Artigo de método

Induzindo a recombinação de Cre-lox no córtex Cerebral de rato através da eletroporação no Utero

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DOI:

10.3791/56675

17 de novembro de 2017

* These authors contributed equally

Neste artigo

Resumo

Funções celulares autónomos de genes no cérebro podem ser estudadas através da indução de perda ou ganham de função em esparsas populações de células. Aqui, descrevemos no utero electroporation para entregar recombinase Cre em populações esparsas de desenvolver os neurônios corticais com genes de floxed para causar a perda da função em vivo.

Resumo

Autónoma-célula neuronais funções dos genes podem ser reveladas, causando perda ou ganham de função de um gene em uma população pequena e esparsa de neurônios. Para fazer isso requer gerando um mosaico em que neurônios com perda ou ganho de função de um gene são rodeados por tecido geneticamente imperturbável. Aqui, nós combinamos o sistema de recombinação de Cre-lox com eletroporação no utero para gerar tecido de cérebro de mosaico que pode ser usado para estudar a função celular autónomos de genes nos neurônios. DNA construções (disponível através de repositórios), que codifica para uma etiqueta fluorescente e Cre recombinase, são introduzidos em desenvolver os neurônios corticais que contém genes ladeados com loxP sites nos cérebros de embriões de rato usando utero em eletroporação. Além disso, descrevemos várias adaptações para o método de eletroporação no utero que aumentam a capacidade de sobrevivência e reprodução. Esse método também envolve o estabelecimento de um título para recombinação mediada por Cre em uma população esparsa ou densa de neurônios. Preparações histológicas do tecido cerebral rotulado não exigem (mas pode ser adaptadas para) imuno-histoquímica. As construções utilizadas garantem que fluorescente etiquetado neurônios carreg o gene recombinase Cre. Preparações histológicas permitem a análise morfológica dos neurônios através da imagem latente confocal de mandris dendríticas e axonal e espinhas dendríticas. Porque a perda ou ganho de função pode é feito de tecido mosaico esparsas, esse método permite que o estudo da célula autónomos necessidade e suficiência do gene produtos na vivo.

Introdução

Gerar um mosaico genético é um paradigma clássico experimental para a compreensão da função de um gene de interesse. Para determinar se um gene é necessário para um fenótipo celular, a abordagem mais simples é causar uma perda de função do gene em todo o organismo (por exemplo, nocaute). No entanto, para determinar se um gene é necessário especificamente em um determinado tipo de célula, nocaute do gene em todo o organismo não é uma abordagem válida. Em vez disso, um método é necessário que causará a perda da função de um gene em uma determinada célula enquanto está rodeado por tecido de sua (ou seja, geneticamente imperturbável) — em outras palavras....

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Protocolo

Métodos descritos aqui foram aprovados pelo Comitê de uso (ACUC) da Universidade de James Madison e cuidado Animal e estão em conformidade e conformidade com todas as orientações institucionais e regulamentares pertinentes.

1. Mouse set-up

  1. Um jovem de casa (> P60) masculino e feminino floxed homozigotos mouse juntos para configurar um par de obtentor25.
    Nota: Um bom controle negativo é configurar um par adicional criador de sua ratos, no qual Cre expressão recombinase não causará um mosaico de26.
  2. Permitir que a fêmea dá à luz e criar sua primeira ninhada com o macho. Man....

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Resultados

A única construção GFP. CRE (ver lista de materiais) foi electroporated no E15.5 e visualizado no P14. Dependendo da concentração da construção e do volume de injeção, um resultado esparso ou denso pode ser obtido22,26. Por exemplo, a injeção de 1 µ l de 2 mg/mL GFP. CRE resulta em uma distribuição esparsa de pilhas etiquetadas, alguns dos quais podem ser brilhante (figura 1A) e localizadas na camada .......

