Name: Em Utero Eletroporation de Marcadores de Cor Multiaddressable (MAGIC) para Individualizar Astrócitos de Ratos Cortical (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-05-21T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 47 s
Description: Aprenda a usar eletroporação in utero com marcadores MAGIC para individualizar astrócitos corticais em camundongos. Este método permite análise detalhada da morfologia celular e organização espacial no córtex cerebral.

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Agradecemos a S. Fouquet e as instalações de imagem e núcleo animal do Institut de la Vision e Institut des Neurosciences de Montpellier (RM e RAM) pela assistência técnica. Este trabalho foi apoiado por bolsas de Estudos de Région Ile-de-France e Fondation ARC pour la Recherche sur le Cancer to S.C, e da Université Paris-Saclay (Iniciativas Doutores Interdisciplinares) a L.A., por meio de financiamento do European Research Council (ERC-SG 336331, PI J. Valette) para E.H., pela Agence Nationale de la Recherche sob contratos ANR-10-LABX-65 (LabEx LifeSenses), ANR-11-EQPX-0029 (Equipex Morphoscope2), ANR-10-INBS-04 (France BioImaging) , por Fondation pour la Recherche Médicale (Ref. DBI20141231328), pelo Conselho Europeu de Pesquisa (ERC-CoG 649117, PI J. Livet) e pelo programa ATIP-Avenir (PI K. Loulier).

