Este protocolo descreve três etapas para preparar os lobos ópticos de larvas e adultos de Drosophila para imagem: 1) dissecções cerebrais, 2) imuno-histoquímica e 3) montagem. A ênfase é colocada na etapa 3, pois são necessárias orientações de montagem distintas para visualizar estruturas específicas do lóbulo óptico.
O lobo óptico de Drosophila , composto por quatro neurópilos: lâmina, medula, lóbula e placa de lóbula, é um excelente sistema modelo para explorar os mecanismos de desenvolvimento que geram diversidade neural e conduzem a montagem do circuito. Dada a sua complexa organização tridimensional, a análise do lobo óptico requer que se entenda como seus neurópilos adultos e progenitores larvais estão posicionados em relação uns aos outros e ao cérebro central. Aqui, descrevemos um protocolo para dissecção, imunocoloração e montagem de cérebros larvais e adultos para imagens do lobo óptico. Ênfase especial é colocada na relação entre a orientação de montagem e a organização espacial do lobo óptico. Descrevemos três estratégias de montagem na larva (anterior, posterior e lateral) e três no adulto (anterior, posterior e horizontal), cada uma das quais fornece um ângulo de imagem ideal para uma estrutura distinta do lobo óptico.
O sistema visual da Drosophila, composto pelo olho composto e pelo lobo óptico subjacente, tem sido um excelente modelo para o estudo do desenvolvimento e função do circuito neural. Nos últimos anos, o lobo óptico, em particular, emergiu como um sistema poderoso para estudar processos de neurodesenvolvimento, como neurogênese e fiação de circuitos 1,2,3,4,5,6,7,8. É composto por quatro neurópilos: lâmina, medula, lóbula e placa lobular (as duas últimas compõem o complexo lobular)1,2,3,4,5,6. Os fotorreceptores do olho têm como alvo os neurônios da lâmina e da medula, que processam as entradas visuais e as transmitem aos neurópilos do complexo do lóbulo 1,2,3,4,5,6. Os neurônios de projeção no complexo lobular subsequentemente enviam informações visuais para os centros de processamento de ordem superior no cérebro central 1,5,9. A complexa organização do lobo óptico, necessária pela necessidade de manter a retinotopia e processar diferentes tipos de estímulos visuais, torna-o um sistema atraente para estudar como circuitos neurais sofisticados são montados. Notavelmente, a medula compartilha semelhanças impressionantes em sua organização e desenvolvimento com a neurorretina, que há muito é um modelo para o desenvolvimento do circuito neural de vertebrados 3,8.
O desenvolvimento do lobo óptico começa durante a embriogênese, com a especificação de ~ 35 células ectodérmicas que formam o placódio óptico 2,4,5,6,7,8. Após a eclosão larval, o placódio óptico é subdividido em dois primórdios distintos: 1) o centro de proliferação externo (OPC), que gera os neurônios da lâmina e da medula externa e 2) o centro de proliferação interno (IPC), que gera neurônios da medula interna e do complexo da lóbula 4,5,6,10 . Na larva do segundo ínstar tardio, as células neuroepiteliais do OPC e IPC começam a se transformar em neuroblastos que subsequentemente geram neurônios por meio de células-mãe ganglionares intermediárias 4,5,11,12. Os neuroblastos do lobo óptico são padronizados por fatores de transcrição espacial e temporalmente restritos, que atuam juntos para gerar diversidade neural em sua progênie 11,12,13,14. Na pupa, os circuitos dos neurópilos do lobo óptico são montados por meio da coordenação de vários processos, incluindo morte celular programada 11,15, migração neuronal12,16, direcionamento axonal / dendrítico10,17, formação de sinapses18,19 e rotações do neurópilo10,17.
Aqui, descrevemos a metodologia pela qual os cérebros larvais e adultos são dissecados, imunomarcados e montados para imagens do lobo óptico. Dada a sua complexa organização tridimensional, a análise do lobo óptico requer que se entenda como seus neurópilos adultos e progenitores larvais estão posicionados em relação uns aos outros e ao cérebro central. Assim, colocamos ênfase especial em como a orientação da montagem se relaciona com a organização espacial das estruturas do lobo óptico. Descrevemos três estratégias de montagem para cérebros larvais (anterior, posterior e lateral) e três para cérebros adultos (anterior, posterior e horizontal), cada uma das quais fornece um ângulo ideal para imagens de uma população progenitora específica do lobo óptico ou neurópilo.
1. Preparando cérebros larvais para imagens confocais
2. Preparando cérebros adultos para imagens confocais
Neste protocolo, descrevemos um método para imunocorar cérebros de larvas e adultos de Drosophila e montá-los em várias orientações. Embora os métodos para corar cérebros larvais e adultos tenham sido descritos anteriormente22 , 23 , 24 , 27 , 28 , as estratégias de montagem para a visualização ideal de estruturas específicas do lobo óptico receberam menos atenção28 . Prevê-se que o protocolo descrito aqui forneça aos pesquisadores uma maior compreensão da relação entre a orientação da montagem e as estruturas do lobo óptico visualizadas.