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Discussão

Aqui, apresentamos a combinação de eletroporação no utero com Cre recombinase em camundongos floxed para gerar o tecido cerebral de mosaico. Uma vantagem dessa abordagem é que uma nova linha de rato não precisa ser gerado cada vez um diferente subtipo de celular está a ser alvo: eletroporação no utero pode ser usada para direcionar os neurônios excitatórios, neurônios inibitórios ou glia dependendo do tempo e localização do electroporation15,16<.......

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Divulgações

Os autores têm sem conflitos de interesse a divulgar.

Agradecimentos

Os autores graças ao apoio generoso da James Madison University departamento de biologia e da facilidade de Imaging e James Madison University microscopia de luz. Dr. Mark L. Gabriele para conselhos úteis sobre preparação de jovens pós-natal tecido, e DRS Justin W. Brown e Corey L. Cleland para coordenação generoso de espaço e materiais cirúrgicos. Esta pesquisa foi financiada em parte por uma concessão de pesquisa colaborativa por 4-VA, uma parceria de colaboração para fazer avançar a Commonwealth da Virgínia (G.S.V.) e por uma Virginia Academia de ciência pequeno projeto bolsa de investigação (G.S.V.). Suporte foi generosamente fornecido por uma doa....

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Camundongos C57BL / 6JO Laboratório Jackson# 000664Veja "1. Configuração do mouse" (etapa 1.1, "camundongos selvagens")
GFP. Cre vetor vazioAddGene#20781Veja "2. Configuração de DNA" (etapa 2.1 "construção de DNA único que codifica a Cre recombinase, bem como um marcador fluorescente"). GFP. Cre vetor vazio foi um presente de Tyler Jacks.
pK029.CAG-loxP-stop-loxP-RFP-ires-tTA-WPRE (Supernova)AddGene#69138Veja "2. Configuração de DNA" (etapa 2.1 Sistema "Supernova") e http://snsupport.webcrow.jp/. pK029.CAG-loxP-stop-loxP-RFP-ires-tTA-WPRE (Supernova) foi um presente de Takuji Iwasato.
pK031.TRE-Cre (Supernova)AddGene#69136Veja "2. Configuração de DNA" (etapa 2.1 Sistema "Supernova") e http://snsupport.webcrow.jp/. pK031.TRE-Cre (Supernova) foi um presente de Takuji Iwasato.
pK038.CAG-loxP-stop-loxP-EGFP-ires-tTA-WPRE (Supernova)AddGene#85006Veja "2. Configuração de DNA" (etapa 2.1 Sistema "Supernova") e http://snsupport.webcrow.jp/. pK038.CAG-loxP-stop-loxP-EGFP-ires-tTA-WPRE (Supernova) foi um presente de Takuji Iwasato.
Kit Maxi de Plasmídeo EndoFree (10)Qiagen#12362Veja "2. Configuração de DNA" (etapa 2.3 "kit de purificação de plasmídeo livre de endotoxinas")
Pó de azul de tripano, grau BioReagentSigmaT6146-5GConsulte "2. Configuração de ADN" (passo 2.5 "azul de tripano")
Cloreto de sódio, ACS, 2,5 kgVWRBDH9286-2,5 kgVer "2. Configuração de ADN" (passo 2.5 "NaCl")
Cloreto de potássio, ACS, 500 gVWR#97061-566Ver "2. Configuração de DNA" (etapa 2.5 "KCl")
Fosfato de sódio dibásico, ReagentPlus, 100 gSigma-AldrichS0876-100GVeja "2. Configuração de DNA" (etapa 2.5 "Na2HPO4")
Fosfato de potássio monobásico, ReagentPlus, 100 gSigma-AldrichP5379-100GConsulte "2. Configuração de DNA" (etapa 2.5 "KH2PO4")
