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Neuroscience

的实时成像 doi: 10.3791/51756 Published: July 7, 2014

Summary

该协议详细说明了用于进行活细胞成像在一个完整的幼体脑的情况下简化方法。活细胞成像的方法是无价的,不对称的神经干细胞分裂的研究以及其他神经和发育过程,坚持揭露先前忽略的机制。

Abstract

干细胞不对称分裂产生两个子代细胞与不平等的命运潜能:是一个自我更新的干细胞和分化细胞。鉴于其相关性发育和疾病,了解支配不对称的干细胞分裂一直是研究的一个强大的区域机制。因为他们是基因听话,并进行连续几轮细胞分裂约每小时一次, 果蝇中枢神经系统,或神经母细胞的干细胞,是不可缺少的型号为干细胞分裂的研究。约100个​​神经干细胞是位于每两个幼虫脑叶的表面附近,使该模型系统,用于实时成像显微镜研究特别有用。在这项工作中,我们将回顾一些方法广泛用于可视化的干细胞分裂,和我们处理的相对优势和那些采用分离与完整的大脑组织中的技术缺点。我们还详细介绍了simplifIED协议,用于从三龄幼虫活细胞成像和固定分析应用外植整个大脑。

Introduction

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干细胞保持分化的平衡和自我更新的早期发展过程中产生细胞多样性和替代受损的细胞在成体组织。这种稳态的调节可以防止两者的损耗和过度膨胀的干细胞群体,这可能会导致有害的组织变性或肿瘤的发生。

神经母细胞(NBS)是果蝇中枢神经系统( 图1A)在胚胎阶段1,2是第一种形式的广泛研究的神经干细胞。 NB的经过反复多轮的不对称细胞分裂(ACD),产生不等价的两个注定细胞:一个自我更新的干细胞和分化细胞。 ACD是由中心体,充当大多数细胞3的微管组织中心的非膜性细胞器引导。在有丝分裂,NB中心体组织和定向双极纺锤体沿顶 - 基底极性性轴。待分割NB的乳沟,根尖命运决定了指定干细胞的命运,和基底命运决定指定分化,被分隔成不平等的子细胞。

在幼虫中央脑,两种类型的NB可以通过它们的数量,位置,转录因子的表达,细胞谱系( 1A)4-6相区别。 I型的NB是最丰富的,并且其中约90填充大脑7的各视叶的前部和后部两侧。这些NB的表达的转录因子Asense(ASE),并且它们特征性地划分成一个自我更新的NB和1小神经节母细胞(GMC; 图1B)。每个GMC经历了一个单一的终端部门产生两个神经元或神经胶质细胞( 图1B)。与此相反,8型II的NB是填充每个视叶的后侧缺乏日月光表达式5。他们经过ACD要生成一个自我更新的NB和一个中间神经祖(INP)。

该INP,反过来,划分不对称的三到五倍。所有这些分歧导致了INP的再生和生产单GMC 4。统,具体的NB身份和GMC出生的时间次序引起的成人中枢神经系统的神经细胞的惊人的多样性。

了解细胞生物学的基础是NB ACD已通过使用活细胞成像技术大大提高。研究人员使用到的图像实时的NB发布的协议有很大的不同。但是,总的来说,这些方法可以被分成由幼虫大脑是否保持不变或机械分离区分两种主要类别。这两种方法具有不同的优点和缺点取决于研究者的应用。

早期的报告揭示活NB细胞分裂本期开始涉及一定程度的幼虫大脑手动解离。这些协议的细节涂抹8或戏弄9外脑,以发展国家统计局对玻璃盖玻片短期原代培养。以改善成像,该圆的NB通常是扁平的上与任一载玻片8或琼脂糖垫9的盖玻片。虽然扁平的细胞具有改进的光学系统,这些技术往往导致NB的有丝分裂缺陷,包括卵裂沟的回归和无法分裂一次以上。因此,包含手工解离和幼虫脑组织的物理畸变的协议一般只适用于非常短期的( ,,一个细胞周期或更少)的应用程序。同样地,半的挤压或完全压扁玻璃载玻片和盖玻片之间完整脑限制一个时间可能会花费成像一个给定的样本,以一个约30分钟的时间内10。尽管有此项限制,氏的方法已经成功地11-14使用。