Todos os procedimentos animais descritos aqui foram realizados de acordo com as diretrizes institucionais. Os protocolos animais foram aprovados pelo conselho ético de experimentação animal de Charles Darwin (CEEACD/N°5).
1. Preparação de plasmídeos livres de endotoxinas para marcadores MÁGICOS na eletroporação uteral
<ol><li>Transformação bacteriana<ol>
<li>No gelo, descongele células competentes dh5 alfa armazenadas a -70 °C.</li>
		<li>Aqueça as placas de ágar contendo o antibiótico apropriado (100 μg/mL ampicillin ou 50 μg/mL kanamycin) a 37 °C.</li>
		<li>Adicione 1 μL de 5-50 ng de MAGIC Markers plasmid DNA em 10 μL de células competentes DH5 alfa descongeladas e incubar no gelo por 10 minutos sem misturar.</li>
		<li>Para a transformação do choque térmico, coloque a alíquota em um banho de água de 42 °C para 45 s, depois coloque imediatamente no gelo e espere de 3 a 5 minutos.</li>
		<li>Em condições estéreis, adicione 230 μL de soc médio e incubar por 1h a 37 °C.</li>
		<li>Espalhe o conteúdo da alíquota sobre a placa de ágar e incubar durante a noite a 37 °C.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Cultura plasmida<ol>
<li>Na manhã seguinte, em condições estéreis, pegue uma colônia da placa de ágar e coloque-a em um tubo de 14 mL contendo 2 mL de meio LB com antibiótico apropriado. Deixe-o incubar durante o dia a 37 °C em uma incubadora de agitação a 300 rpm.</li>
		<li>No final do dia, semente 300 mL de LB com antibiótico usando a cultura inicial de 2 mL a partir do passo 1.2.1 e incubar durante a noite a 37 °C em uma incubadora de agitação a 300 rpm.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Preparação de DNA plasmídeo<ol>
<li>Na manhã seguinte proceder com a purificação de marcadores mágicos plasmídeos DNA (i.e., PB-CAG-Cytbow e Tol2-CAG-Nucbow, bem como plasmídeos orientados pelo CAG expressando transposases PB e Tol2 e Cre recombinase) usando um kit maxiprep livre de endotoxinas seguindo o protocolo do fabricante.</li>
		<li>Elute o DNA em 200 μL de água estéril e estima sua concentração usando um espectrofotômetro antes do armazenamento a -20 °C.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Preparação para marcadores MÁGICOS na eletroporação uteral (MM IUE)
<ol><li>Preparação da solução<ol>
<li>Aqueça 30 mL de solução salina de 0,9% a 37 °C em banho-maria e mantenha aquecido durante toda a duração da cirurgia.</li>
		<li>Prepare uma mistura de plasmídeo contendo PB-CAG-Cytbow e Tol2-CAG-Nucbow (concentração final, 0,8 μg/μL cada), transposas de PB e Tol2 (concentração final, 0,4 μg/μL cada), CAG-seCre (concentração final, 0,16 μg/μL) e corante verde rápido de 0,01% em PBS sem Ca2+ e Mg2+. NOTA: Para fins de reconstrução anatômica de astrócitos, a construção de Tol2-CAG-Nucbow pode ser omitida. No entanto, este plasmídeo é útil para distinguir duplos de astrócitos intimamente justtapostos e ao usar marcadores MÁGICOS para sondar relações clonais entre os astrócitos14.</li>
		<li>Prepare a solução anestésico contendo 100 μL de cetamina (100 mg/mL) e 100 μL de xilazina (20 mg/mL) diluída em 2 mL de solução salina.</li>
		<li>Prepare a solução analgésica diluindo 0,3 mg/mL solução de estoque de buprenorfina 1:10 em solução salina.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Preparação do material cirúrgico<ol>
<li>Esterilize as ferramentas cirúrgicas (ver Tabela de Materiais) em alta temperatura em um esterilizador de contas de vidro ou equivalente.</li>
		<li>Coloque uma gota de gel de eletrodo em um prato de 35 mm.</li>
		<li>Insira a micropipette no suporte do microinjetor, quebre a ponta da micropipette e aspire a solução de DNA.</li>
		<li>Coloque uma queda de 1 μL da solução Fast Green (0,01%) na tampa de um prato de 3 cm e, usando-o como referência, ajuste o diâmetro da ponta da micropipette quebrando sua ponta com fórceps finos. Ajuste o parâmetro de pressão para que as gotas de tamanho equivalente sejam produzidas pelo microinjetor, permitindo assim a entrega de aproximadamente 1 μL de solução de DNA por injeção.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Preparação do rato fêmea grávida<ol>
<li>Pese o rato grávido rjorl:swiss.</li>
		<li>Realize uma injeção intraperitoneal com 12,5 μL por grama de peso corporal (BW) de solução anestésico. Aguarde 5 minutos e verifique se o mouse está dormindo beliscando o dedo do dedo do dedo.</li>
		<li>Uma vez que o animal não responda para beliscar, injete-o subcutâneamente com 1,6 μL/g BW de solução analgésica.</li>
		<li>Adicione uma gota de gel ocular em cada olho para evitar a secagem durante a cirurgia e coloque a barriga do animal na almofada de aquecimento.</li>
		<li>Raspe suavemente o abdômen, limpe-o com uma almofada encharcada de iodo e higienize a área raspada com uma almofada de álcool.</li>
		<li>Organize um campo de operação colocando compressas estéreis ao redor da área raspada, limpa e higienizada.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. Na eletroporação uterótera (IUE)
<ol><li>Injeção intraventricular<ol>
<li>Corte uma incisão vertical de 2 cm ao longo da linha média começando na parte inferior do abdômen, através da pele, e depois através do músculo subjacente. Exponha os chifres uterinos manipulando suavemente os sacos embrionários e avalie a localização do colo uterino e o número de sacos embrionários em cada lado do colo do útero.</li>
		<li>Oriente o cérebro do embrião E15.5 a ser eletroporado para ver o bregma, facilmente reconhecido como sua localização combina com a junção dos três principais vasos sanguíneos que correm ao longo das fissuras cerebrais.</li>
