Name: チミジン類似体BrdUを用いたラットの細胞増殖と神経新生を解析するための免疫組織化学技術 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-09-09T14:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 37 s
Description: 学ぶラットの脳におけるBrdU免疫組織化学法による細胞増殖と神経新生の可視化技術。組織の完全性を保ちながら分裂細胞を標識し、運動による神経新生の促進効果を定量的に評価する信頼性の高いプロトコルを解説します。

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技術支援を提供してくれたミゲル・ブルゴス氏とグスタボ・ラーゴ氏に感謝します。また、クロリンダ・アリアス博士、カーラ・ヘルナンデス博士、オスカー・ガリシア博士の試薬と材料の提供に親切な支援をしてくださったことに感謝します。また、この作品のパフォーマンスに資金を提供し、ビデオ制作費を賄ってくれたメキシコイベロアメリカーナ大学の調査部門にも感謝します。

<ol><li>Altman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Are+new+neurons+formed+in+the+brains+of+adult+mammals%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Are new neurons formed in the brains of adult mammals.</a> Science. 135 (3509), 1127-1128 (1962).</li>
<li>Altman, J., Das, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Autoradiographic+and+histological+evidence+of+postnatal+hippocampal+neurogenesis+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Comparative+Neurology%22%5BJournal%5D)">Autoradiographic and histological evidence of postnatal hippocampal neurogenesis in rats.</a> The Journal of Comparative Neurology. 124 (3), 319-335 (1965).</li>
<li>Miller, M. W., Nowakowski, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+bromodeoxyuridine-immunohistochemistry+to+examine+the+proliferation%2C+migration+and+time+of+origin+of+cells+in+the+central+nervous+system%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Use of bromodeoxyuridine-immunohistochemistry to examine the proliferation, migration and time of origin of cells in the central nervous system.</a> Brain Research. 457 (1), 44-52 (1988).</li>
<li>Eriksson, P. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurogenesis+in+the+adult+human+hippocampus%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Medicine%22%5BJournal%5D)">Neurogenesis in the adult human hippocampus.</a> Nature Medicine. 4 (11), 1313-1317 (1998).</li>
<li>Filippov, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Subpopulation+of+nestin-expressing+progenitor+cells+in+the+adult+murine+hippocampus+shows+electrophysiological+and+morphological+characteristics+of+astrocytes%5BTitle%5D)+AND+%22Molecular+and+Cellular+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Subpopulation of nestin-expressing progenitor cells in the adult murine hippocampus shows electrophysiological and morphological characteristics of astrocytes.</a> Molecular and Cellular Neuroscience. 23 (3), 373-382 (2003).</li>
<li>Kempermann, G., Jessberger, S., Steiner, B., Kronenberg, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Milestones+of+neuronal+development+in+the+adult+hippocampus%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+Neurosciences%22%5BJournal%5D)">Milestones of neuronal development in the adult hippocampus.</a> Trends in Neurosciences. 27 (8), 447-452 (2004).</li>
<li>Matiašová, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flow+cytometric+determination+of+5-bromo-2%27-deoxyuridine+pharmacokinetics+in+blood+serum+after+intraperitoneal+administration+to+rats+and+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Histochemistry+and+Cell+Biology%22%5BJournal%5D)">Flow cytometric determination of 5-bromo-2'-deoxyuridine pharmacokinetics in blood serum after intraperitoneal administration to rats and mice.</a> Histochemistry and Cell Biology. 142 (6), 703-712 (2014).</li>
<li>Von Bohlen Und Halbach, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Immunohistological+markers+for+proliferative+events%2C+gliogenesis%2C+and+neurogenesis+within+the+adult+hippocampus%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+and+Tissue+Research%22%5BJournal%5D)">Immunohistological markers for proliferative events, gliogenesis, and neurogenesis within the adult hippocampus.</a> Cell and Tissue Research. 345 (1), 1-19 (2011).</li>
<li>Sage, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((DeconvolutionLab2%3A+An+open-source+software+for+deconvolution+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Methods%22%5BJournal%5D)">DeconvolutionLab2: An open-source software for deconvolution microscopy.</a> Methods. 115, 28-41 (2017).</li>
<li>Manz, W., Arp, G., Schumann-Kindel, G., Szewzyk, U., Reitner, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Widefield+deconvolution+epifluorescence+microscopy+combined+with+fluorescence+in+situ+hybridization+reveals+the+spatial+arrangement+of+bacteria+in+sponge+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Microbiological+Methods%22%5BJournal%5D)">Widefield deconvolution epifluorescence microscopy combined with fluorescence in situ hybridization reveals the spatial arrangement of bacteria in sponge tissue.</a> Journal of Microbiological Methods. 40 (2), 125-134 (2000).</li>
<li>Schindelin, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fiji%3A+An+open-source+platform+for+biological-image+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Methods%22%5BJournal%5D)">Fiji: An open-source platform for biological-image analysis.</a> Nature Methods. 9 (7), 676-682 (2012).</li>
<li>Abràmoff, M. D., Magalhães, P. J., Ram, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Image+processing+with+imageJ%5BTitle%5D)+AND+%22Biophotonics+International%22%5BJournal%5D)">Image processing with imageJ.</a> Biophotonics International. 11 (7), 36-41 (2004).</li>
<li>Giannini, A., Giannini, J. 2D and 3D Fluorescence Deconvolution Manual. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://pages.stolaf.edu/wp-content/uploads/sites/803/2016/12/Giannini_Giannini_Deconvolution_Manual_20161215.p">https://pages.stolaf.edu/wp-content/uploads/sites/803/2016/12/Giannini_Giannini_Deconvolution_Manual_20161215.p</a> (2016).</li>
<li>Taupin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((BrdU+immunohistochemistry+for+studying+adult+neurogenesis%3A+Paradigms%2C+pitfalls%2C+limitations%2C+and+validation%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research+Reviews%22%5BJournal%5D)">BrdU immunohistochemistry for studying adult neurogenesis: Paradigms, pitfalls, limitations, and validation.</a> Brain Research Reviews. 53 (1), 198-214 (2007).</li>
<li>Revilla, V., Jones, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cryostat+sectioning+of+brains%5BTitle%5D)+AND+%22International+Review+of+Neurobiology%22%5BJournal%5D)">Cryostat sectioning of brains.</a> International Review of Neurobiology. 47, 61-70 (2002).</li>
<li>Amaral, D. G., Scharfman, H. E., Lavenex, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+dentate+gyrus%3A+fundamental+neuroanatomical+organization+%28dentate+gyrus+for+dummies%29%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+brain+research%22%5BJournal%5D)">The dentate gyrus: fundamental neuroanatomical organization (dentate gyrus for dummies).</a> Progress in brain research. 163, 3-22 (2007).</li>
<li>Eadie, B. D., Redila, V. A., Christie, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Voluntary+exercise+alters+the+cytoarchitecture+of+the+adult+dentate+gyrus+by+increasing+cellular+proliferation%2C+dendritic+complexity%2C+and+spine+density%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Comparative+Neurology%22%5BJournal%5D)">Voluntary exercise alters the cytoarchitecture of the adult dentate gyrus by increasing cellular proliferation, dendritic complexity, and spine density.</a> Journal of Comparative Neurology. 486 (1), 39-47 (2005).</li>
<li>Leal-Galicia, P., Romo-Parra, H., Rodríguez-Serrano, L. M., Buenrostro-Jáuregui, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regulation+of+adult+hippocampal+neurogenesis+exerted+by+sexual%2C+cognitive+and+physical+activity%3A+An+update%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Chemical+Neuroanatomy%22%5BJournal%5D)">Regulation of adult hippocampal neurogenesis exerted by sexual, cognitive and physical activity: An update.</a> Journal of Chemical Neuroanatomy. 101, 101667(2019).</li>
<li>Gould, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+widespread+is+adult+neurogenesis+in+mammals%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">How widespread is adult neurogenesis in mammals.</a> Nature Reviews Neuroscience. 8 (6), 481-488 (2007).</li>
<li>Ngwenya, L. B., Peters, A., Rosene, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Light+and+electron+microscopic+immunohistochemical+detection+of+bromodeoxyuridine-labeled+cells+in+the+brain%3A+Different+fixation+and+processing+protocols%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Histochemistry+and+Cytochemistry%22%5BJournal%5D)">Light and electron microscopic immunohistochemical detection of bromodeoxyuridine-labeled cells in the brain: Different fixation and processing protocols.</a> Journal of Histochemistry and Cytochemistry. 53 (7), 821-832 (2005).</li>
<li>Ansorg, A., Bornkessel, K., Witte, O. W., Urbach, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Immunohistochemistry+and+multiple+labeling+with+antibodies+from+the+same+host+species+to+study+adult+hippocampal+neurogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Immunohistochemistry and multiple labeling with antibodies from the same host species to study adult hippocampal neurogenesis.</a> Journal of Visualized Experiments. (98), e52551(2015).</li>
<li>Tuttle, A. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Immunofluorescent+detection+of+two+thymidine+analogues+%28CldU+and+IdU%29+in+primary+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Immunofluorescent detection of two thymidine analogues (CldU and IdU) in primary tissue.</a> Journal of Visualized Experiments. (46), e2166(2010).</li>
<li>Tischler, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Triple+immunohistochemical+staining+for+bromodeoxyuridine+and+catecholamine+biosynthetic+enzymes+using+microwave+antigen+retrieval%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Histochemistry+and+Cytochemistry%22%5BJournal%5D)">Triple immunohistochemical staining for bromodeoxyuridine and catecholamine biosynthetic enzymes using microwave antigen retrieval.</a> Journal of Histochemistry and Cytochemistry. 43 (1), 1-4 (1995).</li>
<li>Taupin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Protocols+for+studying+adult+neurogenesis%3A+Insights+and+recent+developments%5BTitle%5D)+AND+%22Regenerative+Medicine%22%5BJournal%5D)">Protocols for studying adult neurogenesis: Insights and recent developments.</a> Regenerative Medicine. 2 (1), 51-62 (2007).</li>
<li>Leuner, B., Glasper, E. R., Gould, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thymidine+analog+methods+for+studies+of+adult+neurogenesis+are+not+equally+sensitive%5BTitle%5D)+AND+%22Biosystems%22%5BJournal%5D)">Thymidine analog methods for studies of adult neurogenesis are not equally sensitive.</a> Biosystems. 517 (2), 123-133 (2010).</li>
<li>Magavi, S. S., MacKlis, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+newborn+cells+by+BrdU+labeling+and+immunocytochemistry+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+in+Molecular+Biology%22%5BJournal%5D)">Identification of newborn cells by BrdU labeling and immunocytochemistry in vivo.</a> Methods in Molecular Biology. 438, 335-343 (2008).</li>
<li>Kempermann, G., Gast, D., Kronenberg, G., Yamaguchi, M., Gage, F. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Early+determination+and+long-term+persistence+of+adult-generated+new+neurons+in+the+hippocampus+of+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Development%22%5BJournal%5D)">Early determination and long-term persistence of adult-generated new neurons in the hippocampus of mice.</a> Development. , 391-399 (2003).</li>
<li>Ramos-Vara, J. A., Beissenherz, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimization+of+immunohistochemical+methods+using+two+different+antigen+retrieval+methods+on+formalin-fixed%2C+paraffin-embedded+tissues%3A+Experience+with+63+markers%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Veterinary+Diagnostic+Investigation%22%5BJournal%5D)">Optimization of immunohistochemical methods using two different antigen retrieval methods on formalin-fixed, paraffin-embedded tissues: Experience with 63 markers.</a> Journal of Veterinary Diagnostic Investigation. 12 (4), 307-311 (2000).</li>
<li>Ramos-Vara, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Principles+and+methods+of+immunohistochemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+in+Molecular+Biology%22%5BJournal%5D)">Principles and methods of immunohistochemistry.</a> Methods in Molecular Biology. 1641, 115-128 (2017).</li>
<li>Wojtowicz, J. M., Kee, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((BrdU+assay+for+neurogenesis+in+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Protocols%22%5BJournal%5D)">BrdU assay for neurogenesis in rodents.</a> Nature Protocols. 1 (3), 1399-1405 (2006).</li>
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著者は開示するものは何もありません。

