Introduction
一次繊毛は、ほとんどの哺乳動物細胞の表面から延びる長い微小管ベースの付属しています。一次繊毛常にセルごとに複数存在し、そのうちの多くの場合、運動性繊毛と混同しており、その目的は、膜の表面を横切って流体を移動させることです。一次繊毛は、対照的に、感覚的役割を採用し、その結果、また感覚繊毛と呼ばれます。いったん長い忘れて、この細胞小器官は、最近、ヒト遺伝病1の多数との会合の結果として「再発見」されました。理想的には、シグナリングオルガネラとして位置付け、一次繊毛は、組織の恒常性と疾患ではなく、開発の2の間だけでなく、重要であるそれらの多くは、多数のシグナル伝達経路を調節することが示されています。
繊毛機能不全に関連することが示され、最初のシグナル伝達経路の一つは、平面内細胞極性（PCP）経路としても知られている非標準Wntシグナル伝達経路、ました
深刻な短縮蝸牛管、誤形成され、誤指向stereociliaryバンドルだけでなく、誤位置付け基礎体8,9の途上蝸牛結果の繊毛の完全な損失。機能的な繊毛はちょうど繊毛軸糸で構成されていません。繊毛に関連した多くのタンパク質機能は、基礎体温、移行帯、または繊毛軸糸15として繊毛関連のサブドメインに局在する複合体で起こります。中心体の母中心小体由来基礎体温は、また、細胞体に繊毛から離れて延びている微小管のための微小管組織化の中心であり、細胞内輸送、ならびに繊毛輸送を調節することができます。毛様体遷移ゾーンは、繊毛機能が毛様体化合物16のインポートおよびエクスポートを整理するのが規制されている別の領域です。
正確なメカニズムは、17不明であるものの、複数の研究は、繊毛および非標準Wnt（PCPシグナリング）との間の接続を確認しています。毛様体およびPCP遺伝子の冗長性と一般化された細胞異常に細胞極性の感度は、それが困難な直接PCP-特定の赤字に変異をリンクすることを可能にします。 PCPシグナル伝達の読み取りアウトの一つは、基礎体温とprimarの位置付けでありますしたがって、2次欠陥から、主なものを分離するのy繊毛は、困難です。ゼブラフィッシュとマウスの変異体におけるいくつかの研究は、18-20シグナリング繊毛およびWnt間の接続を示唆していません。データの矛盾は、種、組織、またはWntシグナル伝達に向かって毛様体の貢献の時間依存性の違いを反映しているのかもしれません。基礎体が機能している場合はさらに、正常なWnt応答性が保持されることがあります。細胞シグナル伝達経路中の毛様体タンパク質の役割をより深く理解し、他の生物学的現象は、細胞および発生生物学の我々の理解のためだけでなく、標的治療戦略の開発のために重要です。
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Protocol
CO 2吸入と頸椎脱臼を経由して、最も一般的に、機関投資家や政府のガイドラインおよび規則に従ってすべての動物を使用し、安楽死させます。
試薬の調製
注：前初めに、分析グレードの化学薬品を使用して、すべての試薬を準備します。特に断りのない限り、分子グレード蒸留および脱イオン水を使用してソリューションを作成します。
- H 2 Oの1 Lで、8グラムのNaClを溶解させることによって1×PBSの1 Lを作る0.2グラムのKCl、1.44グラムのNa 2 HPO 4および0.24グラムのKH 2 PO 4：リン酸生理食塩水（1×PBS）をバッファリングHClでpHを7.4に調整します。 PBSは、無菌である必要はなく、室温で保存することができます。このバッファはのCaCl 2またはMgCl 2をせずに作られていることに注意してください。
- パラホルムアルデヒド（4％PFA）：換気ドラフト内で1×PBS中のPFAの4％溶液を調製します。 1×PBSの1リットルにパラホルムアルデヒド粉末の40グラムを追加します。約60°Cに溶解する、攪拌および熱、そしてゆっくりとNaOHをpHを上げるために滴下追加します。粉末が溶解した後、HClでpHを7.4に再調整します。 0.45μmのフィルターを通して濾過し、アリコートを凍結します。各実験のために新鮮なアリコートを解凍。