最近努力图像实时解离的NB极限的分离细胞的物理变形。这些技术的应用中,有必要维持细胞培养物中对多个细胞分裂周期中特别有用。例如,分散的细胞从手动分离大脑可以部分地埋入在由纤维蛋白原和凝血酶15长期成像16的混合物制成的凝块。可替代地,外植大脑可能是第一化学解离与酶胶原酶,通过移液管尖下一个手动打乱重复通道,并且随后接种于聚-L-赖氨酸包被的玻璃底培养皿17,18。镀膜玻璃的菜肴与任何纤维蛋白原或聚-L-赖氨酸促进附件和轻微的圆形细胞的扩散,使它们尽可能靠近盖玻片尽量不重大的物理变形。在additi上,这些方法涉及可方便地更换药理扰动实验18培养基中培养国家统计局。总体而言,直接电镀分散的NB改善成像光学元件在不牺牲长期的成像能力。近日,游离描述国家统计局的长期培养的协议已经有详细19。

然而,这种方法并非没有其局限性。有几个注意事项,以实时成像分离的NB。在分散的细胞的一个字段,例如,它是很难识别在空间组织中的完整的脑1特定NB谱系。同样,区分类型I与类型分离的组织内II的NB也是具有挑战性的无谱系示踪物或亚型特异性转基因,如worniu-GAL4,asense-GAL80 20的表达。虽然这些转基因是在一些应用中非常有用,它们限制了研究人员对这些转基因前在UAS增强子元件21的控制下,按下并需要更复杂的遗传计划。的研究,涉及的NB的空间或时间的发展,因此,需要一个完整的组织的情况下体内成像。

此外,分离的胚胎的NB的研究表明,对于关键的极性相间的定位决定因素22,23相邻的小区的物理接触是至关重要的。这些研究表明完全隔离的NB不再保持不变有丝分裂纺锤体轴。相反,这些细胞显示出更多的随机主轴和连续GMC芽之间的分离,宽角度或许是由于根尖定位中心体22的损失。虽然幼虫国家统计局和他们相邻小区之间的关系还没有被广泛研究,这是值得考虑的幼虫干细胞微环境可能扑来细胞极性或其他行为。为了保持幼虫的NB的生理情况下,我们形象的ACD从整个大脑。

鉴于与成像分离的NB相关的固有局限性,我们的实验室和其他人建立了协议,从整个幼虫的大脑图像连续两轮NB的ACD。技术,以图像完整脑常与柔性膜,以防止组织变形或损坏,并允许气体交换取代玻璃的刚性表面上的培养容器的一侧。一些方法涉及装配取出的大脑中的昆虫培养用培养基,血清和抗坏血酸与10幼虫24中分离的脂肪体的混合物。分离出的脂肪组织被添加,因为它们分泌可以刺激NB细胞分裂25有丝分裂原。这个协议保留组织的完整性超过3小时,因此,适合于长期成像24,26-28。近日,描述LON协议在抗坏血酸,血清和脂肪组织的存在完好幼虫大脑的克长期成像已详述29。重要的是,因为该组织既不暴露也不固定,这种方式是为应用而培养介质被交换的有用( 例如 ,药物研究,免疫耗竭, 等等 )。

我们的实验室简化了整个安装现场准备幼虫大脑长期成像30,31。主要的优点我们的通讯协议在别人就是它的简单:我们的观察表明既不血清,抗坏血酸,胰岛素,也不胖的身体是必要的添加剂,以图像连续两轮NB的ACD。虽然添加剂,如胰岛素,已可用于干细胞分裂32果蝇卵巢33集体细胞迁移的长时间成像,它们似乎是可有可无的NB ACD,作为我们的成像介质包括STA的简单混合物的ndard昆虫细胞培养用培养基补充有抗生素 - 抗真菌剂以防止污染。通过使用可重复使用的透气性或玻璃底培养皿中,我们已经能够维持几轮连续NB的ACD的。相同的外植样品可以容易地被用于免疫和其他程序与固定的组织。在这个协议中,我们详细介绍完整的幼虫大脑的解剖,以及编制大脑的实时和固定的分析。

