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Fazer ou obter o chip larva:
O chip larva consiste num bloco de PDMS (denominado o "chip PDMS ') ligado a uma lamela de vidro. O protocolo no passo 1 descreve o procedimento para fazer e usar chips de larva, assumindo um molde de SU-8 está disponível. O molde SU-8 é microfabricados por photolithographically padronização uma espessa camada de SU-8 photoresist 140 mM em uma pastilha de silício (para detalhes, ver 12 Ghannad-Rezaie et al.). Como a microfabricação do molde SU-8 exige o acesso a equipamento especializado, recomendamos requisitá-lo a partir de uma instalação de microfabricação (por exemplo. A facilidade LNF na Universidade de Michigan 14), ou a partir de uma fundição, enviando-lhes o design de chips que é fornecido como arquivo suplementar. Se alguém deseja mudar o design do chip PDMS (por exemplo, para uso com larvas de diferentes tamanhos), um software CAD que lida com arquivos DXF (ex. Autocad) pode ser usado. Uma SU-8 molde também pode ser feita em casa seguindo as instruções na Mondal et al. 27 Muitos leitores podem achar que é conveniente para simplesmente obter um chip PDMS amostra para experimentar a técnica antes de fabricar seus próprios chips. Este será disponibilizado gratuitamente, mediante solicitação.
O uso do micro "chip larva" para imagens ao vivo:
O método de imobilização no chip larva evita a utilização de anestésicos, e envolve, em vez da pressão, através da aplicação de um vácuo, para restringir o movimento do animal. Enquanto os animais podem sobreviver imobilização no chip para várias horas de 12, um período curto de imobilização (5-15 min) é recomendado. Isso é tempo suficiente para a imagem de muitos eventos celulares de interesse, incluindo alterações de cálcio intracelular, ou transporte axonal rápido. Este também é o tempo suficiente para manipulações desejados em animais vivos, como base de laser microcirurgia, fotodegradação e photoconverSion.
Para estudar eventos longitudinalmente ao longo de um período de tempo maior em um único animal, os animais podem ser colocados no chip e fotografada várias vezes, separadas por períodos de repouso. Placas de ágar suco de uva são ideais para o descanso entre as sessões de imagem, uma vez que proporcionam uma fonte de alimento fácil e umidade. Várias sessões de imagem afetam a sobrevivência larval até certo ponto, uma vez que cada sessão acarreta alguns riscos para danificar o animal (ver parte 2 na solução de problemas, abaixo). Os animais podem ser rotineiramente fotografada> 5 vezes ao longo de dois dias, com uma taxa de sobrevivência superior a 50%. Uma vez que os animais não são anestesiados, são saudáveis e móveis imediatamente após a libertação do vácuo no chip. Assim, não há necessidade de tempo de recuperação entre as sessões de imagem, de modo que o espaçamento de tempo entre as sessões é flexível e pode ser ajustada para os objetivos do experimento.
Solução de problemas:
A técnica mais comum éprocessa com chip de larva e soluções recomendadas são as seguintes:
(1) O animal está se movendo muito. Muita mobilidade pode interferir com os objetivos de imagem. As razões mais comuns para este no chip larva são a) o animal é muito pequeno para o chip, ou b) a pressão de vácuo aplicado durante a fase de imobilização está comprometida. O chip larva descrita neste protocolo é projetado para o início de encenou larvas 3 º. O tamanho ideal para o animal é 3,5-4 mm de comprimento (ao longo do eixo ântero-posterior). Para garantir que a pressão de vácuo é suficiente puxar a seringa 2-2,5 ml, ou até se sentir resistência no punho. Uma indicação de que o vácuo está em funcionamento é que pequenas bolhas no canal de perímetro pode ser visto movendo lentamente para a fonte de vácuo. Outra indicação é que a lamela deve sempre viajar com o chip quando o chip é levantada a partir do topo (e este é o método recomendado para o transporte da câmarauma vez que as larvas é posicionada e o vácuo é ligado). O vácuo pode ser comprometida se há fissuras no tubo, ou se houver óleo na tubagem. Isto pode ser facilmente resolvidas por substituição do 23 L de distribuição de ponta de agulha e de polietileno de 50 tubos (de passos 1,6-1,14).