- トリトン緩衝液：0.1 Mトリス-HClを調製液（pH7.5）、0.15MのNaCl、0.1 MのTris-HCl（pH7.5）を1Lに8.77 gでのNaClを溶解し、0.1％トリトンX-100溶液。 1ミリリットルのTriton X-100を追加します。溶解するように攪拌します。 RTでTritonバッファーを保管してください。
- トリトンブロック：Tritonバッファーの9ミリリットルにヤギ血清の1ミリリットルを追加することにより、Tritonバッファー中10％ヤギ血清を準備します。 4℃で保存。マウスで育った一次抗体を使用している場合は、ヤギを追加抗マウスIgGのFabは、ブロッキング工程のためのトリトンブロックに200に1の希釈で断片化します。
注：計画は、走査型電子顕微鏡（SEM）用のサンプルを使用する場合、下記のように、追加の試薬を調製します。 - カルシウムとマグネシウムとのハンクス平衡塩溶液（HBSS）ストック溶液から希釈し、HBSSの1X溶液を作ります滅菌蒸留H 2 OでHBSS緩衝液を作るために複雑かつ伴うリスクがありますされているように、既成の10倍原液を注文することをお勧めします。 1.26 mMのCaCl 2を、0.49のMgCl 2 -6H2O、0.41 mMのMgSO 4を-7H2O、5.33のKCl、0.44 mMのKH 2 PO 4、4.17ミリモルのNaHCO 3、137.93のNaCl：日常的に使用HBBSバッファの最終濃度は以下の通りです、0.34 mMののNa 2 HPO 4、5.56 mMのブドウ糖。
- Hepes緩衝液：1 L 1×HBSS緩衝液に23.8グラムのHEPESを溶解させることにより、1×HBSSに0.1 M HEPES溶液を準備します。
- 走査型電子顕微鏡固定液（SEMの修）：Hepes緩衝液中で電子顕微鏡グレードのグルタルアルデヒド（2.5％）およびパラホルムアルデヒド（4％）を希釈することにより、SEMのための固定液を準備します。 10mMの最終濃度までのCaCl 2を加えます 。
- Hepes緩衝液中の1％ 四酸化オスミウム（OsO 4）。水中の1％四酸化オスミウム：Hepes緩衝液中で四酸化オスミウムのストック溶液を希釈し、そしてseparatel1％の最終濃度まで滅菌蒸留H 2 O中のy。四酸化オスミウムは非常に毒性であり、最も一般的には4％の溶液として販売されています。
- 1％（w / v）のタンニン酸：50mlの0.5 gでタンニン酸を溶解滅菌蒸留H 2 O.フィルタは、0.45の細孔サイズのフィルターを通して濾過することにより滅菌します。
- 段階的なエタノール溶液のシリーズ：30、50、70、90および95％エタノール溶液を作製するために滅菌蒸留H 2 Oで200プルーフエタノールを希釈します。最終エタノールリンスのために、100％エタノール200証明が必要です。最終回のすすぎのための200プルーフのエタノールの新たにオープンしたボトルを使用してください。
組織の2.選択
- 理想的には、胎生16.5（E16.5）と生後3日目（P3）の年齢間の胚または若い子犬を調べます。
注：骨迷路と頭骨の骨化は、マウスが成熟するにつれて解剖が次第により困難になります。また、蝸牛の有毛細胞上に見られる唯一の真の微小管ベースの繊毛をkinocilia、開発中に後退し、もはや成体マウスに存在しません。 - 固定後、大人の蝸牛を脱灰。回転させながら4日間 - 3用のマイクロ遠心チューブに、pHが7.3、2ミリリットルEDTA（PBS中4.13パーセント）に、骨の迷宮（セクション3を参照）解剖場所。毎日のEDTAを補給してください。組織が軟化した後、増加し、攪拌しながら1.5ミリリットル以上のPBSにニューテーター上で5分間、3回すすいでください。
3.蝸牛解剖
- 頸椎脱臼またはCO 2吸入（100％CO 2）を介してポスト安楽死、ヘッドを取り外します。鼻で始まり、尾側に伸びる矢状正中線に沿ってヘッドを分析するために、動物の大きさに応じて、はさみのメスの刃や小さなペアを使用してください。ピンセットで頭蓋骨の各半分から脳を削除してください。内耳の開発骨迷路が含まれている頭骨を、識別する（ 図1Aの矢印参照）。
