2014년 10월 30일
우리는 뉴런 형태와 시간 경과에 따른 발달을 시각화하기 위해 전기천공법과 후속 컨포칼 레이저 스캐닝 또는 다광자 현미경에 의한 후각 감각 뉴런의 생체 내 라벨링 프로토콜을 설명합니다.
이 절차의 전반적인 목표는 생체 내에서 후각 감각 뉴런에 레이블을 지정하여 축삭 형태 및 발달을 시각화하는 것입니다. 이것은 먼저 fluoro four coupled dextran을 단일 후각 감각 뉴런에 포어링함으로써 이루어집니다. 두 번째 단계는 염료가 감각 뉴런의 축삭돌기로 퍼질 때까지 24시간을 기다리는 것입니다.
다음으로, 올챙이를 마취하고 다광자 현미경을 사용하여 후각구의 3차원 이미지 스택을 획득합니다. 마지막 단계는 지정된 시간 간격 후에 동일한 동물에서 라벨링된 뉴런을 반복적으로 검사하는 것입니다. 궁극적으로 세포 형태학의 재구성을 통해 축삭 형태학의 변화를 시각화할 수 있습니다.
이 방법은 축삭돌기가 전뇌의 목표 영역을 향해 어떻게 성장하는지, 시냅스가 어떻게 형성되는지와 같은 신경 과학 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 실험 전에. electroporation 설정이 working distance가 큰 실체 현미경으로 구성되어 있고 dye를 위한 형광 조명과 필터 세트가 장착되어 있는지 확인합니다.
electroporation에 사용되는 것은 전용 single cell electroporation 또는 오실로스코프에 부착된 일반 사각 펄스 발생기를 사용합니다. electroporation output을 피펫 홀더와 수조 전극에 연결합니다. 피펫 홀더와 수조 전극에 얇은 염화은층으로 코팅된 은선이 포함되어 있는지 확인하십시오.
다음으로, 정확한 위치 지정이 가능하도록 마이크로 매니퓰레이터에 피펫 홀더를 장착합니다. 그 후, 내부 필라멘트가 있는 규산보 유리 모세관으로 전기천공을 위한 마이크로 피펫을 제작합니다. 마이크로 피펫 극성의 매개변수를 설정하여 단일 세포 전기천공을 위한 높은 피펫 저항성을 가진 더 긴 섕크와 더 작은 팁 개방 마이크로 피펫을 생성합니다.
그런 다음 전용 단일 셀을 전기공공으로 사용하여 피펫 저항을 직접 측정합니다. 이 절차에서는 플루오로 4 결합 덱스트란을 3 밀리 몰의 농도로 프로그 링거에 용해시킵니다. 이 원액을 작은 부분 표본으로 나누고 나중에 사용할 수 있도록 냉동실에 보관하십시오.
다음으로, 마이크로 피펫에 1-5마이크로리터의 덱스트란 용액을 다시 채웁니다. 마이크로 피펫을 조심스럽게 두드려 피펫 팁에 남아 있는 기포를 제거합니다. 그런 다음 마이크로 피펫을 피펫 홀더에 장착합니다.
피펫 내부의 은색 와이어가 염료 용액과 접촉하고 있는지 확인하십시오. 이제 페트리 접시에 작은 티슈 조각을 넣고 0.02%트리카가 함유된 소량의 물로 덮습니다. 다음으로, 0.02%trica를 함유한 물에서 사전 변성 올챙이를 마취합니다.
만지고 반응이 없는지 확인하여 적절한 마취를 확인하십시오. 그런 다음 올챙이를 티슈로 덮인 페트리 접시에 조심스럽게 옮깁니다. 전극이 젖은 조직과 접촉되어 있는지 확인하고 마이크로 매니퓰레이터를 사용하여 마이크로 피펫 팁을 올챙이의 후각 기관 가까이에 배치합니다.