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Protocol

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1,所需材料的制备植三龄幼虫脑

  1. 准备所需的显微切割工具。
    1. 锐意2解剖工具(手术刀和钩),首先将单个解剖针向每个引脚架。用手或钳( 图1C)固定销紧密。
    2. 使用一对老镊子弯曲1解剖针到约120度角。为此在解剖显微镜下,以确保销的上半部分平放时,该引脚保持器在手持。该工具将被用作手术刀按住或切片穿过组织。
    3. 使用一对老钳子弯曲第二销到将被用于保持并刮掉组织钩。
    4. 顶盖采用了枪头保护工具不受损坏每个解剖工具。小心,可无限期用于解剖结构良好的工具。更换损坏或变形的引脚是必要的。
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  2. 准备解剖媒介。
    1. 在组织培养罩,淡化抗生素 - 抗真菌剂补充到施耐德的培养介质中。漩涡媒体纳入补充。
    2. 准备补充媒体的一些每份5毫升。存储所有媒体在4°C,直到准备使用。
    3. 暖5ml的等分部分补充的培养基中至室温。绘制介质进入无菌5毫升注射器,拧上一个无菌的0.2微米注射器过滤器。
  3. 选择幼虫解剖。用解剖探头选择爬三龄幼虫的大脑将最简单的剖析。可选:存款幼虫在葡萄琼脂平板。
    注:请不要使用过于拥挤瓶或瓶子与“湿的食物,”因为这些往往迫使第二或第一龄幼虫爬过早出来。
    注意:某些遗传背景,将需要使用更年轻的幼虫。这不影响本协议,但不使对dissection更加困难。

中枢神经系统的2。解剖

  1. 在一个单一的载玻片,由创建3厘米左右分开温暖解剖媒体的50mL池。一池将用于建筑夹层和其他用于精细解剖( 图1C)。
  2. 几个幼虫转印到介质滴之一。
  3. 移动与幼虫的盖玻片解剖显微镜。放大到含有幼虫,使幼虫的前部和后部端部是可辨的池。
  4. 使用对镊子抓住单个幼虫的中间区域。花一秒钟钳子在另一只手抓住幼虫接近相同的地区。将两个双钳拆开来轻轻地撕了一半的幼虫。重复上述两个步骤盖玻片上所有的幼虫。
  5. 由他们转移到一个组织处置幼虫体的后半部。
  6. 放大成幼虫,使日ê前mouthhooks都清晰可见。同时使用双钳创建一个小的切口,或缺口,在第三胸椎和第一前锯齿带之间的幼虫mouthhooks的两侧。
  7. 把握mouthhooks与在非优势手钳。用另一只手的镊子轻轻剥离角质层中的前到后方向上。继续缓慢剥离角质层,直到中枢神经系统暴露。
  8. 通过撕裂组织的钳子从幼虫的其余部分隔离的中枢神经系统。请小心不要扰乱中枢神经系统。
    关键的一步:不要拉扯中枢神经系统!丢弃损坏的样品撕裂腹神经索( 图2A)或扭曲视叶( 图2B2B')。
  9. 重复上述两个步骤盖玻片上所有的幼虫。传送健康移植组织的介质对盖玻片上为细末解剖第二阶段(清洁)池。
  10. 用解剖针工具清除远离大脑的外周组织( 眼睛,翅膀,腿和光盘)。滑动希望(脑)和不需要的组织之间的手术刀,寄托结缔组织的玻璃罩。使用钩轻轻挑逗掉不需要的组织,而同时按下手术刀盖玻片在锯般的动作。
  11. 关键的一步:工作慢工出细活,从每个大脑取出所有碟片。请小心不要扰乱大脑的形态。一个健康的大脑都会有一个完整的腹神经索和对称,圆形视叶( 图2C)。

3,标准安装取出的大脑进行实时成像

  1. 倒置50 mm的透气性培养皿朝上( 图2D)的透明膜。压下注射器沉积介质的一小滴(约30微升),涂于T他心的菜。
  2. 分离的大脑,一次一个,转移到介质上的菜的下降。使用挂钩工具舀起一个脑视叶的下面。或者,使用镊子抓住轴突从腹神经索伸出。
  3. 收集5-10大脑在介质的压降。通过使用解剖针工具个人的大脑推到媒体的下跌,因为其中许多的底部淹没的大脑将在半月板( 图2E)被捕获。
  4. 用解剖针工具根据国家统计局进行成像( 图3A),以使大脑定向的大脑。图像背侧国家统计局,地方朝下腹神经索(沿膜)。对图像中的anterio腹国家统计局,放置大脑与朝上的腹神经索(离膜)。对齐的大脑,使得所有的腹神经索在xy平面内的指向相同的方向。
  5. 使用注射器或塑料转第ipette放置4卤烃(HC)的油滴(各约30微升)到气体可渗透膜。油每滴的体积应相当于彼此和介质的压降。空间的油的液滴,以对应于四角周围的培养介质的压降为中心的盖玻片。一旦完成,五滴(四滴的油和一滴介质在中心)将类似于五个方面对西式骰子( 图3B)。
  6. 降低一个#1.522毫米盖玻片上的组件,使得它击中全部5滴在同一时间。保持均匀的压力,在整个样本减少的可能性,他们将被打乱。等待约3分钟为石油和中盖玻片的重压下散去。媒体交叉状将形成( 图3C3D)。
  7. 关键的一步:通过去除用纸巾灯芯(FIGU多余的介质放下盖玻片到大脑的表面重新3C)。这样做一边看样下的解剖范围。作为介质被移除时,盖玻片将降低。一旦停止盖玻片接触到大脑。不要过度灯芯,因为这会造成组织变形或大脑爆炸。
  8. 如果成像背NBS( 图3E),移动到步骤3.9。如果成像anterio腹国家统计局,盖玻片必须稍微移动(通过轻轻地用镊子轻推它)中的腹神经索小费的方向。这导致大脑旋转,这带来的脑叶与盖玻片的直接接触,以促进成像( 图3F)。
  9. 由农村包围盖玻片与少量卤烃油( 图3D)的密封腔。多余的油从盖玻片渗出应尽量减少,并用纸巾吸干了。