Ácido clorídrico, reagente ACS, 500 mLFisher ScientificA144-500Ver "2. Configuração de DNA" (etapa 2.5 "HCl")
P-97 Extrator de micropipetaInstrumento SutterP-97Consulte "3. Configuração da pipeta" (passo 3.1 "extrator capilar de vidro")Filamento
de calha de 3,0 mm de larguraSutter InstrumentFT330BConsulte "3. Configuração da pipeta" (passo 3.1 "extrator de capilares de vidro")
Capilares de vidro de parede fina, 4", 1 / 0.75 OD/IDWorld Precision InstrumentsTW100-4Consulte "3. Configuração da pipeta" (passo 3.1.1 "capilar de vidro")
Toalhetes Soft-Tech de camada única, 4.5"PhenixLW-8148Consulte "3. Configuração da pipeta" (etapa 3.2.1 "limpeza de tarefa de camada única"); outros lenços umedecidos (por exemplo, Kimwipes) podem ser usados.
Pinça Graefe, 7 cm, Reta, 0.7 mm 1x2 DentesWorld Precision Instruments#14140Veja "4. Eletroporação no útero" (passo 4.1 "Pinça Graefe")
Tesoura de íris, 11,5 cm, reta, pacote de 12Precision Instruments#503708-12Veja "4. Eletroporação no útero" (passo 4.1 "tesoura de íris")
Pinça Mosquito Hartman, 9 cm, Reta, pacote com 12World Precision Instruments#503728-12Veja "4. Eletroporação in utero" (passo 4.1 "Pinça de mosquito Hartman")
Esponjas não tecidas de uso geral, 2" x 2", 4 camadasMedrepexpress#2204-cVeja "4. Eletroporação in utero" (passo 4.1 "esponjas de gaze não tecidas")
Pinça com ponta de anel, 10 cm, reta, 2,2 mm IDWorld Precision Instruments#503203Veja "4. Eletroporação in utero" (etapa 4.1 "pinça com ponta de anel")
Placas de Petri Pyrex completas, OD &vezes; H 100 mm &vezes; 20 mmSigma-AldrichCLS3160102-12EAVeja "4. Eletroporação no útero" (passo 4.1 "Placas de Petri")
Bandeja de instrumentos tipo plano, aço inoxidável, 13-5/8" x 9-3/4" x 5/8"AmazonB007SHGAHAVeja "4. Eletroporação in utero" (passo 4.1 "bandeja de aço inoxidável")
Pinça de platina, 5 mmBTX#45-0489Consulte "4. Eletroporação no útero" (passo 4.3 e 4.16 "eletrodos do tipo pinça")
ECM 830 PedalBTX#45-0211Consulte "4. Eletroporação in utero" (passo 4.3 e 4.17 "pedal")
ECM 830 GeradorBTX#45-0052Consulte "4. Eletroporação in utero" (etapa 4.3 "gerador")
Sistema de anestesia com isoflurano de animal único com caixa de indução pequenaAparelho de Harvard#72-6468Veja "4. Eletroporação in utero" (passo 4.4 e 4.6 "cone nasal", passo 4.4 "câmara de indução")
Pomada oftálmicaHanna Pharmaceutical Supply Co#0536108691Ver "4. Eletroporação in utero" (passo 4.7 "pomada oftálmica veterinária")
Space Gel (AIMS)VWR#95059-640Ver "4. Eletroporação in utero" (passo 4.8 "bolsa selada cheia de solução salina supersaturada")
Gel Creme Removedor de Pêlos, Fórmula SensívelVeet#062200809951Veja "4. Eletroporação in utero" (passo 4.9 "creme depilatório")
10ul Low Retention Tip Starter (960 pontas/pk)Phenix Research ProductsTSP-10LKITConsulte "4. Eletroporação in utero" (passo 4.12 "estéril 10 µ L ponta de micropipeta")
Conjuntos de tubos aspiradores para pipetas microcapilares calibradasSigma-AldrichA5177Consulte "4. Eletroporação in utero" (passo 4.15 "montagem do tubo aspirador")
Sutura Absorvível Trançada, 4-0, Agulha NFS-2(FS-2), 27"MedrepexpressMV-J397Ver "4. Eletroporação in utero" (etapa 4.19 "suturas absorvíveis")
