$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
1. Przygotowanie odczynników
- Przygotuj sól fizjologiczną HL3.1 wolną od Ca++28.
- W mM: 70 NaCl, 5 KCl, 20 MgCl2 , 10 NaHCO3 , 5 HEPES, 115 sacharozy i 5 trehalozy; pH 7.2. Przefiltruj w celu sterylizacji i przechowuj w temperaturze 4°C.
Uwaga: Roztwór wolny od Ca++ zapobiega skurczom mięśni podczas sekcji.
- Przygotuj szkiełka nakrywowe z poli-L-lizyną (PLL).
- Rozpuść 100mg PLL w 4,2ml wody, przygotuj alikwoty po 300μl w probówkach Eppendorf i zamroź w temperaturze -20°C.
- Przed powlekaniem szkiełek nakrywowych rozmroź alikwot, uzupełnij objętość do 10ml w ddH2O i dodaj 20μl Kodak Photo-Flo; końcowe stężenie PLL wynosi 0,7 mg/ml.
- Zanurz szkiełka nakrywowe na 30min w roztworze PLL, wyjmij i wysusz, a następnie krótko opłucz wodą i wysusz. Powtórz dwukrotnie. Przetraktowane szkiełka nakrywowe można przechowywać przez około miesiąc.
2. Krzyże genetyczne
- Aby wygenerować klony MARCM. Poniżej znajduje się przykład krzyżówki z wykorzystaniem drivera pan-DA11,27:
FRT2A x hsFLP; Gal4109(2)80, UAS-mCD8::GFP; tub-Gal80 FRT2A/SM5-TM6B
- Aby wygenerować klony Flp-out. Poniżej znajduje się przykład krzyżówki z wykorzystaniem drivera specyficznego dla klasy IV8:
ppk-Gal4 x yw, hsFLP;UAS-FRT-CD2,y+-stop-FRT-mCD8::GFP
3. Pobieranie zarodków
- Przechowywać krzyżówki Drosophila w butelce kolekcjonerskiej w temperaturze 25°C i zbierać zarodki na płytce z agarem z sokiem jabłkowym29 z naniesioną cienką warstwą pasty drożdżowej30,31.
4. Obróbka szokiem termicznym zarodków
- Umieść pustą płytkę naprzeciwko płytki z agarem z sokiem jabłkowym, na której ułożone są embriony. Uszczelnij obie płytki Parafilmem (Ryc. 2).
- Podczas szoku termicznego zanurz płytkę w kąpieli wodnej i przytrzymaj ją za pomocą metalowego obciążnika.
- W przypadku embrionów MARCM
- Zbieraj embriony przez 2h, a następnie inkubuj je w 10cm czalce Petri otoczonej nawilżonymi chusteczkami w temperaturze 25°C przez kolejne 2h.
Uwaga: Modyfikacja protokołu szoku termicznego zmienia częstotliwość powstawania klonów.
- Aby uzyskać mniejszą liczbę klonów, dążąc do uzyskania pojedynczych, izolowanych neuronów, zanurz próbki i poddaj szokowi termicznemu w kąpieli wodnej przez 1h w temperaturze 38°C.
- Aby uzyskać większą liczbę klonów, przeprowadź szok termiczny przez 45mins w temperaturze 38°C, pozwól na regenerację w RT przez 30mins, a następnie ponownie poddaj szokowi termicznemu przez dodatkowe 30mins.
- Zbieraj embriony Flp-out przez 24h, a następnie poddaj szokowi termicznemu przez 1h w temperaturze 38°C.
5. Przesiewanie klonów
- Po szoku termicznym zdejmij pokrywkę z wodoodpornej aparatury i umieść szalkę z agarem z sokiem jabłkowym w 10cm płytce Petriego otoczonej zwilżonymi chusteczkami. Hoduj embriony, a następnie larwy w temperaturze 25°C aż do stadium wędrownego 3rd wzrostu.
Uwaga: wykazano, że warunki hodowli, a w szczególności odżywianie, wpływają na morfologię arboryzacji dendrytycznej DA32,33. Upewnij się, że rosnące larwy mają stały dostęp do pasty drożdżowej; monitoruj i uzupełniaj pastę drożdżową w razie potrzeby.
- Od tego momentu protokołu manipuluj larwami ostrożnie, używając pęsety entomologicznej.
- Krótko i delikatnie opłucz larwy wodą z kranu, a następnie przenieś je na płytkę z agarem.
Uwaga: ten krok redukuje tło autofluorescencji pochodzącej z pokarmu lub zanieczyszczeń na powierzchni larwy.
- Zbadaj larwy pod silnym fluorescencyjnym mikroskopem stereoskopowym. Zidentyfikuj larwy z neuronami/komórkami GFP-dodatnimi w ścianie ciała.
6. Obrazowanie dendrytów in vivo
- Umieść larwę na szkiełku wgłebnym z niewielką kroplą 80% glicerolu. Przykryj preparat szkiełkiem nakrywkowym, aby unieruchomić larwę. Upewnij się, że między larwą a szkiełkiem nakrywkowym nie pozostały pęcherzyki powietrza.
- Delikatnie przesuń szkiełko nakrywkowe, aby przetoczyć larwę, umożliwiając wizualizację interesującego neuronu. Obrazuj arboryzację dendrytyczną znakowaną mCD8::GFP za pomocą mikroskopii konfokalnej.
7. Disekcja larw
Uwaga przed rozpoczęciem: Dendryty neuronów DA ulegają szybkiej degradacji po rozpoczęciu sekcji. Każdą larwę należy wypreparować w czasie krótszym niż 5min, aby zapewnić dobrą morfologię dendrytów.
- Przeprowadzić sekcję larw w stadium 3rd instar w fazie wędrowania na płytce Sylgard, zgodnie z opisem z poprzednich prac34, wprowadzając następujące modyfikacje:
