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Neuroscience

激光捕获显微切割技术的果蝇外周神经元

doi: 10.3791/2016 Published: May 24, 2010

Summary

在这个视频文章中,我们目前的方法隔离单个或多个

Abstract

树突状树枝状(DA)神经元果蝇周围神经系统(PNS)在调查的基础类特定的树突形态发生 1,2的分子机制提供一个极好的的模型系统。为了方便类特定的DA神经元发展的分子生物学分析,至关重要的是在一个纯粹的人口获得这些细胞。虽然一系列不同的细胞和组织特异性的RNA分离技术中存在的果蝇细胞,包括基于磁珠细胞净化3,4,荧光激活细胞分选(FACS)5-8,和RNA结合蛋白为基础的战略9 ,概无这些方法可以很容易地利用空间精度与高度隔离的单个或多个类特定果蝇DA能神经元。激光捕获显微切割(LCM)已成为一个非常强大的工具,可以用来从组织切片中分离出特定的细胞类型,具有高度的空间分辨率和精度。然后,可以从分离的细胞获得的RNA用于包括在一个给定的细胞类型10-16的QRT - PCR和基因芯片表达谱分析。迄今为止,液晶显示模块没有被广泛应用在果蝇的组织和细胞17,18,包括发展第三龄幼虫阶段的DA能神经元的分析。

在这里,我们目前对果蝇的大神经元使用的红外(IR)类LCM的隔离,我们优化的协议。这种方法允许单一,类特定或多个的DA能神经元具有高特异性和空间分辨率的捕捉。年龄相匹配的三龄幼虫表达的UAS - mCD8:绿色荧光蛋白 19基因的控制下的IV级DA神经元具体PPK - GAL4 20驱动程序或泛DA神经元特异性21 - 7 - GAL4 21驱动程序是用于这些实验。从孤立的DA能神经元获得的RNA是非常高的质量,并可以直接用于下游应用,包括QRT - PCR或芯片分析。此外,这种液晶显示模块协议,可以方便地用于捕捉到其他果蝇的细胞类型的不同阶段的发展依赖于具体,GAL4驱动 GFP的表达模式的细胞类型的。

Protocol

果蝇 LCM的外周神经元的一般意见

允许来自6个小时,一个星期或液晶显示模块不再取决于组织类型和所需的细胞数量。

所有的程序都进行严格的无RNase条件以下的标准程序。幼虫表达无论是21 - 7 - GAL4,无人机mCD8::GFPPPK - GAL4 UAS - mCD8::GFP转基因记者线,这些实验中使用。

1。准备幼虫

  1. 收集30-40年龄相匹配的第三龄幼虫和DDH 2 O冲洗,随后进行了简短的在客场核糖核酸酶(Sigma - Aldrich公司)冲洗,最后洗删除核糖核酸酶在DDH 2 。威克关闭多余的DDH 2 O完全用干净的Kimwipe事先嵌入在华侨城的幼虫。
  2. 以干净的纸巾嵌入模具和一层薄(1.5毫米),华侨城层,就足以覆盖单层的幼虫。
  3. 嵌入到幼虫之前,如果需要的话,冷却至0℃,在组织包埋模具的OCT。请放在模具上的冰块含有华侨城。这将有助于减少在嵌入过程中的幼虫的运动。
  4. 将预冷OCT干净的幼虫,并安排他们在彼此平行。一旦幼虫已安排,慢慢填补,而不会干扰幼虫的安排与华侨城的模具。对齐冻结放在干冰块模具。 [ 关键的一步 :扣冻结的幼虫立即减少运动],此方法将允许幼虫在一个平面上,最大限度地发挥每节为捕捉细胞数量。

