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Neuroscience

Neonatale Pial elettroporazione Surface

Published: May 7, 2014 doi: 10.3791/51319
* These authors contributed equally

Summary

La superficie piale è una zona progenitore unico nel SNC che sta ricevendo crescente attenzione. Qui, noi dettaglio un metodo per la manipolazione genetica rapido di questa zona progenitore utilizzando un metodo di elettroporazione modificato. Questa procedura può essere utilizzata per indagini cellulari e molecolari delle linee cellulari e vie di segnalazione coinvolte nella differenziazione cellulare e per chiarire il destino e le proprietà delle cellule figlie.

Abstract

Negli ultimi anni la superficie piale è stato identificato come una nicchia germinale di importanza durante embrionale, perinatale e adulti neuro-e gliogenesi, compreso dopo l'infortunio. Tuttavia, i metodi per interrogare queste popolazioni geneticamente progenitrici e monitoraggio le loro linee erano limitate a causa della mancanza di specificità o tempo di produzione di virus. Così, i progressi in questa regione è stato relativamente lento con solo una manciata di ricerche di questa posizione. L'elettroporazione è stato utilizzato per oltre un decennio a studiare neurali proprietà delle cellule staminali nell'embrione, e più recentemente nel cervello postnatale. Qui si descrive una tecnica efficiente, rapido e semplice per la manipolazione genetica dei progenitori superficie piale basati su un approccio elettroporazione adeguato. Pial superficie elettroporazione consente per l'etichettatura genetica facile e manipolazione di questi progenitori, rappresentando così un approccio risparmio di tempo ed economico per lo studio di queste cellule.

Introduction

Cellule staminali e progenitrici neurali sono presenti in tutta la loro SNC 1, 2. La loro natura e le proprietà nelle zone germinali embrionali e adulte che circondano le regioni ventricolari del cervello e del midollo spinale sono stati ampiamente documentati negli ultimi dieci anni 1-3. In gran parte, ciò è dovuto allo sviluppo di strumenti genetici sempre più precisi, come il sistema nervoso specifico Cre ricombinazione degli alleli floxed e lignaggio retrovirale tracciamento 4. Tuttavia, una regione, il progenitore piale progenitore superficie di zona-ha solo stato recentemente descritto in dettaglio 5-7 e attende esame completo.

La superficie piale del cervello è definito come l'interfaccia tra la superficie del cervello e meningi circostanti 8. Durante lo sviluppo, neuroepiteliale e, più tardi, i piedi end gliali radiali attribuiscono a questa superficie 9,10. Alcuni di abetest neuroni nel cervello umano e molte mitosi neuronali si osservano in questa regione 11. Successivamente, durante la neurogenesi embrionale, interneuroni corticali sono noti per attraversare la regione piale, oltre alla loro rotte migratorie nella zona intermedia e zona subventricular 12-14. Durante questo periodo, le cellule staminali possono essere coltivate da questa zona e sembra di essere un sito attivo di neuro-e gliogenesi 5. Nel cervello adulto, è stato riportato che interneuroni possono nascere da progenitori superficie piale seguente sfida ipossica 7. Tuttavia, il contributo di questa regione al suo a genensis durante lo sviluppo embrionale e postnatale è rimasta oscura in parte a causa della difficoltà di specificamente indagare questa regione 6. In collicolo superiore e nella corteccia cerebrale, interneuroni superficiali (o layer I nella corteccia) possono modulare l'uscita del circuito di sottostanti popolazioni neuronali eccitatori e contribuire così significativaantly alla funzione di queste strutture. In particolare, lo strato 1 interneuroni sono in posizione privilegiata per regolare la scarica dei neuroni durante strati superiori della corteccia cerebrale data la loro ampia connettività agli strati superficiali e profondi di colonne corticali 15,16. In modo simile, gli interneuroni orizzontali ricevono input eccitatorio da fibre corticali e retiniche, progetto su un'area relativamente ampia e sono speculato per mediare l'inibizione di popolazioni di neuroni che rispondono a stimoli visivi remoto 17,18. Inoltre, la loro morfologia è adatto a svolgere un ruolo potenziale nell'attività onda modellata nel sistema visivo di sviluppo 19. È interessante notare che lo sviluppo degli interneuroni e maturazione avviene in larga misura dopo la nascita. Inoltre, questo processo di maturazione è stato trovato per essere regolata da attività neuronale ed è quindi un substrato di plasticità dello sviluppo con conseguenze per tutta la vita sulla funzione del circuito 20,21. In particolare, no promotori sono descritti che possono specificatamente indirizzare queste cellule transgenically. Progenitori dividono possono essere mirati con retrovirus 7, ma la produzione di virus è in termini di tempo e richiede abilità per ottenere i titoli elevati necessari per la trasduzione delle cellule.