		<li>Imagine uma linha virtual entre o bregma (visível através do crânio) e o olho; introduzir a micropipette entre a linha virtual e a fissura longitudinal, em seguida, pressione o pedal do pé do injetor para entregar 1 μL de solução de DNA no ventrículo lateral do hemisfério alvo. NOTA: Quando injetado no local adequado, o ventrículo lateral preenchido parece azul, indicando que foi preenchido com a solução de DNA.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Electroporation<ol>
<li>Aplique os eletrodos (ver Tabela de Materiais),previamente mergulhados em gel de eletrodo, em ambos os lados do embrião injetado com o ânodo cobrindo o hemisfério injetado. Pressione o pedal do pé do eletroporador para entregar uma série de quatro pulsos de 50 ms de 35 V, cada um separado por um intervalo de 950 ms.</li>
		<li>Umedeça o embrião com solução salina aquecida. NOTA: Os embriões devem ser mantidos úmidos usando solução salina aquecida durante toda a operação cirúrgica e o útero não deve secar.</li>
		<li>Repita as etapas 3.1.2-3.2.2 para cada embrião.</li>
		<li>Uma vez que todos os embriões alvos tenham sido eletroporados, substitua os chifres uterinos no abdômen empurrando-os suavemente com fórceps de volta à sua posição original. Encha a cavidade abdominal com solução salina aquecida para evitar que o útero seque enquanto as suturas são feitas.</li>
		<li>Primeiro feche o músculo abdominal com uma sutura absorvível contínua, e depois a pele com vários pontos individuais (~10) usando sutura 4-0.</li>
		<li>Coloque o animal em uma gaiola limpa, deitado de lado em uma toalha de papel limpa e vire o animal para o outro lado a cada 5 a 10 minutos até que ele acorde e comece a se mover por conta própria.</li>
		<li>Avalie o estado do animal no dia seguinte, especialmente se um ninho foi feito. NOTA: Não é necessário tratamento pós-cirurgia. Na ausência de um ninho, qualquer sinal de dor (por exemplo, prostração, pele desgrenhada) e/ou sangramento pesado, o animal deve ser eutanizado sem demora.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. Colheita e secção de tecidos
<ol><li>Coleta de tecidos<ol>
<li>Injete fenobarbital (100 mg/kg BW) intraperitoneally para anestesia terminal no tempo de colheita desejado. Neste caso, os horários de colheita foram nos dias pós-natal (P4, P7 e P21).</li>
		<li>Realize a perfusão intracardiac usando uma solução baseada em paraformaldeído pré-fabricado a frio.</li>
		<li>Disseque o cérebro e coloque-o durante a noite a 4 °C na solução baseada em paraformaldeído para pós-fixação.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Histologia<ol>
<li>Na manhã seguinte enxágue o cérebro 3x por 10 min com 1x PBS.</li>
		<li>Incorporar o cérebro em 3% de agarose dissolvida em 1x PBS.</li>
		<li>Corte seções de 80 μm usando um microtome de lâmina vibratória.</li>
		<li>Colete seções em uma placa de 24 poços pré-preenchida com 1x PBS.</li>
		<li>Montar seções no meio de montagem (ver Tabela de Materiais) entre o deslizamento e a mancha de cobertura. Mantenha os slides montados a -20 °C para uma preservação ideal da proteína fluorescente e armazenamento a longo prazo.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. Imagem confocícal multicanal
<ol><li>Configurações de microscópio<ol>
<li>Configure a configuração do microscópio confocal para excitar separadamente as linhas de laser mCerulean/mTurquoise2, EYFP, tdTomato/mCherry usando linhas laser de 440, 515 e 559 nm, respectivamente.</li>
		<li>Use um objetivo 20x 0.8 NA (ou na superior) e ajuste a amostragem XY e o tamanho da etapa Z de acordo com os critérios de Nyquist. NOTA: Imagens adquiridas com maior resolução (por exemplo, 60x 1.4 NA oil objective) e algoritmos de desconvolução permitirão a reconstrução dos detalhes mais finos dos arbordos de astrócitos. No entanto, o experimentador deve ter em mente que os melhores processos de astrócito podem não ser resolvidos por imagens ópticas convencionais.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Aquisição de imagens<ol>
<li>Encontre os astrócitos mais brilhantes na área eletroporada.</li>
		<li>Como as células rotuladas localizadas perto da superfície podem parecer mais brilhantes do que as mais profundas da fatia, ajuste as configurações de aquisição nas células superficiais para evitar saturar as imagens.</li>
		<li>Ajuste as configurações de aquisição separadamente para cada um dos três canais, certificando-se de evitar a saturação de pixels usando o HiLo LUT, que exibe valores zero como valores azuis e máximos de pixels como vermelho. NOTA: Uma imagem adequadamente equilibrada deve exibir apenas alguns pixels azuis e quase nenhum vermelho.</li>
		<li>Adquira pilhas Z de 1.024 x 1.024 pixels usando o estágio motorizado do microscópio, com uma sobreposição de 10% entre pilhas adjacentes para posteriormente permitir reconstruções de mosaicos da área eletroporada ou da zona de interesse.</li>
	</ol>
</li>
</ol>6. Segmentação de volume territorial de Astrócito
NOTA: Isso é realizado por meio de um programa de software comercial (por exemplo, IMARIS).
<ol><li>
Elaboração do conjunto de dados
	<ol>
<li>Crop os astrócitos rotulados dentro da reconstrução 3D (250 x 250 pixels) selecionando células inteiramente fechadas na seção de tecidos imagem. NOTA: Também é possível trabalhar diretamente em volumes maiores se o computador usado puder manuseá-los.</li>
		<li>Clique no botão Superfície Azul na barra de ferramentas Objeto da exibição Superar para criar uma nova Superfície para cada astrócito.</li>
		<li>Para obter melhor contraste de visualização, primeiro ajuste os valores mínimos e máximos de contraste de cores clicando em Editar | Mostrar a opção de ajuste de exibição e arrastar ambas as alças. Se necessário, altere a cor do canal clicando diretamente no nome do canal na janela Ajuste de exibição para selecionar uma nova cor. NOTA: Preferencialmente sempre trabalhe com a mesma tela colorida para evitar viés visual.</li>