    如果有必要保留识别感兴趣的细胞组织形态,或预计每节细胞数,如果发现是令人满意的,然后直接进行步骤11。

    另外,如果细胞是专门标记,并可以用一个易于识别的标记,如GFP或RFP确定,但每节细胞的数量是低,那么步骤5-10,可能有助于增加可用的细胞数量捕捉每节。这些都是可选的步骤,并应考虑作为增加DA能神经元的数目,每节的LCM的方法,其他方法失败时,提供了有利的结果,只有当所需。 [ 注意 :此方法可能会破坏整体的组织形态和组织确定具体的空间位置上的非常困难。]

  5. 50-70第三龄幼虫在第1步所述洗净。将在1.5 ml离心管中含有500μl的RNase免费1X PBS的幼虫。
  6. Dounce使用6-7缓慢强大的招聚丙烯杵(美国科学),幼虫。
  7. 离心16,000解决方案(X)5-10秒G(安顿下来,直到幼虫表皮离心管底部。弃上清。沉淀应主要包括幼虫角质层的期票,包括DA能神经元,严格遵守。
  8. 在1X PBS重新悬浮颗粒在500μL1 × PBS清洗角质层颗粒的2-3倍。自旋16,000(X)1分钟,形成一个紧凑颗粒克的解决方案。完全用细巴斯德吸管吸出上清液。
  9. 小心取出离心管使用一个干净的铲的颗粒,灯芯关闭多余的PBS使用一个干净的Kimwipe组织。 [ :重要的是要尽可能的紧凑颗粒提高细胞产量]。紧凑角质层颗粒放在一个塑料模具含有一层薄薄的华侨城(1毫米约)。
  10. 轻轻地摊开沉淀在薄薄的圆形区域。与华侨城填充模具,冻结的组织,如步骤4所述。
  11. 使用低温恒温器,切割冻结在5-8微米厚的部分平原,标记,不带电,核糖核酸酶的玻璃显微镜玻片上。 [ 关键的一步 :幻灯片的中心位置,靠近组织切片。]
  12. 商店可以直接在-80 ° C在一个干净的滑框,直到准备显微切割为干冰或幻灯片。执行LCM的一个星期内,最好在切片组织。
暂停点

2。脱水和角质层去除冷冻幼体第

[ 关键的一步 :脱水所有解决方案都必须准备在每个LCM会议新鲜。实现最佳显微切割效率是必不可少的幼虫冰冻组织切片的完全脱水]

  1. 删除包含从-80 ° C冰箱的冷冻幼体组织切片的幻灯片,并放置在干冰。
  2. 删除单个幻灯片和干冰立即直接放入50毫升锥形TU填写由核糖核酸酶自由DDH 2 O冲洗,根据表1中所建议的时间很短,用70%乙醇固定液。
  3. 在冰冻切片幼虫角质层的存在,可能会损害防止高效的LCM第细胞接触,这可能会导致非特异性捕获的捕获效率。如有必要,进行下列步骤(4-5),从组织切片以清除角质层。
  4. 轻轻移液器50μL2.5%胰蛋白酶直接到组织切片,并在室温下孵育5-30秒。 [ 关键的一步 :这一步可能需要优化。培养时间取决于要显微切割的组织和切片厚度。潜伏期较长,可能会清除一切,包括细胞的利益,而一个潜伏期短,可能不足以去除角质层]
  5. 各节简要冲洗在50 ml锥形管含无RNase DDH 2去除胰蛋白酶,和松散坚持角质层碎片。
  6. 浸在剩余的乙醇和二甲苯所建议的时间(见表1)解决方案,每年的幻灯片顺序完成脱水过程。
  7. 以下梯度脱水,幻灯片简要干为60-120秒执行的LCM前在室温下温和的空气流。 [ 注意 :干二甲苯完全从组织切片前执行的LCM。二甲苯被称为解散LCM第聚合物在显微切割技术故障造成的]。
70%乙醇(固定液) 3-10秒
DDH 2 Ø 5-10秒
2.5%胰蛋白酶孵化 5-30秒
DDH 2 Ø 5-10秒
70%的乙醇 60秒
95%的乙醇 60秒
100%的乙醇 120秒
100%的乙醇 120秒
100%二甲苯 120秒
100%二甲苯 120秒
空气干燥温和的空气流 60-120秒

