2017년 6월 9일
조류와 포유류의 청각 뇌간 신경은 빠른 청력 엔코딩에 특화되어있어 정상적인 청력 기능을위한 기본적인 과정입니다. 이러한 뉴런은 배아 뒷다리의 뚜렷한 전구체에서 발생합니다. 우리는 청각 발달 과정에서 유전자 기능을 연구하기 위해 닭 배아의 뒷배부에 유전자를 발현시키기 위해 일렉트로 포 레이션을 이용하는 기술을 제시한다.
이 절차의 전반적인 목표는 닭 청각 뇌간에서 유전자 발현을 공간적, 시간적으로 제어하는 것입니다. in ovo electroporation의 활용은 청각 뉴런 발달 및 관련 병태 생리학적 현상을 연구하기 위한 혁신적인 접근 방식을 제공합니다. 이 절차는 유전자 발현 조절이 정상적인 청각 뇌간 발달에 필요한 표현형의 획득 또는 손실을 어떻게 촉진하는지와 같은 청각 신경 발달 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다.
이 절차를 시연하는 사람은 제 연구실의 박사후 연구원인 Ting Lu 박사입니다. 먼저 DNA 혼합물 7마이크로리터당 1마이크로리터의 Fast Green 용액을 추가하여 플라스미드 용액을 준비합니다. 다음으로, 여러 플라스미드의 동시 전기천공을 위해 DNA 용액을 1:1 비율로 혼합합니다.
플라스미드 용액이 준비되면 마이크로피펫 풀러로 피펫을 제작합니다. 그런 다음 28게이지 주사기 바늘을 사용하여 피펫에 1-2마이크로리터의 플라스미드 용액을 채웁니다. 겸자를 사용하여 피펫 팁을 10-20미크론으로 끊고 현미경으로 부러진 팁의 크기를 확인한 다음 피펫 홀더를 통해 피코스프릿처에 피펫을 연결합니다.
시술 전에 현지 공급업체에서 구입한 계란은 섭씨 13도의 냉장고에 5일 이상 보관하지 마십시오. 시작하려면 난자를 70% 에탄올로 소독한 다음 적절한 배아 위치를 얻으려면 최적의 생존력을 보장하기 위해 섭씨 38도, 습도 약 50%에서 난자를 옆으로 부화합니다. 48-52시간의 배양 후 알이 약 12-13시간 동안 햄버거-해밀턴 단계에 도달하면 작업 영역과 모든 기구를 70% 에탄올로 소독합니다.
그런 다음 인큐베이터에서 계란을 꺼내 실온에 두고 70% 에탄올로 두 번 닦습니다. 조명 장치를 사용하여 어두운 영역으로 보이는 배아의 위치를 확인하고 연필로 중심 주위에 원을 그려 표시합니다. 19게이지 바늘로 달걀의 뭉툭한 끝을 찔러서 달걀의 뾰족한 끝 부분에 그려진 원 근처에 두 번째 구멍을 뚫습니다.
19게이지 바늘을 사용하여 바깥쪽 달걀 껍질의 작은 조각을 제거하고 집게로 내부 달걀 껍질 막의 작은 조각을 제거합니다. 다음으로, 3밀리리터 주사기에 부착된 19게이지 바늘을 난자의 뭉툭한 끝 부분에 있는 구멍을 통해 넣고 1.5-2.5밀리리터의 알부민을 빼냅니다. 달걀의 뭉툭한 끝 부분에 있는 구멍을 1cm x 1cm 크기의 테이프로 덮고, 그려진 원과 두 번째 구멍을 2.5cm x 4cm 크기의 테이프로 덮습니다.
절삭 날이 2.5cm인 구부러진 가위를 사용하여 달걀 껍질과 평행하게 유지하면서 표시된 원 안의 창을 절제합니다. 플라스미드를 주입하려면 피코스프리처를 켜고 5마이크로초 동안 18PSI의 압력을 가하도록 기기 설정을 조정한 다음 공기 탱크와 해부 현미경용 램프를 켭니다. 다음으로, 시중에서 판매되는 India Ink의 원액 30ml를 멸균 PBS로 준비합니다.
India Ink 용액을 1ml 주사기에 흡인시킨 다음 27게이지 바늘을 부착하고 주사기에 나타나는 기포를 제거합니다. 배아를 시각화하려면 배아에서 약 2-3mm 떨어진 난황 막 바로 아래에 바늘을 삽입하고 약 0.2ml의 India Ink를 주입합니다. 그런 다음 창문이 있는 난자를 해부 현미경 아래에 있는 난자 홀더로 옮기고 플라스미드 주입 부위를 가장 잘 볼 수 있도록 최고 배율로 전환합니다.
