Name: 聴覚回路における脆弱X精神遅滞タンパク質の細胞自律機能をIn Ovo エレクトロポレーション法で解剖 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-07-06T15:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 10 s
Description: 学ぶin ovoエレクトロポレーション法による脆弱X精神遅滞タンパク質の細胞自律機能の解析。鶏胚の聴覚回路を標的化し、FMRPノックダウンによる発達メカニズムと脆弱X症候群の病態生理を解明する。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

この研究は、中国国家自然科学基金会の助成金(No.32000697)によってサポートされました。広州の科学技術プログラム(202102080139);広東自然科学財団(2019A1515110625、2021A1515010619);中央大学の基礎研究費(11620324)済南大学教育部再生医療重点研究所研究助成(No.ZSYXM202107);中国中央大学の基礎研究基金(21621054);中国広東省医学科学研究財団(20191118142729581)。済南大学の医学実験センターに感謝します。原稿を注意深く編集してくれたテラ・ブラッドリー博士に感謝します。

<ol><li>Hagerman, R. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fragile+X+syndrome%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Disease+Primers%22%5BJournal%5D)">Fragile X syndrome.</a> Nature Reviews Disease Primers. 3, 17065(2017).</li>
<li>Hinds, H. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tissue+specific+expression+of+FMR-1+provides+evidence+for+a+functional+role+in+fragile+X+syndrome%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Genetics%22%5BJournal%5D)">Tissue specific expression of FMR-1 provides evidence for a functional role in fragile X syndrome.</a> Nature Genetics. 3 (1), 36-43 (1993).</li>
<li>Frederikse, P. H., Nandanoor, A., Kasinathan, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fragile+X+Syndrome+FMRP+co-localizes+with+regulatory+targets+PSD-95%2C+GABA+receptors%2C+CaMKIIalpha%2C+and+mGluR5+at+fiber+cell+membranes+in+the+eye+lens%5BTitle%5D)+AND+%22Neurochemical+Research%22%5BJournal%5D)">Fragile X Syndrome FMRP co-localizes with regulatory targets PSD-95, GABA receptors, CaMKIIalpha, and mGluR5 at fiber cell membranes in the eye lens.</a> Neurochemical Research. 40 (11), 2167-2176 (2015).</li>
<li>Zorio, D. A., Jackson, C. M., Liu, Y., Rubel, E. W., Wang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cellular+distribution+of+the+fragile+X+mental+retardation+protein+in+the+mouse+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Comparative+Neurology%22%5BJournal%5D)">Cellular distribution of the fragile X mental retardation protein in the mouse brain.</a> Journal of Comparative Neurology. 525 (4), 818-849 (2017).</li>
<li>Darnell, J. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((FMRP+stalls+ribosomal+translocation+on+mRNAs+linked+to+synaptic+function+and+autism%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">FMRP stalls ribosomal translocation on mRNAs linked to synaptic function and autism.</a> Cell. 146 (2), 247-261 (2011).</li>
<li>Bakker, C. E., Oostra, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Understanding+fragile+X+syndrome%3A+insights+from+animal+models%5BTitle%5D)+AND+%22Cytogenetic+and+Genome+Research%22%5BJournal%5D)">Understanding fragile X syndrome: insights from animal models.</a> Cytogenetic and Genome Research. 100 (1-4), 111-123 (2003).</li>
<li>Hanson, J. E., Madison, D. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Presynaptic+FMR1+genotype+influences+the+degree+of+synaptic+connectivity+in+a+mosaic+mouse+model+of+fragile+X+syndrome%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Presynaptic FMR1 genotype influences the degree of synaptic connectivity in a mosaic mouse model of fragile X syndrome.</a> Journal of Neuroscience. 27 (15), 4014-4018 (2007).</li>
<li>Deng, P. Y., Sojka, D., Klyachko, V. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Abnormal+presynaptic+short-term+plasticity+and+information+processing+in+a+mouse+model+of+fragile+X+syndrome%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Abnormal presynaptic short-term plasticity and information processing in a mouse model of fragile X syndrome.</a> Journal of Neuroscience. 31 (30), 10971-10982 (2011).</li>
<li>Patel, A. B., Hays, S. A., Bureau, I., Huber, K. M., Gibson, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+target+cell-specific+role+for+presynaptic+Fmr1+in+regulating+glutamate+release+onto+neocortical+fast-spiking+inhibitory+neurons%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">A target cell-specific role for presynaptic Fmr1 in regulating glutamate release onto neocortical fast-spiking inhibitory neurons.</a> Journal of Neuroscience. 33 (6), 2593-2604 (2013).</li>
<li>Patel, A. B., Loerwald, K. W., Huber, K. M., Gibson, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Postsynaptic+FMRP+promotes+the+pruning+of+cell-to-cell+connections+among+pyramidal+neurons+in+the+L5A+neocortical+network%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Postsynaptic FMRP promotes the pruning of cell-to-cell connections among pyramidal neurons in the L5A neocortical network.</a> Journal of Neuroscience. 34 (9), 3413-3418 (2014).</li>
<li>Higashimori, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Selective+deletion+of+astroglial+FMRP+dysregulates+glutamate+transporter+GLT1+and+contributes+to+Fragile+X+syndrome+phenotypes+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Selective deletion of astroglial FMRP dysregulates glutamate transporter GLT1 and contributes to Fragile X syndrome phenotypes in vivo.</a> Journal of Neuroscience. 36 (27), 7079-7094 (2016).</li>