- 以下のためのペアを使用します慎重に頭蓋骨（頭骨）から骨迷路を分離するCEPS。解剖顕微鏡下でこれを行います。骨迷路の下に静かに鉗子を実行して、頭蓋骨から骨組織を離れてPrise。 P4までの動物では骨迷路はまだ軟骨で、簡単に破壊することなく除去することができます。
- 解剖の後、楕円形や円形の窓をクリアし、蝸牛スパイラルの頂点に小さな穴を作るために解剖鉗子の先端を使用します。蝸牛管の更なる解剖前に、骨迷路を修正しました。 （3.7を参照）被蓋膜の容易な除去を可能にするには、氷上で5分間1.5ミリリットル、4％PFAで骨迷路を修正。
注：被蓋膜の除去が必要とされていない場合は、長い固定が（ - 4.3 4.1を参照）をお勧めします。前蝸牛管の解剖に頭骨の簡単な固定は、解剖プロセスと被蓋膜の除去を助けます。ポスト解剖とコルチ器官の暴露、furt彼女の固定が必要です。 - さらに、次のように蝸牛感覚上皮を露出させるために骨迷路を分析。解剖を容易にするために、PBSを含有する黒色シリコーンelastomereでコーティングされた解剖皿に骨迷路を置きます。必要に応じて組織を固定化するためにminutienピンを使用してください。 minutienピンを使用するには、上向き蝸牛スパイラルの腹側面と骨迷路の前庭部分を介してそれらを配置します。
注：ブラックシリコーンelastomere皿：不透明な黒色を得るために、粉末状の木炭で、シリコーンelastomereベース成分を混ぜます。硬化剤を添加し、一つ以上のペトリ皿（ガラスまたはプラスチック）に注ぎます。閉じ込められた気泡を除去するために真空下で乾燥しました。使用する前に完全ドライ料理。 - 蝸牛管を露出させ、外側の軟骨を除去するために、微細な鉗子（＃5）を使用します。楕円形のウィンドウで起動します。楕円形のウィンドウに鉗子の下部先端を差し込んで、静かにゆっくりと向かって上方に移動する、軟骨をこじ開けます頂点。
- 蝸牛管の露光後、腹面、ライスナーの膜を除去します。蝸牛管の基部にライスナーの膜をつまんで上向きの動きでそれを剥離する鉗子の罰金のペアを使用してください。感覚上皮を含む、蝸牛管の背側面を可視化します。
- 以下に説明するように（オプション）被蓋膜を削除します。 SEMや運動毛やstereociliaryバンドルの免疫組織化学のために被蓋膜を削除します。
- 蝸牛の基部に被蓋膜をつまんで頂点に向かって上向きに引き剥がすのに鉗子（＃55またはより細かい）の非常に微細なペアを使用してください。
注：被蓋膜を識別することが困難にする光学的に透明です。多くの場合、膜は、1枚でオフに来て、それが容易に可視化されていないが、それはコルティの露出器官から引き剥がすように、1は抵抗を感じることができます。 - コルチ器官を露出させた後、さらにdと組織を修正下記の傍接しました。組織のさらなる準備を支援するために、前庭の領域を保持します。
4.固定
- 定期的な免疫組織化学のために2時間ニューテーター上で4℃で1.5ミリリットル4％PFAで切開し骨迷路を修正。
注：ので、異なる抗体と抗原の感度、固定の長さおよび組成の変動が必要になることがありますし、各抗体のために最適化されるべきです。 - 固定後、増加し攪拌しながらニューテーター上で5分間1.5 ml以上PBSで3回洗浄することにより、サンプルを洗浄します。サンプルは、処理する前に、数週間、4℃でPBS中に保存することができます。
- SEMのためのサンプルを調製する場合は、RTで2時間（1.7を参照）、SEMの修正で解剖頭骨を修正。 1.5ミリリットル以上のHepes緩衝液の増加攪拌しながら旋回装置上で5分間、3回洗浄することによって洗浄します。さらに処理するまで4℃でのHepesバッファーに保管してください。週のカップルよりも長い間ストレージsが推奨されていません。
5.免疫組織化学
- 平底96ウェルプレートの1ウェル中で解剖したサンプルの免疫組織化学を実行します。あるいは、PCRまたはマイクロ遠心チューブを使用しています。処理を容易にするために骨迷路の前庭部分を保持することをお勧めします。
- 穏やかに撹拌しながら旋回装置上で、室温で1時間、1.5ミリリットルTritonバッファー中でインキュベートすることにより、組織を透過性。