Elettroporazione ha portato ad una rinascita nello studio di neurosviluppo in quanto consente una rapida ed efficace interrogatorio genetica delle vie di segnalazione in progenitori neurali 4, 22, 23. Elettroporazione comporta l'iniezione di DNA plasmidico, seguita dal rilascio di impulsi elettrici al di fuori della testa, per guidare unidirezionalmente il DNA nei progenitori proliferanti circondano i ventricoli 4, 22, 23. Elettroporazione sembra richiedere transito delle cellule attraverso fase M del ciclo cellulare per l'espressione dei transgeni plasmide 24. In particolare, si è scoperto che solocellule di passaggio di fase M entro 8 ore di elettroporazione di plasmidi esprimeranno transgeni nonostante una consegna efficace per tutte le celle all'interno di ~ 160 micron della parete ventricolare 24. Si dice che questo è dovuto alla necessità di ripartizione involucro nucleare nel consentire l'accesso nucleare dei plasmidi episomale, come sostanze chimiche che provocano permeabilizzazione nucleare possono indurre l'espressione di plasmidi in cellule post mitotiche 25. Originariamente impiegato nell'embrione 22, elettroporazione è stato adattato per l'uso nel cervello postnatale molto più tardi 26, 27. Recentemente, abbiamo adattato elettroporazione per l'uso nella manipolazione genetica di progenitori superficie piale 6. Inoltre, con questo metodo abbiamo dimostrato che ci sono apparentemente due linee distinte di progenitori in questa regione-interneuronale e astrocitaria 6. Dettagli Questo protocollo un modo semplice, rapido e potente per indirizzare queste cellule per l'interrogazionelo sviluppo di meccanismi di regolazione di queste cellule.

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Protocol

Questa procedura è in conformità con i requisiti Cedars-Sinai IACUC. Gli investigatori dovrebbero garantire l'osservanza IACUC istituzionale prima di procedere. Tutti gli strumenti ei reagenti devono essere sterilizzati prima dell'uso.

1. Preparazione di strumenti, soluzioni, e la miscela di DNA

  1. Inserire borosilicato lucido tubi capillari di vetro da 100 mm di fuoco in un estrattore micropipetta. Impostare il riscaldamento per consentire tirare ponderata standard per formare la punta di pipetta di circa 17,5 millimetri. Tagliare le punte con forbici chirurgiche taglienti ad una distanza di circa 8-9 mm dall'inizio della punta per creare un'apertura circa 100 micron di diametro.
  2. Fare un magazzino 1% w / v soluzione verde veloce mescolando acqua priva di nucleasi filtrato (utilizzando un filtro a siringa da 20 micron) con verde veloce asciutto.
  3. Isolare purificato privo di endotossine DNA plasmide che è altamente concentrato (cioè> 3 mg / mL), diluito in Tris-EDTA (TE) buffer. Importi aggiungere desiderate di plasmidedi miscela diluita in tampone TE e aggiungere un rapporto 1:10 della soluzione verde veloce 1% (per un 0,1% w / v concentrazione finale di verde veloce). Utilizzare una concentrazione finale di 0,5-2,0 mg / mL di plasmide per la robusta espressione dei transgeni.