<li>Hodges, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Astrocytic+contributions+to+synaptic+and+learning+abnormalities+in+a+mouse+model+of+Fragile+X+syndrome%5BTitle%5D)+AND+%22Biological+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Astrocytic contributions to synaptic and learning abnormalities in a mouse model of Fragile X syndrome.</a> Biological Psychiatry. 82 (2), 139-149 (2017).</li>
<li>Gonzalez, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Audiogenic+seizures+in+the+Fmr1+knock-out+mouse+are+induced+by+Fmr1+deletion+in+subcortical%2C+VGlut2-expressing+excitatory+neurons+and+require+deletion+in+the+inferior+colliculus%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Audiogenic seizures in the Fmr1 knock-out mouse are induced by Fmr1 deletion in subcortical, VGlut2-expressing excitatory neurons and require deletion in the inferior colliculus.</a> Journal of Neuroscience. 39 (49), 9852-9863 (2019).</li>
<li>Bland, K. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((FMRP+regulates+the+subcellular+distribution+of+cortical+dendritic+spine+density+in+a+non-cell-autonomous+manner%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiology+of+Disease%22%5BJournal%5D)">FMRP regulates the subcellular distribution of cortical dendritic spine density in a non-cell-autonomous manner.</a> Neurobiology of Disease. 150, 105253(2021).</li>
<li>Pfeiffer, B. E., Huber, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fragile+X+mental+retardation+protein+induces+synapse+loss+through+acute+postsynaptic+translational+regulation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Fragile X mental retardation protein induces synapse loss through acute postsynaptic translational regulation.</a> Journal of Neuroscience. 27 (12), 3120-3130 (2007).</li>
<li>Pfeiffer, B. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fragile+X+mental+retardation+protein+is+required+for+synapse+elimination+by+the+activity-dependent+transcription+factor+MEF2%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Fragile X mental retardation protein is required for synapse elimination by the activity-dependent transcription factor MEF2.</a> Neuron. 66 (2), 191-197 (2010).</li>
<li>Deng, P. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((FMRP+regulates+neurotransmitter+release+and+synaptic+information+transmission+by+modulating+action+potential+duration+via+BK+channels%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">FMRP regulates neurotransmitter release and synaptic information transmission by modulating action potential duration via BK channels.</a> Neuron. 77 (4), 696-711 (2013).</li>
<li>Yang, Y. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+a+molecular+locus+for+normalizing+dysregulated+GABA+release+from+interneurons+in+the+Fragile+X+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Molecular+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Identification of a molecular locus for normalizing dysregulated GABA release from interneurons in the Fragile X brain.</a> Molecular Psychiatry. 25 (9), 2017-2035 (2020).</li>
<li>Razak, K. A., Dominick, K. C., Erickson, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Developmental+studies+in+fragile+X+syndrome%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurodevelopmental+Disorders%22%5BJournal%5D)">Developmental studies in fragile X syndrome.</a> Journal of Neurodevelopmental Disorders. 12 (1), 13(2020).</li>
<li>Wang, X., Zorio, D. A. R., Schecterson, L., Lu, Y., Wang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Postsynaptic+FMRP+regulates+synaptogenesis+in+vivo+in+the+developing+cochlear+nucleus%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Postsynaptic FMRP regulates synaptogenesis in vivo in the developing cochlear nucleus.</a> Journal of Neuroscience. 38 (29), 6445-6460 (2018).</li>
<li>Wang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temporal-specific+roles+of+fragile+X+mental+retardation+protein+in+the+development+of+the+hindbrain+auditory+circuit%5BTitle%5D)+AND+%22Development%22%5BJournal%5D)">Temporal-specific roles of fragile X mental retardation protein in the development of the hindbrain auditory circuit.</a> Development. 147 (21), (2020).</li>
<li>Rubel, E. W., Fritzsch, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Auditory+system+development%3A+primary+auditory+neurons+and+their+targets%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Auditory system development: primary auditory neurons and their targets.</a> Annual Review of Neuroscience. 25, 51-101 (2002).</li>
<li>Cramer, K. S., Fraser, S. E., Rubel, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Embryonic+origins+of+auditory+brain-stem+nuclei+in+the+chick+hindbrain%5BTitle%5D)+AND+%22Developmental+Biology%22%5BJournal%5D)">Embryonic origins of auditory brain-stem nuclei in the chick hindbrain.</a> Developmental Biology. 224 (2), 138-151 (2000).</li>