- 0.5ミリリットル中に室温で1時間の最低トリトンブロックをインキュベートすることによって組織をブロックします。マウスで育った一次抗体を使用している場合、200で1の希釈（1.4節を参照）でブロックに抗マウスIgG Fab断片を追加します。これは非常にマウス組織への抗マウスIgGの非特異的結合を減少させます。
- 穏やかに攪拌しながら4℃でトリトンブロックO / Nで希釈した一次抗体で組織をインキュベートします。抗体希釈は、使用されている抗体（6.1節を参照）に依存します。あるいは、一次antibodieをインキュベート室温で2時間、S。理想的には0.5ミリリットル、一次抗体希釈液の最小量を使用しています。抗体が限られている場合、完全に組織を包む抗体希釈の最小量を使用します。
- 増加攪拌しながら旋回装置に、1.5ミリリットル以上Tritonバッファー、15分間、3回の最小ですすぐことにより組織を洗浄します。
- ニューテーター上で室温で1時間トリトンブロック内メーカー推奨濃度（千：200-1典型的には1）で希釈した蛍光色素コンジュゲート二次抗体で組織をインキュベートします。 0.5ミリリットル二次抗体希釈液の最小量を使用してください。
- 3分前には、二次抗体凝集体の非特異的結合を最小化するために使用するために13,000×gで希釈した二次抗体を集めます。蛍光色素を光退色を避けるために以降、このステップからの光から組織を保護します。
- ステップ5.5のように、上で、15分間、1.5ミリリットル以上Tritonバッファー、最低3回ですすぐことにより組織を洗います増加攪拌しながら旋回装置。直前まで4℃でPBSで保管サンプルは、マウントします。
6.抗体選択
注：推奨される抗体およびそれらの希釈液の供給源は、 具体的な材料および装置の表に記載されています。セクション5で説明したように、抗体のインキュベーションを行います。
- または抗アセチル化αチューブリン（1：800）：微小管ベースの運動毛を可視化するために、このような抗Arl13b（千1）のような繊毛軸糸のマーカーを使用します。 （1：200）、または任意の他の中心体マーカーγチューブリンに対する抗体を用いた基礎体を可視化します。
- 、アクチンフィラメントに富むstereociliaryバンドルを可視化ファロイジン（1：300 - 千）を追加するには、二次抗体インキュベーションには、いくつかの異なる蛍光体の1にコンジュゲート。ファロイジンは、各上皮有毛細胞の周囲を囲む皮質アクチンフィラメントを含む他の繊維状アクチンの構造にラベルを付けます。これは決定するのに便利です各有毛細胞の輪郭。必要に応じて：（500 1）、抗ZO-1などの代替膜マーカーを使用してください。
- またはミオシンVIIa因子（1：1,000）：ミオシンVI（千1）に対する抗体を用いて、蝸牛有毛細胞にラベルを付けます。これらは、蝸牛の長さを評価する場合に使用することができます。
注：使用顕微鏡の要件に最適化され、適切な蛍光色素コンジュゲート二次抗体。
7.取付け・イメージング
- PBSを含む黒色シリコーンelastomere皿にサンプルを置きます。細かい鉗子を使用して、蝸牛スパイラルから前庭領域を除去。
- 非常に慎重に蝸牛スパイラルから、基礎となる軟骨および間葉を削除します。残りの蝸牛スパイラルは、内側溝、コルチ器官と外側の溝が含まれています。
- 顕微鏡スライド上に配置されたPBSのドロップに蝸牛スパイラルを転送します。必要であれば、1ターンに相当個に蝸牛スパイラルを分離します。このステップは、しかし必要ではなく、リットルにつながることができます組織のOSS。蝸牛の有毛細胞の頂端表面（不動側）カバーガラスに向かって上向きにする必要があります。
- ウィック離れて静かにろ紙の吸着剤の組織や切れ端でPBSおよび上皮がシフトし、それ自体の上に重なっている場合は蝸牛のスパイラルを再配置します。
- 蝸牛のサンプル上に直接取り付けメディアの低下を加え、穏やかに上にカバースリップを置き、気泡を避けるように注意しながら。いいえスペーサーは必要ありません。サンプルに直接カバースリップを配置。代わりにカバーグラスを保持するために追加の手順を必要としない水溶性、非蛍光性、半永久的な取り付け媒体が推奨されます。マウントメディアとカバーガラスの厚さは、顕微鏡の仕様に適合させるべきです。