中脑的神经母细胞4。实时成像

注:对于这项工作,尼康的Eclipse钛旋转盘共聚焦显微镜(倒置显微镜)用于实时成像;我们设置的细节此前已公布的31。可替换地,样本可以使用一个直立系统进行成像。

  1. 加一滴浸油的盖玻片刚刚安装的大脑以上。这将有助于中心的目标样本的正上方。
  2. 关键的一步:在25℃的恒定温度的舞台孵化器保持大脑。安装的样品轻轻地放置到舞台孵化器,盖上盖子其室。
  3. 找到大脑中枢的NB用透射光通过专注于驻留在视叶中部和内侧区域的大,圆形细胞, 不要使用落射荧光 。这将成为与实践更加容易。这是很重要的,该样品暴露于最少量的光成为可能。不要浪费被损坏一次成像的大脑。
  4. 一旦到位,采取快速曝光利用共聚焦到确定适当的位置和深度。限制深度的第一10-15微米。根据需要进行调整,并采取另一种测试图像。
    1. 可选步骤:收集腹神经索的测试影片,以确保没有XY漂移。如果漂移被检测到,等待15-30分钟的样品来解决。如果漂移不能在30分钟解决,准备一个新的样本。主要漂移通常可以追溯到加入过量的油,或油的大小不等的安装过程中下降。
  5. 为了消除轴向漂移(Z-漂移)使用了一个红外LED的连续自动对焦装置。另外,手动校正焦平面。
  6. 一旦感兴趣的NB是确定的,进行成像方案。如同所有的活细胞成像,激光的光量,曝光时间,相机的分级,物镜放大倍数,时间和/或z步间隔都必须为特定的实验手头回答的问题来优化经验。我们的目标是尽量减少光水坝年龄,同时还收集有用的数据。有关其它指导讨论。
    1. 图像中的NB的通过收集由1微米的z轴隔开12-14图像的整个体积。调整时间分辨率来捕获同一NB的单个或多个细胞周期。作为一般指引,用10-30秒的时间间隔为单细胞周期成像和1-3分钟的间隔为多种细胞周期。
  7. 关键步骤:确认样品是健康的监测有丝分裂的持续时间。如果有丝分裂时间超过15分钟,就移动到另一个大脑。一个健康的大脑会的同一视场中显示出许多的NB经历了几轮的有丝分裂。请注意,每个细胞周期略长于前一个由于光的损害。
  8. 一次成像完成后,拆开孵化室,并放弃一切,但透气性培养的菜肴。冲洗培养皿表面用95%的乙醇中并用纸巾擦拭良好。重复2次以上。