成体神経新生は、生涯を通じて新しいニューロンを生成する可能性のある成体神経前駆細胞のニッチで最も頻繁に発生するプロセスです。ブロモデオキシウリジン(BrdU)標識は、成人の脳で新たに生成された細胞の数を特徴付けるために免疫学で広く使用されています。BrdUは主に離散的な脳領域(神経原性ゾーン)の細胞に取り込まれます。これらの細胞は、海馬の歯状回である脳室下帯(SVZ)に位置し、顆粒下帯(SGZ)として知られる顆粒状細胞と顆粒状細胞の間にあります1,2,18。さらに、視床下部、線条体、新皮質、扁桃体など、成人期の増殖能力の低下を特徴とするさまざまな脳領域があります19。前述のように、BrdU染色は、細胞増殖を検出するための成人の神経新生研究に一般的に使用される方法です。ただし、BrdUをマーカーとして使用するには、制限と落とし穴があります。1つ目は、BrdUが細胞周期マーカーであるということです。したがって、細胞の運命を同定し、標識された細胞の特定の発生段階を検出するための細胞マーカーを含めるために、二重または三重染色を実行する必要があります。BrdUに関するもう1つの懸念は、DNAの安定性を改変する毒性および変異原性溶液であり、細胞機能と細胞周期を変化させる可能性があることです。投与プロトコルと投与用量(50〜600 mg / kg)に従うことを決定する際には、以前の情報を考慮する必要があります。.別の重要な特徴は、BrdUがDNA合成マーカーであり、細胞増殖マーカーではないことである14。したがって、細胞増殖を、DNA修復、中絶細胞周期の再突入、遺伝子重複などの他のイベントと区別することは重要です。研究者は、BrdUの適切な使用を確実にするために、適切な管理に従う必要があります。これらの問題と制限についてのより詳細な議論については、Taupinの研究14を確認することをお勧めします。免疫組織化学プロトコルの標準化プロセスは、時間がかかり、困難な場合があります。この作業では、IHCプロトコルを成功させるためのすべての一般的な手順を示しました。ただし、すべての研究グループが組織、抗体、および状態を事前にテストおよび評価することをお勧めします。試験と評価は、試験する抗体および組織ごとに、少なくとも3つの異なるレベルのインキュベーション、洗浄ステップ、および強度を使用して実施する必要があります。また、研究者が特定のニーズと要件を満たす最適なプロトコルを選択できるように、追加のプロトコルを確認することをお勧めします20,21,22,23,24,25。
前述のように、この手順には、科学論文で一般的に使用され言及されているいくつかのステップと方法論的考慮事項が含まれますが、これについては後で説明します。研究者は、技術、予算、機器、セットアップ、および主な研究目標の観点から、抗体を慎重かつ正確に選択することをお勧めします。抗体は、後で実験でテストするのと同じ種類の組織でテストする必要があります。また、固定技術との互換性をテストするために、同じ目的でテストされた抗体(IHC)の使用(つまり、ウェスタンブロットまたはフローサイトメトリー技術だけでなく)を使用することをお勧めします。BrdU染色を投与するために、腹腔内注射、腹腔内注入、経口摂取、または脳室内注入などの異なる経路を使用することができる(各技術のより詳細な説明については、参考文献26を参照されたい)。腹腔内注射を選択した場合は、BrdUが腸領域を避けて腹腔に投与されていることを確認してください。腸にはいくつかの細胞が重複しているため、BrdUが脳に到達する前にBrdUを使い果たす可能性があり、標識された細胞の数に影響を与えます。溶液の浸透性を高めるため、薄い切片を取得することが重要です。厚さ40μmの冠状スライスを吻側尾方向に切断し、Kempermannらによって提案された立体学的手順に従って24ウェル細胞培養プレートに移した27。免疫組織化学は、スライドに取り付けられた組織またはフリーフローティングセクションとして実行できます。BrdUは細胞核の奥深くに位置するため、浮遊切片への溶液の浸透を可能にし、より良い結果と関心領域へのより良いアクセスを提供します。一次抗BrdU抗体がアクセスできるようにするには、DNA結合を開く(DNA変性)ことが重要です。この作業では、HCIインキュベーションを使用してこれらの特定の手順を実行しました。一方、非特異的エピトープをブロックするプロセスは、細胞シグナルのより正確な同定を可能にした。
良好な膜透過処理により、抗体は関心領域に適切に浸透することができます。Triton X-100などの透過処理剤をPBS++およびPBS+溶液に添加すると、膜透過性が向上します。このプロトコルでは、PBS試薬とトリス緩衝生理食塩水(TBS)試薬の両方を使用できます。予算の面では、TBSはPBSよりも相対性理論が安い可能性があります。ただし、PBSは抗リン酸抗体を妨害し、アルカリホスファターゼ結合抗体を阻害する可能性があるため、標的がリン酸化によって翻訳後修飾(すなわち、リン酸化)される場合は、PBSの使用を避けてください。この作業にはPBSを使用し、組織洗浄ステップがより具体的なシグナルを与えることがわかりました。また、研究者はどちらかを使用して少なくとも3回の洗浄サイクルを実行することをお勧めします TBS o PBS.溶液は新たに調製する必要があります。抗原賦活化(AR)は、三次および四次抗原の構造を修飾する固定によって引き起こされる抗原性の喪失を減らすことを目的とした方法です。この減少により、抗原は抗体によって検出不可能になります28,29。このプロトコルで使用されている熱誘起エピトープ検索(HIER)は、高温または強アルカリ加水分解(EDTA pH 8.5またはTris pH 9.5などの他の緩衝液を使用)によってホルムアルデヒドとタンパク質の間の化学反応を逆転させようとしました。結果を比較し、プロトコルに最適なものを選択するために、異なるARプロトコルで新しい抗体をテストすることが不可欠です。この最後のステップは、通常のプロトコルではオプションである可能性があります。しかし、このプロトコルでより良い結果を得るために、抗原賦活化プロトコルで組織を処理しました。
一次染色色と非染色構造を可視化し、免疫反応による一次染色色をマスキングしないようにする方法を考慮して、正しい最終コントラスト色と対比染色法を選択することが重要です。蛍光顕微鏡では、DAPI(4',6-ジアミジノ-2-フェニルインドール)は非常に一般的な核および染色体の対比染色であり、DNAのAT領域に結合すると青色蛍光(吸収:360 nm、発光:460 nm)を発します。DAPI含有封入剤が利用可能で、使いやすいです。これにより、画像取得のための優れた信号保持が得られます。過酸化物反応については、IHCはクレジルバイオレット、ヘマトキシリン、ニュートラルレッド、メチルグリーン染色などのさまざまなオプションで利用可能でした。複数の免疫染色技術の場合、交差反応性を回避するために用いられる固定技術30に適合する抗体を選択することが重要である。単発染色の問題点や合併症が解決したら、必要に応じて別の色染色を行います。二次抗体間の非特異的結合を制御することが重要です。これは、一次抗体の同じ宿主種で産生された二次抗体を使用する前に一次抗体を飽和させることによって行うことができます。例えば、ウサギで産生された抗マウス抗体およびヤギで産生された抗ウサギ二次抗体を使用する場合、ヤギで産生された抗ウサギ抗体は、ウサギで産生される抗マウス抗体の前に使用しなければならない。逐次法が完全に支配的である場合、同時免疫染色プロセスを開始することができる。この方法では、二次抗体を適切に選択することが不可欠である。理想的には、交差反応性を避けるために、これらの抗体はすべて同じ宿主動物に由来する必要があります。ポジティブコントロールを実行して、染色法が出生後の海馬組織(この年齢前後の豊富な神経新生)で正確に機能することを確認することをお勧めします。陽性対照組織に染色の問題が見られる場合は、手順を確認して確認し、修正と調整を行い、良好な染色が得られるまで繰り返します。次に、陰性対照を実行して、特定の一次抗体を省略するか、正常血清(一次抗体と同じ種)に置き換えることにより、抗体が正しく機能することをテストします。冒頭で述べたように、画像デコンボリューションは強力なツールであり、共焦点顕微鏡が利用できない場合の代替手段を提供します。透過光明視野、広視野蛍光、共焦点蛍光顕微鏡を使用して得られたすべての画像に画像デコンボリューションを適用できます。画像デコンボリューションの究極の目的は、取得システムが劣化したという元の信号を再構築することです10。
要約すると、チミジン類似体BrdUの免疫検出によって視覚化された新しく生成された細胞の同定は、複雑ではあるが強力な技術である。この研究は、特に成体の海馬神経新生の分野の科学者が新しい細胞をより正確に定量化するのを助ける試みです。この取り組みが科学界に役立ち、免疫組織化学技術による細胞増殖の研究の微調整が容易になることを願っています。

