November 1st, 2007
卵エレクトロポレーションのニワトリは、鳥類胚の遺伝子操作を可能にする技術です。この技法の一般的なアプリケーションは、遺伝子と推定エンハンサーエレメントの機能解析が含まれています。このビデオでは、HH 10ニワトリ胚の神経管のエレクトロポレーションを示しています。注入法と適切な卵の取り扱いが議論されています。
ひよこは、胚が非常に操作しやすく、サイズが大きいため、他の胚よりもはるかに扱いやすいため、優れたモデルシステムです。また、ひよこエレクトロポレーション実験では、短期間で多数の遺伝子をスクリーニングすることができます。こんにちは、マリッサ・ブランクです。
私はシカゴ大学人類遺伝学部のキャシー・ミロン研究室の大学院生です。今日は、ひよこと卵子のエレクトロポレーションを行う方法についてお話ししますが、エレクトロハンバーガーとハミルトンステージ10のニワトリの胚、これはひよこの胚発生の約2日間です。この手順は私たちの研究室で日常的に行われており、通常、私たちが研究しているのは、中枢神経系の発達に関与する遺伝子に興味があるため、脊髄の遺伝子の過剰発現またはノックダウンの影響です。
ですから、今日お見せするオボエレクトロポレーションのテクニックには、いくつかのステップがあります。最初のステップは、卵を窓にすることです。2番目のステップは、実際には神経管の内腔にDNAを注入することです。
そして3番目のステップは、電場を使用してDNAを神経管の片側に押し込むことです。そして、卵を閉じる方法をお見せし、卵をインキュベーターに戻します。さて、始める前に、適切な卵の取り扱いについて少しお話ししたいと思います。
したがって、卵は鶏のブリーダーから購入され、受精します。これらの卵子には胚が含まれているため、取り扱いには注意が必要です。したがって、孵化する前に、卵を13度に保つ必要があります。
この目的のために、小さなワインクーラーを使用し、卵を孵化させる準備ができたら、実際に卵をインキュベーターに入れる前に室温に到達させる必要があります。そして、インキュベーターに入れたら、インキュベーターは華氏100度、つまり摂氏約57度に維持する必要があります。インキュベーターが加湿されていることも重要です 湿度は、適切な胚発生にとって非常に重要です。
エレクトロポレーションのためにこれらの卵を準備するために最初に行うことは、それらを窓にすることです。そして、このプロセスの最初のステップは、卵子からアルブミンを少し取り除くことです。そこで、卵の端に小さなテープを貼り、大きな穴の針を使って端に穴を開け、その後、胚や卵黄を乱さないように、針を卵の底に向けて細心の注意
を払います。そして、注射器を使って約5ミリリットルのアルブミンを取り除きます。その後、別のスコッチテープを使用して卵を再密封します。また、エレクトロポレーションには、スコッチテープは無毒であるため、使用するのに適したテープです。
次のステップは、窓が作られている卵の上に別のテープを置くことです。胚が卵黄の上部に浮かぶため、卵子を孵化させている間は卵子を横に置いておくことが重要です。ですから、横向きに保たれているこの卵子の中には、実は胚がちょうどこのあたりにあるのです。
卵をインキュベーターに入れる前に卵の上部に印を付けて、卵を切り開く前に胚がどこにあるかがわかるようにしました。そこで、湾曲したハサミを使って小さな穴を開け、窓を切ります。作業できるように、できるだけ小さい窓を切り取りたいのですが、必要に応じて後でいつでも大きくすることができます。
さて、卵子をウィンドウに入れたので、実際の注入とエレクトロポレーションに進む準備が整いました。そのために、顕微鏡に移ります。そこで、胚を視覚化するために、胚の下にインディアインクを注入します。
これは、実は私たちの研究室では普段行っていないことです。これらの実験を行うと、実際にはおそらくコントラストなしで胚を見ることができますが、見るのは少し難しいです。したがって、インクが胚の下に広がると、神経管が非常にはっきりと見えるようになるはずです。
つまり、神経管は胚の中央にある明るい色の領域で、胚の向き方では、現在、頭が上部で私とは反対側を向いています。このステージは、ハンマーヘッドステージとも呼ばれます。胚はハンマーヘッドを持っているように見えるので、おそらくそれでわかるでしょう。
ですから、注入するときは、通常、頭が私の方を向くように胚を回転させます。そして、胚を注入するとき、私が目指すのは、頭が拡大する部分の真下にある領域です。ですから、私は焦点を合わせ、この段階で針をここに向けて
注射します。また、ここでは神経管の側面に沿って体節が形成されているのを見ることができます。さて、再び頭、これが脊髄になる神経管です。これで、胚の準備が整いました。
実際に注射をします。そのため、注射に必要なツールは、まずガラスキャピラリーです。これらのガラスキャピラリーがあり、キャピラリープルでガラス針に引き込まれます。
次に、このガラス針を取ります。そして、注入のための適切な開口部を得るためには、針から先端を折る必要があります。これは実際には顕微鏡下でも目視でも行うことができます。
ですから、私は通常、標準的な5番の鉗子を使用し、その後、毛細血管の先端を折っていきます。先端が後ろに折れすぎたり、高すぎたりして、絞りのサイズが適切でなくなる可能性があります。開口部を大きくしすぎると、毛細管に液体を引き込もうとすると抵抗がなくなるため、わかります。
そのため、通常、キャップ液をキャピラリーに引き込むときに得られる抵抗の量によって、開口部が適切なサイズであるかどうかを確認できます。私たちが使用している他の機器は、マウスピペットです。したがって、マウスピペットは3つの部分で構成されています。
マウスピース、チューブにラテックスまたはタイのピース、何か柔軟なもの、そして実際にキャピラリーを保持する部分があります。そして、針を取り、それをゴム製のガスケットに挿入して保持します。ですから、このガラス針は非常に鋭利で、自分を刺すとガラスが割れて皮膚の下に残
ってしまうので、注意が必要です。ですから、ファストグリーン色素で血漿DNAを保持するのに最適なチューブは、小さなPCRチューブであることがわかりました。だから、今すぐ毛細血管に染料を吸い上げます。大丈夫です。また、これを行うときは、針の底とチューブの底に触れないように注意してください。
さて、これで針がロードされました。注入する準備が整いました。ですから、胚は今、頭が私の方を向くようにスコープの下に向けられています。