<li>Chervenak, A. P., Hakim, I. S., Barald, K. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatiotemporal+expression+of+Zic+genes+during+vertebrate+inner+ear+development%5BTitle%5D)+AND+%22Developmental+Dynamics%22%5BJournal%5D)">Spatiotemporal expression of Zic genes during vertebrate inner ear development.</a> Developmental Dynamics. 242 (7), 897-908 (2013).</li>
<li>Hamburger, V., Hamilton, H. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+series+of+normal+stages+in+the+development+of+the+chick+embryo%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Morphology%22%5BJournal%5D)">A series of normal stages in the development of the chick embryo.</a> Journal of Morphology. 88 (1), 49-92 (1951).</li>
<li>Lu, T., Cohen, A. L., Sanchez, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+ovo+electroporation+in+the+chicken+auditory+brainstem%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">In ovo electroporation in the chicken auditory brainstem.</a> Journal of Visualized Experiments. (124), e56628(2017).</li>
<li>Evsen, L., Doetzlhofer, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gene+transfer+into+the+chicken+auditory+organ+by+in+ovo+micro-electroporation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Gene transfer into the chicken auditory organ by in ovo micro-electroporation.</a> Journal of Visualized Experiments. (110), e53864(2016).</li>
<li>Schecterson, L. C., Sanchez, J. T., Rubel, E. W., Bothwell, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((TrkB+downregulation+is+required+for+dendrite+retraction+in+developing+neurons+of+chicken+nucleus+magnocellularis%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">TrkB downregulation is required for dendrite retraction in developing neurons of chicken nucleus magnocellularis.</a> Journal of Neuroscience. 32 (40), 14000-14009 (2012).</li>
<li>Wang, X. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+glucose+environment+inhibits+cranial+neural+crest+survival+by+activating+excessive+autophagy+in+the+chick+embryo%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">High glucose environment inhibits cranial neural crest survival by activating excessive autophagy in the chick embryo.</a> Scientific Reports. 5, 18321(2015).</li>
<li>Yu, X., Wang, X., Sakano, H., Zorio, D. A. R., Wang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamics+of+the+fragile+X+mental+retardation+protein+correlates+with+cellular+and+synaptic+properties+in+primary+auditory+neurons+following+afferent+deprivation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Comparative+Neurology%22%5BJournal%5D)">Dynamics of the fragile X mental retardation protein correlates with cellular and synaptic properties in primary auditory neurons following afferent deprivation.</a> Journal of Comparative Neurology. 529 (3), 481-500 (2021).</li>
<li>Li, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Islet-1+expression+in+the+developing+chicken+inner+ear%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Comparative+Neurology%22%5BJournal%5D)">Islet-1 expression in the developing chicken inner ear.</a> Journal of Comparative Neurology. 477 (1), 1-10 (2004).</li>
<li>Carr, C. E., Boudreau, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Central+projections+of+auditory+nerve+fibers+in+the+barn+owl%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Comparative+Neurology%22%5BJournal%5D)">Central projections of auditory nerve fibers in the barn owl.</a> Journal of Comparative Neurology. 314 (2), 306-318 (1991).</li>
<li>Sandell, L. L., Butler Tjaden, N. E., Barlow, A. J., Trainor, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cochleovestibular+nerve+development+is+integrated+with+migratory+neural+crest+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Developmental+Biology%22%5BJournal%5D)">Cochleovestibular nerve development is integrated with migratory neural crest cells.</a> Developmental Biology. 385 (2), 200-210 (2014).</li>
<li>Cramer, K. S., Bermingham-McDonogh, O., Krull, C. E., Rubel, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((EphA4+signaling+promotes+axon+segregation+in+the+developing+auditory+system%5BTitle%5D)+AND+%22Developmental+Biology%22%5BJournal%5D)">EphA4 signaling promotes axon segregation in the developing auditory system.</a> Developmental Biology. 269 (1), 26-35 (2004).</li>
<li>Evsen, L., Sugahara, S., Uchikawa, M., Kondoh, H., Wu, D. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Progression+of+neurogenesis+in+the+inner+ear+requires+inhibition+of+Sox2+transcription+by+neurogenin1+and+neurod1%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Progression of neurogenesis in the inner ear requires inhibition of Sox2 transcription by neurogenin1 and neurod1.</a> Journal of Neuroscience. 33 (9), 3879-3890 (2013).</li>
<li>Curnow, E., Wang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+animal+models+for+understanding+FMRP+functions+and+FXS+pathology%5BTitle%5D)+AND+%22Cells%22%5BJournal%5D)">New animal models for understanding FMRP functions and FXS pathology.</a> Cells. 11 (10), 1628(2022).</li>
</ol>

