このプロトコルは、放射状に移動する皮質ニューロンの直接観察のための指示を提供する。 子宮内でのエレクトロポレーションでは、器官型スライス培養および時間経過共焦点画像化を組み合わせて、移動するニューロンにおける関心対象遺伝子の過剰発現または下方制御の影響を直接かつ動的に研究し、発生時のそれらの分化を分析する。
このプロトコルは、放射状に移動する皮質ニューロンの直接観察のための指示を提供する。 子宮内でのエレクトロポレーションでは、器官型スライス培養および時間経過共焦点画像化を組み合わせて、移動するニューロンにおける関心対象遺伝子の過剰発現または下方制御の影響を直接かつ動的に研究し、発生時のそれらの分化を分析する。
子宮内でエレクトロポレーションは、発生中のマウス胚の大脳皮質における放射状移動のプロセスを研究するための迅速かつ強力なアプローチである。これは、半径方向移動の異なるステップを記述し、このプロセスを制御する分子メカニズムを特徴付けるのに役立っている。マイニングするニューロンを直接的かつ動的に分析するためには、時間の経過とともに追跡されなければならない。このプロトコールは、 子宮内のエレクトロポレーションと器官型のスライス培養および経時的な共焦点画像化を組み合わせたワークフローを記述しており、放射状に移動する皮質ニューロンの直接的検査および動的分析が可能である。さらに、移動速度、速度プロファイル、および半径方向の変化など、移動するニューロンの詳細な特徴付けが可能である。本方法は、救助実験と同様に、喪失および機能獲得によって、放射状に移動する皮質ニューロンにおける目的の遺伝子の機能的分析を行うために容易に適合させることができる。時間経過移動ニューロンの画像化は、かつて確立された最先端技術であり、ニューロン移動障害のマウスモデルにおける大脳皮質の発達を研究するための有力なツールである。
新皮質は、認知機能、感情機能、および感覚運動機能の主要な部位である。それは、脳の表面に平行に向けられた6つの水平な層で構成されています。発達中、背側終脳の外側壁の前駆細胞は、突起表面に放射状に移動し、層タイプ特異的なニューロンの同一性を獲得する突起ニューロンを生じる。心室/脳室区域(VZ / SVZ)で生成された後、これらのニューロンは過渡的に多極となり、移動を遅らせる。中間ゾーン(IZ)に短時間滞在した後、両極性モルフォロジーに切り替え、放射状グリア骨格に付着させ、皮質プレート(CP)への放射状配向移行を続ける。最終的な標的投影に到達すると、ニューロンは、放射状グリアプロセスから分離し、層特有の同一性を獲得する。ニューロン移動の異なる段階に影響を与える遺伝子の突然変異は、リッスンなどの重度の皮質奇形を引き起こし得るephalyまたは白質heterotopia 1、2。
子宮内エレクトロポレーションではげっ歯類の胚3、4の脳の発達に神経前駆細胞をトランスフェクトするために迅速かつ強力な手法です。この技術により、発達中のニューロンにおけるそれらの機能を研究するために、目的の遺伝子をノックダウンおよび/または過剰発現させることが可能である。この方法は、具体的には、形態学的な詳細を説明し、半径方向の移動5、6、7、8、9のプロセスの分子機構を特徴づけるために役立っています。放射状に移動するニューロンは、細胞の形状、移動速度、および移動方向の動的変化を経るが、時間の経過とともに直接的かつ連続的な観察が必要である。オルガノタイプのスライスカルチャーエレクトロポレーションされた脳の再構成および経時的共焦点画像化は、経時的に移動するニューロンを直接観察することを可能にする。この組み合わされたアプローチを使用して、エレクトロポレーションされた脳の固定された組織切片において調査することができない、移動するニューロンの明確な特徴を分析することが可能である。
私たちは最近、皮質発達中の転写因子B細胞CLL /リンパ腫11a(Bcl11a)の役割を研究するために、エレクトロポレーションされた脳のスライス培養における移動ニューロンの時間経過共焦点画像化を適用した10 。 Bcl11aは、若い移動する皮質ニューロンにおいて発現され、その機能を研究するために条件付き突然変異Bcl11a対立遺伝子( Bcl11a flox ) 11を使用した。緑色蛍光タンパク質(GFP)とともにCreリコンビナーゼをBcl11a flox / flox脳の皮質前駆細胞に電気穿孔することにより、モザイク変異体の状況を作り出した。そうでなければ野生型の背景。このようにして、単一細胞レベルでBcl11aの細胞自律機能を研究することが可能であった。我々は、 Bcl11a突然変異体ニューロンが、移動中の速度の低下、速度プロファイルの変化、およびランダムな向きの変化を示すことを見出した10 。概説されたプロトコールでは、マウス脳のエレクトロポレーションおよびスライス培養調製12の成功のワークフローならびに皮質切片培養の経時的共焦点画像化を記載する。
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すべての実験手順は、動物福祉委員会(RegierungspräsidiumTübingen)によって承認され、ドイツ動物福祉法およびEU指令2010/63 / EUに従って実施された。
1. Uteroエレクトロポレーション
2.有機型スライスの文化
3.タイムラプスイメージング
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以前は、 子宮の電気穿孔によるBcl11aの遺伝子欠損は、晩年生まれの上層投射ニューロンの放射状移動を損なうことを示しています10 。 Cre-IRES-GFPを含むDNAプラスミドベクターのエレクトロポレーションは、条件付きBcl11a flox / flox脳11においてBcl11aを効率的に欠失させた。電気穿孔の3日後にE14.5電気穿孔脳を分析したところ、ほとんどのコントロールニューロンはCPに移行したが、多くのBcl11a変異ニューロンはIZおよびVZ / SVZの移動経路に沿って失速した。さらに、 Bcl11a欠損時にIZに特異的なバイポーラ細胞を犠牲にして多極細胞の数が増加することを見出し、分極の欠陥を示唆した10 。
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放射状移動は、新皮質発達における重要なプロセスである。このプロセスの異なる工程に影響を与える遺伝子の変異は、滑脳症と白質heterotopia 1、2を含む重篤な皮質奇形を引き起こす可能性があります。我々は最近、若い移動する皮質突起ニューロンにおいて発現されるBcl11aが、放射状移動において役割を果たすことを示した。我々は、エレクトロポレーションされた脳の急性皮質切片における移動ニューロンの経時的共焦点イメージングを使用して、移動するニューロンにおけるBcl11aの遺伝子欠失が分極および移動の欠陥を引き起こすことを直接実証した。経時変化シリーズを使用して、個々のニューロンの移動経路を追跡し、速度プロファイル、平均移動速度、および移動方向を含む、移動するニューロンの特定のパラメータを計算した10 。
このプロトコルは、分子を研究する際の重要なアプローチを記述する半径方向の移動における機構。短いヘアピン...
