焦点顕微鏡検査のために使用される。これは、典型的には望ましくない抗体の交差反応性を防止するために、異なる宿主種由来の抗体を必要とする。しかし、神経発生の研究に適した一次抗体の大部分は、どちらウサギまたはマウス( 例えば、マウスα-BrdUを、マウスα-のNeuN、ウサギα-Ki67の、ウサギα-GFAP)で飼育されている。これは、単一のスライスで評価することができる抗原の数との組み合わせで重大な制約をもたらす。これは、複数の染色を実行しなければならないように、染色の労力を増加させるだけでなく、結果の信頼性を損なう可能性だけでなく。さらに、いくつかの抗原は、ホルマリン固定誘導性エピトープマスキング( 例えば、Ki67の影響を受けやすい、ネスチン)。私たちはここに、これらの問題の多くを克服古典的な単一および複数の免疫標識プロトコル( 例えば、エピトープ回復、複数の連続免疫染色、ネスチン-GFPトランスジェニックマウス12の使用)からの変更について説明します。特に、複数のシーケンシャル免疫プロトコルは、抗体の一部は、同じ宿主に由来する場合であっても、最大4つの異なる抗原に対する染色を可能にする。これは、同時タイプ1、タイプ2aと2b型と3型前駆細胞の検出、ならびに単一セクション内のそれらの増殖活性を可能にする。
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注:生きている動物に関わるすべての手順は、実験動物の管理と使用に関するEC指令609分の86 / EECガイドラインに従って行われ、地元の倫理委員会(テューリンゲンのLandesamtエリーゼLebensmittelsicherheitウントVerbraucherschutz)によって承認された。
チミジン類似体の1。腹腔内注射
2.組織の準備
図1. 24ウェルプレートにミクロトームスライスを転送する模式図。A6は、次の行Bに行くなどした後、A1から始まり、A列に後続のスライスを配置します。 D6に達すると、A1に戻って継続する。切片のこの配置は、脳全体のセクション全ての n 番目の定量を可能にする。新生児の細胞の定量化のために(1列の内容に相当)脳切片番目ごとに6を取る、免疫表現型検査のために(1列の2の交互の行の内容に相当)ごとに12 番目のセクションを取る。
3.免疫染色
注:セクションは、通常、キャリアプレートとメッシュインサートを装備した6ウェルプレート中で、自由に浮動して処理される。例外として、抗体インキュベーションおよびABC反応メッシュインサート(ワット当たり0.5〜1ミリリットルことなく、12または24ウェルプレートで行われるブロッキングエル)が染色されなければならないスライスの数に応じて、十分である。これらのステップの間に、細いブラシの助けを借りて、転送部は、(それぞれの新しいソリューションでリンス)。すべてのインキュベーションは、連続的に攪拌(最大150回転)で行われます。
4.データ解析
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我々は、上記の方法は、出生後および成体海馬における新生児の細胞を定量し、特徴付けるために適用される。したがって、我々は、野生型および神経発生欠損サイクリンD2は、神経新生の速度( すなわち、富化環境、EE)13,14に影響を及ぼすことが知られている条件下で飼育(CCND2 KO)マウスをノックアウト使用。 Ki67に、BrdUを、CldUまたはIDUのいずれに対して免疫組織化学的DAB染色は常に野生型及びCCND2 KOマウス( 図3)15の間の新生児の細胞数の違いを明らかにした。さらに、CldUとIDUの連続した等モルの注射で、我々はEE( 図3C、D)の具体的な期間中に生まれた細胞集団を識別することができました。セクション3.2.4を採用することに成功し、それらの同時配信します( 図4)の後に等しい信号強度とCldUとIDUの優れた重複を検出することができた。 BrdUのラベル新生児細胞はスタンで表現型することがで...