著者は開示するものは何もありません。

FMRPの細胞自律機能を決定するためには、個々の細胞群または細胞型におけるFMRPの発現を操作する必要があります。FMRPの主要な機能の1つはシナプス形成と可塑性を制御することであるため、特定の回路の各シナプスコンポーネントを選択的に操作することは、シナプス通信におけるFMRPメカニズムを完全に理解するための前提条件です。ニワトリ胚のovoエレクトロポレーションを用いて、シナプス前AGニューロンまたはシナプス後NMニューロンのいずれかのAG-NM回路におけるFMRP発現を標的とする方法を実証しました。これを達成するためには、エレクトロポレーションに適した発生段階を選択し、エレクトロポレーション電極を胚に正確に配置することが重要なステップです。NMニューロンは、HH1223でr5 / 6レベルで神経管内の神経前駆細胞から生じる。同じ段階で、脳神経堤細胞は、神経管の背側先端から蝸牛前庭神経節に移動し、将来のAGニューロン33を包み込む。したがって、AG内のNMニュ...

脆弱X症候群(FXS)は、知的障害、感覚異常、自閉症行動を特徴とする神経発達障害です。ほとんどの場合、FXSは、初期胚期1から始まる脆弱なX精神遅滞タンパク質(FMRP;Fmr1遺伝子によってコードされる)の全体的な喪失によって引き起こされます。FMRPはRNA結合タンパク質であり、通常、脳内のほとんどのニューロンおよびグリア細胞、ならびに感覚器官において発現される2,3,4。哺乳類の脳では、FMRPは、さまざまな神経活動に重要なタンパク質をコードする数百のmRNAに関連している可能性があります5。従来のFmr1ノックアウト動物の研究は、FMRP発現がシナプス神経伝達の集合および可塑性にとって特に重要であることを示した6。いくつかの条件付きおよびモザイクノックアウトモデルは、軸索投影、樹状突起パターニング、およびシナプス可塑性を含むいくつかの発生イベント中に、FMRPアクションおよびシグナルが脳領域、細胞型、およびシナプス部位間で異なることをさらに示しています7,8,9,10,11,12,13,14 .シナプス伝達の調節におけるFMRPの急性機能は、脳スライスまたは培養ニューロンにおける阻害性FMRP抗体またはFMRP自体の細胞内送達によって研究された15、16、17、18。ただし、これらの方法では、開発中にFMRPの誤発現が引き起こす結果を追跡する機能はありません。したがって、FMRPの細胞自律機能を調査するためのin vivoメソッドの開発は非常に必要であり、FXS患者で報告された異常が関連するニューロンおよび回路におけるFMRP喪失の直接的な結果であるか、または開発中のネットワーク全体の変化に由来する二次的な結果であるかを決定するのに役立つと期待されています19。
ニワトリ胚の聴覚脳幹は、回路およびシナプスの発生におけるFMRP調節の詳細な機能解析のための独自の有利なモデルを提供します。ニワトリの胚の脳に簡単にアクセスできることと、遺伝子操作のための確立された卵エレクトロポレーション技術は、初期の胚期における脳の発達の理解に大きく貢献しています。最近発表された研究では、この技術は、FMRPの誤発現の時間的制御を可能にする高度な分子ツールと組み合わされました20,21。ここでは、シナプス前ニューロンとシナプス後ニューロンの選択的操作を別々に誘導する方法論が進められています。この方法は、聴覚脳幹回路で開発されました。音響信号は、聴覚内耳の有毛細胞によって検出され、聴覚神経節(AG、哺乳類ではらせん神経節とも呼ばれます)に伝達されます。AGの双極性ニューロンは、末梢突起で有毛細胞を神経支配し、次に中枢投影(聴神経)を脳幹に送り、そこで2つの一次蝸牛核、マグノセルラリス核(NM)と角核(NA)で終わります。NMのニューロンは、構造的および機能的に、哺乳類の前腹側蝸牛核の球状のふさふさした細胞に匹敵します。NM内では、聴神経線維(ANF)は、Held端子22の大きな終末球を介してNMニューロンの体細胞上にシナプスする。発生中、NMニューロンは後脳23の菱形5および6(r5/6)から生じ、AGニューロンは耳嚢胞24に存在する神経芽細胞に由来する。ここでは、シナプス前AGニューロンとシナプス後NMニューロンにおけるFMRP発現を選択的にノックダウンする手順を別々に記載する。