新しいニューロンが生涯を通じて成人の脳に生成されるという考えは、何十年にもわたって科学界を魅了してきました。脳がその寿命を通じて新しいニューロンを生成するという知識は、分裂下の細胞の検出によって達成されました1,2。成人脳で新たに生成されたニューロンの検出は、ラットにトリチウム化チミジン(チミジン-H3)を頭蓋内注射し、オートラジオグラムによって細胞周期の細胞を検出することによって最初に同定されました1,2。グリアの細胞分裂と神経芽細胞の存在が報告され、これは出生後の神経新生に関する最初の有望なデータでした1。それにもかかわらず、チミジン-H3の使用と検出は放射能の使用を意味し、それはそれを管理する人々に有害である可能性があります。神経系における細胞の増殖、遊走、および起源の研究におけるBrdU免疫組織化学の適合性を調べる最初の取り組みは、1988年にMillerとNowakowskiによって登場しました3。1998年、Erikssonらが発表した論文は、5-ブロモ-2'-デオキシウリジン(BrdU)4を注射された患者のヒト成人脳の死後、新しいニューロンが視覚化されることを示しました。これらの患者は、腫瘍の成長を標識するためにBrdU注射(250 mgの静脈内投与)を受けました4。この手法は動物モデルに採用されました。これらの方法の導入は、放射性化合物を使用せずに新たに生成された細胞の検出を可能にしたため、この分野にとって画期的な出来事となりました。この手順は、この分野でのさらなる研究を促進するために、成人の脳ニッチにおける細胞増殖を測定するためのゴールドスタンダードになりました。
チミジン類似体技術の制限は、新たに生成された細胞についての細胞同一性の決定を可能にしないことである。しかし、免疫組織化学は、同じ細胞を二重または三重に標識する技術を行うことを可能にし、新しく生成された細胞の細胞運命、さらには成熟段階を検証し、分野のさらなる進化につながります。この方法は、新しく生成された細胞をグリア、未分化ニューロン、または完全に成熟した顆粒細胞に分化させ、さらにはそれらが回路に積極的に関与しているかどうかを判断することを特徴としていました。この分野におけるもう一つのブレークスルーは、ネスチンのドメイン下にある未分化細胞を同定するためのトランスジェニックモデルの使用でした。ネスチン-GFPトランスジェニックマウスは、ネスチンプロモーターの制御下にある増強された緑色蛍光タンパク質(GFP)を発現します。ネスチンは、前駆細胞5を特徴とする中間径フィラメントである。ネスチン-GFPトランスジェニックマウスにより、神経新生に関与する初期の発生ステップを確立することができました6。しかし、重要な制限は、一部の科学グループ、特に発展途上国の科学グループにとって費用効果が高くなる実験施設で、特別な条件下でネスチン-GFPトランスジェニックマウスコロニーを維持できることです。
上記の手法には長所と短所があります。しかし、免疫組織化学(IHC)による増殖細胞の同定と、細胞成熟段階または細胞運命を特定するための免疫蛍光による二重または三重標識技術を実行する可能性は、これまでのところ、成体の神経新生を測定する最も実行可能な方法です。免疫組織化学を用いた同定プロセスは、タンパク質、タンパク質ドメイン、またはヌクレオチドを、一次抗体として知られるそれらの認識を可能にする特異的抗体で標識することからなる。後者は二次抗体によって認識され、二次抗体と結合した色原体(例えば、西洋ワサビペルオキシダーゼ)または蛍光色素(例えば、FITC)でマークされる。顕微鏡は、色原体と蛍光色素の両方のシグナルを検出できます。IHCを用いて、膜タンパク質、細胞骨格タンパク質、またはBrdUなどの核成分を同定することができる。一方、BrdUは競合によってS期にDNAに取り込まれるため、細胞核に見出すことができる。したがって、重要なステップはHClによるDNA変性であり、これによりDNA結合が開き、BrdU抗体がDNA内のBrdUにアクセスできるようにします。BrdUは、腹腔内投与後、それぞれ15分および60分間、マウスおよびラット血清中に飽和濃度で存在し、その後、それぞれ60分および120分で検出不能レベルまで急速に低下することを知ることが不可欠である7。
ここでは、西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)とDAB(3,3'-ジアミノベンジジン)サンシグナル増幅(ステップ4.1)を用いた発色間接検出(ステップ4.1)、アビジン-ビオチン複合体(ABC)増幅(ステップ4.1)、シグナル増幅なしの間接免疫蛍光検出(ステップ4.4)、標識ストレプトアビジン-ビオチン(LSAB)増幅(ステップ4.3)の4つの異なるが密接に関連するIHC技術について説明します。それぞれの方法には長所と短所があり、特定の組織要件に役立つ可能性があります( 表1を参照)。非結合一次抗体を使用する場合、発色検出法から蛍光検出法に変更するために、手頃な価格で簡便であるため、間接ICH法を採用することにしました。HRPアプローチは、その手頃な価格、高い安定性、高い回転率、および基質の完全な可用性のために、一般的に使用されるIHC方法です。それでも、染色法が正確に機能することを確認するためにポジティブコントロールを使用し、抗体の機能を効果的にテストするためにネガティブコントロールを使用することをお勧めします。複数の免疫染色またはマルチプレックスIHC法(ステップ6を参照)は、1回の実験で組織切片から大量のデータを取得するための強力なツールです。この手法は、サンプルの入手可能性が限られている場合に特に重要です。別の利点は、組織の完全性を維持しながら、同じ細胞空間で共発現する特定のタンパク質を同時に同定できることです。マルチプレックスは、特定の増殖段階(例えば、ネスチン、GFAP、DCX、Ki-67)の間に発現する異なるマーカーを染色することを可能にし、より詳細な増殖および分化研究に到達することを可能にする8。交差反応性を避けるために、使用される固定技術に適合する抗体を選択することが重要です。新しい抗体(BrdUを含む)を個別にテストして、メソッドを調整および改良することをお勧めします。次に、二重逐次染色を導入し、最後に、逐次法が完全に支配的になったときに同時免疫染色プロセスを開始します。この方法には、適切な二次抗体を選択することが重要です。
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td>方式</td>
			<td>具体的な方法</td>
			<td>利点</td>
			<td>欠点</td>
		</tr><tr><td rowspan="2">間接検出方式</td>
			<td>DABとのペルオキシダーゼ反応</td>