		<li>Clique em Editar | Propriedades da imagem para indicar manualmente o tamanho do voxel em micrômetros. Se o tamanho do voxel não for preciso, os cálculos de volume estarão incorretos.</li>
		<li>Salve as novas configurações.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Segmentação de superfície
	<ol>
<li>Use o Ícone Azul para introduzir uma superfície. Um ícone e uma caixa de superfície aparecerão na lista Cena. Uma caixa de volume permite ver/ocultar o conjunto de dados.</li>
		<li>Selecione a linha de superfície e clique em Pular criação automática | Editar manualmente.</li>
		<li>Clique em | de Contorno Visibilidade e clique em Nenhum. Em seguida, mova-se para a exibição Selecionar e clique no botão Desenhar.</li>
		<li>Clique no Modo para selecionar o modo de desenho.</li>
		<li>Use a ferramenta de desenho semiatomado Isoline rápida e eficiente. Defina o contorno da célula movendo o ponteiro do mouse sobre ele. Se a visualização isolina não corresponder ao contorno de astrócito, ajuste a posição do ponteiro do mouse. Para validar a visualização, clique na seleção. Para corrigir possíveis erros, use a janela Placa para excluir o contorno atual do plano Z ou pressionar Ctrl + Z.</li>
		<li>Usando slice | Posicione-se para navegar pelos planos Z, mova-se para o próximo plano alterando o número do plano Z e inicie um novo contorno. Preferencialmente começar do meio da célula e depois mover-se para as extremidades.</li>
		<li>Quando os contornos tiverem sido desenhados em todos os z-planes contendo o astrócito, clique em Criar superfície. Antes de criar uma superfície, verifique se todos os componentes estão conectados. Se não, selecione os maiores ou conecte os relevantes antes de exportar dados de volume.</li>
		<li>Verifique os dados quantitativos exibidos no Painel de Dados e as estatísticas de exportação em formato de planilha, economizando valor de volume e unidade.</li>
		<li>Salve a superfície sob um novo nome para acessá-la mais tarde.</li>
	</ol>
</li>
</ol>7. Traçando arborização de astrócitos
NOTA: Isso é feito usando o programa de software de acesso aberto Vaa3D.
<ol><li>Elaboração do conjunto de dados<ol>
<li>Carregue a pilha de imagens e procure por astrócitos isolados ou astrócitos próximos exibindo cores distintas. NOTA: A resolução da reconstrução pode ser melhorada aumentando o na e amostragem objetivo. Em última análise, no entanto, devido ao limite de resolução da microscopia confocal, os melhores processos de astrócito não podem ser rastreados com precisão. Deve-se tomar cuidado para evitar o excesso deegmentação além da resolução das imagens adquiridas.</li>
		<li>Usando Fiji, a cultura de imagem de 250 x 250 pixels empilha em torno de cada astrócito.</li>
		<li>Como o rastreamento Vaa3D é realizado em apenas uma cor, selecione um canal e desative os outros canais.</li>
		<li>Converta a imagem em RGB e salve-a em formato .tiff.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Rastreamento de arbor<ol>
<li>Abra a imagem RGB em Vaa3D. Vá para | de Imagem | de dados Geometria, em seguida, resamplagem de imagem, e ajustar valores de tamanho de voxel X/Y e Z. NOTA: Ao reconstruir as arborhas de astrócitos, deve-se tomar cuidado para não traçar detalhes mais finos do que a resolução fornecida pelas imagens.</li>
		<li>Abra uma janela 3D clicando no Visualizar | visualizador 3D para toda a imagem. Clique com o botão direito do mouse em uma imagem 3D e escolha 1 clique com o botão direito do mouse para definir o marcador. Aponte com o cursor o centro do astrócito e, em seguida, clique com o botão direito do mouse para definir um marcador. NOTA: Clique em Escape para ter acesso à visualização 3D novamente.</li>
		<li>Vá para advanced | | de rastreamento 3D Vaa3D-Neuron2-auto-rastreamento.</li>
		<li>Na janela recém-aberta, selecione o canal no qual aplicar o plug-in.</li>
		<li>Escolha um limiar de fundo (muitas vezes entre 30 e 90). Adapte este valor para cada astrócito, se necessário.</li>
		<li>Desmarque o raio de 2D e mantenha a amostra automática e a resample automática verificada.</li>
		<li>Set cnn_type em 3, length_thresh em 1, e SR_ratio em 0.1.</li>
		<li>Depois de clicar em ok,certifique-se de que o plug-in gere automaticamente dois arquivos com base no nome original. O sufixo -ini.swc e -coordinateX -coordinateY-coordinateZ-app2.swc serão adicionados. Adicione manualmente um rótulo distinto a esses arquivos de nome, a fim de não substituí-los demais enquanto continua a executar o plug-in.</li>
		<li>Open Object Manager, vá para Neuron | Estrutura delinha, selecione o astrócito traçado, clique no Modo de Exibiçãoe selecione Modo de linha Always.</li>
		<li>Volte para a janela 3D, onde aparece um esqueleto do astrócito. NOTA: Se a segmentação e o sinal não coincidirem, repita as etapas 7.2.3-7.2.10 e ajuste o limiar até que o faça. Certifique-se de reinserir os outros parâmetros à medida que forem reiniciados quando o plug-in for reiniciado.</li>
		<li>Clique com o botão direito do mouse no esqueleto e selecione neurônio de primeira escolha | linha #1... APP2_Tracing para acessar medições quantitativas que aparecerão em uma nova janela Surface| Anotação de objetos. NOTA: Devido à resolução limitada da microscopia de luz, as medições exibidas sob os itens listados Número de filiais e número de bifurcações fornecem apenas uma estimativa aproximada da complexidade da árvore de astrócito.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

