التشكل العصبية والهجرة هي الأحداث الحاسمة الكامنة وراء نمو الدماغ السليم. هنا، نحن تصف أساليب التلاعب وراثيا مثقف الخلايا العصبية الحبيبية للدماغ والمخيخ النامية لتقييم التشكل وخصائص المهاجرة من الخلايا العصبية.
الأحداث التنموية في الدماغ بما في ذلك التشكل العصبية والهجرة ومدبرة للغاية العمليات. في المختبر والمجراة تحليلات تسمح لتوصيف متعمقة لتحديد مسارات المشاركة في هذه الأحداث. الخلايا العصبية الحبيبية للدماغ (CGNs) التي هي مستمدة من المخيخ النامية هي نظام النموذج المثالي الذي يسمح للالتحليلات المورفولوجية. هنا، نحن تصف طريقة لكيفية التلاعب وراثيا CGNs وكيفية دراسة axono وdendritogenesis من الخلايا العصبية الفردية. مع هذا الأسلوب آثار تدخل الحمض النووي الريبي، من overexpression أو جزيئات صغيرة يمكن مقارنة للسيطرة على الخلايا العصبية. بالإضافة إلى ذلك، القشرة القوارض المخيخ هو الوصول إليها بسهولة في نظام الجسم الحي بسبب تطوره بعد الولادة الغالبة. كما نقدم لفي الجسم الحي تقنية التثقيب الكهربائي للتلاعب وراثيا في مخيخات النامية ووصف المخيخ لاحقة يحلل لتقييم مورفولوجيا الخلايا العصبية والثانية الهجرة.
المخيخ هو نظام ممتاز لدراسة آليات النمو محوار والهجرة. وكان المخيخ موضوع الدراسات التشريحية منذ فجر علم الأعصاب 1. المجهري الحديثة والتقنيات المناعى توسعت بشكل كبير والمكرر الاكتشافات الأولية من قبل سانتياغو رامون، وكاجال 2-4. علم الوراثة الجزيئي الماوس والدراسات كشفت عوامل النمو والنسخ أساسيا في السيطرة على التنمية المخيخ، مما أدى إلى فهم أكبر من الأحداث الحاسمة اللازمة لالأسلاك المناسبة من أنواع مختلفة من الخلايا العصبية بما في ذلك الخلايا العصبية الحبيبية للدماغ (CGNs) 5-7.
المخيخ هو مشتق من قسيم معيني 1 من الدماغ المؤخر النامية 8. الشفة المعينية، الذي هو جزء من سقف البطين 4 الجاري، يثير المخيخ الأسلاف الحبيبية الخلايا العصبية، والتي سوف تشكل معظم سكان العديد من الخلايا العصبية فيالمخيخ الكبار 9. بعد الهجرة منقاري، يحلون في بدأة المخيخ. هنا، الانقسام السلائف الحبيبية الخلايا العصبية يؤدي إلى التوسع الهائل في الطبقة الحبيبية الخارجية (EGL)، الذي يقام بعد الولادة في القوارض. من EGL، الخلايا العصبية تبدأ الهجرة إلى الداخل من خلال طبقة الجزيئية (ML)، في الماضي طبقة الخلايا العصبية لتأخذ في نهاية المطاف الإقامة في الطبقة الحبيبية الداخلية (IGL 2). أثناء هذه العملية المهاجرة، ويكتسبون شكل ثنائي القطب مع اثنين من محاور عصبية تمتد إلى ML. وبعد مزيد من الهجرة، وجسم الخلية يهاجر بعيدا عن المحاور والعمليتين تلتحم لتشكل واحدة من شقين، على شكل حرف T محوار 10. في وقت لاحق، وهذه المحاور fasciculate ويشار إلى ألياف متوازية كما. بعد أن استقر في IGL، CGNs تنمو التشعبات، والتي تشكل مخالب شجيري لإنشاء نقاط الاشتباك العصبي مع ألياف المطحلب. لدراسة العمليات الأساسية في المخيخ النامية، مجتمعة في المختبر والمجراة في approacح يسمح لنتائج واستنتاجات موثوقة.