집게로 주입 부위를 덮고 있는 멤브레인을 제거합니다. 이낭종을 찾아 근처에 위치한 능형체 5호선과 6호능선을 식별하기 위한 표식으로 사용하여 목세포핵(nucleus magnocellularis)과 층상핵(nucleus laminaris)이 발생합니다. 마이크로매니퓰레이터를 사용하여 이낭종 사이의 R5-R6 영역 위에 있는 신경관에 DNA가 포함된 피펫을 배치합니다.
피코스프리처로 DNA를 신경관으로 배출합니다. 전기천공을 시작하려면 전압 자극기를 켠 다음 PBS가 미리 채워진 3ml 주사기에 0.22미크론 주사기 필터를 부착하고 여과된 PBS를 배아에 1-2방울 떨어뜨립니다. 그런 다음 미세 조작기를 사용하여 양극을 배아 쪽으로 이동하고 양극을 주입 부위 위에 배치하고 양극을 R5-R6 측면으로 유지합니다.
전압 자극기를 사용하여 1초 간격으로 1밀리초 동안 50볼트의 펄스 20개를 적용합니다. 전극 끝 근처에 거품이 보일 것입니다. 전기천공법 후에, 노출된 지역에 PBS의 1개의 하락을 추가하고, 온화하게 전극을 제거하고 실험실 조직 및 70%에타놀로 청소하고, 그 후에 테이프로 배아 위에 창을 덮으십시오.
마지막으로, 주입된 플라스미드 유형과 달걀 껍질의 부화 날짜를 기록하고 창면이 위를 향하도록 하여 알을 인큐베이터에 넣습니다. 원하는 발달 단계에 도달할 때까지 섭씨 38도에서 습도 50%로 알을 부화시킵니다. 전기천공법 24시간 후 인큐베이터에서 난자를 꺼내 창을 열고 실체 현미경을 사용하여 표적 플라스미드 주입의 정확한 위치를 확인합니다.
tet-on 벡터를 사용한 경우 50마이크로리터의 Doxycycline을 융모막막에 피펫으로 넣고 창을 닫은 다음 난자를 다시 인큐베이터에 넣습니다. 여기에 제시된 것은 배아 12일째 닭에서 준비한 뇌간 절편의 사진으로, 차등 간섭 대비 조명과 형광 조명 하에서 촬영한 것입니다. 목세포핵(nucleus magnocellularis)과 층상핵(nucleus laminaris)은 뇌간 절편 내에서 인식될 수 있습니다.
형광등 조명에서 두 구조 모두 노란색 형광 단백질의 발현을 나타내어 전기천공된 유전자의 효율적인 공간 발현을 확인합니다. 전기천공된 유전자의 발현은 또한 배아 day-18 닭에서 얻은 목세포핵(nucleus magnocellularis)을 포함하는 뇌간 절편에서 관찰될 수 있습니다. 80배 확대하면 고전적인 adendritic 세포체가 미분 간섭 대비 조명 아래에서 볼 수 있습니다.
부치열 세포체는 노란색 형광 단백질 발현을 나타내며, 이는 청각 뉴런 발달에 대한 연구를 위해 난자 전기천공법이 특정 청각 뇌간 영역에서 유전자 발현을 유도할 수 있음을 추가로 보여줍니다. 일단 숙달되고 제대로 수행된다면, 이 기술은 약 12개의 생존 가능한 알에 대해 2-3시간 안에 완료할 수 있습니다. 이 절차에 따라 유전자 발현 표현형이 정상적인 청각 뇌간 발달을 조절하는 방법에 대한 추가 질문에 답하기 위해 생화학적, 약리학적 및 체외 생체 내 기능 분석과 같은 다른 방법을 수행할 수 있습니다.
이 비디오를 시청한 후에는 닭 청각 뇌간에서 유전자 발현을 공간적, 시간적으로 제어하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. In ovo electroporation은 해부학적 및 생리학적 전문화의 유전적 제어와 청각 뇌간 발달의 잘 정의된 기간을 허용합니다.
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이 연구는 체외 전기 주입을 사용하여 닭의 청각 뇌간에서 유전자 발현의 공간 및 시간 조절에 초점을 맞추고 있습니다. 제시된 기술은 청각 뉴런 발달 및 관련 병리 생리학적 상태에 대한 이해를 향상시키는 것을 목표로 합니다.
In ovo electroporation enables precise spatial and temporal control of gene expression in the chicken auditory brainstem, supporting mechanistic de-risking of auditory neuron development pathways. This approach provides predictive confidence in target validation by linking genetic manipulation to functional phenotypes in nucleus magnocellularis and nucleus laminaris. The method enhances translational continuity from discovery to preclinical studies of hearing-related pathophysiological mechanisms.
The method integrates into the discovery continuum by enabling hypothesis testing in early biology, supporting assay readiness for screening, and generating quantitative fluorescence readouts for analytics.