神経前駆有糸分裂は、神経新生の重要なパラメータである。神経前駆糸分裂の我々の理解の多くは、固定された組織の分析に基づいている。胚性脳スライス内のライブイメージングは、制御された環境で、高い時間·空間分解能で有糸分裂を評価するための汎用的な手法である。
短期間であるが、有糸分裂は、脳を含む臓器の開発のための基本的な複雑で動的な多段階プロセスである。大脳皮質では、神経前駆細胞の異常な有糸分裂は、脳の大きさと機能の欠陥を引き起こす可能性があります。したがって、神経前駆有糸分裂のメカニズムを理解するためのツールのための重要な必要性がある。げっ歯類における皮質の開発は、このプロセスを研究するための優れたモデルです。神経前駆糸分裂は、一般的に固定された脳切片で検討されている。このプロトコルは、具体的にex vivoでの胚の脳切片における有糸分裂のライブイメージングのためのアプローチを説明します。脳の抽出、埋め込む脳、脳スライス、スライスの染色および培養し、タイムラプスイメージングのビブラトーム切片を:私たちは、これは、この手順のための重要なステップを説明します。次に、有糸分裂のポスト取込み分析を実行する方法を詳細に示し、説明する。我々は、代表的な結果のFRを含みOMこのアッセイは、生体色素Syto11、トランスジェニックマウス(ヒストンH2B-EGFPおよびセントリン-EGFP)を使用して、 子宮内電気穿孔(mCherry-α-チューブリン) であった。我々は、この手順では、最良の最適化することができるか、それが有糸分裂の遺伝的調節の研究のために変更する方法を説明します。脳スライスにおける有糸分裂のライブイメージングは、制御された環境で、年齢、解剖学および遺伝的摂動の影響を評価するために、高い時間的·空間分解能で大量のデータを生成するために、柔軟なアプローチである。したがって、このプロトコルは、神経前駆糸分裂の分析のための既存のツールを補完する。
このプロトコルの全体的な目標は、胚の脳スライスの神経前駆細胞の有糸分裂のライブイメージングを実行する方法を説明することである。培養液中の脳スライスのライブイメージングを使用して、このプロトコルは、 生体内の設定に非常に近い環境で、神経前駆細胞の有糸分裂を複数の側面を分析するための簡単な方法を提供する。なお) 子宮内エレクトロポレーションに用い1-5操作された突然変異動物および/ または脳の脳に適用することができる。この技術は、単に培養培地に薬剤を添加することによって、神経前駆細胞」は、有糸分裂に薬理学的物質の効果を試験することも理想的である。要するに、この記事では、神経新生を研究したものと技術的に困難なプロトコルにアクセスできるようになります。
神経発生時には、明確な神経前駆細胞集団は、最終的には6-8新皮質大人の6皮質層に寄与する神経細胞を生成するために、正確な部門を経験。神経上皮(NE)細胞は自己複製に対称的に分割し、早けれ皮質開発では、神経前駆プールが展開されます。 NEの細胞は、その後放射状グリア細胞(RGCは)に変換。当初、RGCを、2つの新しいのRGCを生成するために対称的に分割し、ただし、神経発生の大部分の間に、分裂のRGCは「メインモードは非対称である。非対称分裂では、1 RGCは、新たなRGCいずれか有糸分裂後のニューロン、またはより専門的な前駆細胞(いずれか短い神経前駆(SNP)、外側放射状グリア(ORG)、または中間前駆細胞(INP)を生じさせる2,3,7,9。INPS、SNPを、そしてORGSは、サブ心室、心室の神経細胞を生成することができ、かつ皮質の基底領域がそれぞれあるので、前駆細胞の細胞分裂は、神経細胞を生成するための基本的なプロセスであり、新皮質。
多くの研究は、特定の有糸分裂のRGCの特性と娘細胞の運命の間の相関関係を指摘している。ハイダルらおよび高橋らRGC分裂期間および神経発生が進行するにつれて、細胞周期の長さの増加は、発見が追跡中の研究10-13をエコーすることを示した。多くの研究は、心室への有糸分裂紡錘体の向きが3,10,14-16それぞれ、脳内で生成された子孫の場所ニューロンのタイプを含む神経発生およびcorticogenesisの態様を、影響することを示唆している。劈開面方位が直接細胞の運命に影響するかどうかは議論の余地があるが、結論は、この有糸分裂のパラメータに影響を与え、神経発生のまま。さらに、有糸分裂の重要性を強調することは、有糸分裂のメカニズムに関与する多くの遺伝子が神経発生のために、適切な脳の発達に重要である17〜20という観察である。
有糸分裂は、動的なプロセスであり、まだ今日までに、神経前駆有糸分裂を詳述するほとんどの研究は、 インビトロでの細胞培養を介して固定された組織切片の分析または神経前駆細胞の画像化を利用する。このように、有糸分裂を評価するための主流の方法は、このプロセスのスナップショットを提供し、細胞が組織内でどのように動作するかを明らかにすることができない。神経前駆有糸分裂のライブイメージングはますます神経前駆機能を理解するための重要なツールとなっています。例については、これらの参照を参照してください4,8,10,21-25。いくつかの優れたプロトコルは、脳スライス26,27の製造およびイメージングのために公開されている。しかしこれまでに、有糸分裂のイメージングおよび分析のための総合的なプロトコルは、ビデオで説明も証明されていない。
