Во время развития нервной системы аксоны пресинаптических нейронов проходят через различные области мозга, чтобы достичь своих целевых областей. Когда аксоны вторгаются в их ткани-мишени, они устанавливают синаптические связи с постсинаптические нейроны-мишени. Во многих типах нейронов аксоны увеличивают количество и пространственную степень синапических связей, которые они могут сделать, разрабатывая сети терминальных ветвей или беседок1. Ретино-тектальная проекция головастиков водной лягушки Xenopus laevis является мощной позвоночной моделью для изучения механизмов, лежащих в основе аксонизации терминала и синаптической связи2,3,4 . Индивидуальный GFP, выражающий оптические аксональные беседки с нормальной и измененной молекулярной сигнализацией, можно наблюдать непосредственно в нетронутых, живых головастях Ксенопуса 5,6,7,8. Чтобы выразить GFP в одиночку или вместе с полнометражными или усеченными версиями генов в небольшом количестве оптических нейронов, мы используем технику, включающую микроинъекцию/липофекацию ДНК в глазные будки однодневных эмбрионов Ксенопуса 9, 10. Этот метод был первоначально разработан для изучения механизмов оптического аксона поиска путей в молодых головастиков Xenopus, и с тех пор применяется нами и другими для определения клеточных автономных молекулярных механизмов, лежащих в основе оптического аксона беседка в Ксенопус головастики5,6,7,8,9,10.
Альтернативные методы экспрессирования экзогенных генов в небольшом количестве оптических нейронов были разработаны в других видах моделей, а также в X. laevis. Тем не менее, каждый из этих подходов представляет проблемы и ограничения по сравнению с микроинъекцией ДНК / липотекции реагента в глазных рецепторах эмбрионов Ксенопуса. У мышей трансгенез может быть использован для выражения генов в небольшом количестве оптических нейронов, но генерация трансгенных мышей является дорогостоящим и трудоемким и трансгенных мышей часто присутствует с нежелательными побочными эффектами11. Трансгенные зебры, которые выражают экзогенные гены в оптических нейронов также могут быть созданы путем введения плазмиды в ранней стадии декольте эмбрионов12. Тем не менее, этот процесс требует клонирования конкретного промоутера, чтобы выразить гены в мозаичном рисунке в оптических нейронов в личинки зебры12. Частота экспрессии экзогенной ДНК в оптических нейронах у трансгенных зебры также несколько ниже (Злт;30%) по сравнению с Ксенопус головастики, которые были микровведены с ДНК / липосомальный реагент (30-60%)12. В ово электропорации также используется для выражения генов в небольших количествах оптических нейронов у птенцов13. Тем не менее, эта процедура не смогла полностью охарактеризовать механизмы, которые устанавливают оптические проекции, потому что оптический аксон беседки не могут быть изображены в нетронутых, живых эмбрионов цыпленка. Наконец, несколько лабораторий использовали электропорации для трансфекта генов в небольшое количество оптических нейронов в Ксенопус головастики14,15. Тем не менее, электропорация требует оптимизации оборудования и протоколов (стимулятор, электроды, пространственные и временные модели волновых импульсов) за то, что используется для микроинъекции ДНК / липотекции реагента в глазные рецепторы эмбрионов Ксенопуса.
Мы и другие ранее использовали метод микроинъекции / липотекации ДНК в глазные рецепторы эмбрионов Ксенопуса для определения клеточных автономных механизмов сигнализации, которые устанавливают оптический аксон беседы5,6, 7 (г. , 8. Мы первоначально использовали этот подход, чтобы вскрыть функции Cadherin и Wnt адаптер белка -катенин в оптической аксональной арборизации в Ксенопус головастики5,6. В одном исследовании мы показали, что связывание к катенину и PD, соответственно, требуется для иначины и формирования оптических аксональных беседок in vivo5. Во втором отчете мы продемонстрировали, что связывающие домены для кятенина и ГСК-3 противоположники модулируют проекционные модели брюшной оптической аксональной арборы6. Совсем недавно мы определили роли для фактора Wnt, аденоматозной полипозной палочки (APC), в регулировании морфологических особенностей оптических аксональных беседок в Головаки Xenopus 7. Совместно выражая N-терминал и центральные домены APC, которые модулируют стабильность и микротубулы вместе с GFP в отдельных оптических нейронах, мы определили общие и различные роли для этих доменов взаимодействия APC на номере филиала, длина и угол в оптических аксональных беседок in vivo7. Другая лаборатория использовала метод микроинъекции/липофектирования для определения клеточных автономных ролей для сигнализации рецептором BDNF, TrkB, в оптических аксональных беседках в головастях Ксенопуса 8. Эта группа показала, что выражение доминирующей отрицательной TrkB возмущенвной ветвления и синаптической созревания в отдельных оптических аксонов беседки in vivo8. В целом, метод липотекации в Ксенопууже уже освещает специфические роли различных генов в ветвящейся оптический аксон в родной среде.