그 후 후각 기관을 덮고있는 피부에 침투하십시오. 피펫 팁을 사용하여 팁을 주 후각 상피 또는 MRO 비강 상피의 중앙에 위치한 감각 뉴런 층으로 조심스럽게 전진시킵니다. 이제 양의 제곱 전압 펄스를 트리거하여 단일 전압 극 또는 다중 펄스의 트레인을 적용하여 염료를 감각 뉴런으로 전달합니다.
그런 다음 형광 실체 현미경을 사용하여 성공적인 염료 압출 및 전기천공을 시각화합니다. 염료는 성공적인 전기천공 후 세포체와 수상돌기로 빠르게 퍼집니다. 올챙이의 두 번째 후각 기관에 대한 절차를 반복한 후 올챙이를 깨끗한 물이 채워진 비커에 옮겨 넣고 전기천공된 염료가 감각 뉴런과 후각구로 퍼지도록 합니다.
전기천공법 후에 적어도 24 시간은, 0.02%trica를 포함하는 물에 있는 올챙이를 마취합니다. 다음으로, 올챙이를 이미징 챔버로 조심스럽게 옮깁니다. param 스트립에서 작은 사각형을 잘라냅니다.
그런 다음 올챙이를 param으로 덮고 앞쪽 꼬리 cephalon은 컷 아웃 창을 통해 남겨 둡니다. 올챙이를 다치게 하지 않고 접시에 바늘로 매개변수를 고정하고 올챙이가 0.02%Trica를 함유한 충분한 물에 잠겨 있는지 확인하십시오. 그런 다음 이미징 챔버를 정립 다중 광자 현미경 또는 컨포칼 현미경의 스테이지에 장착합니다.
후각구의 3차원 이미지를 획득하고 이미징 절차가 10-15분을 초과하지 않도록 합니다. 그 후, 올챙이를 별도의 탱크에 일반 물로 되돌려 놓고 빛에 노출되지 않도록하십시오. 이 이미지에서, 서로 다른 플루오로 4개에 연결된 4개의 갑판 가닥을 후각 기관의 4개의 먼 위치에서 전기천공시켰으며, 측면은 녹색으로, 중간은 노란색 내측으로 표시했으며, 보머 비강 기관은 주황색으로 표시했습니다.
이를 통해 부속 후각구(accessory olfactory bulb)와 주 후각구(main olfactory bulb)의 세 가지 주요 투영 필드를 시각화할 수 있습니다. 이 이미지는 후각구의 구조에 겹쳐진 단일 후각 감각 뉴런의 다양한 축삭 성장 패턴의 3차원 재구성을 보여주며, 다음은 후각구로 돌출되어 구형 사구체에서 술이 있는 수목화를 형성하는 단일 후각 감각 뉴런 축삭의 예입니다. 여기 오푸스 레부에서 볼 수 있듯이, 이 축삭돌기는 하나, 둘 또는 여러 개의 gmer에 연결되기 전에 규칙적으로 분기됩니다.
이는 in vivo time lapse imaging에 의해 반복적으로 조사된 개별 후각 감각 뉴런의 대표적인 예로, 축삭 형태의 지속적인 변화를 보여줍니다. 이 비디오를 시청한 후에는 전기천공법을 통해 후각 감각 뉴런에 레이블을 지정하는 방법과 생체 내 타임랩스 이미징을 사용하여 후각 감각 뉴런의 발달을 모니터링하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.
이 기사는 전기 침투법을 사용하여 후각 감각 뉴런의 생체 내 표지를 만드는 프로토콜을 제시하고, 이어서 공초점 레이저 스캐닝 및 다중광자 현미경 같은 영상 기법을 사용합니다. 이 방법은 뉴런의 형태 및 시간에 따른 발달을 시각화할 수 있게 합니다.
This protocol enables direct visualization of axonal growth and morphological dynamics in a living vertebrate model, providing a physiologically relevant system for studying neuronal wiring mechanisms. By allowing longitudinal tracking of single axons in vivo, it supports mechanistic de-risking in target validation for neurodevelopmental disorders. The approach offers predictive value in assessing compound effects on axonal guidance and synaptic integration early in discovery.
The method fits within the discovery continuum from target hypothesis testing to lead optimization by providing structural and functional readouts on neuronal connectivity.