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</ol>

Os autores não têm nada a revelar.

No ute eletroporation (IUE) de marcadores MÁGICOS em progenitores corticais(Figura 1) permitiram a rotulagem de astrócitos em todo o córtex cerebral pós-natal em diferentes estágios pós-natais (P4-P7-P21, Figura 2). Curiosamente, o estágio da IUE não é crítico, pois a eletroporação realizada de E13,5 a E15,5 produz padrões de rotulagem semelhantes em relação aos astrócitos cortical14. No entanto, a localização de neurônios piramidais rotu...

Os astrócitos desempenham inúmeras funções vitais no desenvolvimento cerebral e fisiologia1. Além de seu papel na barreira hemencefálica onde regulam a absorção de nutrientes e o fluxo sanguíneo, eles contribuem ativamente para a formação e função da sinapse, produzindo neuromoduladores que podem alterar a atividade neuronal e o comportamento2. Além disso, a disfunção astrócito contribui para uma variedade de distúrbios neurológicos3. Astrócitos localizados no córtex cerebral exibem uma morfologia elaborada permitindo um contato extensivo com processos neuronais. Esses contatos, essenciais para a função do circuito, também controlam morfogênese de astrócito e sinápgeno através das proteínas de adesão celular4. Neurocientistas precisam de ferramentas convenientes e robustas para investigar o desenvolvimento de astrócitos e morfogênese em seus modelos neurológicos de interesse. No entanto, devido à aposição próxima de astrócitos aos seus vizinhos e seu uniforme azulejo tridimensional, é desafiador destacar os astrócitos corticais e avaliar integralmente sua morfologia usando imunomarcadores.
Atualmente, duas principais estratégias de engenharia genética permitem a rotulagem e individualização de astrócitos corticais in situ: ativação esparsa de repórteres em linhas de camundongos transgênicos ou transgênese somática usando eletroporação de plasmídeos repórteres. A primeira estratégia conta com a criação de uma linha de rato repórter floxed com camundongos expressando uma forma indutível de recombinase cre ativada especificamente em astrócitos após a entrega de tamoxifen (por exemplo, Aldh1l1-CreERT25). Várias desvantagens estão associadas a essa estratégia. Em primeiro lugar, a criação de camundongos transgênicos requer um grande número de animais e vários ensaios são tipicamente necessários para determinar a dose adequada de tamoxifen para fornecer rotulagem adequadamente escassa de astrócitos corticais. Analisar fenótipos de astrócitos cortical em um modelo genético de interesse do rato exigirá ainda mais reprodução e consumo de camundongos. Além disso, na injeção de tamoxifen uterina é conhecida por interferir na parturição, dificultando a aplicação dessa estratégia ao estudo dos estágios iniciais do desenvolvimento de astrócitos. A eletroporação in vivo de DNA é uma estratégia alternativa livre de tamoxifen que conta com um número mínimo de animais6. Realizada em estágios embrionários ou pós-natais, esta abordagem consiste em injetar plasmídeos repórteres nos ventrículos laterais de roedores seguidos por pulsos elétricos que criam poros na membrana celular, permitindo assim que o DNA entre células progenitoras que revestem o ventrículo. Posteriormente, os transgênicos repórteres transportados pelos plasmídeos eletroporados são processados pelo maquinário celular alvo e expressos7. Dois métodos de eletroporação foram descritos anteriormente para rotular os astrócitos cortical do rato: 1) Rotulagem de Astrocitos Pós-Natais por Eletroporação (PALE), que se baseia na eletroporação de plasmídeos epismídeos episômicos de 1 a 2 no estágio pós-natal4; 2) A estratégia StarTrack baseada na eletroporação utero (IUE) de múltiplos plasmídeos integrativos de cor única plasmids8,9,10. Embora essas duas técnicas rotulem eficientemente a A PR no córtex cerebral, elas também apresentam algumas limitações. Em sua versão inicial, ambos os métodos contam com um promotor de proteína ácida fibrilar gliarial (GFAP) para conduzir a expressão em astrócitos, o que pode influenciar a rotulagem em direção à glia radial, bem como astrócitos pial e reativos que expressam GFAP mais fortemente do que o repouso normal pra11,12. Em relação ao PALE, outras desvantagens são o estágio tardio da eletroporação, que impede a rotulagem de PrA (ou aqueles originários de progenitores delatórios precoces) e análise dos estágios iniciais do desenvolvimento da astroglia, e o uso de vetores episomais que se diluem através de sucessivas divisões durante a proliferação maciça que a A PR sofre durante a primeira semana pós-natal13,14. Em contraste com o PALE, StarTrack é baseado na eletroporação embrionária de plasmídeos integrativos repórteres que permitem rastrear a contribuição de progenitores embrionários e pós-natais para a PrA. Um esquema startrack atualizado que conta com o promotor ubiquitina C (UbC-StarTrack) alcança uma expressão mais ampla de repórteres fluorescentes tanto na descida neuronal quanto gliana (astrócitos incluídos) dos progenitores neurais15,16,17. No entanto, em sua versão atual, a implementação dessa abordagem é complexa, pois conta com uma mistura equimolar de 12 plasmídeos distintos expressando seis proteínas fluorescentes (FP) com excitação parcial e emissão de espectros sobrepostos.
Apresentado aqui é um método simples de rotulagem multicolorida baseada em eletroporação utero usando construções integrativas de repórteres impulsionadas por um promotor forte e amplamente ativo para destacar osstrócitos cortical14. Além disso, um fácil pipeline de análise de imagem utilizando tanto o software de análise de imagens licenciado (por exemplo, Imaris) quanto o acesso aberto (Vaa3D18,19,20) software de análise de imagens é fornecido para segmentar volume territorial de astrócito e arborização, respectivamente. Em comparação com os métodos descritos anteriormente, esta estratégia se baseia unicamente em transgênicos integrativos multicoloridos Marcadores de cores multiaddressáveis (Marcadores MÁGICOs ou MM21) direcionados ao compartimento celular citoplasmável e (opcionalmente) cuja expressão é impulsionada por um promotor de CAG sintético composto por um intensificador de cytomegalovirus, promotor de β-actina de coelho e β-globina-globinadecoelho Isso permite rotular e rastrear os astrócitos corticais, desde estágios embrionários até estágios pós-natais tardios, independente da expressão GFAP14,23. Cada um desses transgenes possui os seguintes quatro FP distintos: eBFP, mTurquoise2/mCerulean, EYFP e tdTomato/mCherry, que exibem sobreposição espectral mínima que pode ser facilmente contornada com 1) Aquisição de canais sequenciais; 2) Poder de excitação otimizado e ganho de arrecadação; e 3) Filtrosdicróicos específicos para coletar janelas estreitas de emissão de FP. A estratégia MM usa a recombinaçãocre/lox com uma recombinase Cre auto-excisível (seCre) para conduzir a expressão estocástica de FP em uma população celular. Uma única cópia de MM transgene expressa FP de forma mutuamente exclusiva, enquanto vários transgenes dão origem a combinações fp, criando dezenas de matizes distintos. A integração genômica dos transgênicos é impulsionada pelo sistema de transposição piggyBac (PB) ou Tol224,25,26. Portanto, através da eletroporação utero, o kit de ferramentas MM e o 'mosaico' multicolorido que ele gera permitem a marcação simultânea de múltiplos progenitores cortical adjacentes e o rastreamento de sua descida gliana, incluindo astrócitos corticais, por longos períodos. Contrastes de cor resultantes da expressão de delineamento distinto da licença FP do contorno da Af e, posteriormente, extraem informações-chave sobre seu volume territorial (usando IMARIS) e morfologia complexa (usando Vaa3D). A estratégia multicolorida apresentada em detalhes aqui é um método conveniente e robusto que dá acesso rápido e fácil à superfície do astrócito cortical e à morfologia em camundongos do tipo selvagem em vários estágios de desenvolvimento, e é facilmente adaptável para investigar características anatômicas de astrócitos em modelos de camundongos de doenças neurológicas sem o uso de linhas de repórter transgênicas.