			<td>1.直接検出および間接蛍光法よりも高感度。 2.蛍光色素よりも光退色に対する耐性が高い。 3. 蛍光検出法よりも低コスト</td>
			<td>1.より少ない色の染料で多重化することは困難である。 2.同じ細胞空間で共発現したターゲットに対して複雑です。 3.同じ組織上の希少なターゲットと豊富なターゲットを同時に行うためのダイナミックレンジの縮小。</td>
		</tr><tr><td>蛍光</td>
			<td>1.より多くの色の染料を使用した多重化に最適で簡単です。 2.同じ細胞空間で共発現したターゲットに最適です。 3.同じ組織上の希少で豊富なターゲットを同時に行うためのより良いダイナミックレンジ。 4.追加の手順はありません。</td>
			<td>1.DAB法による間接ペルオキシダーゼ反応よりも感度が低い。 2.経時的な光退色に対する耐性が弱い。 3.より高価です。</td>
		</tr><tr><td rowspan="3">信号増幅方式</td>
			<td>アビジン-ビオチン複合体(ABC)</td>
			<td>1.直接および間接検出方法よりも感度が高い。 2.バックグラウンドを減らす</td>
			<td>1. 追加手順。 2.増幅しないよりも高価です。</td>
		</tr><tr><td>標識ストレプトアビジン-ビオチン(LSAB)</td>
			<td>1.直接および間接検出方法よりも感度が高い。 2.ABC法よりも組織浸透が大きい。 3.バックグラウンドを減らす</td>
			<td>1. 追加手順。 2. ABC法よりも高価です。</td>
		</tr><tr><td>追加の増幅方法ではない</td>
			<td>1.低コスト。 2.追加の手順はありません。 3.豊富なターゲットに最適です。</td>
			<td>1.感度が低い:ターゲットが豊富で問題があります。</td>
		</tr></tbody></table>表1:IHC技術の長所と短所。 この表は、間接検出法の長所と短所を示しています:(3,3'-ジアミノベンジジン)DABとのペルオキシダーゼ反応と蛍光;シグナル増幅法:アビジン-ビオチン複合体(ABC)、標識ストレプトアビジン-ビオチン(LSAB)、および追加の増幅法ではありません。
高解像度の画像は、適切な分析を実行し、結果を提示するための基本です。解像度を向上させるには、1)より良い顕微鏡設計(共焦点、多光子など)の使用、または2)デコンボリューション9を使用して画像を強調するためにぼかしプロセスを数値的に反転させる2つのアプローチがあります。残念ながら、共焦点顕微鏡は、機器とそのサービスのコストが高いため、手頃な価格ではありません10。広視野落射蛍光顕微鏡とそれに続くzスタック画像のデコンボリューションは、共焦点顕微鏡に代わる適切で低コストの代替手段を提供します8,9。上述のように、デコンボリューション目標は、数学的除去アルゴリズム10を用いて落射蛍光または共焦点顕微鏡によって得られた画像に示されるぼやけ、焦点ずれヘイズおよび歪みを低減することによって、取得システム9によって劣化した元の信号を復元することである。取得したぼやけた画像は、観測対象物を3次元点像分布関数(PSF)で畳み込んだ結果として数学的にモデル化することができる。PSFは、組織試料によって放出され、顕微鏡によって収集された光の点の理論回折パターンである。PSFファイルは、カメラのCCDセル間隔、使用する媒体の屈折率、対物レンズの開口数、蛍光色素の発光波長、画像サイズ、zスタック処理方法の画像数、およびそれらの間のスペースなど、各画像の特定の条件で作成されます(表2の技術仕様を参照)。言い換えれば、PSFファイルは、顕微鏡観察9に対するイメージングセットアップの影響を要約する。ただし、回折PSF 3Dプラグイン(https://imagej.net/Diffraction_PSF_3D)を使用して、zスタック画像ごとに独自のPSFファイルを作成します。Zスタック画像は、スライドの同じXY位置で定義された深さ(z軸)からの一連のデジタル化された光学セクションです。コンピュータは、他の焦点面にあるオブジェクトから発信された信号を再割り当てすることによって、フォーカス面から得られた情報をコンパイルします。zスタック画像を作成するには、スライドの異なるフォーカスレイヤーから画像を取得する必要があります(たとえば、深さ1μmごとに同じXY領域の10個の異なる画像)。次に、メーカーまたはフィジーが提供する顕微鏡ソフトウェアを使用して、zスタックまたは3D画像を作成します。結果は、単一のスタック画像ファイル(たとえば、異なる焦点を持つ10個の画像)になります。デコンボリューション顕微鏡用のオープンソースソフトウェアなど、いくつかの顧客固有のツールとソフトウェアソリューションがあります。フィジー11プラグインであるDeconvolutionLab29を使用したデコンボリューションプロセスの出力を示します(ImageJ12の配布)。デコンボリューションは、最終的な顕微鏡写真の分解能を向上させるのに役立ちます(図1B、Cを参照)。詳細と手順については、参考文献13を読むことを強くお勧めします。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61483/61483fig01.jpg"> 図1:複数のカラーチャンネルの3Dデコンボリューションの代表的な画像。 (a)低倍率でのDG。(B)各チャンネルの元のZスタック画像とマージされた画像。(C)各チャンネルの3DデコンボリューションZスタック画像とマージされた画像。この脳は、身体活動グループの一部であったラットからのものでした。標識ストレプトアビジン-ビオチン(LSAB)増幅法を用いた。BrdUを示すためのCy3ストレプトアビジン結合抗体(赤色)、対比染色としてDAPI(青色)、およびアストログリアマーカーとしてグリア線維性酸性タンパク質(GFAP)を示した(緑色)。ML =分子層;GCL =顆粒細胞層;SGZ =亜粒状ゾーン。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61483/61483fig01large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
この作業の目的は、免疫染色で陽性で成功した結果を得るためのステップの詳細な説明を提供し、共焦点顕微鏡を使用せずにBrdUベースの研究で一般的に使用されるステップをリストすることです。BrdU染色は、染色を成功させるために注意深く従わなければならないいくつかのステップを必要とする技術です。これらの染色技術の標準化には、通常数か月かかり、時間とリソースを大量に消費します。この記事は、時間とエラーを減らすことで、この分野から始めるグループに情報を提供できると期待していました。