表1:推荐幼虫冰冻组织切片的LCM脱水过程

3。激光捕获显微切割

PixCell IIe上LCM与EGFP的优化Fluor公司300 epifluorescence光学配备的仪器是用于表演的LCM。

[ 关键的一步 :如果可能的话,执行的显微切割技术,湿度控制的房间,以防止任何显微切割效率,减少因湿度增加。房间湿度是影响显微切割效率的一个关键因素。室内湿度低,可能导致增加的静电附着导致非特异性捕获,而室内湿度高,可能会导致在显微切割效率低。我们取得了25-50%之间,相对湿度条件下的最佳LCM的效率。]

  1. 显微镜和激光控制箱接通电源。
  2. HS LCM的上限(Molecular Devices公司)与负载CapSure第持有人大会:LCM的帽盒可能被加载一次。
  3. 打开分子器件和软件,进入实验的细节,包括幻灯片编号和第批号。
  4. 到PixCell IIe上LCM仪表和操纵杆的位置是正确的墨盒装入一个新的HS LCM的第有关上限,以确保正确的定位,以捕获区域。
  5. 置于显微镜幻灯片,其中包含新鲜脱水幼体组织切片的显微解剖显微镜阶段。
  6. 找到使用的目镜或计算机屏幕上的荧光标记的细胞。由于高特异性PPK - GAL4,UAS - mCD8:GFP转基因记者线,IV级DA能神经元可以很容易地确定了GFP荧光。
  7. 受组织LCM使用CapSure协LCM帽一套详细的指令用于设置仪器,聚焦的激光和表演的LCM见参考文献22]。
  8. 调整“电源”和“持续时间”激光脉冲参数,以实现精确的聚合物熔体的斑点,其大小对应于选定的激光光斑大小。调整设置自定义的聚合物熔体面积的大小。以下参数用于microdissecting单IV级DA能神经元:光斑直径7.5微米,激光强度为30-50毫瓦,激光时间和2-4 MS和细胞每1-2张。 [ 关键的一步 :一个适当的地点所需的激光参数可能会有所不同组织的厚度和房间的湿度条件。调整的“权力”和“持续时间”设置来实现为microdissecting单个或多个细胞所需的聚合物熔体光斑大小。]
  9. 为了最大限度地提高特异性,以最小的重叠和较强的荧光microdissect细胞。每个CAP是能够捕捉大量的细胞体。 [ 关键的一步 :为了避免RNA降解,限制总的分析时间不少于45分钟,包括脱水和显微切割]
  10. 一旦所有感兴趣的细胞已被抓获,解除与显微切割细胞的HS LCM的上限,并放置在一个干净的幻灯片,以确认捕获细胞的存在,并目视检查不需要的细胞或碎片的第。

4。从LCM源性细胞的RNA隔离

  1. 包含显微切割细胞连接的第一个ExtracSure(Molecular Devices公司)设备。添加到第表面含有细胞的RNA提取缓冲液12μl(PicoPure,分子器件)和一个倒置的薄壁反应管连接(GeneAmp,美国应用生物系统公司)的ExtracSure设备。将对齐托盘(Molecular Devices公司)的大会,并与预先加热至42 ° C内的孵化器孵化块(Molecular Devices公司)覆盖。
  2. 经过30分钟的孵育,离心管包含在800(X)G提取物为2分钟。关闭管和细胞提取物储存于-80 °,直到准备RNA纯化彗星。
暂停点
  1. 提取和柱纯化的RNA按照PicoPure(Molecular Devices公司)RNA提取试剂盒说明书。 DNA酶处理是可选的,可以列上执行,在必要的RNA纯化。如果需要,可以汇集多个LCM的样品在单个列的净化,增加最终的RNA产量,并且可以在一个小体积的洗脱缓冲液(11-30μL)(PicoPure,分子器件)洗脱,并保存于-80 ° C,直到准备使用。如果需要一个1μL等份可用于评估一个2100生物分析仪(安捷伦科技公司)的总RNA质量。