Além das orientações descritas neste protocolo, ângulos alternativos de visualização do lobo óptico adulto e larval podem ser alcançados separando o lobo óptico do cérebro central. Os lobos ópticos podem ser separados do cérebro central usando tesoura de inseto, fórceps ou agulha de tungstênio. No adulto, essa pode ser uma estratégia útil nos casos em que a curvatura do cérebro central inibe a montagem plana dos lobos, resultando em ângulos irregulares durante a imagem. Deve-se notar que um lobo isolado será mais difícil de montar sem os pontos de referência fornecidos pelo cérebro central (ou seja, lobos antenais, curvatura do cérebro, etc.) que são usados para determinar a orientação da montagem. Essa limitação pode ser superada analisando os lobos ópticos sob um microscópio GFP de fluorescência (se o cérebro estiver corado para o marcador fluorescente apropriado) para garantir que a orientação desejada seja alcançada antes de adicionar a lamínula. Da mesma forma, na larva, a remoção de um lobo cerebral do lobo contralateral anexado e do cordão nervoso ventral permite que o cérebro seja montado em qualquer orientação. Um microscópio GFP pode ser usado para determinar o ângulo de montagem em relação às estruturas do lobo óptico de interesse.
Os cérebros também podem ser visualizados em várias orientações, removendo a lamínula após a imagem e remontando o cérebro. Para a remontagem, a ponte original deve ser feita com argila e não deve ser aplicado esmalte. Para reorientar os cérebros, um par de pinças pode ser inserido embaixo da lamínula para quebrar o selo. Uma vez que a lamínula é levantada, a maioria dos cérebros deve permanecer na mídia de montagem. Os cérebros podem então ser remontados e uma nova lamínula pode ser colocada em cima dos cérebros. Essa técnica já foi usada para obter imagens de um único cérebro em várias orientações para construir uma imagem tridimensional de alta resolução da morfologia de um neurônio medular17. Embora a remontagem seja frequentemente feita com cérebros adultos, a técnica também pode ser aplicada a cérebros larvais, o que também exigiria a construção da ponte com argila. É importante manusear as amostras de cérebro de larvas com cuidado ao remontar, porque sua fragilidade as torna mais propensas a rasgar quando a lamínula é removida.
Os protocolos acima mencionados também podem ser aplicados ao tecido cerebral pupal 10,22,24. Como os cérebros das pupas sofrem rápidas mudanças morfogênicas durante o desenvolvimento, as orientações de montagem para a pupa inicial (0\u201230 h APF) se assemelham às dos cérebros larvais, enquanto as pupas do estágio intermediário tardio (>50 h APF) estão mais próximas das orientações de montagem do cérebro adulto. Os cérebros das pupas são mais frágeis do que os cérebros larvais e adultos e, portanto, requerem cuidados extras ao serem manipulados.
Finalmente, além do tecido fixo e corado, uma compreensão das orientações de montagem do cérebro é importante para aplicações de imagem ao vivo. Cérebros larvais e adultos podem ser cultivados e fotografados em condições vivas para acompanhar as divisões celulares e as mudanças na morfologia e atividade neuronal ao longo do tempo 24,27,29. Aqui, a orientação de montagem usada é crítica, pois a fluorescência endógena mais fraca exige que os tipos de células de interesse estejam localizados o mais próximo possível da superfície do cérebro para uma detecção de sinal ideal durante a imagem.
The authors have nothing to disclose.
10x PBS | Bioshop | PBS405 | |
37% formaldehyde | Bioshop | FOR201 | |
Alexa Fluor 488 (goat) secondary | Invitrogen | A-11055 | use at 1:500 |
Alexa Fluor 555 (mouse) secondary | Invitrogen | A-31570 | use at 1:500 |
Alexa Fluor 647 (guinea pig) secondary | Invitrogen | A-21450 | use at 1:500 |
Alexa Fluor 647 (rat) secondary | Invitrogen | A-21247 | use at 1:500 |
Cover slips | VWR | 48366-067 | |
Dissecting forceps – #5 | Dumont | 11251-10 | |
Dissecting forceps – #55 | Dumont | 11295-51 | |
Dissection Dish | Corning | 722085 | |
Dry wipes | Kimbery Clark | 34155 | |
Goat anti-Bgal primary antibody | Biogenesis | use at 1:1000 | |
Guinea pig anti-Bsh primary antibody | Gift from Claude Desplan | use at 1:500 | |
Guinea pig anti-Vsx1 primary antibody | Erclik et al. 2008 | use at 1:1000 | |
Laboratory film | Parafilm | PM-996 | |
Microcentrifuge tubes | Sarstedt | 72.706.600 | |
Microscope slides | VWR | CA4823-180 | |
Mouse anti-dac primary antibody | Developmental Studies Hybridoma Bank (DSHB) | mabdac2-3 | use at 1:20 |
Mouse anti-eya primary antibody | DSHB | eya10H6 | use at 1:20 |
Mouse anti-nc82 primary antibody | DSHB | nc82 | use at 1:50 |
Mouse anti-svp primary antibody | DSHB | Seven-up 2D3 | use at 1:100 |
Polymer Clay | Any type of clay can be used | ||
Rabbit anti-GFP | Invitrogen | A-11122 | use at 1:1000 |
Rat anti-DE-Cadherin primary antibody | DSHB | DCAD2 | use at 1:20 |
Slowfade mounting medium | Invitrogen | S36967 | Vectashield mounting medium ( cat# H-1000) can also be used |
Triton-x-100 | Bioshop | TRX506 |