- 蝸牛有毛細胞の頂端表面の画像をキャプチャする目的 - 、高開口数（1.4 1.2） - 高倍率（100X 63）を装備した落射蛍光またはレーザー走査型共焦点顕微鏡を使用してください。 LOを使用してください蝸牛管の長さを定量化するために蝸牛スパイラルの重複画像を撮影するために - 目標（20X 5）WER。二次抗体に使用蛍光団に励起レーザや発光フィルタと一致しています。
8.走査型電子顕微鏡
- 4.3節から続けてください。 Hepes緩衝液でSEM固定したサンプルを洗浄した後、換気の下で次の手順を実行します。以下のプロトコルは、蝸牛の組織に適していますし、導電性金属とのスパッタコーティングの使用を回避します。
- 5分ごとに蒸留水1ミリリットルで3回洗浄した1時間Hepes緩衝液中の1％のOsO 4でポストフィックス、。組織を完全に包むのOsO 4の最小量は、有害廃棄物を最小限にするために使用されるべきです。いいえ、攪拌は必要ありません。
- ステップ間で5分ごとに1ミリリットルの蒸留水で3回洗浄して1時間以下の各溶液に室温でサンプルをインキュベート：1％タンニン酸を新たに水とFILで行われました使用前に結。水中で1％のOsO 4、水中の1％タンニン酸、水で1％のOsO 4。
- 30、50、70、90、及び95％以下の希釈液の各々における10分間のインキュベーションにより段階的エタノールシリーズを通してサンプルを脱水します。いいえ、攪拌は必要ありません。
- （200プルーフのエタノールの新しくオープンしたボトルから）100％エタノールを3回交換し、5分間ずつ、を介して転送サンプル。
- 臨界点乾燥機以下のメーカーの指示かかわらず、サンプルを実行します。
- 電子顕微鏡で撮像前にSEMスタブの上に導電性カーボン接着剤を使用したサンプルをマウントします。実体顕微鏡下で、優しく蝸牛上皮を上に向けてサンプルを配置するために微細な鉗子や絵筆のペアを使用。 「アンカー」スタブへの組織にサンプルの前庭部分を使用してください。イメージングまでデシケーターで保管サンプル。ジョーンズ（2012）21に記載されているようにSEMの撮影を行います。
9。定量化
- 免疫組織化学の調製後、落射蛍光またはレーザー走査型共焦点顕微鏡を用いて画像を取得します。 SEMのための準備の後、画像に標本を走査型電子顕微鏡を使用しています。画像露出した蝸牛の有毛細胞とインターカレートされた支持細胞とコルチ器官の先端面。
- 、蝸牛管に沿ってベースからのような25、50、および75％の特定の位置を定義して、変異体およびコントロールサンプル間蝸牛領域を比較するためにこれらを使用しています。遺伝的背景の違いは蝸牛の表現型を変更することができるよう、彼らの同腹子対照と繊毛の変異体を分析し、比較します。
注：コルチ器官を頂点とベースの両方に向かって半ばベースから延びる勾配で開発しています。マウスでは、開発はP14まで完全ではないので、同様の発達段階との位置で領域を比較することが重要です。 - ALLO顕微鏡に付随するソフトウェアを使用して写真を撮ります特定の表現型の定量化のために必要とされるW（下記参照）。 、長さを測定し、細胞をカウントし、下記のようにタンパク質の局在化を決定するために顕微鏡を伴うこのような画像Jまたはソフトウェアとして画像分析ソフトウェアを使用。変異対コントロールを比較した棒グラフ、散布図、箱ブロットまたはヒストグラムなどのグラフこれらのデータを、。
- 蝸牛管（ 図3A）の合計の長さ：
- （stereociliaryバンドルをマーク）有毛細胞マーカーまたはファロイジンを使用して、決定し、感覚上皮が開始位置と終了位置を測定。蝸牛管の長さは、多くの場合、繊毛変異体に短縮されます。
- Stereociliaryバンドル異常（ 図3B、D、E、G）。
- バンドルの頂点と図3Gに示すように、バンドル「腕」の両端を通って延びる線との間の最短距離としてバンドル凸部（高さ）を測定し、左。代わりに、面積を定量化右、 図3Gに示すように、外有毛細胞stereociliaryバンドルの腕に包含されます。円形stereociliaryバンドルとともに有毛細胞を同定することができる場合は、合計有毛細胞の割合として、これらを数えます。