<table><tbody><tr><td>試薬の準備とセットアップ</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ドナーホース血清</td><td>BioWest</td><td>S0900</td> PBSパラホルムアルデヒド試薬グレード、結晶性(PFA)Sigma-Aldrich P6148毒性、可燃性塩化カリウム Sigma-Aldrich 746436-500G<td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>リン酸カリウムのブロッキングおよびインキュベーション溶液、モノベーシック</td><td>J.T Bker</td><td>3246-01</td><td></td></tr><tr><td>サカローズ</td><td>J.T ベイカー</td><td>4072-01</td><td></td></tr><tr><td>塩化ナトリウム</td><td>マイヤー</td><td>2365-500G</td><td></td></tr><tr><td>水酸化ナトリウム</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S5881-500G</td><td>Corrisive, pH を較正する</td></tr><tr><td>リン酸ナトリウム 二塩基性</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S9763-5KG</td><td></td></tr><tr><td>Triton-x 100</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T8787</td><td></td></tr><tr><td>チミジン類似体BRDU投与</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>5-ブロモ-2&prime;-デオキシウリジン、BrdU</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>B9285</td><td>毒性(変異原性、催奇形性)</td></tr><tr><td>23&ndash;27G 皮下注射針</td><td>BD PrecisionGlide</td><td></td><td></td></tr><tr><td>生理食塩水</td><td>PiSA</td><td>30130032</td><td></td></tr><tr><td>シリンジ 1 mL</td><td>NIPRO</td><td></td><td></td></tr><<tr><td>em>TISSUE PREPARATION</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>15 ml ポリプロピレン コニカル チューブ</td><td>Thermo Scientific</td><td>339650</td><td></td></tr><tr><td>50 ml ポリプロピレン コニカル チューブ</td><td>Thermo Scientific</td><td></td><td></td>339652</tr><tr><td>解剖ツール</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ギロチン</td><td>・ストールティング</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ミクロトーム クライオスタット</td><td>MICROM</td><td>HM525</td><td></td></tr><tr><td>ネットウェル 15 mm ポリエステルメッシュ メンブレンインサート</td><td>コーニング</td><td>3477</td><td>12ウェル培養プレートにプリロード</td></tr><tr><td>ネットウェルプラスチック 12ウェルキャリアキット</td><td>コーニング</td><td>3520</td><td>15 mm ポリエステルメッシュ用メンブレンインサート</td></tr><tr><td>ネットウェルプラスチック6ウェルキャリアキット</td><td>コーニング</td><td>3521</td><td></td></tr><tr><td>灌流ポンプ</td><td>コールパーマー</td><td>7553-70</td><td></td></tr><tr><td>シェーカー</td><td>IKA</td><td>ROKCER 3D デジタル</td><td></td></tr><tr><td>免疫染色</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>クレシルバイオレット</td><td>シグマ・アルドリッチ</td><td>C5042</td><td>1%, 感光性</td></tr><tr><td>DABペルオキシダーゼ(HRP)基質キット(ニッケル付き)、3,3'-ジアミノベンジジン</td><td>ベクターラボラトリーズ</td><td>SK-4100</td><td>発がん性、光感受性</td></tr><tr><td>ヒドクロル酸</td><td>J.T.Baker</td><td>9535-05</td>腐食性<td>、pHを較正する</td></tr>過<tr><td>酸化水素、50%</td><td>Meyer</td><td>5375-1L</td><td>有毒、酸化性</td></tr><tr><td>パーマウントマウント媒体</td><td>フィッシャーケミカル</td><td>SP15-500</td><td></td></tr><tr><td>VECTASHIELD 退色防止封入剤 DAPI</td><td>ベクターラボラトリーズ</td><td>H-1200</td><td>感光性</td></tr><tr><td>VECTASTAIN&reg; Elite&reg; ABC Kit ペルオキシダーゼ (HRP)</td><td>Vector Laboratories</td><td>PK-6100</td><td>酵素、アビジン/ビオチンベースの増幅システム</td></tr><tr><td>Primary 抗体</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>抗GFAP抗体</td><td>Sigma-Aldrich で産生されたウサギ Sigma-Aldrich</td><td>HPA056030</td><td>1:500</td></tr><tr><td>モノクローナル抗BrdU抗体で産生されたマウス</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>B2531</td><td>1:250</td></tr><tr><td>Secondary Antibodies</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Biotin-SP (long spacer) AffiniPure Donkey Anti-Mouse IgG (H+L)</td><td>Jackson ImmunoResearch</td><td>715-065-151</td><td>1:250</td></tr><tr><td>ヤギ抗マウスIgG (H+L) 交差吸着二次抗体, HRP</td><td>Invitrogen</td><td>G-21040</td><td>1:1000</td></tr><tr><td>ヤギ抗マウスIgG (全分子), TRITC</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T5393</td><td>1:250</td></tr><tr><td>ヤギ抗ウサギIgG(H + L)交差吸着、FITC</td><td>Invitrogen</td><td>F-2765</td><td>1:250</td></tr>スト<tr><td>レプトアビジン、Cy3</td><td>Vector Laboratories</td><td>SA-1300</td><td>1:250</td></tr><tr><td>イメージングおよび分析</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>コンピューター</td><td>Dell Computer Company</td><td>T8P8T-7G8MR-4YPQV-96C2F-7THHB</td><td>プロトコルのプロセスを制御および監視するため</td></tr><tr><td>CCDカメラ</td><td>オリンパス</td><td>UC50</td><td></td></tr><tr><td>cellSens スタンダードソフトウェア</td><td>オリンパス</td><td>cellSens スタンダードエディション</td><td>アクイジションソフトウェア</td></tr><tr><td>落射蛍光顕微鏡</td><td>オリンパス</td><td>BX53</td><td></td></tr><tr><td>高圧 130W 水銀アークランプ</td><td>オリンパス</td><td>U-HGLGPS</td><td></td></tr><tr><td>低自家蛍光浸漬油</td><td>オリンパス</td><td>MOIL-30 Type F</td><td></td></tr><tr><td>マイクロカバーグラス(VWR、カタログ番号48404 454、24&nbsp; 60 mm)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>顕微鏡スライド(VWR、カタログ番号48323-185、76&nbsp; 26 mm)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>U-FBWフィルターキューブ</td><td>オリンパス</td><td>U-FBW</td><td>励起460 - 495 nm、ダイクロイックミラー505 nm、サプレッション510 nm</td></tr><tr><td>U-FGWフィルターキューブ</td>オ<td>リンパス</td><td>U-FGW</td><td>励起530 - 550 nm、ダイクロイックミラー570 nm、サプレッション575 nm</td></tr><tr><td>U-FUW フィルターキューブ</td><td>オリンパス</td><td>U-FUW</td><td>励磁 340 - 490 nm、ダイクロイックミラー 410 nm、サプレッション 420 nm</td></tr></tbody></table>