<table><tbody><tr><td>卵の孵化</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>16 &deg;C冷蔵庫</td><td>MAGAT</td><td></td>受<td>精卵の保管に使用されます。</td></tr><tr><td>卵インキュベーター</td><td>SHANGHAI BOXUN</td><td>GZX-9240MBE</td><td></td></tr><tr><td>受精卵</td><td>中国南部農業大学の</td><td></td><td>農場 卵は、最適な生存率のために1週間で使用する必要があります。</td></tr><tr><td>プラスミド調製</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>遠心分離</td><td>機 Sigma</td><td>10016</td><td></td></tr><tr><td>Fast green</td><td>Solarbio</td><td>G1661</td><td>蒸留水とオートクレーブで0.1%の作業溶液を作ります。</td></tr><tr><td>プラスミドマキシプレップキット</td><td>QIAGEN</td><td>12162</td><td>プラスミドDNAをTris-EDTA(TE)バッファーに溶解します; エンドトキシンフリー調製キット</td></tr><tr><td>酢酸ナトリウム</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S2889</td><td>ヌクラーゼフリー水で7.5Mのワーキングソリューションを作ります。</td></tr><tr><td>エレクトロポレーションおよびドキシサイクリン投与</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>エレクトロポ</td><td>レーターBTX</td><td>ECM399</td><td></td></tr><tr><td>1 mL / 5 mLシリンジ</td>広<td>州KANGFULAI</td><td></td><td></td></tr><tr><td>解剖顕微鏡</td><td>CNOPTEC</td><td>SZM-42</td><td></td></tr><tr><td>Doxcycline</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D9891</td><td>各用量に新鮮なアリコートを使用し、-20 &度;C.</td></tr><tr><td>ガラス毛細管</td><td>BEIBOBOMEI</td><td>RD0910</td><td>0.9-1.1 mm * 100 mm</td></tr><tr><td>実験室パラフィルム</td><td>PARAFILM</td><td>PM996</td><td>透明フィルム</td></tr><tr><td>ピペットプーラー</td><td>成都楽器工場</td><td>WD-2</td>引<td>っ張り条件:500°;15 s</td></tr><tr><td>プラチナ エルクトロード</td><td>ホーム製</td><td></td><td>直径 0.5 mm、間隔 1.5 mm</td></tr> の C<tr><td>ゴムチューブ</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A5177</td><td></td></tr><tr><td>Tissue Dissection and Fixation</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Forceps</td><td>RWD</td><td>F11020-11</td><td>チップサイズ:0.05*0.01 mm</td></tr><tr><td>その他の手術ツール</td><td>RWD</td><td></td><td></td></tr><tr><td>パラホルムアルデヒド</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>158127</td><td>リン酸緩衝生理食塩水に新たに調製した4%PFA溶液は、4°Cで保存できます。Cは最大1週間。</td></tr><tr><td>SYLGARD 184 シリコーン エラストマー キット</td><td>ダウ</td><td>01673921</td><td>黒の背景プレートには、食品グレードのカーボン パウダーが塗布されています。</td></tr><tr><td>セクショニング</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>クライオスタット</td><td>LEICA</td><td>CM1850</td><td></td></tr><tr><td>ゼラチン</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G9391</td><td>ウシの皮膚から。</td></tr><tr><td>スライド式ミクロトーム</td><td>LEICA</td><td>SM2010</td><td></td></tr><tr><td>Immunostaining</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Alexa Fluor 488 ヤギ抗マウス</td><td>Abcam</td><td>ab150113</td><td>1:500 希釈、RRID:</td></tr><tr><td>AB_2576208 Alexa Fluor 555 ヤギ抗ウサギ</td><td>Abcam</td><td>ab150078</td><td>1:500 希釈、RRID: AB_2722519</td></tr><tr><td>DAPI</td><td>Abcam</td><td>ab285390</td><td>1: 1000希釈</td></tr><tr><td>フルオロマウント-G 封入用メディウム</td><td>サザン&nbsp;Biotech</td><td>Sb-0100-01</td><td></td></tr><tr><td>FMRP抗体</td><td>Y. Wang, Florida State University</td><td>#8263</td><td>1:1000 希釈, RRID: AB_2861242</td></tr><tr><td>Islet-1 antibody</td><td>DSHB</td><td>39.3F7</td><td>1:100 希釈, RRID: AB_1157901</td></tr><tr><td>Netwell plate</td><td>Corning</td><td>3478</td><td></td></tr><tr><td>Neurofilament antibody</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>N4142</td><td>1:1000 希釈, RRID: AB_477272</td></tr><tr><td>パルブアルブミン抗体</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P3088</td><td>1:10000希釈、RRID:AB_477329</td></tr><tr><td>SNAP25抗体</td><td>Abcam</td><td>ab66066</td><td>1:1000希釈、RRID:</td></tr><tr><td>AB_2192052Imaging</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Adobe photoshop</td><td>ADOBE</td><td></td><td>画像編集ソフト</td></tr><tr><td>共焦点顕微鏡</td><td>LEICA</td><td>SP8</td><td></td></tr><tr><td>蛍光実体顕微鏡</td><td>OLYMPUS</td><td>MVX10</td><td></td></tr><tr><td>Olympus Image-Pro Plus 7.0</td><td>OlYMPUS</td><td></td><td>商用画像処理ソフトウェアパッケージ</td></tr></tbody></table>

聴覚回路における脆弱x精神遅滞タンパク質の細胞自律機能をin ovo エレクトロポレーション法で解剖

Dissecting Cell-Autonomous Function of Fragile X Mental Retardation Protein in an Auditory Circuit by In Ovo Electroporation