(2) O animal morre depois de imagem no chip. O processo destina-se a causar o mínimo de stress sobre o animal, e animais de genótipo de tipo selvagem tem uma taxa de sobrevivência de> 90%, mesmo após uma hora de imobilização sobre o chip 12. Uma vez que alguns genótipos podem ser menos resistentes ao estresse do chip, verifique primeiro que tipo selvagem animais (por exemplo, Canton S) sobreviver à técnica de imobilização. a) A causa mais comum para a letalidade é o posicionamento incorreto da larva (ver Figuras 2G-H). Se partes da cutícula, cabeça ou traquéia não são inteiramente dentro da câmara, então eles podem ser danificados durante a imobilização, e umalarva que é demasiado grande para o chip (> 4 mm) é menor probabilidade de sobrevivência. b) Uma causa menos comum para a letalidade é a utilização de um excesso de pressão ou de vácuo, quando o carregamento do chip. Quando posicionado adequadamente no chip, a pressão gerada pelo vácuo é bem tolerada. No entanto o excesso de pressão, quer do vácuo ou na fase inicial de posicionar o animal pode ser um problema. É melhor aprender o grau de pressão necessária empiricamente por testes com tipo selvagem larvas do tamanho correto. c) Se muito óleo halocarbônico cobre traquéia do animal o animal pode, potencialmente, ter problemas com a sobrevivência a longo prazo. O óleo desempenha vários papéis importantes no chip: é importante para a criação do vácuo, as ópticas durante o exame, e neutraliza a dessecação no chip. No entanto óleo excessivo deve ser evitado. (Isto pode também levar a óleo no tubo e seringa comprometer a vácuo). Os casacos protocolo sugerido apenas o lado ventral da larva com óleo, então removes excesso de óleo por colocação da larva em uma lamela limpa antes de se transferir para a lamela final para geração de imagens. d) fototoxicidade pode ser experimentado a partir da sessão de imagem. Como acontece com qualquer aplicativo de imagem ao vivo, é ideal para usar os tempos de exposição de curta duração, com baixa intensidade de luz laser, o que é melhor alcançada usando uma câmera de alta sensibilidade ou detector. Tentar minimizar iluminação com luz UV, incluindo a luz de amplo espectro criado por fontes de luz de Hg.
Outras questões e direções futuras:
Uma vez que este método não utiliza anestésicos, coração do animal continua a bater. Isso cria alguma mobilidade inevitável, o que afeta de imagem em alguns locais mais do que outros. Os exemplos aqui apresentados demonstram que o cabo ventral do nervo, nervos segmentais, e da parede do corpo pode ser facilmente trabalhada, sem a interferência do batimento cardíaco. Nos casos em que o batimento cardíaco afeta imagem, os movimentos regulares às vezes pode ser corrigido para comem software de análise (por exemplo, o Estabilizador de Imagem plugin para o ImageJ). Isso funciona bem quando os objetos individuais estão se movendo em uma escala de tempo rápido (por exemplo, ~ 1 mícron / seg para o transporte axonal rápido) ou em uma escala de tempo muito lento (minutos a horas). No entanto, quando o objecto (s) de interesse com o movimento de uma gama de velocidades e direcções, pode ser mais difícil de corrigir para os movimentos de batimento cardíaco induzido.
Outra questão é pequena variabilidade na óptica de animal para animal, ou entre várias sessões de imagem do mesmo animal no chip. Quanto mais profundo o objeto de interesse está dentro do animal, maior será essa variação será. Nervos segmentares e cordão nervoso ventral são normalmente muito profundo dentro de então animal para ser trabalhada em um microscópio regular. No entanto, a pressão moderada com experiência no chip de larva empurra estas estruturas muito próximo da cutícula e lamela. A distância exata destas estruturas da lamela terá pequenas variações de trial a julgamento. A variação para objetos fechar a cutícula, como os corpos celulares dos neurônios sensoriais, é menor. Por conseguinte, é importante, em particular para fazer as medições de intensidade, para utilizar um grande número de animais e ensaios independentes para explicar a variabilidade em óptica.