この手法は、脳切片の固定分析に比べていくつかの重要な利点を提供しています。脳スライスの経時的分析は、柔軟な方法で分析することができるかなり多くのデータ点を生成することができる。まず、データは、数分または数時間にわたって個々の時点で収集される。一つは、(静的なモンタージュを作成するために)個々の時点を分析することができるか、ムービーに異なる時点を組み合わせることができます。第二に、スライスの共焦点イメージングは、脳スライス内の別のZのセクションでデータを生成することができる。その結果、個々の部分を分析することができる。あるいは、個々のセクションのスタックは、最大強度投影中に組み合わせることができる。第三に、分析は、細胞が隣接細胞と構造体と比較して分割の仕方が明らかに、組織のコンテキストで実行されます。第四に、それは、有糸分裂の欠陥のいくつかの証拠を示す突然変異体の分析に理想的に適している。一緒にこのプロトコルは、独自の研究室で神経前駆有糸分裂のライブイメージングを実施したい研究者を支援するための重要なステップを明確にするのに役立ちます。
我々が記載したプロトコルの主な利点は、それが神経前駆細胞の有糸分裂の動的な時間分解能を提供することである。典型的には、発達中の脳における有糸分裂を可視化するためのアッセイは、固定組織切片の免疫蛍光を用いて行われる。しかし、このアプローチは、1つの時点での有糸分裂のスナップショットを提供する。
脳スライス内の有糸分裂を画像化するための?…
The authors have nothing to disclose.
著者らは、NINDS / NIH、R00〜NS064197およびNINDS / NIH、R01NS083897(DLSの両方)からの資金を認める。
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
100X N2 | Life technologies | 17502048 | for culture medium |
50X B27 without vitamin A | Life technologies | 12587010 | for culture medium |
DMEM/F12 | Life technologies | 11320033 | for culture medium |
Heat-inactivated horse serum | Sigma Aldrich | H1138-500ml | for culture medium |
Heat-inactivated calf serum | Sigma Aldrich | F4135-500ML | for culture medium |
FGF | R&D Sytems | 3139-FB-025 | for culture medium |
EGF | for culture medium | ||
10X HBSS | Life technologies | 14065-056 | for the dissection of the embryos |
Hepes Free Acid | Sigma Aldrich | H4034 | dilute to 1M (pH7.4) |
2.5M D-Glucose | Sigma Aldrich | G8769 | for the dissection of the embryos |
0.9M NaHC03 | Life technologies | 25080-094 | for the dissection of the embryos |
low-melting agarose | Fisher | BP165-25 | for generating slices |
Loctite 404 glue | Loctite 404 | 46551 | keep at 4˚C |
syto11 | Life technologies | S7573 | Make 5µl aliquots |
3 mg/ml collagen type I | Life technologies | A1048301 | for culturing slices |
glass bottom dish | MatTek | P35G-1.5-14-C | for culturing slices |
petri dishes | for dissection of the embryos | ||
digital thermometer | to measure the temperature of the agarose | ||
spatula | to transfer brains | ||
paintbrush | alternative to transfer brains | ||
vibratome | Leica | VT1000s | for generating slices |
dissecting microscope | dissecting out embryos | ||
imaging microscope | A confocal microscope is required, it needs to be equipped with an incubation chamber |