- W przypadku obrazowania zakończeń aksonów neuronów DA należy upewnić się, że OUN jest nienaruszony, a nerwy segmentowe nie są przerwane. Po otwarciu larwy należy najpierw ostrożnie przeciąć połączenia tchawikowe ze ścianą ciała, a następnie delikatnie usunąć cały przewód pokarmowy.
- Jeśli obrazowane są wyłącznie dendryty, należy usunąć OUN, aby umożliwić bardziej płaskie zamocowanie preparatu.
8. Fixacja i blokowanie plastrów larwalnych
- Pozostawiając larwę przypiętą do płytki Sylgard, utrwal ją w 4% PFA w PBS przez 20 min w temperaturze pokojowej na delikatnie obracającym się wytrząsarku.
- Po utrwaleniu usuń resztki tkanek larwalnych (ciało tłuszczowe, tchawki itp.).
- Przemyj w PBST (PBS z 0,1% Triton X-100) 3x po 10 min na płytce Sylgard i wytrząsarce. W przypadku badania zakończeń aksonów, zachowaj preparat na płytce Sylgard. (Przy barwieniu dendrytów na tym etapie można przenieść preparaty larwalne do probówki o pojemności 0,5 ml34)
- Zablokuj larwy przez 20 min w temperaturze pokojowej w 5% normalnym surowicy osła (NDS) w PBST na wytrząsarce.
9. Barwienie preparatów z larw
- Usunąć roztwór blokujący i inkubować w przeciwciałach pierwszorzędowych (w 5% NDS/PBST) przez noc w temperaturze 4°C w małym pojemniku Tupperware otoczonym zwilżonymi chusteczkami.
- Wyjąć probówki z temperatury 4°C i inkubować przez dodatkową godzinę w temperaturze pokojowej (RT).
- Przemyć 6 razy po 10 min w PBST. Dodać przeciwciała drugorzędowe (w 5% NDS/PBST) i przykryć, aby zapobiec fotowybielaniu fluoroforu34.
- Inkubować albo przez dwie godziny w temperaturze pokojowej, albo przez noc w 4°C, a następnie przez jedną godzinę w temperaturze pokojowej.
- Przemyć larwy 6 razy po 10 min w PBST i przystąpić do montowania preparatów.
10. Montaż preparatów z larw w celu badania drzewa dendrytycznego
- Każdy preparat larwy należy zamocować tak płasko, jak to możliwe, używając nożyczek sekcyjnych lub skalpela do odcięcia głowy (wraz z haczykami gębowymi) oraz części tylnej (wraz z przetchanicami)34.
- Preparat larwy należy położyć na szkiełku przedmiotowym stroną kutykularną do dołu, zamocować w 80% glicerolu i uszczelnić krawędzie szkiełka nakrywkowe lakierem do paznokci w celu wykonania szybkiego preparatu34.
- W celu wykonania preparatu trwałego i uzyskania wyraźniejszego obrazu:
- Przekrojoną larwę należy położyć stroną mięśniową do dołu na kroplę PBS na szkiełku nakrywkowym pokrytym PLL; preparat szybko przylgnie do szkiełka.
- Po zamocowaniu należy usunąć jak najwięcej cieczy, jednak nie wolno dopuścić do całkowitego wyschnięcia.
- Szkiełko nakrywkowe (z przytwierdzoną larwą) należy poddać odwodnieniu w serii etanoli: 35% etanol, następnie 50%, 70%, 95% i na koniec 2x 100% etanol, po 10 minut w każdym roztworze (drugi roztwór 100% EtOH należy często wymieniać); na koniec przemyć 2-3x przez 10 min w ksylenie.
- Na czyste szkiełko przedmiotowe należy nanieść kroplę medium montażowego DPX (Distyrene Plasticizer Xylene) i ostrożnie położyć na niej szkiełko nakrywkowe stroną z preparatem do dołu. Przechowywać w ciemności i odczekać jeden dzień do zastygnięcia DPX przed wykonaniem obrazowania.
11. Montaż preparatów z filletami larwalnymi do badania zakończeń aksonów
- Podczas sekcji, utrwalania i barwienia należy zachować ciągłość nerwów segmentarnych przebiegających między PNS a CNS, aby umożliwić śledzenie aksonów od ciał komórek obwodowych neuronów sensorycznych do VNC.
- Każdy preparat larwalny należy zamontować stroną kutykuli do dołu w 80% glicerolu na szkiełku z wgłębieniem. Pod mikroskopem konfokalnym należy prześledzić przebieg aksonów od ciała komórki DA do VNC. Uwaga: neurony PNS w każdym segmencie ściany ciała rzutują do odpowiadającego im segmentu VNC.
12. Reprezentatywne wyniki:
Reprezentatywne wyniki przedstawiono na rysunkach 3-5. Rys. 3 ukazuje cały arbor neuronu klasy IV, zarejestrowany in vivo za pomocą mikroskopu konfokalnego. Rys. 4 przedstawia powiększenie części arboru dendrytycznego immunohistochemicznie znakowanego neuronu klasy III, który został prawidłowo utrwalony w celu zachowania morfologii. Powiązany wstawka pokazuje degradację, która może wystąpić po nieudanej sekcji i utrwaleniu (oba barwione przeciwciałem anty-GFP). Rys. 5 przedstawia pojedyncze zakończenie aksonu klasy IV w OUN (anty-GFP, kolor zielony); wszystkie zakończenia klasy IV są współbarwione z anty-CD2 (kolor magenta).