チミジン類似体brduを用いたラットの細胞増殖と神経新生を解析するための免疫組織化学技術

Immunohistochemistry Techniques to Analyze Cellular Proliferation and Neurogenesis in Rats Using the Thymidine Analog BrdU

成体海馬神経新生(AHN)の分野で最も重要なことの1つは、新しく生成された細胞の同定です。チミジン類似体(5-ブロモ-2'-デオキシウリジン(BrdU)など)の免疫検出は、これらの新しく生成された細胞を視覚化するために使用される標準的な技術です。したがって、BrdUは通常、小動物に腹腔内に注射されるため、チミジン類似体はDNA合成中に分裂細胞に取り込まれます。検出は、脳スライスの免疫組織化学的分析によって行われる。この技術を使用しているすべての研究グループは、染色を成功させるために細部に特別な注意を払う必要があることを理解できます。たとえば、重要なステップはHClによるDNA変性であり、これにより細胞核に到達して染色することができます。しかし、既存の科学報告では、そのようなステップのほとんどが詳細に説明されていません。したがって、技術の標準化は、ポジティブで成功した結果が得られるまでに数か月かかる可能性があるため、新しいラボでは困難です。この作業の目的は、チミジン類似体BrdUを使用する場合に、免疫染色技術の肯定的で成功した結果を得るための手順を詳細に説明し、詳しく説明することです。プロトコルには、試薬の調製とセットアップ、げっ歯類へのチミジン類似体の投与、経心灌流、組織調製、ペルオキシダーゼ免疫組織化学反応、アビジン-ビオチン複合体の使用、免疫蛍光、対比染色、顕微鏡イメージング、および細胞分析が含まれます。