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著者は何も開示することはない。
私たちはJacqueline Andratschke、Elena Werle、Sachi Takenaka、Matthias Tobererに優れたテクニカル・アシスタンス、そしてVictor Tarabykinに有益な議論をしてくれたことに感謝します。この作業は、Deutsche ForschungsgemeinschaftのSB(BR-2215)への助成によって支えられました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| イソフルラン | アボット研究所 | 506949 | Forene |
| 6ウェルプレート | コーニング | 351146 | |
| 12ウェルプレート | コーニング | 351143 | |
| 非吸収性外科用縫合糸 | Ethicon | K890H | 3/8 円、13 mm、テーパーポイント |
| マイクロ アドソン鉗子 | ファインサイエンスツール | 11018-12 | 鋸歯状、長さ:12 cm |
| 細かいハサミ | ファインサイエンスツール | 14063-09 | 側面に角度をつけて、長さ:9 cm |
| Mathieu ニードルホルダー | Fine Science Tools | 12510-14 | 炭化タングステン、長さ:14 cm |
| 先端の細かい鉗子 | Fine Science Tools | 11370-40 | ストレート、11 cm |
| Vannas Tübingen 春はさみ | ファイン サイエンス ツール | 15005-08 | 角度付き、9.5 cm |
| リング鉗子 | ファイン サイエンス ツール | 11103-09 | OD: 3mm、内径、2.2 mm、長さ: 9 cm |
| HBSS (10X) | Gibco | 14180046 | |
| L-グルタミン | Gibco | 25030081 | |
| ペニシリン/ストレプトマイシン | Gibco | 15140122 | |
| 馬用血清 | Gibco | ||
| BME | Gibco | 41010026 | |
| ホウケイ酸ガラス 毛細血管 | ハーバード装置 | 30-0016 | 1.0 OD x 0.58 ID x 100 L mm |
| 麻酔システム | ハーバード Apparaus | 72-6471 | |
| 麻酔室 | ハーバード Apparaus | 34-0460 | |
| フルオサーバー フィルター キャニスター | ハーバード Apparaus | 34-0415 | |
| 低融点アガロー | ス Invitrogen | 16520100 | |
| 振動ブレードミクロトーム | ライカ | VT1200 S | |
| 蛍光実体顕微鏡 | ライカ | M205 FA | |
| 実体顕微鏡 | ライカ | M125 | |
| 倒立蛍光組織培養顕微鏡 | ライカ | DM IL LED | |
| 共焦点レーザー走査型顕微鏡 | ライカ | TCS SP5II | |
| ハイブリッド検出器 | ライカ | HyD | |
| 対物レンズ、40倍/0.60NA | ライカ | 11506201 | |
| 顕微鏡温度制御システム | ライフイメージングサービス | キューブ、レンガ&ボックス | |
| 細胞培養インサート | ミリポア | PICM0RG50 | |
| マイクログラインダー | ナリシゲ | EG-45 | を面取りするための38°deg;角度を使用します |
| 。 | 052-0500-900 | Picospritzer III | |
| carprofen | ファイザー アニマルヘルス | NDC 61106-8507 | リマジル |
| emdedding mold | Polysciences | 18986-1 | |
| エンドトキシンフリープラスミド マキシキット | Qiagen | 12362 | |
| ファストグリーン | Sigma F7252 | ||
| ラミニン | Sigma | L2020 | |
| poly-L-リジン | シグマ | P5899 | |
| HEPES | シグマ | H4034 | |
| D-グルコース | シグマ | G6152 | |
| 塩化カルシウム | シグマ | C7902 | |
| 硫酸マゲンシウム | シグマ | M2643 | |
| 重炭酸ナトリウム | シグマ | S6297 | |
| 方形波エレクトロポレーター | ソニデル | CUY21EDIT | |
| 5 mmプラチナディスク電極付きピンセット | Sonidel | CUY650P5 | |
| マイクロピペットプーラー | Sutter Instrument | P-97 | |
| ボックスフィラメント | Sutter Instrument | FB255B | 2.5 mm x 2.5 mm |
| マイクロスプーンスパチュラ | VWR | 231-0191 | 185 mm x 5 mm |
| ガラス底皿、50 mm | World Precision Instruments | FD5040-100 |
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