    5,制备脑的免疫

    1. 收集20个或更多个外植大脑入1.5ml试管含有约0.2毫升补充培养基。
    2. 从管中除去培养基,并用0.5ml PBSTx(磷酸盐缓冲盐水,PBS,用0.3%的Triton X-100),一次冲洗的大脑。让大脑沉淀到的所有液体之间交流的试管底部。的曲拉通X-100洗涤剂,用于透化组织。清洗通常需要不到30秒;只需删除PBSTx一旦大脑纷纷落户到管底。
    3. 用0.5毫升的9%电镜观察级的多聚甲醛稀释于PBSTx更换溶液。孵育章动15分钟,在室温下进行。
    4. 根据危险废物处置条例固定液。
    5. 洗样品用0.5ml PBSTx 15分钟。重复该洗涤步骤用新鲜PBSTx两次以上。
    6. 用0.5毫升的PBT(PBS,1更换解决方案%牛血清白蛋白(BSA)和0.1%吐温20)。孵育垂头为1小时,在室温下进行。这一步块抗体与组织中的非特异性结合。
    7. 用稀释在PBT中添加4%正常山羊血清(NGS)0.5毫升初级抗体替代的解决方案。与章动孵育过夜,4°C。
    8. 丢弃或保存稀释的一抗。
    9. 洗样品用0.5ml的PBT 15分钟。重复该洗涤步骤用新鲜的PBT两次以上。
    10. 用0.5ml改性的PBT(PBS,2%BSA,0.1%Tween-20中,和4%NGS)更换溶液。孵育垂头为1小时,在室温下进行。
    11. 用稀释成改性PBT0.5毫升二抗更换解决方案。孵育垂头为2小时,在室温下进行。
    12. 用0.5ml PBST(PBS,0.1%吐温20)代替溶液。孵育章动15分钟,在室温下进行。重复该洗涤步骤用新鲜的PBST两次以上。

    1. 小心转移样品为在载玻片上脱落,限制对滑动的中心左侧的下降。
    2. 加安装介质的大颗粒(直径约2厘米)(例如,Aqua-Poly/Mount)以滑动的中心。避免PBST的是朝左的游泳池。
    3. 使用镊子的大脑从PBST池转移到安装介质池。直接在大脑的顶部添加安装介质可能会破坏它们的方向,应该避免。
    4. 在光学显微镜下,安排样品中的安装介质中,将成像的一面朝上。
    5. 在光学显微镜下滑动,慢慢降低对样品的顶部#1.5盖玻片。可选步骤:通过在盖玻片轻轻推打跑小的气泡。
    6. 允许安装介质进行聚合数小时,或过夜,以躺着的幻灯片平坦,光保护,在室温下进行。
    7. 幻灯片可在第二天成像,或之前成像存储。

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Representative Results

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实时成像已经阐明了多项调控NB的亚洲合作对话机制。前图像的采集,它是必要的,以确定最佳成像条件。有必要与活细胞成像时间平衡帧捕获率。对细胞的分析,例如,增加的时间和可能需要的光学分辨率。当可视化单一NB细胞周期( 图4A),在该图像被捕获的速率可以增加,而不会引入光损伤。通常情况下,单个细胞分裂事件可以在约10-30秒的时间间隔进行监测。以提高时间分辨率不破坏组织的一种方式是调节图像采集速率。例如,时间推移成像可能会以较低的帧速率,然后在观察的一个有趣的功能或时间点( 电影1)增加启动。

成像连续几轮细胞分裂( 图4B)。我们通常图像的多个贯穿整个NB细胞体积在1-3一段2-3小时的最小时间间隔(两个或更多)回合的ACD。两个时间分辨率和成像采集期间可通过限制光的撞击样品的量来提高。例如,可延伸超过8小时的连续NB区划延时成像如果只有一个单一的光学平面成像。一个选择的NB ACD的研究特别有用的转基因株系中列出( 1)16,31,34-38。

对大量样品的分析,它往往是必要的,以分析固定的NB。我们的固定协议保留国家统计局的总体形态,并与免疫荧光试验( 图4C-4E)兼容。整个安装固定伯莱纳秒可在低放大倍数( 图4C)进行成像以可视化的整体脑的大小和形状,或检测的NB。为了显现更详细的NB或它们的后代的GMC,更高的放大倍率必须被使用。在中等放大倍数( 图4D),整个NB谱系聚类可以被观察到。如需详细的细胞分析,更高的放大倍率时( 图4E)。

图1
图1。Explanting整个大脑的NB ACD的活细胞成像。 A)幼虫中枢神经系统由两个视叶和腹神经索。两种亚型国家统计局填充视叶中刻板的位置:I型(深蓝色)和II型(淡蓝色)B)NB的经历ACD。随着每次细胞分裂时,NB裂解引致1 GMC(或INP,未示出),并重新生成NB的干细胞。的GMC将被分为带来两个神经元(或神经胶质细胞,未示出)。C)两种显微切割工具是通过插入解剖销插入销座组装。弯曲的标签创建独特的工具,手术刀和一个钩子,它是用来切断,穿孔,和置换不需要的组织,而不会损坏底层的脑D)的大脑取出的成解剖媒体(蓝色圆圈)的两个池1。介质的一个池用于从幼虫(毛夹层)删除中枢神经系统,而另一组则用于从植大脑(精夹层)外周组织精细显微切割。