CGNs ليست فقط الخلايا العصبية الأكثر عددا من المخيخ ولكن من الدماغ كله، ويمكن أن يكون مثقف لدرجة عالية من النقاوة 11-13. في الثقافة، تصبح هذه الخلايا العصبية السكان متجانسة للغاية تالية للتفتل بسرعة ويكتسب التشكل القطبي مع المحاور التي يسهل التعرف عليها والتشعبات. وقد أثبتت CGNs مثقف أن يكون مفيدا للغاية لدراسة مختلف جوانب التنمية بما في ذلك انتشار العصبية السلف، والتمايز، محور عصبي والتنمية التغصنات، هجرة الخلايا العصبية، الخلايا والخصائص الكهربية (14-19 وغيرها كثير). استخدام التلاعب الجيني توسعت براعة CGNs مثقف وسمح لمزيد من التبصر الآلية في الأحداث سالفة الذكر. ترنسفكأيشن من الخلايا العصبية مثقف باستخدام فوسفات الكالسيوم وانخفاض الكفاءة أو طرق محبة للدهون يليه مناعية مع علامات قطبية أو المدعومة من برامج التحليل faciliتيتس تقييم مثل مورفولوجيا الخلايا العصبية الفردية في ثقافة العصبية الكثيفة. مع هذا النهج، يمكن دراسة دور البروتينات من الاهتمام في محور عصبي أو التغصنات النمو 20-25،26-28. ولكن هذا النظام هو أقل ثقافة من المفيد تحليل الهجرة العصبية كما الهجرة محدودة جدا في الثقافات عالية الكثافة وسيتطلب cocultures. تحليل في المختبر من محور عصبي والنمو التغصنات يسمح أيضا لفحص البروتينات المترابطة لمسار الإشارات باستخدام مزيج من تدخل الحمض النووي الريبي (ط)، والإفراط في التعبير أو جزيئات صغيرة.
لتحديد أهمية البروتين من الفائدة في محور عصبي وتنظيم نمو التغصنات أو هجرة الخلايا العصبية، وفي electroporation فيفو (IVE) الأسلوب يسمح للتحليل في القشرة المخيخ النامية. نظرا لحقيقة أن التنمية في المخيخ القوارض يمتد الطريق إلى أول أسبوعين بعد الولادة، المخيخ يمثل accessibلو بنية الدماغ للتلاعب الجيني لدراسة تطوير محاور عصبية والتشعبات، والهجرة العصبية synaptogenesis، وموت الخلايا المبرمج و20-24،29،30،26،27،31-34. بالإضافة إلى ذلك، هذا النظام نموذج مفيد أيضا لجوانب أخرى للتنمية الخلايا العصبية التي تتطلب قشرة دماغ سليمة مثل محوار الاستطلاعية، والأسلاك والتواصل بين الخلايا العصبية والتفاعلات العصبية، الدبقية مجتمعة، ويوفر هذا البروتوكول في المختبر والمجراة في تقنيات لمعالجة اتباع نهج متكامل بشأن التشكل العصبية والهجرة.
مزايا والقيود المفروضة على وصفها في المختبر والمجراة في أساليب:
وبنفس القدر مناسبة تماما CGNs مثقف من الماوس والفئران للالتحليلات المورفولوجية. نظرا لحجم أكبر من المخيخ الفئران، العائد من CNGs من الفئران الوليدة يفوق عدد الجرا…
The authors have nothing to disclose.
نشكر N. Schwedhelm-Domeyer للحصول على مساعدة فنية ممتازة، C. المطرقة وS. Papiol للمساعدة في التحليلات الإحصائية. ويتم تمويل عملنا من قبل جمعية ماكس بلانك، جمعية الألمانية للبحوث، ومركز النانو المجهرية، وعلم وظائف الأعضاء الجزيئية من الدماغ (CNMPB)، غوتنغن، ألمانيا والتي GGNB جديد المجموعة الراتب من جامعة غوتنغن.
DMEM | Gibco | 11960-044 | |
BME | Gibco | 41010-026 | |
Insulin | Sigma-Aldrich | Si-1-4011 | |
Poly-L-Ornithine | Sigma-Aldrich | P-2533 | |
CaCl2 | Appli-Chem | A3652 | |
Isofluorane | Actavis Deutschland | ||
Tissue-Tek OCT | Sakura | ||
Material Name | Company | Catalogue Number | Comments (optional) |
ECM 830 and tweezertrodes | Harvard Apparatus | ||
Epifluorescence microscope and camera | Nikon | ||
SP2 confocal microscope | Leica | ||
ImageJ | NIH | ||
Imaris 7.4.2 | Bitplane, Inc. | ||
GraphPad Prism | GraphPad Software, Inc. | ||
MS Excel | Microsoft | ||
Loading tip 1-200 µl | Costar | 4853 | |
Pipette tip 200 µl | Sarstedt | 70.760.502 | |
Microlance 3 needle, 30 gauge | BD | 302200 | |
50 µl gastight Syringe 1705 | Hamilton | ||
Glass coverslips | Thermo Scientific Menzel Glaeser | CB00120RA1 |