2. Anestesia animale, Pipetta Caricare, e Pial superficie plasmidi iniezione

  1. Indurre l'anestesia ipotermia in 1-2 giorni topi postnatale mettendoli su un piatto di Petri che viene inserito sul ghiaccio per 5-8 minuti (il tempo dipende dall'età pup / peso). Una volta che l'ipotermia è confermato dalla mancanza di da-punta pizzicamento e / o di coda riflesso movimento, i topi sono pronti per essere iniettato. Posizionare gli animali torna sul ghiaccio se riflessi dolore sono evidenti. La procedura di iniezione ed elettroporazione prendono meno di 2-3 minuti in totale così tempo l'ipotermia, iniezione, e procedure elettroporazione conseguenza per mantenere l'anestesia appropriata.
  2. Durante l'anestesia, con una pipetta standard con attenzione pipetta desiderata quantità di Plasmid miscela da iniettare (0,5-2 microlitri) su un pezzo di pellicola paraffina per riferimento. Qui, un volume totale di 0,5 ml di miscela plasmide viene iniettato. Successivamente, utilizzando un micro iniettore, inserire con attenzione montato pipetta capillare di vetro nella provetta contenente la miscela plasmide. Prendere ulteriore precauzione per evitare che la punta si rompa facendo in modo che non tocchi i bordi del tubo. Aspirare la soluzione nella pipetta lentamente componendo indietro la manopola di trasferimento. Una volta che un volume sufficiente è stato caricato nella pipetta, comporre avanti finché la pressione ritorna nella posizione neutra di 0 hPa.
  3. Utilizzando 300-450 hPa Pressione per iniezione per assicurare pressione appropriata anche per il riempimento della piale superficie / spazio meningea, posizionare la punta vicina la pipetta di iniezione di paraffina riferimento pellicola di cera (da 2,2) e utilizzare il pedale dal micro iniettore per espellere uno Volume sulla pellicola paraffina. Regolare la pressione di conseguenza fino a quando l'importo espulso pari alla referenc precedenza pipettatie volume.
  4. Una volta che la punta è stato equilibrato e anestesia è stata confermata, cuccioli sono pronti per essere iniettato.
  5. L'obiettivo di questo esperimento è quello di iniettare la miscela plasmide sotto il cranio e sopra la superficie piale per consentire elettroporazione DNA verso il basso nella progenitori superficie piale (Figura 1A). Per le iniezioni di corteccia, tenere il cucciolo verso il basso con il pollice e l'indice della mano meno dominante. Gli emisferi corticali e di altre strutture superficiali come i colliculi superiori sono visibili tra P0 e P2, consentendo facile il targeting di queste strutture (Figura 1B). Usando la mano e porta la regione dominante desiderato di corteccia (es. motore, somatosensoriali, ecc), inserire pipetta oltre la pelle e il cranio avendo cura di evitare le arterie cerebrali. Assicurarsi evitare un'ulteriore penetrazione della punta passato cranio (che è indicato dall'assenza di ulteriore resistenza solo dopo aver forato il cranio).
  6. Iniettare plasmasoluzione id usando il pedale del micro iniettore e assicurarsi che disperde in modo uniforme in tutto il (Figura 2A) dei tessuti.
    Nota: È molto importante determinare empiricamente un approccio che massimizza consegna plasmide evitando ematoma dovuto alla pressione del fluido. Questo può essere fatto regolando la durata dell'iniezione, l'angolo, il volume, e il sito di destinazione preciso per evitare interruzioni vascolare.
  7. Assicuratevi di provare e tenere la punta si secchi tra le iniezioni posizionando la punta di goccioline di prova da iniezioni effettuate in precedenza su carta cera o paraffina pellicola di plastica. Questo è necessario per evitare l'accumulo punta della soluzione di DNA evaporato e cristallizzata, che può provocare l'intasamento della punta e dei volumi di consegna incoerenti.

3. Elettroporazione

  1. Impostare il Elettroporatore a 135-150 V per cinque impulsi, della durata di 50 msec, con 950 msec intervalli tra ogni impulso. Al fine di aumentare la conduttanza eevitare di bruciare la pelle, coprire 3 mm tweezertrodes platino con gel elettroporazione. Verificare la presenza di riflessi-toe pizzicotti e di coda, a questo punto per garantire l'anestesia. Se reattivo, disporli sul ghiaccio per diversi minuti per anestetizzare.
  2. Per corteccia (e collicolo superiore) iniezioni, impiegare un elettrodo di 3 mm (Figura 2B) per migliorare la vitalità dei cuccioli (rispetto al 7 - elettrodi e 10 mm, che vengono utilizzati per zona ventricolare elettroporazione). Posizionare la sonda carica negativa dell'elettrodo sull'area iniettato e la sonda carica positiva intorno alla regione controlaterale sotto l'occhio tale che l'orientamento elettrodo è a 45-60 ° rispetto alla linea mediana (Figura 2C).
  3. Utilizzare il pedale del elettroporatore per innescare corrente e tenere tweezertrodes sul posto per 3-5 impulsi, a seconda dell'età e del peso dei cuccioli, in modo efficace il targeting DNA in cellule di superficie piale sottostanti nella contabilizzazione delle curvaturedegli emisferi.
    Nota: Il polo negativo può essere spazzato sull'area iniettabile in fra impulsi e un elettrodo grande può essere impiegato per aumentare l'area elettroporate.
  4. Subito dopo l'elettroporazione, pulire accuratamente fuori dal gel da cuccioli e metterli sotto una lampada di calore per circa 5 min.
  5. Pups saranno acutamente perderanno il loro colore rosso-rosa naturale nei minuti dopo l'elettroporazione a causa di cianosi. Osservare i cuccioli per il recupero di colore naturale e l'avvio di movimento normale prima di tornare alle loro gabbie.
  6. Garantire risocializzazione con la madre osservando se lei porta i cuccioli al nido e comincia a governare loro. Se lei diventa aggressivo, assicurarsi che i cuccioli non hanno residui di gel e incubare con alcune delle assestamento di trasferire l'odore dei cuccioli.