Rysunek 1 Przegląd protokołu. a) Zebranie, a następnie poddanie embrionów szokowi termicznemu. b) Wybór larwy z klonem neuronów DA wykazującym pozytywną ekspresję GFP, a następnie obrazowanie GFP-znakowanego drzewka dendrytycznego w żywej larwie. c) Disekcja larwy, a następnie barwienie immunohistochemiczne preparatu. d) Montaż zabarwionego preparatu, a następnie obrazowanie drzewka dendrytycznego i projekcji aksonalnych klonów neuronów DA.

Rycina 2 Przygotowanie szalki z agarem z soku jabłkowego do szoku termicznego. Należy wziąć szalkę (biała strzałka, a-b), położyć na niej drugą szalkę Petriego (czerwona strzałka, b) i uszczelnić krawędzie Parafilmem (niebieska strzałka, b).

Rycina 3 obraz in vivo drzewa dendrytycznego klonu MARCM znakowanego mCD8::GFP (genotyp jak w sekcji 2.1) reprezentującego neuron klasy IV (v'ada) larwy w 3rd stadium rozwojowym. Pasek skali wynosi 50μm.

Rycina 4 Klon MARCM neuronu klasy III (ddaA) znakowany mCD8::GFP, barwiony przeciwciałem anty-GFP, wykazujący prawidłową morfologię po pomyślnej dyssekcji i fiksacji (zielony). Wstawka przedstawia degradację dendrytów (białe strzałki), która występuje po nieudanej dyssekcji i fiksacji (magenta). Pasek skali wynosi 25μm.

Rysunek 5 VNC larwy w 3tym stadium rozwojowym. Klon Flp-out pojedynczego zakończenia aksonu klasy VI (vdaB) (genotyp jak w 2.2) wykazany przy użyciu przeciwciała anty-GFP (zielony). Przeciwciało anty-CD2 znakuje wszystkie zakończenia klasy IV (purpurowy). Pasek skali: 25μm.