代表性的成果

激光捕获显微切割(LCM)的用于隔离单类特定或多个果蝇DA能神经元,从第三龄幼虫(图1 )。 LCM液晶显示模块允许在果蝇的大神经元胞体(图2A - C)的隔离程度高的精确度和特异性。此外,从这些孤立的DA能神经元纯化总RNA被发现的优秀品质急剧5.8S,18S和28S核糖体RNA峰的存在表明,安捷伦2100生物分析仪(安捷伦科技公司)(图分析2D)。

为了评估特定的浓缩,分离的细胞神经元,我们进行实时定量逆转录聚合酶链反应(QRT - PCR)使用的神经元基因的特定标记,elav。对于定量RT - PCR分析,我们计算显微切割的DA能神经元和规范化的这种表达我们的内对照(rp49)从整个幼虫使用ΔΔCT 方法 23分离的总RNA相对的LCM elav表达的相对水平。这些分析显示,在LCM的elav的相对水平的2.5倍浓缩微解剖DA神经元的样品相比,整体动物(图3 )。

图1
图1: 果蝇外周神经元的液晶显示模块(一)年龄匹配的第三龄幼虫的选择,洗涤及(b)在华侨城cryomold嵌入式和冷冻在-80 ° C(C)8微米的串行组织切片使用一个标准的低温恒温器和(d)放置均匀清洁玻片。贴的组织切片与玻片储存于-80 ° C之前,液晶显示模块处理(E,F)紧接前面的液晶显示模块,组织切片解冻,简单地固定在70%的乙醇进行了简短的DDH 2 O冲洗(G)的幻灯片简要培养用胰蛋白酶和DDH 2 O冲洗去除角质层(黑)从幼虫部分(H,I)没有幼虫角质层组织切片,然后在乙醇梯度脱水,最后清除在二甲苯(j)条 LCM与耐热聚合物帽放在组织切片和激光脉冲是在选定的荧光细胞体。激光脉冲熔化的聚合物和吞蚀选定的细胞体。聚合物帽一起捕获的细胞体,解除 (K)RNA的提取液添加到单元格。捕获的细胞与RNA提取缓冲液,42℃孵育30分钟,可以是储存在-80 ° C,或直接用于RNA纯化处理。

图2
图2:LCM的促进DA能神经元的高精度捕获(一)代表的脱水和胰蛋白酶的图像处理执行的LCM前8微米的组织切片,显示两个类IV DA能神经元与GFP标记的PPK - GAL4,UASmCD8:GFP报告应变。 (三)最终的注意,突出显示的神经元(箭头)捕捉(二)突出显示的神经元细胞(箭头)的身体是干净的微解剖与高特异性的组织切片。查看一个类- IV DA神经元捕获LCM的第(四)安捷伦2100生物分析仪(安捷伦科技公司)电泳派生的LCM - DA能神经元分离的总RNA,呈现出良好的RNA的质量存在尖锐的5.8S,18S ,而28S rRNA的峰。

图3
图3:QRT - PCR揭示大量富集抓获相对于整个动物的DA能神经元的神经标记基因在LCM的表达,神经元特异性标记基因的表达在LCM(elav)QRT - PCR分析捕获的DA 能神经元(21 - 7 - GAL4, UAS - mCD8::GFP)的整个动物的年龄相匹配的第三龄幼虫进行一式三份。 elav在LCM的捕获DA能神经元表达的相对水平正常化内对照(rp49),相对于整个幼虫使用ΔΔCT 方法 23 。一个elav在LCM的相对水平的2.5倍浓缩捕捉观察到DA神经元的样品相对于整个动物。