4. Modifiche per Targeting collicolo superiore

Targeting:

  1. Inject collicolo superiore nello stesso modo come la corteccia ma nota che la regione bersaglio si trova appena posteriormente e lateralmente al lambda e all'incirca sulla linea mediana (Figure 3A e 3B). Con iniezioni di successo, la miscela plasmide riempie naturalmente i contorni del collicolo superiore. Una volta che le iniezioni sono state fatte con successo, gli animali sono pronti per l'elettroporazione.

Elettroporazione:

  1. In modo molto simile, per iniezioni collicolo superiore, posizionare la sonda carica negativa dell'elettrodo sull'area iniettato e la sonda carica positiva intorno all'occhio, muso o mento, guidando DNA nelle regioni superficiali del collicolo superiore (Figura 3C) . In questo caso, l'orientamento elettrodo è a 25-40 ° rispetto alla linea mediana.

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Representative Results

Pial superficiali risultati elettroporazione nell'espressione di DNA plasmidico in cellule principalmente progenitori-o vicino alla superficie piale 6. Più in particolare, l'orientamento degli elettrodi è fondamentale nel dettare la direzione di movimento plasmide e successiva espressione. Così, in configurazioni a doppio elettrodo, il plasmide è diretto in circa un vettore retta tra l'elettrodo negativo e positivo. Pertanto, se il polo negativo è posta sopra il sito di iniezione e il polo positivo è ventrale al polo negativo, plasmide sarà forzato nella superficie piale. Si presume che orientare gli elettrodi per produrre vettori di corrente perpendicolare alla superficie sarebbe più ideale. Con un appropriato orientamento elettrodo e l'uso di piccole, elettrodi più focally-mirati, la sopravvivenza è 100%. Tuttavia, in alcune regioni, come il mesencefalo, cura deve essere adottata per evitare l'erogazione di corrente che può fermare il cuore, e quindi causandoe ridotta vitalità dei cuccioli di topo elettroporate. Configurazioni tri-elettrodi di nuova descritte o altre modifiche possono aiutare ad orientare le regioni più difficili da evitare strutture coinvolte in funzioni vitali come la frequenza cardiaca 28. È importante osservare cuccioli per una corretta ri-riscaldamento per la loro temperatura corporea naturale, che risulta dal movimento e colore. Quando ritornano al colore, possono essere riposti nel nido. Le madri di CD1 ceppo di topi che più frequentemente utilizziamo iniziano immediatamente nutrire i cuccioli restituiti. Tuttavia, altri ceppi possono essere più variabile, diventando aggressivo o negligente. Trasferire l'odore della biancheria da letto per i cuccioli in genere evita questi problemi. In ceppi in cui la negligenza o l'aggressione sono gravi, favorendo cuccioli alle madri del ceppo CD1 è la soluzione migliore.

Cellule marcate si osservano di solito molti mesi dopo l'elettroporazione 6. Tuttavia, come con qualsiasi elMetodo ectroporation, il DNA plasmide diluisce con la divisione cellulare 29. Lo stesso grado di diluizione plasmide visto in popolazioni di ciclismo veloce (per esempio progenitori SVZ) non si osserva nella nostra popolazione superficie piale, suggerendo meno proliferazione 6. Tuttavia, ora impieghiamo tecnologie di recepimento recentemente descritte (ad esempio piggyBac) per attenuare questo problema diluizione del tutto, consentendo per l'inserimento stabile dei trasposoni nel DNA genomico 29, 30. In alternativa, Cre ricombinasi plasmidi che esprimono potrebbero essere elettroporati in Cre topi transgenici per mediare tracciatura genetica stabile di queste cellule 31.

