Здесь мы описываем простой метод, который мы разработали для вскрытия виво генного контроля нейрональной цитоархитектуры. На основе интроинженерии нейронных прекурсоров, их трансплантации в неонатальный мозг и парной морфометрической оценки "тест" и "контроль" клеток, это позволяет раскрыть функциональные последствия тестовых генов в тонком контроле нейрональной морфологии в быстрый и доступный способ. Для изучения виво-генного контроля нейронной архитектуры необходимо решить три ключевых технических вопроса: (1) достижение адекватно узорчатого выражения гена интересов (GOI) и точного количественного контроля над ним; (2) получение правильно сегментированной визуализации различных нейрональных силуэтов; (3) получение статистической значимости результатов при использовании ограниченного числа животных.
При наличии, мыши мутант линий укрывательство тетрациклин (тет) контролируемых трансгенов может быть лучшим инструментом для решения первого вопроса1. Кроме того, может быть использован соматический трансгенез. В таких случаях трансген доставляется через электропорацию2 или вирусную трансдукцию3. Далее, он сохраняется в качестве эписома (например, при стандартной электропорации4),или он интегрируется в геном (случайно, через ретровирусную интегразу5; или в определенном месте, через CRISPR-раскрученная гомологическая рекомбинация (SLENDR)6 ).
Во-вторых, визуализация нейрональных силуэтов может быть достигнута с помощью а) разреженной равномерной маркировки или b) плотной дифференциальной маркировки. Что касается разреженной маркировки, передовые Golgi-подобные методологии могут быть использованы7, выбранные нейрональные минисеты могут быть заполнены биоцитина8, и соль и перец маркировки могут быть получены благодаря редко выраженный трансген. Такой трансген может отображать пеструю транскрипцию (Thy-EGFP)9 или может быть активирован стохастической рекомбинацией (MORF)10. Что касается b), современные стратегии включают Cre-опосредованной стохастической рекомбинации в мульти-флоксированный флюоропротеин трансген массива (Brainbow)11, а также поросенокBac-транспозаса инициативе геномной интеграции генопротеитов, ранее осуществляется через соматический трансгенез (CLoNE)12.
Что касается третьего вопроса, то на морфометрический исход часто влияет большая случайная изменчивость, возникающая из межживотных различий и непредвиденных обстоятельств в клеточных инъекциях. Из-за этого, большое количество животных, как правило, используется для достижения статистической мощности, необходимой для оценки ГОИ морфометрической активности.
Описанные ранее подходы часто опираются на передовые технические навыки и требуют заметных финансовых ресурсов, которые могут ограничить их распространение в научном сообществе. Чтобы обойти эти проблемы, мы задумали простой и простой трубопровод для вскрытия генного контроля нейроархитектуры in vivo быстрым и доступным способом. Это вдохновлено аналогичной конструкцией совместной трансплантации, ранее разработанной для быстрой оценки виво антибластной трансгенной активности13.
В частности, считается, что совместное трансплантации in vitro инженерии "зеленых" нейронных прекурсоров ("тест" и "контроль" клетки) в "черный" получатель неонатального мозга может одновременно исправить три ключевых вопросов, перечисленных выше. В самом деле, in vitro лентивирной инженерии прекурсоров, в хорошо контролируемых условиях, позволяет поддержание изменчивости нейрональной трансгенной экспрессии, как минимум, гораздо ниже, что обычно связано с in vivo соматические манипуляции (выполненные ранее 14 Год , 15 и в наших неопубликованных результатах). В результате точный контроль экспрессии генов сопоставим с тем, что достигается тет-контролируемыми трансгенными моделями. Однако затраты на эту процедуру значительно ниже затрат, связанных с обслуживанием трансгенной линии мыши. Далее, инъекция клеток свободной руки проста и требует минимальной подготовки. Кроме того, количество помеченных прекурсоров, вводимых в каждый мозг, может быть легко настроено для достижения достаточного совокупного числа малораспределенных прекурсоров, сохраняя при этом общее число пересаженных животных на минимальном уровне. И последнее, но не менее, совместное введение по-разному флюоро-маркированных, "тест" и "контроль" прекурсоров и последующий парный статистический анализ результатов противодействовать воздействию межживотных экспериментальной изменчивости, что позволяет достичь статистической значимости результатов, даже при анализе ограниченного числа лиц13.
Следует подчеркнуть, что, хотя и быстро и дешево, этот метод имеет два основных ограничения. Во-первых, он предназначен для исследования клеточного автономного генного контроля нейронной архитектуры, и не подходит для решения проблемы экологического контроля. Во-вторых, по мере того, как трансплантированные нейронные прекурсоры достигают своего конечного места по гетерохроническому графику, этот метод предпочтительнее моделировать нейроархитектуру управления, происходящие в прошлом завершении миграции.