<table><tbody><tr><td>1.1 Transformação de bactérias</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ampicilina</td><td>Euromedex</td><td>EU0400-C</td><td></td></tr><tr><td>DH5 células alfa competentes</td><td>Fisher Scientitic</td><td>11563117</td><td></td></tr><tr><td>Ice box</td><td>Dutscher</td><td>139959</td><td></td></tr><tr><td>Kanamycin</td><td>Sigma</td><td>60615</td><td></td></tr><tr><td>LB Agar</td><td>Sigma</td><td>L2897</td><td></td></tr><tr><td>SOC médio</td><td>Fisher Scientitic</td><td>11563117</td><td></td></tr><tr><td>Placa de Petri estéril- 10 cm</td><td>Thermo Fisher</td><td>150350</td><td></td></tr><tr><td>Banho-maria</td><td>VWR</td><td>462-0556H</td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1.2 Cultura de plasmídeotubo de cultura de</td><td></td><td></td><td></td></tr> <tr><td>14 ml</td><td>Dutscher</td><td>187262</td><td></td></tr><tr><td>Erlenmeyer de vidro- 2L</td><td>Fisher Scientitic</td><td>11383454</td><td></td></tr><tr><td>LB medium</td><td>Sigma</td><td>L3522</td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1.3 Preparação de DNA de plasmídeo</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>NucleoBond Xtra Maxi Plus EF</td><td>Macherey-Nagel</td><td>740426.10</td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td><forte>2.1 Preparação das soluções</forte></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>26 G x 1/2 agulha</td><td>Terumo</td><td>8AN2613R1</td><td></td></tr><tr><td>30 G x 1/2 agulha</td><td>Terumo</td><td>8AN3013R1</td><td></td></tr><tr><td>Fast Green</td><td>Sigma</td><td>Aldrich F7272</td><td></td></tr><tr><td>NaCl</td><td>VWR</td><td>27810.295</td><td></td></tr><tr><td>Seringa de polipropileno descartável, 1 mL</td><td>Dutscher</td><td>50002</td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>2.2 Preparação do material cirúrgico</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Adson Fórceps - DeBakey Padrão- 12,5 cm</td><td>FST</td><td>11617-12</td><td></td></tr><tr><td>Ponta arqueada Fórceps- 10 cm</td><td>FST</td><td>11071-10</td><td></td></tr><tr><td>Esterilizador de esferas de vidro Steri 250</td><td>Sigma</td><td>Z378569</td><td></td></tr><tr><td>Micropipeta de vidro 1 mm diâmetro</td><td>FHC</td><td>10-10-L</td><td></td></tr><tr><td>Graefe Fórceps - Titânio 1 mm Pontas Ligeira Curvatura - 10 cm</td><td>FST</td><td>11651-10</td><td></td></tr><tr><td>Graefe Fórceps - Titânio 1 mm Pontas Retas - 10 cm</td><td>FST</td><td>11650-10</td><td></td></tr><tr><td>Tesoura de Íris - Delicada Reta - 9 cm</td><td>FST</td><td>14060-09</td><td></td></tr><tr><td>Fita de laboratório</td><td>Fisher Scientitic</td><td>11730454</td><td></td></tr><tr><td>Microinjetor</td><td>INJECT+MATIC</td><td>Sem número de</td><td></td>catálogo</tr><tr><td>Olsen-Hegar Porta-agulhas - 12 cm</td><td>FST</td><td>12002-12</td><td></td></tr><tr><td>Fibra óptica</td><td>VWR</td><td>631-1806</td><td></td></tr><tr><td>Papel branco revestido de plástico</td><td>Distrimed</td><td>700103</td><td></td></tr><tr><td>Gel de eléctrodo Signagel</td><td>Free-Med</td><td>15-60</td><td></td></tr><tr><td>Placa de Petri estéril - 35 mm</td><td>Dutscher</td><td>056714</td><td></td></tr><tr><td>Esterilizador, esferas secas de vidro, Steri 250</td><td>Sigma</td><td>Z378569</td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>2.3 Preparação da rata fêmea grávida</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>Compressa Alcomed</td><td>1731000</td><td></td></tr><tr><td>Buprecare</td><td>Axience</td><td>0,3 mg/ml</td><td></td></tr><tr><td>Compressa</td><td>tRAFFIN</td><td>70189</td><td></td></tr><tr><td>Cetamina</td><td>Merial</td><td>Imalgene 1000</td><td></td></tr><tr><td>Gel</td><td>ocular tvm lab</td><td>Gel de cristal</td><td></td></tr><tr><td>RjOrl: Camundongos SWISS</td><td>Janvier Labs</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Vetadine, solução a 10%</td><td>Vetoquinol</td><td>4337400113B</td><td></td></tr><tr><td>Almofada de aquecimento</td><td>Harvard Apparatus</td><td>72-0493</td><td></td></tr><tr><td>Xylazine</td><td>Bayer</td><td>Rompun 2%</td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td><forte>3.2 Eletroporação</forte></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sutura absorvível Tamanho 4-0 45 cm Sutura 1-Agulha 19 mm Comprimento 3/8 Círculo Reverso</td><td>Novosyn</td><td>C0068220</td><td></td></tr><tr><td>Eletroporateur Sonidel</td><td>Sonidel</td><td>NEPA 21</td><td></td></tr><tr><td>Pipetas de transferência estéreis (embaladas individualmente)</td><td>Dutscher</td><td>043202S</td><td></td></tr><tr><td>Pinças com eléctrodos de disco de platina de 3 mm</td><td>Sonidel</td><td>CUY650P3</td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>4.1 Colheita e seccionamento de tecidos</forte>placa de</td><td></td><td></td><td></td></tr> <tr><td>24 poços</td><td>Falcon</td><td>353047</td><td></td></tr><tr><td>Agarose</td><td>Lonza</td><td>50004</td><td></td></tr><tr><td>Antigenfix</td><td>Microm Microtech</td><td>U/P0014</td><td></td></tr><tr><td>Lamínula</td><td>Dutscher</td><td>100266</td><td></td></tr><tr><td>Dolethal</td><td>Vetoquinol</td><td>DOL202</td><td></td></tr><tr><td>DPBS (10X), sem cálcio, sem magnésio</td><td>Fisher Scientific</td><td>11540486</td><td></td></tr><tr><td>Esmalte</td><td>EMS</td><td>72180</td><td></td></tr><tr><td>Slide</td><td>Dutscher</td><td>100001</td><td></td></tr><tr><td>Vectashield</td><td>Vectorlabs</td><td>H-1000</td><td></td></tr><tr><td>Vibratome</td><td>Leica</td><td>VT1000S</td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>5. Imagem confocal multicanal</forte></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>20X óleo NA 0.85</td><td>Microscópio</td> confocal de varredura a laser Olympus <td></td><td></td></tr> Microscópio confocal de varredura a laser <tr><td></td><td>Carl Zeiss</td><td>LSM880</td><td></td></tr><tr><td>Olympus</td><td></td><td>FV1000</td><td></td></tr><tr><td>Plano Apocromático 20x/0.8 M27</td><td>Carl Zeiss</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td><forte>6. Segmentação de volume territorial de astrócitos</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>IMARIS 8.3 e versões posteriores</td><td>Bitplane</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>7. Rastreamento de arborização de astrócitos</td><td></td><td></td><td></td></tr> <tr><td>suíte de software de análise assistida por visualização 3D (Vaa3D)</td> <td>HHMI - Janelia Research Campus / Allen Institute for Brain Science</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