そして、DNAだけでなく、高速の緑色の色素が入ったガラス針を、浅い角度で取ります。先端を神経管の内腔に神経管に入れます。そして、実際には反対側を通らないように注意する必要があります、なぜならそうすると染料は胚の下に注入されるからです。
それで、私は今、顕微鏡の下で胚の向きを向け、頭が私の方を向くようにしています。ファストグリーンの染料とDNAを充填し、浅い角度で針を刺します。神経管の内腔を埋めることができるように、神経管に穴を開けます。
そして、これを行うときは、実際に行き過ぎて神経管の反対側を押し通さないように注意する必要があります。神経管がこの速い緑色の色素で少し満たされていることが、実際に胚の下に漏れ出していることがわかります。理想的には、それは起こってほしくないものです。
神経管を埋めたいだけですが、神経管は頭から尾までいっぱいにできるはずです。さて、実際にDNAを神経管に注入したので、エレクトロポレーション自体を行う準備が整いました。そして、エレクトロポレーション装置は、ここで私のすぐ隣にあるものです。
したがって、それはいくつかの部分で構成されています。最初の部分は白金電極です。電極ホルダーに保持され、マイクロマニピュレーターで保持され、電極を適切な位置を維持しながら昇降させることができます。
電極はケーブルに取り付けられ、ケーブルはパルス発生器に取り付けられます。また、パルス発生器は、電極間で短いパルスの電気を発生させ、実際にDNAを神経管の片側に押し込むために使用されます。胚をパルスするときは、通常、25ボルトのパルスを使用します。
50ミリ秒続くパルスを5回、これは5秒間にわたって行われます。つまり、たった5つの短いパルスの電気です。これで、電極はマイクロマニピュレーターの胚の真上に配置されました。
電極を胚の上にそっと下げて、電極が神経管と平行に動くようにします。次に、電気のコンダクタンスを助けるために少し媒体を塗布します。そして、実際に胚リオをパルスします。
電極上に気泡が形成されているのがわかります。これは、電極の人が実際に働き、必要な接続をしたことを示す良い兆候です。そして今、私はただ優しく、優しく胚から電極を引き上げるつもりです、そして今、胚は封印される準備ができています。
今、私はあなたに卵をエレクトロパレードする方法を教えました。最後のステップも非常に重要で、それは卵子を再び密封して成長し続けることができるようにすることです。ですから、前に述べたように、湿度は胚のさらなる発達にとって非常に重要です。
ですから、胚を適切に密封したことを確認する必要があります。そのためには、別のテープを取って穴にかぶせるだけですが、卵の中の湿度を失わないように、端の周りでテープが完全に密閉されていることを確認するように細心の注意を払ってください。そして、卵子をインキュベーターに戻し、分析したい段階まで成長させる必要があります。
結論として、今日はハンバーガーとハミルトンステージ10のチキン胚の食べ方、特にこれらの胚の神経管の食べ方を紹介しました。私が今お見せしたプロトコルの重要な側面は、まず胚を傷つけずにウィンドウ化することです。次に、胚を傷つけずに再びDNAを神経管に注入します。
そして3つ目は、電極の適切な配置で、エレクトロポレーションのステップで実際にDNAを目的の場所に取り込むために重要です。最後に、卵をインキュベーターに戻す前に、卵を適切に密封することが重要であることを思い出していただきたいと思います。DNAを食べるときは、GFPレポーターを持つプラスミドを使用し、そのGFレポーターを目的の遺伝子の発現の指標として使用するのが一般的です。
エレクトロポレーション後、通常6〜12時間以内にGFPの発現が見られます。しかし、これは必ずしも目的のタンパク質が最適なレベルで発現していることを意味するわけではありません。したがって、これらの実験を行うときは、最適な発現レベルを得るために、エレクトロポレーション後1〜2日で胚を分析したいと思うかもしれません。
あなたの実験に頑張ってください、そして見てくれてありがとう。
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このビデオは、鳥類胚の遺伝子操作技術である卵内での雛の電気穿孔法を示しています。HH 10の雛胚の神経管の電気穿孔に焦点を当て、注射技術と適切な卵の取り扱いについて議論しています。
In ovo electroporation of chicken embryos provides a rapid, cost-effective system for functional gene analysis in developmental biology, enabling high-throughput screening of genetic constructs relevant to neurodevelopmental target validation. The technique supports early-stage mechanistic de-risking by allowing overexpression or knockdown studies in a physiologically relevant vertebrate model, informing go/no-go decisions in target selection pipelines. Its scalability and reproducibility make it suitable for integration into discovery workflows focused on central nervous system biology and translational biomarker exploration.
In ovo electroporation fits within the early discovery continuum, supporting target validation through functional gene screening and informing lead identification by providing mechanistic insights in a disease-relevant system prior to mammalian preclinical work.