上記の方法は、余分な身体活動のない対照群とは対照的に、自発的な身体活動後の成体ラット海馬の新生細胞を定量するために適用された。ポジティブコントロールとして出生後ラット海馬を用いた。生後3ヶ月の雄ラットは、7日間、自発的な身体活動プロトコル(エンドレスホイール)の下にありました。6日目に、ラットにBrdUを注射し(セクション2)、その後12時間ごとに3回完全に注射しました。.3つの細胞周期分裂を完了するために、動物を最後のBrdU注射の8時間後に経心灌流した(セクション3)。同じ手順を、比較対照として使用する身体活動を受けなかった生後3か月のラットにも使用しました。.陽性対照として、1日齢のラットの仔(生後1日目)に、上記のセクション2で説明したように、BrdUを1回注射した。注射の1日後(生後2日目)、ステップ3.4に記載されているように、子犬を安楽死させ、頭をPFA溶液に浸しました。成体ラットを深く麻酔し(ステップ3.1)、ステップ3.2に記載されるように経心灌流した。脳を解剖し、後固定した(ステップ3.4)。脳を40μmの冠状切片に切断した(ステップ3.5)。切片を、工程4に記載されるように、BrdU免疫組織化学のために処理した。
西洋ワサビペルオキシダーゼとDAB IHCとの反応を染色(ステップ4.1)に使用し、DGのBrdU陽性細胞をカウントしました。図5は、BrdU標識細胞を用いたDG切片を示す。図5C、Dは、高倍率でのDG断面の代表部を示す。標識された細胞は強い暗色染色を示し、矢印でマークされた。挿入図は、実験群および対照群における標識細胞の平均数を示す(ステップ8.1に記載されるように陽性細胞に6を掛けたカウント)。スチューデントのt検定では、BrdU陽性細胞の数に有意差があることが明らかになりました(t(10) = 2.704、p = 0.0222)。身体活動を受けなかった対照群は、2,040±314細胞(n = 6匹のラット)を示した。比較すると、身体活動群は、平均して、3,606±486(n = 6匹のラット)BrdU陽性細胞を示した。観察されるように、身体活動曝露はBrdU陽性細胞を増加させる。したがって、これらの結果は、身体活動が成体歯状回17における細胞増殖を増加させたことを示す他の報告された結果と一致する。
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61483/61483fig03.jpg"> 図3:BrdU標識細胞核の異なる形態の例。 BrdUは、核を標識するDNA合成マーカーです。海馬領域では、BrdU陽性核は歯状回顆粒下帯に位置する半楕円形であった。BrdUは競合によって組み込まれるため、すべての細胞に組み込まれる量には変動があり、後で核の視覚化方法に反映されます。(A)免疫蛍光画像。(B)追加の増幅法なしでペルオキシダーゼ反応を用いた画像が提示される。黄色の矢印は、アーティファクトと非特異的なシグナルを示しています。黒または白の矢印はBrdU+細胞を示す。1 –完全にファイルされた核、半楕円形の核は非常に着色されています。2 –ドットのある核、核の境界がマークされ、いくつかのドットの内側にあります。3 –ドットが少ない核、核の境界がマークされ、内部に少数のドットがあります。4 –小さな核は、異なる分化段階にある可能性のある細胞ですが、それでもニッチの一部です。5 –クラスターは分裂中の前駆細胞であるため、凝縮されたグループで一緒にいくつかの細胞を観察することができます。これらのグループ内では、陽性細胞の誤ったラベル付けを避けるために、カウントを特に慎重に行う必要があります。赤い矢印は、単一の細胞と混同される可能性のある分裂下の核を示しています。各セルはボックスに囲まれており、Z軸平面でリアルタイムで区別できます。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61483/61483fig03large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61483/61483fig04.jpg"> 図4:シングルチャンネルとマージチャンネルの代表的なRGB画像。 上の画像は元の Z スタック画像を示し、下の画像は 3D デコンボリューション Z スタック画像を示しています。(A)DGの低倍率。(B)各チャンネルのRGB画像、および(C)RGBマージ画像。これは対照群の脳でした。免疫蛍光法は、追加の増幅法なしで使用した。BrdU(赤)、対比染色としてのDAPI(青)、およびアストログリアマーカーとしてのGFAP(グリア線維性酸性タンパク質)(緑)。ML =分子層;GCL =顆粒細胞層;SGZ =亜粒状ゾーン。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61483/61483fig04large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61483/61483fig05.jpg"> 図5:各実験群のBrdU標識細胞(強烈な暗色)を用いた代表的なDG切片。 ペルオキシダーゼ反応は、アビジン-ビオチン-ペルオキシダーゼ複合体増幅法で用いた。(A、B)DGの低倍率を示し、(C、D)はボックス領域を高倍率で示す。パネルAおよびCは身体活動群からの組織であり、パネルBおよびDは対照群からの組織である。挿入図は、身体活動群および対照群における標識細胞の平均数を示す(ステップ8.1に記載されるように陽性細胞に6を掛けたカウント)。ML =分子層;GCL =顆粒細胞層;SGZ =亜粒状ゾーン;矢印はBrdU+セルを示す。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61483/61483fig05large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
ビデオ1:異なる層に分布したz軸に沿った正の細胞の異なる焦点を示すビデオ。<a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/61483/VIDEO_1.avi" target="_blank">このビデオをダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>
ビデオ2:異なる層に分布したz軸に沿った正の細胞クラスターの異なる焦点を示すビデオ。z軸上をゆっくりと移動して、クラスターを統合するいくつかの核すべてを定量化します。<a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/61483/VIDEO_2.mp4" target="_blank">このビデオをダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td>顕微鏡タイプ:</td>
			<td colspan="5">落射蛍光顕微鏡 オリンパス BX53</td>
		</tr><tr><td>光源：</td>
			<td colspan="5">高圧130W水銀アークランプ(U-HGLGPS)</td>
		</tr><tr><td>取得ソフトウェア:</td>
			<td colspan="5">セルセンススタンダード</td>
		</tr><tr><td rowspan="4">フィルターセット:</td>
			<td colspan="2">カタログ番号</td>
			<td>励起範囲</td>
			<td>二色ミラー</td>
			<td>抑制範囲</td>
		</tr><tr><td colspan="2">ユーフー</td>
			<td>340 - 490 nm</td>
			<td>410 nm</td>
			<td>420 ナノメートル</td>
		</tr><tr><td colspan="2">U-FBW</td>
			<td>460 - 495 nm</td>
			<td>505 ナノメートル</td>
			<td>510 nm</td>
		</tr><tr><td colspan="2">U-FGW</td>
			<td>530 - 550 nm</td>
			<td>570 ナノメートル</td>
			<td>575 ナノメートル</td>
		</tr><tr><td rowspan="4">カメラ：</td>
			<td colspan="2">モデル：</td>
			<td colspan="3">CCDカメラ UC50</td>
		</tr><tr><td colspan="2">スペクトル範囲:</td>
			<td colspan="3">290 – 1000 nm</td>
		</tr><tr><td colspan="2">CCDチップサイズ:</td>
			<td colspan="3">2/3インチ、2588(幅*7)×1960(高さ*8)ピクセル</td>
		</tr><tr><td colspan="2">ピクセルサイズ:</td>
			<td colspan="3">3.4 X 3.4 μm</td>
		</tr><tr><td rowspan="5">蛍光色素:</td>
			<td colspan="2">名前</td>
			<td>励起波長(nm)</td>
			<td>発光 *3 波長(nm)</td>
			<td>発光色</td>
		</tr><tr><td colspan="2">4 、 6- ジアミジノ -2- フェニル - インドール塩酸塩(DAPI)</td>
			<td>345</td>
			<td>455</td>
			<td>青い</td>
		</tr><tr><td colspan="2">テトラメチルローダミンイソチオシアン酸塩(TRITC)</td>
			<td>541</td>
			<td>572</td>
			<td>赤い</td>
		</tr><tr><td colspan="2">フルオレセインイソチオシアネート(FITC)</td>
			<td>39秒</td>
			<td>519</td>
			<td>緑</td>
		</tr><tr><td colspan="2">Cy3</td>
			<td>552</td>
			<td>565</td>
			<td>赤い</td>
		</tr><tr><td rowspan="5">マウンティングメディウムとイマージョンオイル:</td>
			<td colspan="3">名前</td>
			<td colspan="2">メディアの屈折率 *1</td>
		</tr><tr><td colspan="3">空気(スライドとレンズの間には何もありません)</td>
			<td colspan="2">1.00029</td>
		</tr><tr><td colspan="3">DAPIを使用した退色防止封入剤</td>
			<td colspan="2">1.45</td>
		</tr><tr><td colspan="3">パーマウント封入剤</td>
			<td colspan="2">1.519</td>
		</tr><tr><td colspan="3">低自家蛍光浸漬オイル(MOIL-30 F型)</td>
			<td colspan="2">1.518</td>
		</tr><tr><td rowspan="6">倍率レンズ(平面蛍石)</td>
			<td>拡大</td>
			<td>開口数(該当なし)*2</td>
			<td>分解能(μm)</td>
			<td>画像の画素間隔(nm)*5</td>
			<td>スライス間隔 Z軸(nm) *6</td>
		</tr><tr><td>4倍速</td>
			<td>0.13</td>
			<td>2.12</td>
			<td>850</td>
			<td>3000</td>
		</tr><tr><td>10倍速</td>
			<td>0.3</td>
			<td>0.92</td>
			<td>340</td>
			<td>3000</td>
		</tr><tr><td>20倍速</td>
			<td>0.5</td>
			<td>0.55</td>
			<td>170</td>
			<td>2000</td>
		</tr><tr><td>40倍速</td>
			<td>0.75</td>
			<td>0.37</td>
			<td>85</td>
			<td>1000</td>
		</tr><tr><td>100倍速</td>
			<td>1.3</td>
			<td>0.21</td>
			<td>34</td>
			<td>1000</td>
		</tr></tbody></table>表2:顕微鏡のセットアップ仕様と点像分布関数(PSF)ファイルの作成要件。 回折PSF 3Dプラグインウィンドウには、PSFファイルを作成するための11のスロットがあります。各スロットの説明は次のとおりです:*1-メディアの屈折率:スライドとレンズの間のメディアの屈折率(例:空気= 1.00029)。※2 - 絞り数:使用したレンズのNA(別の液浸媒体を使用し、レンズを割り当てた場合は補正が必要です)。※3 波長:蛍光色素の最大発光波長(nm)*4 - 縦球面収差:0.00。*5 - 画像の画素間隔:CCDの画素サイズ(nm)/倍率(例:3.4μm、100倍レンズ、3400/100=34nm)。*6 - 画像のZ軸間の距離。*7 - 幅:デコンボリューションする画像の幅をピクセル単位で入力します。*8 - 高さ:デコンボリューションする画像の高さをピクセル単位で入力します。*9 - 深度、スライス:zスタック内の画像の数。*10 - 正規化: ピクセル値の合計 = 1。*11 - タイトル:PSFファイルの希望する名前。ファイルは、一意の指定された z スタック画像と一致する必要があります。

この論文では、ラットの成体神経新生を測定するためにBrdU陽性細胞を視覚化するための最も一般的な4つの技術を紹介します。この作業には、試薬調製、チミジンアナログ投与、経心灌流、組織調製、ペルオキシダーゼ免疫組織化学反応、免疫蛍光、シグナル増幅、対比染色、顕微鏡イメージング、および細胞分析の指示が含まれます。

チミジン類似体BrdUを用いたラットの細胞増殖と神経新生を解析するための免疫組織化学技術

One of the most important things in the field of adult hippocampal neurogenesis (AHN) is the identification of the newly generated cells. The ...