em utero eletroporation de marcadores de cor multiaddressable (magic) para individualizar astrócitos de ratos cortical

In Utero Electroporation of Multiaddressable Genome-Integrating Color (MAGIC) Markers to Individualize Cortical Mouse Astrocytes

Os astrócitos protoplasmáticos (ARP) localizados no córtex cerebral do rato são fortemente justtaposed, formando uma matriz tridimensional aparentemente contínua em estágios adultos. Até agora, nenhuma estratégia de imunossuagem pode desopara-los e segmentar sua morfologia em animais maduros e ao longo da corticogênese. A PrA cortical é originária de progenitores localizados no pálio dorsal e pode ser facilmente direcionada usando na eletroporação uterótica de vetores integrativos. Um protocolo é apresentado aqui para rotular essas células com a estratégia de marcadores de cor multiadaturar genomas (MAGIC), que conta com transposição piggyBac/Tol2 e recombinaçãocre/lox para expressar estochasticamente proteínas fluorescentes distintas (azul, ciano, amarelo e vermelho) dirigidas a compartimentos subcelulares específicos. Esta estratégia de mapeamento de destino multicolorido permite marcar em locais progenitores cortical próximos com combinações de marcadores de cor antes do início da gliogênese e rastrear seus descendentes, incluindo astrócitos, de estágios embrionários a adultos no nível celular individual. A rotulagem semi-esparsa obtida pelo ajuste da concentração de vetores eletroporados e contrastes de cores fornecidos pelos Marcadores de Cores Multiadutáveis (Marcadores MÁGICOs ou MM) permitem individualizar os astrócitos e destacar seu território e morfologia complexa, apesar de seu denso arranjo anatômico. Apresentado aqui está um fluxo de trabalho experimental abrangente, incluindo os detalhes do procedimento de eletroporação, aquisição de pilhas de imagens multicanais por microscopia confocal e segmentação tridimensional assistida por computador que permitirá ao experimentador avaliar o volume e a morfologia individuais da RPA. Em resumo, a eletroporação de Marcadores MÁGICOs fornece um método conveniente para rotular individualmente numerosos astrócitos e ter acesso às suas características anatômicas em diferentes estágios de desenvolvimento. Esta técnica será útil para analisar propriedades morfológicas de astrócito cortical em vários modelos de camundongos sem recorrer a cruzes complexas com linhas de repórter transgênicas.

Eletroporação de marcadores MÁGICOS em progenitores cortical embrionários permite a rotulagem de astrócitos desde estágios iniciais até os estágios finais do desenvolvimento do córtex cerebral(Figura 1). Estes astrócitos foram encontrados em todas as camadas corticais em vários estágios pós-natais (P4, P7, P21) enquanto se dispersavam amplamente em todo o córtex cerebral. Foram avaliadas com imagens confocal adquiridas com um objetivo 20x 0.8 NA (ou superior NA) e montadas como reconstruções...

Os astrócitos ladrilho o córtex cerebral uniformemente, tornando a análise de sua morfologia complexa desafiadora a nível celular. O protocolo aqui fornecido usa rotulagem multicolorida baseada na eletroporação uterónica para destacar os astrócitos corticais e analisar seu volume e morfologia com um pipeline de análise de imagem fácil de usar.

Em Utero Eletroporation de Marcadores de Cor Multiaddressable (MAGIC) para Individualizar Astrócitos de Ratos Cortical

Protoplasmic astrocytes (PrA) located in the mouse cerebral cortex are tightly juxtaposed, forming an apparently continuous three-dimensional matrix at ...

A eletroporação in utero do MAGIC Marker é uma técnica poderosa e versátil para individualizar e avaliar rapidamente a morfologia do astrócito cortical. A principal vantagem desta técnica em particular é rotular várias células progenitoras e a progênie neuronal e viral com um controle preciso. Demonstrando o procedimento comigo estará Karine Loulier, a investigadora principal de Antes de iniciar o procedimento, esterilize todas as ferramentas cirúrgicas em alta temperatura em um esterilizador de esferas de vidro.E coloque uma gota de gel de eletrodo em um prato de 35 milímetros. Insira uma micropipeta em um suporte para microinjeção e quebre a ponta da micropipeta. Aspire a solução de DNA e coloque uma gota de um microlitro uma solução verde rápida com uma pipeta na tampa de um prato de três centímetros como referência.Em seguida, adicione um volume da micropipeta quebrada ao lado da gota de referência e reajuste o parâmetro de pressão ou tempo, se necessário; para que as gotas de tamanho equivalente sejam produzidas pelo micro injetor. Se o volume for menor que o de referência, quebre a ponta da micropipeta novamente e repita. Para preparar a rata prenhe, após a pesagem e injeção de anestésico, confirme a falta de resposta na rata anestesiada e aplique pomada nos olhos do animal.Raspou suavemente o abdômen do camundongo colocado em decúbito dorsal em uma almofada de aquecimento. Limpe a pele exposta com uma almofada embebida em iodo e uma almofada embebida em álcool. E coloque compressas estéreis ao redor da área cirúrgica raspada, limpa e higienizada do animal.Quando o mouse estiver preparado, faça uma incisão na linha média vertical de dois centímetros na parte inferior do abdômen. E manipule suavemente as bolsas embrionárias para expor os chifres uterinos. Avalie a localização do colo do útero e o número de bolsas embrionárias em cada lado do colo do útero.E oriente o cérebro do embrião do dia 15.5 embrionário para ser eletroporado para que o brahma, que é facilmente reconhecido na junção dos três principais vasos sanguíneos que correm ao longo das fissuras cerebrais, possa ser visualizado. Imaginando uma linha virtual entre o brahma e o olho, introduza a micropipeta entre a linha virtual e a fissura longitudinal. Em seguida, pressione o pedal para fornecer um microlitro de solução de DNA no ventrículo lateral do hemisfério alvo.Um ventrículo injetado com sucesso aparecerá azul. Após a injeção do DNA, aplique eletrodos em ambos os lados do embrião com o ânodo cobrindo o hemisfério injetado. Pressione o pedal do eletroporador para fornecer uma série de quatro cargas de 50 milissegundos e 35 volts, separadas por intervalos de 950 milissegundos.Em seguida, hidrate o embrião com solução salina morna. Quando todos os embriões-alvo tiverem sido eletroporados, retorne os cornos uterinos ao abdômen e preencha a cavidade abdominal com solução salina quente. Feche o músculo abdominal com uma sutura absorvível contínua.E feche a pele com aproximadamente 10 pontos individuais de uma sutura absorvível 4-0. No final do procedimento cirúrgico, coloque as suturas da pele regularmente ao longo da incisão. Em seguida, coloque o animal em uma gaiola limpa com monitoramento até a recuperação total.A rata grávida totalmente recuperada deve ter uma pelagem bem cuidada e uma incisão cirúrgica intacta. Para imagens confocais multicanal dos tecidos injetados, ajuste o microscópio para excitação dos lasers apropriados. E localize os astrócitos mais brilhantes na área eletroporada.Como as células rotuladas mais próximas da superfície podem parecer mais brilhantes do que aquelas mais profundas na fatia, ajuste as configurações de aquisição nas células da superfície para evitar a saturação das imagens, usando a tabela de pesquisa alta-baixa. Uma imagem adequadamente balanceada deve exibir apenas alguns pixels azuis e quase nenhum vermelho. Em seguida, use o estágio motorizado do microscópio para adquirir pilhas Z de 1024 por 1024 pixels lado a lado com uma sobreposição de 10% entre as pilhas adjacentes para permitir posteriormente reconstruções em mosaico da área eletroporada ou da zona de interesse.Os astrócitos marcados podem ser avaliados com imagens confocais lado a lado adquiridas com uma objetiva de 20x, 0,8na e montadas como reconstruções de pilha Z, conforme demonstrado. O contorno de astrócitos individuais pode ser delineado em cada seção óptica individual das pilhas de imagens confocais para segmentação e reconstrução do domínio territorial ocupado por cada astrócito. A partir das mesmas pilhas de imagens Z, a morfologia do ramo dos astrócitos corticais destacados pode ser segmentada usando software de acesso aberto que permite a extração do esqueleto dos principais processos dos astrócitos.A hidratação adequada durante a cirurgia e antes da colocação da sutura de fechamento é fundamental para impulsionar o sobrevivente dos embriões e a recuperação da mãe. A eletroporação in utero da caixa de ferramentas MAGIC Marker pode ser usada para rotular células progenitoras em modelos distintos em estágios de valor de desenvolvimento para rastrear a linhagem na resolução de célula única.