Enquanto os exemplos mostrados aqui têm-se centrado sobre os processos dentro dos neurônios, a abordagem deve ser passíveis de imagiologia qualquer estrutura no animal que pode ser trazido dentro da profundidade de focagem da objetiva do microscópio. Isto inclui a cutícula, músculos da parede do corpo, e seus NMJs. Traqueia no lado ventral do animal e, potencialmente, partes do tracto digestivo, também pode ser convertido em imagem. O animal pode igualmente ser posicionada com o lado dorsal para a lamela para imagiologia de curto prazo das estruturas perto da superfície dorsal. A capacidade de estruturas de profundidade da imagem dentro do animal é limitada pela distância de trabalho do objectivo microscópio utilizado. Estruturas como imdiscos aginal são inacessíveis para grande ampliação (por exemplo, 40x) objetivos.
Os chips larva descritos neste protocolo são projetados para as larvas no início da 3 ª etapa instar (que variam em tamanho 3,5-4 mm). No entanto, muitas questões interessantes exigem imagens em diferentes estágios larvais. Chips menores para acomodar 2 ª larvas instar, ou chips maiores para acomodar final 3 ª estádios podem ser facilmente projetados usando o mesmo princípio. (Figura Suplementar 1 contém um arquivo DXF facilmente modificável para fazer moldes de silicone com tamanhos de câmara alterados). O simples princípio da vedação reversível pode mesmo ser aplicado a outros microorganismos, tais como C. elegans ou peixe-zebra, com a variante principal é o tamanho da câmara. A futura direção útil é criar um chip que pode imobilizar muitos animais ao mesmo tempo, a utilização para fins de triagem. No entanto, para isso, o desenho teria de ser significativamente diferentea partir do dispositivo atual, em que as questões de posicionamento do animal em o chip precisa ser tratada por cada animal de forma independente.
O ensaio esmagamento do nervo para o estudo de respostas de lesões nos nervos periféricos das larvas:
O ensaio esmagamento do nervo descrito aqui para nervos segmentares larval é um método simples para a introdução de uma lesão axônios periféricos em Drosophila. As vantagens deste método são: a) é simples de conduzir com ferramentas padrão encontrados em um laboratório de Drosophila (a fonte de CO 2 e fórceps estereoscópico), b) pode ser realizada rapidamente para muitos animais, fazendo com que a análise bioquímica de cordões nervosos após a lesão viável 14, c) as respostas celulares e moleculares para esta lesão são altamente reprodutível 14,15,28 e pode ser utilizado para descobrir processos que também são importantes em vertebrados neurónios 29,30.
Métodos alternativos para ferir os neurônios é focusa laser de alta potência, por exemplo, um-UV pulsada ou laser de femtosegundos, para cortar um axônio via microcirurgia a laser 17,31-33. O chip larva é um método ideal para o posicionamento do animal para tal microcirurgia. No entanto, por causa das pequenas diferenças na óptica entre ensaios, discutidas acima, o método à base de laser pode ser mais difícil de reproduzir de larvas, especialmente nos nervos segmentares larvares. Além disso, a base de laser lesão axonal requer mais tempo para posicionar cada um dos animais, por conseguinte, é mais difícil de realizar em grande escala (com um grande número de animais).
Solução de problemas:
A questão técnica mais comumente encontradas a partir do esmagamento do nervo é a morte de danos aos órgãos internos. Ao realizar a paixão, é importante para não prender o cabo ventral do nervo, glândulas salivares, ou intestinos. Também é importante não perfurar a cutícula. Estas questões devem ser evitados, trazendo a pinça em um ângulo de 45 ° para a sup cutículae (ver Figura 3).