图2
图2。Preserv大脑形态学的显微切割过程中振动性。冬冬大脑解剖可引起严重的组织损伤,其中包括(A)撕裂腹神经索或(B)歪曲视叶。更微妙的组织损伤(B')应避免对活细胞成像。 (C)一个健康的组织样本适合实时成像D)一种光学透明,透气膜E)几个健康大脑的集合排列在一个透气的菜培养介质的一个例子。这些大脑已经准备好要安装的显微镜。比例尺:(AC),100微米; (D),25毫米; (五)1毫米。

图3
图3。安装脑筋活细胞成像。 A)脑s的行内一滴培养介质的存放于盘B)的中心介质的压降是由大致相等的体积的HC油的液滴包围对准。四滴慧聪油和介质的中央滴像打骰子五个方面。后盖玻片放低到几滴油,(C)一种油绳是老式出来的Kimwipe纸巾的,并用来吸干多余的液体D)的盖玻片的外边缘是由薄薄的一层油包围,以阻止蒸发在培养介质中。这些大脑现在已经准备好显微镜,E和F)的大脑相对的盖玻片的方向决定了神经母细胞是活细胞成像访问E)背神经母细胞是通过与腹侧接触到气体渗透膜安排的大脑成像F)前腹神经母细胞可通过ARR成像anging大脑与背侧接触的气体透过膜,然后轻推盖玻片,和下面的组织,在腹神经索尖端的方向。这项议案略微倾斜的视叶使得anterio背表面接触盖玻片,使所需的成像轴成完美对齐(绿线)。

图4
图4。从分割成神经细胞NB,A和B)实时成像干在使用40X,1.3 NA油浸物镜整装准备细胞分裂的实时成像代表性的结果 。时间显示为分:相对于时间推移A)剧照从一个NB的一个细胞周期表达GFP-膜突的时间推移成像的开始秒。(GFP-MOE)。单细胞周期的图像采集速率可以增加,以提高时间分辨率而不诱发光损伤。 乙)剧照从同时表达GFP-Moe和一个GFP标记的中心体标记一个NB的连续的细胞分裂周期的延时成像。与多个细胞周期相关的长时间就必须降低时间分辨率,以避免光损伤。请注意,时间每次细胞分裂增加之间的成像。 行政长官)的过程中长度固定体干细胞从整装准备。C))共焦投影图像位于两个视叶所有NB,20X倍率使用。这种分析是特别有用的检查的整体脑形态学和量化NB号(淡蓝色) D)从单一视叶大部分NBS(粉红色)的可与40X放大率可视化。微管(绿色)E)

电影1。一个NB细胞周期的实时成像。一个NB的细胞分裂从表达GFP-萌标记细胞皮层脑延时图像。从一个单一的光学平面购入放大40倍的图像。在这部影片中,帧被抓获每15秒。经过约7分钟采集,速率提高到一个帧每5秒。 点击这里观看电影。

电影2。实时成像连续两轮Øf NB的ACD。一个NB的延时图像经过三轮的细胞分裂中表达GFP-Moe和一个GFP标记的中心体标记大脑。被采集的图像在2分钟的时间间隔在60倍的放大倍率。 点击这里观看电影。

线 标记细胞结构 荧光 表达/发起人 引用
YFP-Asterless 中心粒 YFP 泛素雷沃略, 等(2007)开发。单元12:467。
SAS6-的mCherry 中心粒的mCherry 内源性日信和Peifer(2007)J。细胞生物学。177
GFP-SAS6 中心粒绿色荧光蛋白内源性(BAC) Lerit和日信(2013)J。细胞生物学202:1013。
GFP-PACT 中心粒绿色荧光蛋白泛素马丁内斯-坎波斯, 等人,细胞生物学165:673。
GFP-SAS4 中心体绿色荧光蛋白泛素迪克斯和拉夫(2007)CURR。生物学17:1759。
GFP-罗中心体绿色荧光蛋白内源性 穆蒂尼奥-桑托斯等人 (1999) 细胞生物学91:585。
GFP-γ-微管蛋白23C 中心体绿色荧光蛋白泛素 Lerit和日信(2013)J。细胞生物学202:1013。
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GFP-SPD-2 中心体绿色荧光蛋白泛素迪克斯和拉夫(2007)CURR。生物学17:1759。
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H2AvD-GFP 脱氧核糖核酸绿色荧光蛋白内源性克拉克森和圣(1999) 的DNA细胞生物学18:457。
膜突蛋白-GFP 皮层肌动蛋白绿色荧光蛋白意粉壁球 Kiehart, 等人(2000)J.细胞生物学149:471。