脆弱X精神遅滞タンパク質(FMRP)は、局所タンパク質翻訳を調節するmRNA結合タンパク質です。FMRPの喪失または機能障害は、知的障害、感覚異常、および社会的コミュニケーションの問題を特徴とする脆弱X症候群(FXS)において、異常なニューロンおよびシナプス活動につながります。FMRP機能とFXSの病因の研究は、主にトランスジェニック動物における Fmr1 (FMRPをコードする遺伝子)ノックアウトで行われています。ここでは、ニワトリ胚を用いた回路形成期およびシナプス形成期におけるFMRPの細胞自律機能を決定するための in vivo 法について報告する。この方法は、 Fmr1 低分子ヘアピンRNA(shRNA)とEGFPレポーターを含む薬物誘導性ベクターシステムのステージ、部位、および方向特異的エレクトロポレーションを使用します。この方法では、聴神経節(AG)とその脳幹標的の1つであるマグノセルラリス核(NM)で選択的なFMRPノックダウンを達成し、AG-NM回路内で成分特異的な操作を提供しました。さらに、トランスフェクションのモザイクパターンにより、動物内コントロールや隣接するニューロン/ファイバーの比較が可能になり、データ解析の信頼性と感度が向上します。誘導ベクターシステムは、遺伝子編集開始の時間的制御を提供し、蓄積された発生効果を最小限に抑えます。これらの戦略の組み合わせは、シナプスおよび回路発生におけるFMRPの細胞自律機能を解剖するための革新的なツールを提供します。

異なる部位および異なる発生段階で ovo エレクトロポレーションを行うことにより、聴覚末梢または聴覚脳幹のいずれかで選択的FMRPノックダウンを達成しました。
NM での FMRP ノックダウン ニワトリFmr1に対する低分子ヘアピンRNA(shRNA)を設計し、前述のようにTet-Onベクター系にクローニングした20。 inovoエレクトロポレーションのセットアップを図1Aに示します。高速緑色に着色されたプラスミドDNAを、HH12のr5/r6レベルで神経管に注入しました(図1B-C)。白金バイポーラ電極を神経管の両側にr5/6レベルで配置しました(図1D)。12 Vで2つのパルスを送達して、プラ...

ovoエレクトロポレーションを用いて、ニワトリ胚の聴覚内耳と蝸牛核を選択的にトランスフェクションし、回路アセンブリの離散期に脆弱X精神遅滞タンパク質の細胞群特異的ノックダウンを達成する方法を考案しました。

聴覚回路における脆弱X精神遅滞タンパク質の細胞自律機能をIn Ovo エレクトロポレーション法で解剖

Fragile X mental retardation protein (FMRP) is an mRNA-binding protein that regulates local protein translation. FMRP loss or dysfunction leads to ...