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新生児細胞の亜集団の定量および同定は、成人の神経発生研究の中心的な課題である。大人の神経発生の特定の段階の間に発現タンパク質に対する増殖マーカーおよび抗体を組み合わせることにより、これらの亜集団の免疫組織化学的検出を可能にする。抗体または抗体の組み合わせのいくつかは、特定の染色条件を必要とする。
合成チミジン類似体の分裂細胞の標識は、まだ大人の海馬の神経新生を研究するためのゴールドスタンダードです。これは、実験開始前に適切な注入プロトコルを考慮することが重要である。我々は通常、50mg / kgの(体重、腹腔内)のBrdUを投与したが、濃度は、実験的な要件(最大300ミリグラム/ボーラス注射用キロ)8,16によって異なる場合があります。 IDUとCldUは細胞集団の時間的な差別のために連続して注入される必要がある場合には、等モル濃度を(注入することが必須である例えば、42.5 mg / kgをCldUと57.5 mg / kgをIDU)。そのチミジン類似体が分裂細胞に対して毒性であってもよいし、DNA合成16を受けて損傷した...
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著者らは、競合する金銭的利益はないと宣言している。
著者は、優れた技術支援を提供してくれたS.タウシュに感謝します。本研究は、BMBF(Bernstein Focus 01GQ0923)とDFG(FOR1738)の支援を受けました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| チミジンアナログ投与 | |||
| 5-ブロモ-2′-デオキシウリジン、BrdU | Sigma-Aldrich | B9285 | 毒性(変異原性、催奇形性) |
| 5-クロロ-2&プライム;-デオキシウリジン、CldU | Sigma-Aldrich | C6891 | 毒性(変異原性、催奇形性) |
| 5-クロロ-2&プライム;-デオキシウリジン、CldU | MP Biomedicals | 2105478 | 毒性 (変異原性、催奇形性) |
| 5-ヨード-2′-デオキシウリジン, IdU | MP Biomedicals | 2100357 | 毒性 (変異原性, 催奇形性) |
| Tissue preparation | |||
| Isoflurane-Actavis | Piramal Healthcare | 700211 | |
| パラホルムアルデヒド粉末 (PFA) | Riedel-De Häen | 16005 | 有毒で可燃性 |
| 灌流ポンプ PD5206 | Heidolph Instruments | 523-52060-00 | |
| Masterflex Tygon lab tubing, Ø 0.8 mm | Thermo Fischer Scientific | 06409-13 | |
| フィーディングニードル、ストレート、21 G、1.75 mm オリーブチップ、40 mm | Agnthos | 1036 | |
| 凍結ミクロトーム Microm HM 400 | Thermo Fischer Scientific | ||
| 24ウェル細胞培養マルチウェルプレート | Greiner Bio-One | 662160 | |
| Immunohistochemistry | |||
| Tefal vitacuisine steamer | Tefal | VS 4001 | |
| Netwell 24 mm ポリエステルメッシュメンブレンインサート | Corning | 3479 | 6ウェル培養プレートにプリロード |
| Netwell 15 mm ポリエステルメッシュメンブレンインサート | 12 | ウェル培養プレートにプリロード | 3477 |
| Netwellプラスチック6ウェルキャリアキット | Corning | 3521 | (24mmポリエステルメッシュメンブレンインサート用) |
| Netwellプラスチック12ウェルキャリアキット | Corning | 3520 | 15mmポリエステルメッシュメンブレンインサート用) |
| Vectastain Elite ABCキット | Vector Laboratories | PK-6100 | |
| DAB (3,3′-Diaminobenzidine tetrahydrochloride hydrate) | Sigma-Aldrich | D-5637 | 発がん性、光感受性 |
| Fluoromount-G | SouthernBiotech | 0100-01 | |
| Primary Antibodies | |||
| >Rabbit IgG1 α-Ki67 | Novocastra/ Leica Biosystems | NCL-L-Ki67MM1 | DAB 1:400/IF 1:100; エピトープ検索が必要 |