表1的选择为ACD的研究有用的转基因株系。这些融合构建是研究细胞分裂时特别有用。他们通常用在NB的实时成像研究。

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Discussion

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活细胞成像是用来研究,规范ACD干细胞,细胞谱系的分化机制的宝贵方法,以及复杂的组织形态。虽然研究组历来采用了各种技术来可视化NB ACD,这些方法可大致分为两类即主要与脑组织是否是原封不动或解离的差异。

成像分离的NB有其优势。为1,解离的NB更易图像,因为它们是特别容易识别作为最大的(直径约12微米)的细胞在培养皿。此外,几乎所有的干细胞,培养在玻璃表面将在整个图像采集期间同样接近的显微镜物镜。时间推移图象的光学质量与使用的任一多聚-L-赖氨酸或纤维蛋白原包被的玻璃,以诱发SEM进一步提高I-压扁的圆的NB 16,17。到成像在培养分离的NB的另一个优点是易用性,使培养介质可以进行交换。一旦细胞附着在涂覆的玻璃表面,包含任意数量的药理激动剂,拮抗剂,或immunoblocking抗体的培养介质中。可以添加或去除。最后,最近的方法来可视化游离的NB已经证明,这种技术确实是经得起长时间的图像采集18,19。

然而,缺点成像分离的NB包括了协议的复杂性。大多数方法详细冗长的(30-60分钟)化学性消化,其次是允许分散的细胞定居,并坚持以培养盘17,19长的孵育步骤(60分钟)。

与此相反,从一个完整的脑成像的NB保留两生理方面和组织形态。的优势,这种方法包括确定具体的NB谱系的发展定型的安排或在规定的发育时期1的能力。因此,我们的简化协议具有效用延伸超过ACD的研究,因为它也可用于分化和形态发生的事件的现场调查。一个缺点,以这种方法,然而,是无法交换培养介质。因此,研究人员感兴趣的连续干细胞分裂的长期成像必须考虑最适合其应用的方法(分离原代培养与整个安装)。同样,有必要对培养的添加剂,如胰岛素或血清时,应以经验为基础的成像条件(持续时间成像,光射到样品量 )和实验装置测定。

一般情况下,我们建议利用解离为研究在有必要评估国家统计局引入小分子( 例如 ,抑制剂 )的急性反应Ð国家统计局,为高吞吐量的应用程序时大脑的精细显微切割可能过于繁琐,以及先进的影像学检查需要NB到在与盖玻片物理接触。与此相反,我们建议利用完整脑的应用场合是有用的图像从相同的大脑,并特别适用于研究几个NB的所关注细胞 - 细胞相互作用,自主性,克隆分析,细胞形状的改变,以及其它的调查,其中天然细胞的环境中是很重要的。

为了确保成功制备完整脑的实时成像的,必须认真执行的几个关键步骤。最重要的,当务之急是要避免暴露组织不必要的创伤。具体来说,explanting大脑和删除外周组织应谨慎进行。一应尽量减少解剖工具和大脑之间的直接接触。此外,应避免拖轮或拉动组织附着到大脑。操作不当使组织可以很容易导致撕裂或扭曲的大脑。在我们的手中,国家统计局从损坏的大脑很少分裂。个人谁是新的幼虫大脑解剖常常受益于试图制备样品的实时成像之前掌握了解剖。

在协议中另一个关键步骤是活细胞成像前的大脑的安装。既培养中等和HC油的正确卷来完成有用的准备是必不可少的。虽然很难准确地测量粘性HC油用移液管1可以由眼睛近似正确的体积(约30微升)。过多的液体防止盖玻片的沉降到位。经常,这导致移动的培养盘的表面上的大脑。在实时成像,不稳定的盖玻片是EVI凹痕当组织漂移或视叶辊。应避免未就位的样品。与此相反,加入太少的培养用培养基或HC油导致灾难性的组织损伤,包括突发视叶。有使用足够的液体介质和油处理盖玻片的重量相对于使用过多的液体,这将导致盖玻片滑动之间的平衡。这种平衡是通过实践最好的教训。在一般情况下,最好是只有图像那些具有健康的形态,例如一个完整的腹神经索和对称的,圆形视叶的大脑。