これは、成人の神経新生分野における重要なプロトコルです。ここでは、染色を成功させるために必要な手順について詳しく説明します。この技術により、組織の完全性を維持しながら、分裂中の細胞で共発現する特定のタンパク質を同時に同定することが可能になります。事前に組織の抗体と条件をテストすることをお勧めします。重要なステップは、膜の透過化、慎重なDNA変性、ブロッキングと洗浄のステップの時間テストです。この技術を標準化することは、新しい研究室にとって困難です。げっ歯類におけるチミジンアナログの試薬調製と投与は、成功した結果にとって重要です チミジンアナログBrdU投与のために、実験ラットを拘束するために下腹部腔を固定し、23ゲージの針を備えた1ミリリットルの注射器を使用して、新たに調製された50ミリグラム/キログラムのBrdU溶液を動物に腹腔内注射します。適切な実験エンドポイントで、脳を採取し、脳を凍結して、クライオスタットミクロトームを使用して厚さ40 μmの冠切片を取得できるようにし、切片をクライオ保護溶液中の24ウェル細胞培養プレートの個々のウェルに収集順に配置します。すべての切片を採取したら、サンプルをマイナス20°Cで最大数ヶ月間保管します。BrdU染色を評価するには、ペルオキシダーゼ反応を用いて、アビジン-ビオチン-ペルオキシダーゼ複合体と併用し、サンプルが室温に達するまでクライオ保護溶液から0.1モルPBSにスライスを移し、洗浄ごとに新鮮な0.1モルPBSで組織を10分間3回すすぎます。最後の洗浄後、切片を内因性ペルオキシダーゼブロッキング溶液中で室温で30分間インキュベートし、続いて0.1モルPBSで10分間3回洗浄します。最後の洗浄後、切片を摂氏37度で20分間インキュベートし、2モルの塩酸で20分間インキュベートし、続いて0.1モルのホウ酸緩衝液で10分間すすぎます。氷冷した0.1モルのPBSで3回洗浄した後、サンプルを室温で2時間PBS+ブロッキング溶液でインキュベートし、続いてマウス抗BrdU一次抗体をPBS+で4°Cで一晩インキュベートします。0.1モルPBSを3回洗浄した後、適切なマウスビオチン化二次抗体と2〜4時間、室温でPBS+でインキュベートします。洗浄後、切片をABC溶液で室温で1時間処理し、続いて0.1モルPBSを3回洗浄します。最後の洗浄後、スライスをDAB-ペルオキシダーゼ基質溶液に移し、スライスが濃い灰色になるまで2〜10分間インキュベートします。陽性細胞を可視化できる場合は、15分間の水道水洗浄を3回行い、続いて0.1モルPBS洗浄を3回行い、サンプルをすすぎます。最後の洗浄後柔らかいブラシを使用して、スライスをゼラチン化したスライドに慎重に取り付け、室温で一晩風乾します。翌朝、恒久的な封入剤を使用して、サンプルにカバースリップを置きます。BrdU陽性細胞を定量するには、まず、顕微鏡で4倍倍を使用して歯状回を同定し、Z軸に沿った顆粒細胞層でBrdU標識核を慎重に検索します。歯状回全体にわたる細胞検索のインターバルセクションを選択した後、すべてのBrdU陽性細胞をカウントします。標識された核の形態は、細胞が取り込まれたBrdUの量によって変化する可能性があります。Z軸上をゆっくりと移動して、クラスターを統合する動物ごとに少なくとも10個のセクション、およびグループごとに少なくとも5匹の動物からすべての核を定量化します。画像のデコンボリューションの場合は、回折点拡散関数3Dプラグインを開き、必要なデータをすべて入力して、[OK]をクリックしてファイルを保存します。次に、DeconvolutionLab2プラグインを開き、一致したZスタック画像とPSFファイルを対応するウィンドウスロットにドラッグします。デコンボリューション アルゴリズムと反復回数を選択し、[実行] をクリックします。デコンボリューションされた画像を 1 つの Z スタック画像に結合するには、[画像とスタック] を選択し、[Z プロジェクト] をクリックします。投影タイプメニューから、[最大強度]を選択します。[OK] をクリックして、ファイルを保存します。RGB画像を作成するには、[画像]と[カラー]を選択し、[チャネルの結合]をクリックして、ドロップダウンメニューから対応する画像を目的のカラーチャネルに設定します。次に、[複合データを作成]ボックスのチェックを外します。[OK] をクリックして、ファイルを保存します。すべてのチャネル画像が作成されたら、少なくとも 2 つの画像ファイルを開き、画像ファイルごとに異なるカラーチャネルを選択して RBG 画像を作成します。これらの画像では、BrdU標識細胞を有する代表的な歯状回切片を観察することができます。これらの切片の拡大画像で観察されるように、標識された細胞は強い暗色染色を示しています。余談ですが、身体活動を受けなかった対照ラットと身体活動に曝露された実験グループとの間には、BrdU陽性細胞数に大きな差があり、身体活動が成体の歯状回の細胞増殖を増加させることを実証した他の報告結果と一致しています。このプロトコールを試みるときは、新たに調製した溶液を使用し、組織を優しく取り扱います。海馬は、海馬を介して治療すると、他のスライドから分離しやすく、見逃される可能性があります。この手順は、DNA合成のDNA標識およびインデックス評価、および細胞増殖の倍加染色研究に適応できます。この取り組みが科学界に役立ち、免疫組織化学技術の細胞増殖の研究における新たな疑問に答えることを容易にすることを願っています。

immunohistochemistry-techniques-to-analyze-cellular-proliferation

Research

JoVE Journal

Biology

生物学

我々は、細胞分裂の2つの連続ラウンドを定量化するために、成体マウスの組織へのチミジン類似体（CldUとIDU）のシーケンシャル取り込みを検出するための戦略を導出している。この戦略は、細胞の寿命の長い組織の売上高は、発癌性形質転換、またはトランジット増幅細胞を検出するのに便利です。...

一次組織の二つのチミジン類似体の免疫蛍光検出（CldUとIDU）

この動画では、放射性トレーサートリチウム化チミジンが細胞のDNAに取り込まれる様子を測定することで、神経細胞前駆細胞の増殖能力を判定しています。この手法は、特定の薬物や成長因子による治療後の細胞増殖の研究に使用できます。...

DNA合成アッセイ:放射性トリチウム化チミジン取り込み法を用いて増殖細胞におけるDNA合成を評価する技術

出典: Olesen, M. V., et al.電気けいれん療法のラットモデルにおける細胞数を推定する光学分画器技術. J. Vis. Exp. (2017).

光分画器技術を用いたラット脳組織における新規生成ニューロンの定量化

アダルト生まれの哺乳動物の神経細胞の機能は、調査のアクティブエリアのまま。電離放射線は、新たな神経細胞の誕生を阻害する。コンピュータ断層撮影誘導焦点照射（CFIR）を用いて、特定の神経前駆細胞集団の三次元解剖学的ターゲティングは現在、成体神経新生の機能的役割を評価するために使用することができる。...

焦点放射線阻害と大人の視床下部ニューロン新生の機能的な尋問

NF-κB依存性の成人の海馬の神経新生の操作および分析するための方法が説明されています。詳細なプロトコルは、マウスでの認知転帰の調査のための歯状回依存行動試験（空間パターン分離バーンズ迷路と呼ばれる）のために提示されている。この技術は、他の実験設定での調査を可能に役立ちます。...

NF-κB依存性神経新生の調節および分析のための方法

妊娠マウスにおけるチミジンのEdUおよびBrdUの二類似体の投与は、胚性マウス脳の神経細胞および前駆細胞における細胞周期進行の分析を可能にする。この方法は、脳の発達の間に、電離放射線を含む遺伝毒性ストレスの効果を決定するために有用である。...

神経幹細胞の細胞周期の進行を評価し、マウスでの前駆細胞は、遺伝毒性ストレス後の脳の開発

この入門レベルのプロトコルは、ミクログリアとニューロン要素のマーカーを例に、げっ歯類の脳の免疫組織化学的染色を完了するために必要な試薬、機器、および技術を説明しています。...

ミクログリアとニューロンのための例染色：凍結切片ラット脳組織の免疫組織化学のためのプライマー

ここでは、器官型スライス培養技術を用いて海馬の出生後の神経新生を研究するための技術が記載されている。この方法では、成人の神経新生のin vitro操作を可能にし、培養海馬への薬理学的薬剤の直接適用することができます。...

生後神経発生の研究のための器官型スライス培養

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。...

大人の海馬神経新生を研究するために、同じホスト種由来の抗体による免疫組織化学および複数のラベル

このプロトコルはマウスで信頼性の高い HFS メソッドを設定する方法を示しています。を通じて海馬歯状回の神経細胞は、HFS を直接および間接的に生体内で電気刺激します。神経活動と分子シグナリング、 c-fosと notch1 遺伝子の免疫蛍光染色でそれぞれチェックします。神経新生は、アッセイをラベリング...

高周波刺激によるマウスの海馬歯状回の活性化のための侵襲的な方法

このプロトコルの目的は、特定の局所神経回路の化学的操作に応答して成人神経幹細胞/前駆細胞の挙動を分析するアプローチを記述することである。...

成人海馬神経前駆細胞のアッセイ回路特異的調節

学ぶラットの脳におけるBrdU免疫組織化学法による細胞増殖と神経新生の可視化技術。組織の完全性を保ちながら分裂細胞を標識し、運動による神経新生の促進効果を定量的に評価する信頼性の高いプロトコルを解説します。

チミジン類似体BrdUを用いたラットの細胞増殖と神経新生を解析するための免疫組織化学技術

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