I nostri risultati iniziali hanno suggerito che la maggior parte delle nostre cellule sono mitotico all'atto della elettroporazione 6, in linea con i dati descritti nella embrionale CNS-specifico, che elettroporazione etichette un insieme di cellule proliferanti tra S e M fasi del ciclo cellulare 24. Tuttavia, sono necessarie ulteriori indagini per definire l'identità e linee di cellule elettroporate in superficie piale nonché per accertare definitivamente il loro carattere proliferativo come ci sono molti esempio di chimica spuria ed etichettatura genetica delle cellule in letteratura 4. Inoltre, abbiamo notato nel sito di iniezione locale ematoma, soprattutto nella corteccia, quando non si prendono precauzioni per trasportare piccoli volumi, o quando le opportune precauzioni per evitare perturbazioni vascolare non sono seguiti.

La nostra caratterizzazione precedente indica almeno due linee di cellule precursori - astrociti e progenitori degli interneuroni 6. Astrociti tendono a rimanere alla superficie piale (Figura 4A) e ogni cella costituisce una densa nube di astrociti periferica processi 6. Interneuroni lo più rimangono alla superficie piale ma alcune cellule possono essere trovati in quasi tutti gli strati corticali o più profondi del collicolo superiore 6. Thneuroni ESE presentano ampie dendriti, che può essere più a lungo diverse centinaia di micron (Figura 4B). Non abbiamo osservato evidenza per l'etichettatura degli oligodendrociti e neuroni eccitatori della corteccia 6. La maggior parte delle cellule elettroporate sembra aver attraversato la mitosi in prossimità temporale al Parlamento europeo procedura di corteccia 6. In particolare, elettroporati + cellule EGFP sono a doppio etichettati con la replicazione del DNA marcatore BrdU quando pulsata 2 ore prima di questo analogo della timidina (Figure 4C-4C 3). Tuttavia, è importante notare che abbiamo visto prove di marcatura delle cellule pericitica e / o endoteliale in queste regioni 6.

Figura 1
Figura 1. Elettroporazione dila superficie piale neonatale (A) sezione schematica coronale, che mostra la regione della corteccia che si rivolge a seguito di iniezione. Celle visualizzate lungo gli strati della corteccia sono esempi reali di popolazioni miste osservati di cellule elettroporate, compresi interneuronali progenitori e precursori astrocystic. (B) L'immagine di una postnatale giorno 2 del mouse prima dell'iniezione, delineando le regioni di interesse superficie piale, la corteccia (Ctx) e collicolo superiore (SC).

Figura 2
Figura 2. Elettroporazione postnatale della corteccia superficiale (A) Esempio iniezione della corteccia dorsale dopo rivolti punto medio tra l'occhio e lambda, prima elettroporazione. (B) A seconda dellaetà dei cuccioli e regione di interesse, flessibilità varie dimensioni di tweezertrodes platino può essere utilizzato per elettroporazione (3 mm, 7 mm e 9 mm). 3 mm elettrodi di diametro sono tipicamente utilizzati per l'elettroporazione superficie piale (vedi testo per la discussione). (C) elettroporazione della corteccia. Notare il posizionamento delle tweezertrodes, posizionando la sonda positiva sotto l'occhio, permettere corrente di essere guidato verso il lato ventrale.

Figura 3
Figura 3. Collicolo superiore rivolto elettroporazione postnatale (A) iniezione di un cucciolo di 2 giorni vecchio in collicolo superiore, che mostra il sistema di ritenuta manuale del cucciolo anestetizzato e il posizionamento della punta della pipetta appena oltre il cranio. (B) Iniezione mostrando il plasma dispersosoluzione di DNA id nella regione del collicolo superiore (SC). (C) Posizionamento delle tweezertrodes per elettroporazione della SC, guidando DNA verso la superficie dorsale della SC nel sito di iniezione. Cliccare qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 4
Figura 4. Collicolo superiore rivolta elettroporazione postnatale (A) En face, la massima proiezione di immagini confocale di pile da dorsolaterale ~ 2 settimane dopo l'elettroporazione di controllo fluorescenti plasmidi reporter che esprimono membrana-tagged Clover 32 (verde) e TagBFP2 33, proteina nucleare (fluorescenza blu pseudocolored rosso). (B) Sezione coronale di un interneurone corticale circa due mesi dopo l'elettroporazione, la visualizzazione di ampie dendriti. Barre di scala misurano 100 micron di (A, C) e 40 micron di (B). (CC 3) Sezione sagittale della superficie piale del collicolo superiore dimostrando che la maggior parte delle cellule EGFP + sono etichettati da un singolo impulso di BrdU 2 ore prima della elettroporazione.