一旦样品被安装没有检测到漂移,保持样品活着成为本协议的一个关键方面。这最好是通过维持适当的温度,而最重要的是,最小化光的撞击样品的量来实现。在显微镜的设置和样品是两个变量,将支配升的成功香港专业教育学院细胞成像。高品质目标,过滤器(〜98%的透射率),并且摄像头(背照式电子倍增和互补金属氧化物半导体)上的发射侧将允许一个减少光线击中样品上的激发侧的量。它是众所周知,蓝光(用于图像GFP)是对细胞具有高毒性。必须确定多大的总光(总的曝光时间),一个给定的样品可以容忍,然后蔓延沿实验的持续时间的总时间。例如,如果一个样品只能容忍基于特定的显微镜设置500激光曝光,那么我们可以收集50个×10片堆叠。这些堆栈可以被间隔了1分钟,收集一个NB的细胞周期,或2-3分钟收集〜3细胞周期。此外,优化的设置对于每个基因型是成功实时成像是至关重要的。在优化期间,一个很好的起点488 nm激光功率为25-50μW从100X,1.4 NA&发出#160;油浸物镜。最后,必须确定什么成像条件将正确回答的问题在另一方面,因为它并不总是所需要的最先进的成像的情况。

与任活的或固定的组织实验,大脑可以被安装成图像特定NB谱系。例如,为了图像II型的NB,该刻板驻留在视叶7的后侧-内侧区域,一会装载脑筋, 如图3E。因为大脑中央国家统计局的时空格局已经有据可查1,人们可以同时利用任何数量的下无处不明示或,最好是广泛使用的转基因构造,内源性促癌剂的使用我们的协议,以图像的各种具体NB集群( 表1)。尽管如此,谱系特异性标记技术20,用于许多应用中仍然是有用的。有了固定的分析,脑轻微损伤一般都是可以接受的。此外,彻底清除外周组织可以推迟只是在安装介质中嵌入大脑前,直到。研究与固定的组织是当大量的NB必须成像尤其有用。

总之,NB ACD的研究已经极大地受益于使用两个活细胞成像和详细固定的分析。这里列出的协议的细节一个方法来制备果蝇幼虫对于任何活的或固定的应用程序。我们预计NB的ACD通过详细的影像学检查的持续调查,就会发现新的和令人兴奋的结果,将推动在发育和疾病我们的干细胞的认识。完好幼虫大脑的长期实时成像应用程序必须发现新的见解的支配发展分化和形态发生的事件(和得跟时间序列的潜力忧思中枢神经系统)。

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Disclosures

作者什么都没有透露。

Acknowledgments

这项工作是由校内的研究在健康/ NHLBI(1ZIAHL006126)和Lenfant生物医学博士后奖学金的颁发给DAL民族院校划分的支持。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Lumox tissue culture dish 50 x 12 mm Sarstedt 94.6077.410 A reusable culture dish with a gas-permeable and optically clear film base.
Schneider's S2 Medium Invitrogen 21720-024
Gibco Antibiotic-Antimycotic (100x) Invitrogen 15240-062 A supplement containing penicillin (10,000 U/ml), streptomycin (10,000 μg/ml), and amphotericin B (25 μg/ml) that is added to Schneider's S2 media to prevent bacterial and fungal contamination. 
Glass coverslips, #1.5 22 x 22 mm Fisher Scientific 12-541-B
Halocarbon oil 700 Sigma-Aldrich H8898 A high viscosity inert oil that is clear and colorless.
Pair of nickel-plated pin holders, 17 cm long Fine Science Tools 26018-17
Pair of Dumont #5 Forceps Fine Science Tools 11252-20
Dissecting needle/probe with plastic handle Fisher Scientific 08-965-A
Syringe filter, 0.22 μm pore size Fisher Scientific 09-719A
Syringe, 5 ml BD Biosciences 309646
Plastic transfer pipette Fisher Scientific S30467-1
Paraformaldehyde, 32% EM-grade Electron Microscopy Sciences 15714 CAUTION: Formaldehyde is toxic; it should be handled in a fume hood. Follow MSDS guidelines for safe handling.
DAPI (4',6-diamidino-2-phenylindole, dihydrochloride) Invitrogen D1306 A dye that labels DNA and is excited by UV light.

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的实时成像<em&gt;果蝇</em&gt;幼虫神经母细胞
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Lerit, D. A., Plevock, K. M., Rusan, N. M. Live Imaging of Drosophila Larval Neuroblasts. J. Vis. Exp. (89), e51756, doi:10.3791/51756 (2014).More

Lerit, D. A., Plevock, K. M., Rusan, N. M. Live Imaging of Drosophila Larval Neuroblasts. J. Vis. Exp. (89), e51756, doi:10.3791/51756 (2014).

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