Wszystkie procedury zostały zatwierdzone przez Komitety ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt Uniwersytetu Northwestern i przeprowadzone zgodnie z wytycznymi National Institutes of Health dotyczącymi opieki i użytkowania zwierząt laboratoryjnych.
1. Obchodzenie się z jajkami
- Kup zapłodnione jaja od lokalnego sprzedawcy. Jaja należy przechowywać w temperaturze 13 °C w lodówce nie dłużej niż 5 dni przed inkubacją. Żywotność zarodka znacznie spada po 1 tygodniu.
- Wymaz z każdego jajka 70% etanolu przed umieszczeniem w inkubatorze.
- Ustaw 1-2 tuziny jaj na boku w inkubatorze o temperaturze ustawionej na 38 °C przy wilgotności ~50%. Zapewnia to prawidłowe pozycjonowanie zarodka do elektroporacji i optymalną żywotność.
UWAGA: Po 48-52 godzinach inkubacji jaja będą w fazie Hamburger-Hamilton (HH) ~12-13 i gotowe do elektroporacji.
2. Przygotowanie
- Mieszanie plazmidów
- Dodać 1 μl 0,1% fast green (0,1% w 18 MΩ dejonizowanego i destylowanego H2O [ddH2O]) na każde 7 μl mieszaniny DNA.
- W celu koelektroporacji wielu plazmidów należy wymieszać plazmidy w stosunku 1:1. Końcowe stężenie DNA powinno wynosić 5-8 μg/μL.
- Napełnij pipetę iniekcyjną
- Pociągnij pipety na ściągaczu do mikropipet. Napełnij pipetę plazmidami o pojemności 1-2 μl za pomocą igły strzykawkowej 28G.
- Rozbić końcówkę pipety na 10 - 20 μm za pomocą kleszczy. Użyj mikroskopu, aby pomóc w określeniu rozmiaru złamanej końcówki pipety. Przymocuj pipetę do uchwytu na pipety pikospritzera.
3. Okienka
UWAGA: Procedura okienkowania została opublikowana wcześniej13. Patrz odniesienie 13, aby uzyskać dodatkowe informacje wizualne.
- Przetrzyj wszystkie instrumenty i obszar roboczy 70% etanolem.
- Wyjmij żądaną liczbę załączonych jaj z inkubatora (między 6-10), pozostaw w temperaturze pokojowej i ponownie indywidualnie przetrzyj jajka 70% etanolem. Jaja zachowują żywotność przez co najmniej 2 godziny po wyjęciu z inkubatora.
- Umieść jajo na iluminatorze świetlnym, aby określić położenie zarodka. Zakreśl ołówkiem środek ciemnego obszaru (tj. zarodka).
- Za pomocą igły 19G zrób dziurę w końcu jajka.
- Zrób kolejny otwór w pobliżu narysowanego okręgu po spiczastej stronie jajka. Usuń mały kawałek zewnętrznej skorupki jajka (około 16 mm2) za pomocą igły 19G, a następnie usuń mały kawałek wewnętrznej skorupki jajka (około 8 mm2) za pomocą kleszczy.
- Za pomocą strzykawki o pojemności 3 ml wyposażonej w igłę 19G pobrać 1,5-2,5 ml albuminy z jaja przez otwór. Upewnij się, że igła jest ustawiona pod kątem 45°.
- Zakryj koniec otworu małym kawałkiem taśmy (1 cm x 1 cm). Zakryj narysowane koło i drugi otwór taśmą (2,5 cm x 4 cm).
- Zakrzywionymi nożyczkami (krawędź tnąca = 2,5 cm) wytnij okno w okręgu. Nożyczki powinny być równoległe do skorupki jajka, a średnica okna powinna być mniejsza niż 2 cm.
4. Wstrzyknięcie plazmidu
- Włącz pikospritzer. Ustaw ciśnienie na 18 psi, a czas trwania na 5 μs. Włącz zbiornik powietrza i lampę do mikroskopu preparacyjnego.
- Przygotować 30 ml roztworu podstawowego z rozcieńczonego w stosunku 1:10 indyjskiego atramentu zakupionego w sklepie zmieszanego ze sterylnym roztworem soli fizjologicznej buforowanym fosforanami (PBS). Przechowywać w temperaturze 4 °C. Wstrzyknięcie indyjskiego atramentu jest ważnym krokiem w celu uzyskania lepszej wizualizacji zarodka kurczaka.
- Napełnij strzykawkę o pojemności 1 ml rozcieńczonym roztworem atramentu indyjskiego. Założyć igłę 27G i usunąć wszelkie pęcherzyki znajdujące się w strzykawce.