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Discussion

L'aspetto più critico per il successo elettroporazione di cellule progenitrici superficie piale sono: 1) il targeting di mix plasmide alla superficie piale; 2) evitare la generazione di ematomi nel sito di iniezione; e 3) evitando la mortalità associate con elettroporazione mesencefalo.

Opportunamente mira la superficie piale si ottiene punzonamento misurata e attenta del cranio per evitare la penetrazione della superficie piale. Improprio di targeting per la pelle sovrastante o sottostante ventricolo o parenchima cerebrale sarà comprovata da: 1) lo spostamento del digiuno colorante verde con la pelle sul strofinando delicatamente il tessuto (cioè il verde veloce è localizzato sopra il cranio della pelle e del tessuto connettivo) o 2) dalla scomparsa del digiuno colorante verde nel cervello, indicando che la miscela plasmide è caduto nel ventricolo e / o parenchima. Piale corretta localizzazione superficie del mix plasmide sarà evidenziato da accumulo di colorante sotto il cranio °a non può essere disturbato da spostamento pelle delicata. Tuttavia, è necessaria la pratica e destrezza per questo il targeting di successo. Formazione di ematomi è probabilmente causato dalla rottura del sistema vascolare mediante iniezione plasmide. Coaguli di sangue saranno osservati al sito di iniezione nei giorni e nelle settimane successive elettroporazione quando il tessuto viene raccolto. Per evitare ematomi, regolare la lunghezza degli impulsi di iniezione del fluido e / o prendere nota del modello generale di vascolarizzazione cerebrale per evitare interruzioni nave. In generale, il collicolo superiore è meno suscettibile di coagulazione. Morte a causa di corrente elettrica erogata dai tweezertrodes è facilmente evitato utilizzando 3 tweezertrodes mm per fornire più focally attuale e indirizzando gli elettrodi lontano dal mesencefalo ventrale, come dimostrato (Figure 2C e 3C).

Un inconveniente principale di questa tecnica è che l'area di destinazione è limitata dalla dimensione della diffusione soluzione plasmidee la dimensione degli elettrodi. La consegna di 0,5 ml di plasmide genera una superficie di circa 3 mm e, quindi, è ben abbinato alla dimensione dell'elettrodo 3 mm. Qualunque sia la misura è più piccolo (area soluzione spread o elettrodo zona paddle) detterà la dimensione finale della patch di cellule elettroporate. Inoltre, solo un sottogruppo di cellule sono etichettati a causa della necessità di mitosi per l'espressione del transgene 24. Tuttavia, questo è vantaggioso per lo studio staminali o progenitrici popolazioni e differenziazione cellulare.

Pial superficie elettroporazione è un metodo che consente la manipolazione genetica robusta progenitori superficie piale e dei loro discendenti. Questa tecnica è rapida, semplice ed efficace, fornendo un più specifiche e più facili mezzi di mira queste cellule quando confrontato con l'unico altro approccio comparabile trasduzione retrovirale. Produzione virale alto titolo richiede abilità, settimane di tempo, e pone rischi di sicurezza - specialmente nel caso di pseudot pantropicaretrovirus yped. Inoltre, elettroporazione è un po 'più flessibile in quanto non richiede la clonazione e la produzione virale. Qualsiasi vettore di espressione eucariotica può essere impiegato, compreso plasmidi virali. Inoltre, plasmidi maxiprep-ed possono essere mescolati e abbinati per un facile co-elettroporazione. Tipicamente, vi è un ~ 90-95% di co-espressione di due qualsiasi plasmidi riportati con i promotori simili. In dovrebbe essere notato che mentre abbiamo impiegato solo questa tecnica rivolti nella corteccia e collicolo superiore, il metodo dovrebbe essere predisposto alla maggior parte delle regioni piale o superficiali del SNC condizione che vi sia spazio per l'accumulo locale di DNA plasmidico prima della consegna attuale .