A qualidade da pinça tem um grande impacto sobre a eficácia do esmagamento e sobrevivência depois. Recomendamos número Dumostar 5 fórceps. Para manter a sua nitidez, a pinça deve ser manuseado com cuidado, não utilizados para outros fins, e substituído, uma vez que tornam-se sem corte ou dobrados.
O tamanho do animal também pode influenciar a eficácia do esmagamento. Pequenos animais (menos de 3 mm de comprimento) são muito menos propensos a sobreviver à lesão. Com grandes animais, (3 rd errante estádios), é mais difícil localizar os nervos e evitar danos para as maiores glândulas salivares e intestino, e há menos tempo para estudar as respostas de lesão antes pupation. O esmagamento do nervo é mais eficazmente conduzida em larvas cedo instar 3 º (que são ~ 3-4,5 mm de comprimento ao longo do eixo ântero-posterior).
A fonte de alimentação que o animal é levantado em cima podem afectar oforça da cutícula e sobrevivência após a queda. Recomenda-se a criação de animais em alimentos feitos a partir de uma receita de levedura-glicose padrão.
O melhor método para aprender a fazer o esmagamento de forma eficaz é a prática em muitos animais, primeiro com o objetivo principal de conseguir a sobrevivência (e não pupation) 24 horas após a queda. Iniciantes normalmente têm uma taxa de sobrevivência de baixo (por exemplo, 10%), mas uma vez que a técnica é aprendida, as taxas de sobrevivência pode chegar a 90%.
Outras questões e direções futuras:
O ensaio de esmagamento fornece um método poderoso para estudar o surgimento de axônio proximal ao local da lesão e degeneração de axônios e sinapses distais ao local da lesão. Enquanto as taxas de degeneração variar entre diferentes tipos de neurónios, que são altamente reprodutíveis dentro de um determinado tipo de neurónio, fornecendo prova da reprodutibilidade do ensaio de lesão.
Em contraste, o "regenerativa" brotandoresposta observada nos axônios proximais é mais difícil de estudo. Todos os axônios no nervo segmentar iniciar extensa brotando perto do local da lesão (por exemplo, veja a Figura 6 e Figura 3). No entanto, o grau de germinação pode variar de neurônio para neurônio, e é difícil de quantificar. Um grau semelhante e variabilidade na germinação pode ser observado após lesões mais focais de neurónios motores individuais em nervos segmentares introduzidas por meio de um laser de corante pulsado UV. Nós interpretamos que a direcionalidade nondiscriminate do surgimento deve-se à ausência de pistas de orientação nos nervos segmentares. Em contraste, os axônios dos neurônios sensoriais feridas por laser de perto de seus corpos celulares passam por um novo crescimento axonal na mesma direção que o axônio perdeu 34. Os axônios nesta região do animal são provavelmente expostos a informação posicional mais específica para orientação dos axônios em regeneração. O ambiente dentro de nervos segmentares é improvável que tenha muito resemblanCE para o ambiente que os axônios originalmente navegou durante a sua orientação no embrião, portanto, não se espera que tenha informações para orientar os axônios em regeneração.
Outra limitação para o estudo da regeneração utilizando o ensaio de esmagamento do nervo segmentar é que axônios sensitivos e neurónios motores feridos ainda tem uma distância significativa para cobrir (0,25-1 mm) para atingir a sua meta, e um período de tempo limitado (<3 dias) antes que os animais sofre pupação. Um estudo recente identificou uma manipulação genética do receptor da hormona prothoraciotropic que triplica a duração do 3o estádio larval 35. Esta manipulação vai estender o período de tempo para estudar a recuperação e degeneração dos neurônios após a lesão de forma significativa, a 9 em vez de 3 dias. Este pode ser o tempo suficiente para observar os novos eventos, como religação de um axônio ferido com seu alvo pós-sináptica, especialmente se a lesão é induzida perto do final sináptica.