故障排除

问题:RNA的降解,低质量或。

确保在整个实验的核糖核酸酶自由状态。尝试减少金额每张幻灯片LCM上花30分钟的时间。除了在表演LCM时保持干冰的幻灯片和样本。避免解冻组织切片,一旦他们被切断。

问题:大多数细胞是从幻灯片中失去胰蛋白酶处理(步骤17-18)。

尝试减少胰蛋白酶处理的时间。尝试减少胰蛋白酶的浓度。

问题:角质层和其他非特定的组织碎片上的第聚合物的存在。

尝试删除印迹聚合物表面与粘合剂附注22的粘性组织碎片。

问题:LCM的效率低。

尝试增加100%的乙醇和二甲苯的潜伏期时间。使用除湿机降低室内湿度。

Discussion

本协议描述了我们对果蝇通过LCM的外周神经元的隔离的优化方法。虽然这LCM协议旨在为特定的隔离单,类特定或多个果 ​​蝇的大神经元从3龄幼虫阶段的发展,稍作修改的协议可以很容易地适用于其他果蝇的细胞类型的捕捉从所有发展使用不同的GAL4阶段记者UAS - mCD8 - GFP转基因标签的细胞类型或类型的利益。我们的研究结果表明,激光捕获微解剖DA能神经元得到的RNA QRT - PCR或芯片为基础的分析的潜力,直接使用非常高的质量让。此协议的应用超出捕获的野生型细胞的兴趣,在这里讨论,LCM可结合使用功能丧失(UAS - RNAi)技术和/或获得性功能的研究从业人员 GAL4 /无人机系统在利益的细胞类型。

Disclosures

没有利益冲突的声明。

Acknowledgments

我们感谢博士。裕农扬和韦斯Grueber提供援助,带LCM飞的股票,在本研究中使用的,弗吉尼亚Espina,伊曼纽尔Petricoin博士和博士兰斯利奥塔。作者承认这项研究的支持(DNC)和乔治梅森大学教务长办公室(EPRI)的托马斯F和凯特米勒Jeffress纪念信托。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
10X Phosphate Buffered Saline (PBS) MP Biomedicals PBS10X02 Diluted to 1X working solution
2.5% Trypsin Sigma-Aldrich T1426
RNase-AWAY Sigma-Aldrich 83931
Xylenes, histological grade Fisher Scientific X3S-4
RNAse-free water Fisher Scientific BP561-1
Optimal Cutting Temperature (OCT) compound Tissue-Tek 4583
PicoPure RNA Isolation Kit Molecular Devices KIT0204 Follow manufacturer’s instructions
Thin walled reaction tube with domed cap Applied Biosystems N8010611
ExtracSure Sample Extraction Device Molecular Devices LCM 0208
Incubation Block for sample extraction from CapSure HS Caps Molecular Devices LCM0505
Alignment Tray for CapSure HS LCM Caps and ExtracSure Sample Extraction Devices Molecular Devices LCM0504
CapSure HS LCM caps Molecular Devices LCM0213
75x100 mm glass slides Fisher Scientific 12-544-3
Tissue embedding molds Fisher Scientific NC9642669
Polypropylene pestle for 1.5 ml microcentrifuge tubes USA Scientific, Inc. 1415-5390
70% Ethanol; 95% Ethanol; 100% Ethanol
Dry ice

Equipment:

  • Cryostat
  • 50 ml conical tube for slide fixation, rinsing, trypsin treatment and ethanol/xylene dehydration
  • -80°C freezer
  • Incubator
  • PixCell IIe LCM Instrument with Fluor 300 epifluorescence optics optimized for EGFP (Molecular Devices-Molecular Devices)

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References

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激光捕获显微切割技术的<em>果蝇</em>外周神经元
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Iyer, E. P. R., Cox, D. N. Laser Capture Microdissection of Drosophila Peripheral Neurons. J. Vis. Exp. (39), e2016, doi:10.3791/2016 (2010).More

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