Elettroporazione per natura tende a favorire la trasduzione delle cellule mitotiche 24. Così, elettroporazione di animali adulti dovrebbe essere fattibile, ma sarebbe probabilmente risultato molte meno cellule che esprimono transgeni a causa di una ridotta attività proliferativa con l'invecchiamento. Tuttavia, come recentemente descritto da Jaubodine colleghi, il targeting di cellule postmitotiche in questa regione potrebbe essere possibile impiegando trans-cicloesano-1, 2 - diolo, che consente l'accesso plasmide nucleare permeablilizing membrana nucleare 25. Inoltre, elettroporazione è molto compatibile con le tecnologie Cre o altri tipi di mouse ingegnerizzati 31. Infine, la tecnologia trasposone consentirà stabile transgenesi somatica di questa popolazione 29, 30. Complessivamente, piale elettroporazione superficie rappresenta uno strumento eccezionale e flessibile per la manipolazione genetica di questi domini progenitrici unici.

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Disclosures

Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari in competizione.

Acknowledgments

Gli autori desiderano ringraziare il sostegno del Forum Cancer Institute Cancer Research Award Samuel Oschin globale così come i fondi presso l'Istituto di Medicina Rigenerativa del Cedars-Sinai, e la famiglia Guerin. Il progetto descritto è stato sostenuto nella forma di un CTSI Nucleo Voucher finanziato dal Centro Nazionale per le Risorse della Ricerca, Grant UL1RR033176, ed è ora presso il Centro Nazionale per l'Avanzamento delle Scienze traslazionale, di Grant UL1TR000124. Il contenuto è di esclusiva responsabilità degli autori e non rappresentano necessariamente il punto di vista ufficiale del NIH.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Fire Polished Borosilicate Tubing World Precision Instruments, Inc. 1B100F-4
Micropipette Puller Sutter Instruments Company P-30
Fast Green FCF Sigma Aldrich, Inc. F7528
XenoWorks Digital Microinjector Sutter Instruments Company
ECM 830 Generator Harvard Apparatus, BTX Instrument Div 45-0052
3-mm Platinum Tweezertrodes Harvard Apparatus, BTX Instrument Div 45-0487
SignaGel Electrode Gel Cardinal Health 70315-025
Tris-EDTA Buffer, pH 8.0 Integrated DNA Technologies, Inc. 11-01-02-05
Infrared Heat Lamp VWR 36547-009
Fine Scissors Sharp Fine Science Tools 14060-09