私たちのプロトコルは、発生中のFMRPの細胞自律機能を調べるためのin vivoメソッドです。これは、脆弱X症候群の細胞型特異的な病態生理を理解するのに役立ちます。この方法は、Fmr1低分子ヘアピンRNAを含む薬物誘導性ベクターシステムのステージ、部位、および方向特異的エレクトロポレーションを使用します。この方法では、聴覚回路における選択的FMRPノックダウンを実現します。この方法は、聴覚回路または前庭系における他の遺伝子の機能を調べるためにも適用することができる。簡単に操作できるように、卵を水平に配置して胚を卵の上に配置することから始めます。神経管トランスフェクションの場合はハンバーガーとハミルトン、またはHHステージ12まで46〜48時間、耳嚢胞トランスフェクションの場合はHH 13まで54〜56時間、摂氏38度でインキュベートします。インキュベーターから卵を取り出し、一度に1ダースの卵を取り出します。卵をインキュベーターから1時間以上遠ざけると、発達上の変動が生じ、生存率が低下します。懐中電灯を使用して、卵の底から光を当てます。胚の位置は卵殻の暗い領域として表示されます。卵殻の胚の位置を鉛筆でマークします。75%エタノールを含むガーゼで卵を拭き、はさみの先端を使用して卵の先のとがった端に穴を開けます。次に、18ゲージの針注射器で2ミリリットルのアルブミンを取り除きます。穴が針を挿入できるのに十分な大きさであることを確認してください。漏れているアルブミンをガーゼで拭き取り、透明なテープで穴を塞ぎます。鉛筆でマークされた暗い領域を中心に、卵の上部を透明なテープで覆い、亀裂を最小限に抑え、窓際の殻の破片の落下を防ぎます。75%エタノールを含むガーゼですべての手術器具を拭き、テープで覆われた領域を75%エタノールで拭きます。小さなはさみを使用して、鉛筆マークの周囲に1〜2平方センチメートルの窓を切り取ります。下の胚を傷つけないように、はさみを平らに持ちます。窓付きの卵を10倍の接眼レンズと2倍のズームを備えた実体顕微鏡の下に置きます。1ミリリットルの注射器にインク溶液を入れ、27ゲージの針をはめ込みます。鉗子で針を45度の角度に曲げます。顕微鏡下で、領域の端から慎重に突く オパクア 胚の下に針を挿入します。胚の視覚化のために、透明領域の下に拡散する約50マイクロリットルのインクを注入します。インクは、胚を明確に視覚化するために暗い背景を形成します。ピペットプーラーを使用してガラスキャピラリーをピペットに引き込みます。解剖顕微鏡で、毛細血管針の先端を鉗子で直径10〜20マイクロメートルまで慎重に開きます。使用するまでピペットを収納ボックスに保管してください。次に、シリンジでピペットの端にあるゴムチューブを通して負圧を加えることにより、キャピラリーピペットに0.5〜1マイクロリットルのプラスミド混合物を充填します。胚が尾を近づけて垂直になるように顕微鏡の下に卵を置きます。片手または3軸マニピュレーターでキャピラリーピペットを持ち、ピペットの先端を菱形5〜6に打ち込みます。尾から頭への方向に。先端をビテリン膜を通して背側神経管にそっと突っ込み、次にピペットを少し引き出して、先端が神経管の内腔に入るようにします。着色されたプラスミドが菱形5〜6に完全に拡散し、菱形3および菱形4に広がるまで空気圧を加えてプラスミド混合物を注入します。注入の成功を確認しますが、これは青色プラスミド溶液が漏れずに神経管に急速に拡散したときに達成されます。漏れが発生すると、青はすぐに消えます。注入直後に、神経管の両側に白金バイポーラ電極を配置します。エレクトロポレーターで12ボルトと50ミリ秒の持続時間の2つのパルスを供給します。バイポーラ電極の端に気泡があり、マイナス側に気泡があるのを観察します。着色されたプラスミド混合物が電極の正極側近くの神経管組織に入ったときに達成されるエレクトロポレーションの成功を確認します。エレクトロポレーション後、バイポーラ電極を慎重に取り外します。卵殻の窓を2インチ四方に事前にカットした透明フィルムで覆い、75%エタノールをスプレーします。卵をインキュベーターに戻します。次の卵に進む前に、生理食塩水中で12ボルトと50ミリ秒の持続時間の10〜20パルスを供給して、バイポーラ電極を洗浄します。顕微鏡下で、胚があなたの近くの尾と垂直になるように卵を置きます。キャピラリーピペットを持ち、右耳鼻咽喉科を背外側方向にそっと突く。耳嚢胞が青色溶液で満たされるまで、プラスミド混合物を空気圧で注入する。青色プラスミド混合物が耳嚢胞内に閉じ込められ、漏れないときに達成される注射が成功したことを確認します。注入直後に、バイポーラ電極を耳嚢胞の上に置き、正側と負側をそれぞれ耳嚢胞の前方と後方に配置します。エレクトロポレーターで12ボルトと50ミリ秒の持続時間の2つのパルスを供給します。青色プラスミド混合物が電極の正極側近くの耳嚢胞の組織に入ったときに達成されるエレクトロポレーションの成功を確認します。エレクトロポレーション後、バイポーラ電極を慎重に取り外し、卵殻の窓を透明フィルムで覆います。最後に、卵をインキュベーターに戻します。代表的な画像は、胚の2日目、またはE2での神経管トランスフェクションおよびdox治療に続く胚の3日目(E3)の例を示しています。Fmr1 shRNAおよびEGFPを断面上にトランスフェクトした細胞をここに示す。EGFP発現細胞は、神経管および脳幹の片側に閉じ込められた。ここでは、EGFP発現核マグノセルラリス(NMニューロン)をトランスフェクトした側に持つE15の断面を示します。反対側では、EGFPを含む軸索が核ラミナリス(NL)の腹側部分に見られました。Fmr1 shRNAのノックダウン効果は、トランスフェクトされたNMニューロンのFMRP免疫反応性が、隣接する非トランスフェクトニューロンと比較して著しく低下することによって検証されました。FMRP免疫反応性を有するE19の聴神経節をここに示す。聴神経節ニューロンはトランスフェクトされませんでした。脳神経堤細胞に由来するいくつかのグリア細胞がトランスフェクトされた。代表的な画像は、耳嚢胞トランスフェクション後の耳管におけるFMRPノックダウンを示しています。E9の聴覚管は広範なEGFP蛍光を示した。横断面では、EGFP発現細胞は脳底乳頭および聴神経節に位置していた。Fmr1 shRNAのノックダウン効果は、トランスフェクトされた有毛細胞におけるFMRP免疫反応性が、隣接する非トランスフェクト有毛細胞と比較して低下することによって検証されました。同様に、FMRPの免疫反応性は、トランスフェクトされた聴神経節ニューロンで大幅に低下しました。トランスフェクトされた聴神経節ニューロンの中心投影は、特徴付けられたエンドバルブ終末を有する聴神経を介して脳幹まで追跡された。この手順を試みる際に最も重要なことは、選択的トランスフェクションのためのエレクトロポレーションの部位と方向を制御することです。この手順に続いて、単一細胞タイプの充填、免疫染色、細胞ソーティングとそれに続くマススペクトル、または単一細胞シーケンシングを実行して、形態学的および生化学的レベルでの変化を明らかにすることができます。この技術はまた、幹回路の聴覚耳における時間的制御および成分特異性を有する他の遺伝子の選択的編集を可能にし、前庭系を操作するように改変することができる。