in-utero-electroporation-multiaddressable-genome-integrating-color

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurociência

Na eletroporação útero permite a entrega rápida em um gene espacialmente e temporalmente maneira controlada no desenvolvimento do sistema nervoso central (SNC). Aqui nós descrevemos um adaptável altamente in utero protocolo de eletroporação que pode ser usado para entregar constrói expressão em vários domínios embrionário do SNC, incluindo o telencéfalo diencéfalo e retina.

Entrega Gene eficiente em múltiplos territórios CNS Usando In Utero Eletroporação

Um método de transferência de genes no cérebro do rato em desenvolvimento é descrito usando um único método cirúrgico ea forma especial de eletrodos. Esta técnica exclusiva permite a transfecção de DNA plasmídeo temporal e espacialmente, o que ajudará muitos neurocientistas em estudar o desenvolvimento do cérebro.

Mouse No Utero Eletroporação: Transfecção Gênica Controlled Spatiotemporal

Este artigo descreve em pormenor um protocolo para electroporate no útero do córtex cerebral eo hipocampo em E14.5 em ratinhos. Mostramos também que este é um método valioso para estudar dendritos e espinhas nessas duas regiões cerebrais.

Visualização e manipulação genética de dendritos e espinhas no córtex cerebral e hipocampo do rato usando<em&gt; In utero</em&gt; Eletroporação

Fonte: Denaxa, M., el al., Transplante de progenitores de interneurônios corticais quimiogeneticamente modificados em cérebros de camundongos pós-natais precoces. J. Vis. Exp. (2019)Este vídeo demonstra o procedimento para injetar um vetor de plasmídeo carregando o gene de interesse em progenitores interneurônios em uma fatia de cérebro embrionário, seguido de eletroporação para entrada de plasmídeo e expressão gênica. Esses progenitores modificados podem ser usados posteriormente para o...

Transferência de genes assistida por eletroporação incorporada em agarose em progenitores de interneurônios corticais de camundongos

Apesar da importância funcional e clínico do...

Manipulação genética do rato em desenvolvimento Hipotálamo através<em&gt; In utero</em&gt; Eletroporação

Este manuscrito fornece protocolos que usam in utero eletroporação (IUE) para descrever a conectividade estrutural dos neurônios no nível de uma única célula e a excitabilidade dos neurônios marcados com fluorescência. A histologia é utilizado para caracterizar dendrítica e projecções axonais. a gravação de célula inteira em fatias agudas é usado para investigar a excitabilidade.

In Utero Eletroporação Abordagens para estudar a excitabilidade neuronal subpopulações e Conectividade uma única célula

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.

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

O dobro na eletroporação uteral permite atingir populações celulares que são separadas espacial e temporalmente. Esta técnica é útil para visualizar interações entre essas populações celulares usando proteínas fluorescentes em condições normais, mas também após experimentos funcionais para perturbado genes de interesse.

Dupla em Eletroporação utero para atingir populações celulares temporais e espacialmente separadas

Um protocolo para realizar o rastreamento de linhagem e a análise genética funcional dos genes candidatos em um único nível celular usando a análise de mosaico com marcadores duplos (MADM). A análise clonal madm fornece uma estrutura quantitativa para medir o comportamento proliferativo, a saída celular e a relação de linhagem de progenitores individuais e suas células filhas.

Rastreamento de linhagem e análise clonal no desenvolvimento de córtex cerebral usando análise de mosaico com marcadores duplos (MADM)

Aqui descrevemos um protocolo detalhado para gerar culturas altamente enriquecidas de astrócitos derivados de diferentes regiões do sistema nervoso central de camundongos pós-natais e sua conversão direta em neurônios funcionais pela expressão forçada de fatores de transcrição.

Isolamento e Reprogramação Neuronal Direta de Astrócitos de Camundongos

Durante o desenvolvimento do córtex cerebral, os neurônios e as células gliais se originam na zona ventricular que reveste o ventrículo e migram em direção à superfície do cérebro. Muitos genes estão envolvidos neste processo. Este protocolo apresenta a técnica para a imagem de lapso de tempo de neurônios migratórios e progenitores gliais.

Imagem de lapso de tempo de neurônios migratórios e progenitores gliais em fatias de cérebro de camundongo embrionário

Aprenda a usar eletroporação in utero com marcadores MAGIC para individualizar astrócitos corticais em camundongos. Este método permite análise detalhada da morfologia celular e organização espacial no córtex cerebral.

Em Utero Eletroporation de Marcadores de Cor Multiaddressable (MAGIC) para Individualizar Astrócitos de Ratos Cortical

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