- Wbić igłę tuż pod błonę żółtka w odległości ~2 - 3 mm od zarodka i delikatnie wstrzyknąć ~0,2 ml tuszu indyjskiego pod zarodek. Nie należy wstrzykiwać więcej niż 0,5 ml tuszu indyjskiego, ponieważ może to zmniejszyć przeżywalność zarodków.
- Umieść jajko z okienkiem na uchwycie na jajka pod mikroskopem preparacyjnym. Użyj największego powiększenia, aby uzyskać najlepszą wizualizację miejsca wstrzyknięcia plazmidu.
- Za pomocą kleszczyków usunąć membranę z obszaru wstrzyknięcia. Słuchowe obszary pnia mózgu będące przedmiotem zainteresowania (tj. NM i NL) powstają z rombomerów 5 i 6 (R5/R6). R5 / R6 znajdują się w sąsiedztwie otocyst (struktura embrionalna u kręgowców, która rozwija się w ucho wewnętrzne), które służą jako punkty orientacyjne dla iniekcji plazmidu R5 / R6.
- Opuść pipetę wypełnioną DNA do rurki nerwowej leżącej nad regionem R5/R6 i między otocystami za pomocą mikromanipulatora. Schemat idealnego rozmieszczenia pokazano na rysunku 1A.
- Zastosuj ciśnienie powietrza (18 psi, czas trwania 5 μs) z pikospritzera, aby wyrzucić DNA z cewy neuronowej.
5. Elektroporacja
- Włączyć stymulator prądu/napięcia.
- Napełnij strzykawkę o pojemności 3 ml PBS i podłącz filtr strzykawkowy. Dodaj 1-2 krople PBS na zarodek.
- Opuść elektrodę bipolarną do zarodka za pomocą mikromanipulatora z elektrodą ujemną powyżej miejsca wstrzyknięcia (przyśrodkową), a elektrodą dodatnią bocznie do R5/R6 (ryc. 1A). Unikaj bezpośredniego kontaktu z zarodkiem. Używaj elektrod bipolarnych, w których materiałem elektrody jest platyna-iryd. Dostosuj odstęp między końcówkami do 0,5 mm za pomocą kleszczy.
- Za pomocą stymulatora prądu/napięcia pulsuj 20 razy przy napięciu 50 V przez 1 ms w odstępach 1 s.
- Po elektroporacji dodaj jedną kroplę PBS na odsłonięty obszar. Delikatnie wyjmij elektrodę i wyczyść ją chusteczką laboratoryjną i 70% etanolem. Zamknij okno, odsłaniając zarodek taśmą.
- Oznacz skorupkę jajka typem wstrzykniętego plazmidu i datą wylęgu.
- Umieść jaja z powrotem w inkubatorze oknem do góry. Inkubować w temperaturze 38 °C przy wilgotności 50%, aż do osiągnięcia pożądanego stadium rozwoju.
- Jeśli wektor tet-on jest elektroporowany w celu czasowej kontroli ekspresji genów, należy stosować doksycyklinę (Dox) co 24 godziny w celu wywołania ekspresji genu (patrz punkt 6).
6. Tet-on System do czasowej kontroli ekspresji genów
- Użyj następujących plazmidów:
pCAGGS-T2TP: transpozaza eksprymująca plazmid.
pT2K-CAGGS-rtTA-M2: plazmid, który stabilnie wyraża białko wiążące Dox.
pT2K-BI-TRE-EGFP: plazmid, który zawiera dwukierunkową ekspresję reportera EGFP napędzającą tet-on promotor (TRE) i drugi gen będący przedmiotem zainteresowania.
UWAGA: Powyższe trzy plazmidy muszą być współelektroporowane w stosunku 1:1:1.
- Przygotowanie roztworu podstawowego:
- Rozpuścić Dox w sterylnym PBS, aby otrzymać roztwór podstawowy o stężeniu 1 mg/ml. Przechowywać w temperaturze -20 °C.
- Aplikacja Dox:
- Aby wywołać ekspresję interesującego genu na określonych etapach rozwoju, należy stosować Dox co 24 godziny.
- Podczas aplikacji Dox należy wyjąć jajko, otworzyć okienko, odpipetować 50 μl Dox na błonę kosmomówczwo-alogonową, zamknąć okienko i włożyć jajko z powrotem do inkubatora.
7. Przygotowanie obszaru preparacyjnego dla wycinków pnia mózgu
UWAGA: Następujące sekcje (7 - 9) i procedury zostały opublikowane wcześniej14. Zapoznaj się z tymi odniesieniami, aby uzyskać dodatkowe informacje wizualne.
- Przygotować roztwór agaru (40 mg/ml agarozy, tj. 4% w ddH2O). Wlej roztwór agaru na szalkę Petriego i pozwól mu zestalić się w temperaturze pokojowej. Przechowuj przykrytą płytkę agarową w lodówce do wykorzystania w przyszłości podczas krojenia tkanki pnia mózgu.