" LiquiVet Rápido" Adesivo de tecidoMedrepexpressVG3Veja "4. Eletroporação in utero" (passo 4.20 "adesivo tecidual")
Seringas hipodérmicas, polipropileno, ponta Luer lock, capacidade 1,0 mLSigma-AldrichZ551546-100EAVer "4. Eletroporação no útero" (passo 4.21 "seringa de 1 mL")
BD Precisionglide agulhas de seringa calibre 26, L 1/2 pol.Sigma-AldrichZ192392-100EAVeja "4. Eletroporação in utero" (passo 4.21 "26G, ½ ” agulha")
Nestlets Material de nidificaçãoAncareNES3600Veja "4. Eletroporação in utero" (etapa 4.24 "materiais de nidificação")
Sementes de girassol, óleo preto,bio-servS5137Consulte "4. Eletroporação in utero" (passo 4.24 "sementes de girassol")
Paraformaldeído, 97%Alfa AesarA11313Ver "5. Histologia" (passo 5.1.1 "PFA")
Pinças Econômicas #3, 11 cm, pontas de 0,2 x 0,4 mmWorld Precision Instruments#501976Consulte "5. Histologia" (passo 5.5 "pinças")
Ágar póAlfa Aesar#10752Ver "5. Histologia" (passo 5.8.1 "ágar")
Lâminas de barbear de gume único, lâmina #9Ferramentas Stanley#11-515Consulte "5. Histologia" (passo 5.9 "lâmina de barbear de um gume")
Disco de amostra S D 50 mmLeica#14046327404Ver "5. Histologia" (passo 5.9 "disco de amostra de micrótomo vibratório")
Bandeja tampão S montagemLeica#1404630132Consulte "5. Histologia" (passo 5.10 "bandeja tampão")
VT1000 S VibratomeLeica#14047235612Consulte "5. Histologia" (passo 5.10 "micrótomo vibratório")
Lâminas de barbear de lâmina duplaPersonnaBP9020Veja "5. Histologia" (passo 5.10 "lâmina")
Porta-faca SLeica#14046230131Consulte "5. Histologia" (passo 5.10 "porta-faca")
Conjunto de pincéis redondos de cabo curto dourado Studio ElementsAmazonB0089KU6XEVeja "5. Histologia" (passo 5.12.1 "pincel de ponta fina")
microscopia eletrônicaSuperfrost Plus Slides#71869-11Veja "5. Histologia" (passo 5.12.1 "lâmina de microscópio")
ProLong Diamond Antifade Mountant, 10 mlThermofisherP36970Veja "5. Histologia" (passo 5.12.3-5.12.4 "mountant")
Vidro de cobertura, 24 x 50 mm, nº 1Produtos de pesquisa PhenixMS1415-10Consulte "5. Histologia" (etapa 5.12.4 "lamínula")
4′,6-Dicloridrato de diamidino-2-fenilindol (DAPI)Sigma-AldrichD9542Ver "5. Histologia" (passo 5.13.1 "DAPI")
Microscópio vertical de platina fixaOlympusBX51WIConsulte "5. Histologia" (passo 5.15 "microscópio de luz")
Microscópio Confocal de Varredura a LaserNikonTE2000/C2siConsulte "5. Histologia" (passo 5.15 "microscópio confocal")
4x objetiva, NA = 0.20NikonCFI Plan Apo Lambda 4XConsulte "5. Histologia" (passo 5.15 "objetiva de baixa potência")
Objetiva de 20x, NA = 0.75NikonCFI Plan Apo Lambda 20XConsulte "5. Histologia" (passo 5.15 "objetiva de média potência")
Objetiva de 60x, NA = 1.40NikonCFI Plan Apo VC 60X ÓleoConsulte "5. Histologia" (etapa 5.15 "objetiva de alta potência")
World estéril Serviços de

Referências

  1. Southwell, D. G., Froemke, R. C., Alvarez-Buylla, A., Stryker, M. P., Gandhi, S. P. Cortical plasticity induced by inhibitory neuron transplantation. Science. 327 (5969), 1145-1148 (2010).
  2. Hanson, J. E., Madison, D. V. Presynaptic FMR1 genot....

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