| ウサギ &α;-GFAP, AS-3-GF | Synaptic Systems | 173 002 | 1:500 |
| ヤギIgG (H+L) &-GFP | Acris 抗体 | R1091P | 1:300 |
| マウスIgG1 &-ネスチン | Abcam | ab6142 | 1:200; エピトープ賦活化が必要 |
| モルモット IgG (H+L) &α;-ダブルコルチン | メルク ミリポア | AB2253 | 1:500 |
| ラット IgG2a &α;-BrdU(腹水) | AbDセロテック/ Bio-Rad | OBT0030CX | BrdUの検出用;DAB 1:500/IF 1:400 |
| ラット IgG2a &α;-BrdU (精製) | AbD セロテック/ バイオ・ラッド | OBT0030 | CldUの検出用。DAB 1:500/IF 1:250-400 |
| マウス IgG1 &α;-NeuN | Merck Millipore | MAB377 | 1:500 |
| マウス IgG1κ α-BrdU | BD Biosciences | 347580 | IdUの検出用;DAB 1:500/IF 1:350< |
| バ &α;-モルモット IgG (H+L)-ビオチン | Dianova | 711-065-152 | 1:500 |
| ロバ &α;-ラット IgG (H+L)-ビオチン | Dianova | 712-065-150 | 1:500 |
| ロバ &α;-マウス IgG (H+L)-ビオチン | Dianova | 715-065-151 | 1:500 |
| ヤギ &-ラット IgG (H+L)-Alexa Fluor 488 | Molecular Probes | A11006 | 1:250 |
| ロバ &α;-ヤギ IgG (H+L)-Alexa Fluor 488 | 分子プローブ | A11055 | 1:250 |
| ロバ &α;-マウス IgG (H+L)-FITC, Fab-Fragment | Dianova | 715-097-003 | 1:100 |
| ロバ &α;-マウス IgG (H+L)-Alexa Fluor 647 | Dianova | 715-605-151 | 1:250 |
| ロバ &α;-モルモット IgG (H+L)-Alexa Fluor 647 | Dianova | 706-605-148 | 1:250 |
| ロバ &α;-ラット IgG (H+L)-ローダミン Red-X | Dianova | 712-295-150 | 1:250 |
| ロバ &α;-ウサギ IgG (H+L)-ローダミン Red-X | Dianova | 711-295-152 | 1:250 |
| ロバ &α;-モルモット IgG (H+L)-ローダミン Red-X | Dianova | 706-296-148 | 1:250 |
| ストレプトアビジン-ローダミン Red-X | Dianova | 016-290-084 | 1:500 |
| ヤギ &α;-ウサギ IgG (H+L)-AMCA | Dianova | 111-155-144 | 1:250, ウサギとのみ連携 &α;-GFAP |
| Hoechst 33342 | Molecular Probes | H3570 | 1:1000 |
| DAPI | Molecular Probes | D1306 | 1:1000< |
| Fab-fragment donkey &α;-mouse IgG (H+L) | Dianova | 715-007-003 | 1:20 |
| Fab-fragment donkey &α;-rabbit IgG (H+L) | Dianova | 711-007-003 | 1:20 |
| 正常なロバ血清 | Merck Millipore | S30 | |
| 正常なウサギ血清 | Dianova | 011-000-010 | |
| 正常なヤギ血清 | Dianova | 005-000-001 | |
| ウシ血清アルブミン | Sigma-Aldrich | A7906 | |
| Histology | |||
| Cresyl violet | Sigma-Aldrich | C5042 | |
| Neo-Clear | Merck Millipore | 109843 | 非毒性キシレン代替品 |
| Neo-Mount | Merck Millipore | 109016 | 永久封入剤 |
| 顕微鏡 | |||
| Axioskop 2 | Carl Zeiss Microscopy | ||
| LSM 710 | カールツァイス顕微鏡 |
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