- Ciągłe bąbelkowanie sztucznego płynu mózgowo-rdzeniowego (ACSF) o zawartości 95%O2 i 5% CO2 (pH 7,2-7,4 i osmolarność: 295-310 mOsm/L).
- Oczyść obszar roboczy i wibratom 70% EtOH i opłucz ostrze wodą destylowaną.
- Umieść czystą podkładkę absorpcyjną płynów na obszarze roboczym za pomocą odpowiednich narzędzi preparacyjnych.
- Wyjmij płytkę agarową z lodówki, pokrój małą kostkę agarową (10 mm x 10 mm x 8 mm). Przyklej blok agaru do etapu komory krojenia wibratomu za pomocą dostępnego w handlu kleju superglue.
8. Izolacja słuchowego pnia mózgu kurczaka
- Otwórz jajko w miejscu zaklejonym taśmą okna. Nakłuć worek błonowy skalpelem i usunąć głowę zarodka kurczaka.
- Odetnij głowę kurczaka ostrymi nożyczkami.
- Umieść końcówkę żyletki nieco z tyłu od oczu. Naciąć czaszkę na linii środkowej rostralno-ogonowej. Zastosuj lekki nacisk w zależności od wieku zarodka. Starsze zarodki wymagają większego nacisku.
- Delikatnie odsuń na bok skórę i pióra, aby odsłonić czaszkę i sprawdzić cięcie w linii środkowej.
- Wywierając silny nacisk, przetnij rostralną część czaszki żyletką. Natychmiast umieść ostrze z tyłu oczu i przetnij całą czaszkę i tkankę mózgową.
- Wykonaj nacięcia od środkowej do bocznej nożyczkami w okolicy ogonowej czaszki, nieco przed mięśniami szyi po obu stronach głowy. Odsłoń mózg i móżdżek, odciągając czaszkę i nadmiar tkanki.
- Przetnij nożyczkami tkankę przyczepioną do pnia mózgu i usuń pień mózgu, który swobodnie odrywa się od czaszki.
9. Przygotowanie wycinków pnia mózgu do elektrofizjologii in vivo lub obrazowania
- Przypnij pień mózgu przez tektę optyczną.
- Usuń móżdżek, przecinając szypułki nożyczkami, odsłaniając podłogę czwartej komory.
- Za pomocą pęsety usuń wszelkie błoniaste tkanki i naczynia krwionośne z powierzchni pnia mózgu.
- Aby zablokować pień mózgu, wykonaj poziome cięcie na najbardziej rostralnym końcu podłogi czwartej komory, tuż doogonowo do kory. Wykonuj boczne nacięcia prostopadle przez tektę optyczną, aby odizolować pień mózgu.
- Umieść niewielką ilość super kleju na stoliku wibratomu bezpośrednio przed blokiem agaru.
- Podnieś pień mózgu przy rdzeniu kręgowym za pomocą pęsety i umieść go na super kleju stroną rostralną do dołu i stroną grzbietową w kierunku ostrza wibratomowego. Usuń nadmiar kleju za pomocą chusteczki laboratoryjnej lub bibuły filtracyjnej.
- Wlej natleniony ACSF do etapu wibratomowego. Ustaw ostrze wibratomu pod kątem 20-22°. Rozpocznij wibratomium przy oscylacji o maksymalnej amplitudzie. Przesuń stolik w górę w kierunku ostrza, tak aby górna część tkanki była równoległa do ostrza.
- Szybko przesuń ostrze w kierunku tkanki pnia mózgu. Znacznie zwolnij ostrze przed kontaktem ostrza z tkanką.
- Pokrój tkankę z najmniejszą możliwą prędkością do przodu. Gdy ostrze znajdzie się w całym przekroju tkanki koronalnej, delikatnie usuń plasterek za pomocą pipety transferowej.
- Obniż stopień o 200-300 μm i ponownie pokrój. Powtarzać tę czynność, aż staną się widoczne anatomiczne punkty orientacyjne jąder słuchowych, np. wyraźny grzbietowy/brzuszny obszar neuropilowy NL i przyśrodkowe położenie NM względem NL.
- Ostrożnie utrzymuj plasterki w ACFS. Można to zrobić w temperaturze pokojowej (22° C) lub zbliżonej do fizjologicznych (~41° C) przy użyciu ciepłej kąpieli wodnej. Zwróć uwagę na kolejność krojenia. Pierwszy wycinek odpowiada najbardziej ogonowemu obszarowi tkanki, a ostatni plasterek odpowiada najbardziej rostralnemu obszarowi. Z grubsza reprezentuje to tonotopową organizację słuchowego pnia mózgu, odpowiednio od regionów kodowania o niskiej i wysokiej częstotliwości.