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Breunig, J. J., Haydar, T. F., Rakic, P. Neural stem cells: historical perspective and future prospects. Neuron. 70 (4), 614-625 (2011).
  2. Gage, F. H. Mammalian neural stem cells. Science. 287 (5457), (2000).
  3. Kriegstein, A., Alvarez-Buylla, A. The glial nature of embryonic and adult neural stem cells. Annu Rev Neurosci. 32, 149-184 (2009).
  4. Breunig, J. J., Arellano, J. I., Macklis, J. D., Rakic, P. Everything that glitters isn't gold: a critical review of postnatal neural precursor analyses. Cell Stem Cell. 1 (6), 612-627 (2007).
  5. Costa, M. R., Kessaris, N., Richardson, W. D., Gotz, M., Hedin-Pereira, C. The marginal zone/layer I as a novel niche for neurogenesis and gliogenesis in developing cerebral cortex. J Neurosci. 27 (42), 11376-11388 (2007).
  6. Breunig, J. J., et al. Rapid genetic targeting of pial surface neural progenitors and immature neurons by neonatal electroporation. Neural Dev. 7, (2012).
  7. Ohira, K., et al. Ischemia-induced neurogenesis of neocortical layer 1 progenitor cells. Nat Neurosci. 13 (2), 173-179 (2010).
  8. Bystron, I., Blakemore, C., Rakic, P. Development of the human cerebral cortex: Boulder Committee revisited. Nat Rev Neurosci. 9 (2), 110-122 (2008).
  9. Schmechel, D. E., Rakic, P. A Golgi study of radial glial cells in developing monkey telencephalon: morphogenesis and transformation into astrocytes. Anat Embryol (Berl. 156 (2), 115-152 (1979).
  10. Halfter, W., Dong, S., Yip, Y. P., Willem, M., Mayer, U. A critical function of the pial basement membrane in cortical histogenesis. J Neurosci. 22 (14), 6029-6040 (2002).
  11. Bystron, I., Rakic, P., Molnar, Z., Blakemore, C. The first neurons of the human cerebral cortex. Nat Neurosci. 9 (7), 880-886 (2006).
  12. Tanaka, D. H., Maekawa, K., Yanagawa, Y., Obata, K., Murakami, F. Multidirectional and multizonal tangential migration of GABAergic interneurons in the developing cerebral cortex. Development. 133 (11), 2167-2176 (2006).
  13. Ang Jr, E. S., Haydar, T. F., Gluncic, V., Rakic, P. Four-dimensional migratory coordinates of GABAergic interneurons in the developing mouse cortex. J Neurosci. 23 (13), 5805-5815 (2003).
  14. Tamamaki, N., Fujimori, K. E., Takauji, R. Origin and route of tangentially migrating neurons in the developing neocortical intermediate zone. J Neurosci. 17 (21), 8313-8323 (1997).
  15. Larkum, M. E. The yin and yang of cortical layer 1. Nat Neurosci. 16 (2), 114-115 (2013).
  16. Jiang, X., Wang, G., Lee, A. J., Stornetta, R. L., Zhu, J. J. The organization of two new cortical interneuronal circuits. Nat Neurosci. 16 (2), 210-218 (2013).
  17. Endo, T., Isa, T. Functionally different AMPA-type glutamate receptors in morphologically identified neurons in rat superficial superior colliculus. Neuroscience. 108 (1), 129-141 (2001).
  18. Schmidt, M., Ozen Boller, M., G,, Hall, W. C. Disinhibition in rat superior colliculus mediated by GABAc receptors. J Neurosci. 21 (2), 691-699 (2001).
  19. Ackman, J. B., Burbridge, T. J., Crair, M. C. Retinal waves coordinate patterned activity throughout the developing visual system. Nature. 490 (7419), 219-225 (2012).
  20. De Marco Garcia, N. V., Karayannis, T., Fishell, G. Neuronal activity is required for the development of specific cortical interneuron subtypes. Nature. 472 (7343), 351-355 (2011).
  21. Boller, M., Schmidt, M. Postnatal maturation of GABA(A) and GABA(C) receptor function in the mammalian superior colliculus. Eur J Neurosci. 14 (8), 1185-1193 (2001).
  22. Saito, T., Nakatsuji, N. Efficient gene transfer into the embryonic mouse brain using in vivo electroporation. Dev Biol. 240 (1), 237-246 (2001).
  23. De Vry, J., et al. In vivo electroporation of the central nervous system: a non-viral approach for targeted gene delivery. Prog Neurobiol. 92 (3), 227-244 (2010).
  24. Stancik, E. K., Navarro-Quiroga, I., Sellke, R., Haydar, T. F. Heterogeneity in ventricular zone neural precursors contributes to neuronal fate diversity in the postnatal neocortex. J Neurosci. 30 (20), 7028-7036 (2010).
  25. De la Rossa, A., et al. In vivo reprogramming of circuit connectivity in postmitotic neocortical neurons. Nat Neurosci. 16 (2), 193-200 (2013).
  26. Boutin, C., Diestel, S., Desoeuvre, A., Tiveron, M. C., Cremer, H. Efficient in vivo electroporation of the postnatal rodent forebrain. PLoS One. 3 (4), (2008).
  27. Chesler, A. T., Le Pichon, C. E., Brann, J. H., Araneda, R. C., Zou, D. J., Firestein, S. Selective gene expression by postnatal electroporation during olfactory interneuron nurogenesis. PLoS One. 3 (1), (2008).
  28. dal Maschio, M., et al. High-performance and site-directed in utero electroporation by a triple-electrode probe. Nat Commun. 3, (2012).
  29. Yoshida, A., Yamaguchi, Y., Nonomura, K., Kawakami, K., Takahashi, Y., Miura, M. Simultaneous expression of different transgenes in neurons and glia by combining in utero electroporation with the Tol2 transposon-mediated gene transfer system. Genes Cells. 15 (5), 501-512 (2010).
  30. Chen, F., LoTurco, J. A method for stable transgenesis of radial glia lineage in rat neocortex by piggyBac mediated transposition. J Neurosci Methods. 207 (2), 172-180 (2012).
  31. Feliciano, D. M., Lafourcade, C. A., Bordey, A. Neonatal subventricular zone electroporation. J Vis Exp. , (2013).
  32. Lam, A. J., et al. Improving FRET dynamic range with bright green and red fluorescent proteins. Nat Methods. 9 (10), 1005-1012 (2012).
  33. Subach, O. M., Cranfill, P. J., Davidson, M. W., Verkhusha, V. V. An enhanced monomeric blue fluorescent protein with the high chemical stability of the chromophore. PLoS One. 6 (12), (2011).

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Levy, R., Molina, J., Danielpour, M., Breunig, J. J. Neonatal Pial Surface Electroporation. J. Vis. Exp. (87), e51319, doi:10.3791/51319 (2014).

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