dissecting-cell-autonomous-function-fragile-x-mental-retardation

Research

JoVE Journal

Neuroscience

神経科学

発展途上のマウス脳への遺伝子導入法は、ユニークな手術法と電極の特殊な形状を用いて記述されます。このユニークな手法は、脳の発達の研究に多くの神経科学者を支援する時間的および空間的にプラスミドDNAのトランスフェクションすることができます。...

マウス子宮内でエレクトロポレーション：制御時空間遺伝子導入

ニューロンの移動は、多数の細胞自律的および非細胞自律的要因によって調節されています。 このプロトコルは、トランスジェニックマウスの表現型が細胞内因性メカニズムの破壊によるものか、ニューロンとその環境との間の相互作用の障害によるものかを判断するために、子宮内エレクトロポレーションをどのように使用できるかを示しています。...

タンパク質の削除の誘導を介して子宮内でエレクトロポレーションは、トランスジェニックモデルにおいて神経細胞の移動の欠損を定義する

私たちは、胚マウスの内耳からの蝸牛外植片の分離と培養を説明する方法を提示します。 また、方形波エレクトロポレーションによる蝸牛外植片への遺伝子導入法も示しています。in...

エレクトロポレーションによりマウス胎児蝸牛外植の文化と遺伝子導入

ここでは、海馬の発達における特定の遺伝子の制御メカニズムを調べるためのツールを提供するプロトコルを提示します。子宮外エレクトロポレーションと器官型スライス培養を用いることで、単一細胞における目的遺伝子の発現をアップレギュレーションおよびダウンレギュレーションし、発生中の遺伝子の運命を追うことができます。...

子宮外エレクトロポレーションおよびマウスの海馬組織の器官型スライス培養

脳室周囲結節性異 (PNH) は、成人期の皮質発達 (MCD) の奇形の最も一般的な形式が、その遺伝的基盤はほとんど散発的ケースで不明のまま。我々 は最近 MCDs...

脳奇形の原因となる遺伝子を識別するアレイ CGH、全エキソーム配列と齧歯動物の子宮にエレクトロポレーションを組み合わせた新たな戦略

聴覚器官は聴覚を媒介します。ここでは、発育中のニワトリ聴覚器官における聴覚前駆細胞の増殖と分化を研究するために最適化された、修正されたin...

チキン聴覚器官への遺伝子導入によって、<em&gt;卵内</em&gt;マイクロエレクト​​ロポレーション

この原稿は、単一細胞レベルおよび蛍光標識された神経細胞の興奮で、ニューロンの構造的接続性を記述するために子宮内エレクトロポレーション（IUE） で使用するプロトコルを提供します。組織学は、樹状突起および軸索突起を特徴付けるために使用されます。急性スライスにおける全細胞記録は、興奮性を調査するために使用されます。...

子宮内エレクトロポレーションは、神経部分集団の興奮とシングルセルの接続を研究するためのアプローチ

鳥類および哺乳動物の聴覚脳幹ニューロンは、正常な聴覚機能のための基本的なプロセスである高速神経エンコーディングに特化しています。これらのニューロンは、胚後脳の別個の前駆細胞から生じる。我々は、聴覚発達中の遺伝子機能を研究するために、ニワトリ胚の後脳における遺伝子を発現させるためにエレクトロポレーションを利用する技術を提示する。...

鶏の聴覚脳幹における卵の電気穿孔

子宮エレクトロポレーションの二重は、空間的および時間的に分離された細胞集団を標的にすることを可能にする。この技術は、通常の条件で蛍光タンパク質を使用して、また、目的の遺伝子を摂動する機能実験の後に、それらの細胞集団間の相互作用を視覚化するのに有用である。...

時間的および空間的に分離された細胞集団を標的とする子宮エレクトロポレーションの二重

ひよこは、さまざまな研究のために費用効果が高く、アクセスしやすく、広く利用可能なモデル生物です。ここでは、鳥類の内耳の発達と再生の根底にある分子メカニズムを理解するための一連のプロトコルが詳述されています。...

鳥類の内耳の発達を研究するためのOvoおよびEx Ovoの方法

学ぶin ovoエレクトロポレーション法による脆弱X精神遅滞タンパク質の細胞自律機能の解析。鶏胚の聴覚回路を標的化し、FMRPノックダウンによる発達メカニズムと脆弱X症候群の病態生理を解明する。

聴覚回路における脆弱X精神遅滞タンパク質の細胞自律機能をIn Ovo エレクトロポレーション法で解剖

さらに動画を探す