注：多くの毛様変異体におけるバンドルの異常に関係なく束方向の観察することができます。正確stereociliaryバンドル異常を定量化することは困難です。
- バンドルの頂点と図3Gに示すように、バンドル「腕」の両端を通って延びる線との間の最短距離としてバンドル凸部（高さ）を測定し、左。代わりに、面積を定量化右、 図3Gに示すように、外有毛細胞stereociliaryバンドルの腕に包含されます。円形stereociliaryバンドルとともに有毛細胞を同定することができる場合は、合計有毛細胞の割合として、これらを数えます。
- stereociliary束（ 図3B、C、G）のオリエンテーション：
- 内側と外側の有毛細胞を分離ピラーセルの行に垂直に延びる直線に対してそれぞれ個別の束の向きを評価します。通常の方向を有する細胞は、この垂直軸に沿って整列し、そのように0°の回転を持っています。 0°から360°の表記として、または絶対偏差のいずれかを使用して回転角度を決定します。
- Kinocilia位置決めやstereociliaryバンドルの位置（ 図図3Bに示すように、F、H）。
- kinociliaが欠落している細胞の割合をカウントします。バンドルの「頂点」または中心に運動毛からの距離を測定します。バンドルが異常である場合、バンドルの「頂点」を定義することは容易ではないかもしれない、したがって束の中央部を代わりに使用することができます。
- 各有毛細胞上に位置グリッドを重ねると運動毛の根元やstereociliaryバンドルの頂点/中央のいずれかの場所をマークすることによって、頂端有毛細胞表面上kinociliaとstereociliary束の位置を定量化します。グリッドの特定の領域内にある各カテゴリの割合として、および1の位置グリッド上の各マーキングの位置を重ねることによって、データを表示します。
注：対照組織では、kinociliaは常にstereociliaryバンドルの頂点に取り付けられています。繊毛の変異体では、kinociliaは、多くの場合、不足しているまだついたまま、あるいは完全にsから切り離さmislocalizedtereociliaryバンドル。 - Kinocilia長（ 図3I）：
- 繊毛軸糸のマーカーで標識することにより、運動毛の長さを測定します。わずか1.5μmの共焦点平面内に平らにkinociliaを測定します。繊毛は、スキャンされた組織の断面を観察することによって平らに横たわっていることを確認してください。運動毛が開発中に後退するので、蝸牛の同じ領域から高齢者マッチしたサンプルを比較してください。
- 極性タンパク質の誤局在：
- このようなVangl2やGαi3などの極性タンパク質に対する抗体を用いた免疫組織化学に続いて、結像を介して局在を決定します。
注：一部の繊毛の変異体では、極性タンパク質の局在化が破壊されます。これらはVangl2とGαi3、Ift20において破壊されることが示されており、Bbs8とBbs6変異蝸牛が含まれます。
注：有毛細胞polaritを定量化して表示する方法のための更なる例yは以下の論文に記載されています。カーティン、ら。 （2003年）カレントバイオロジー22、Montcouquiolら。 （2003）ネイチャー7、王、ら（2006）ら神経科学23、Montcouquiol、誌。分子生物学24月-Simera中（2008）の方法は、ら。分子生物学の（2012）の方法25、殷ら（2012）PLoSの1 26。
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Representative Results
蝸牛解剖と組織調製
脳を除去した後、P0マウスヘッドの後正中線矢状切開、後ろから見骨迷路は、（ 図1A、白矢印）可視化し、除去することができる。 図1Bは、蝸牛有毛を有する単離骨迷路を示しています、腹、上向き（左）と後ろから、背側（右）。 1は、外側の軟骨の除去を開始することができ、そこから卵円窓に白い矢印ポイント。外側の軟骨が完全に除去された後、露出された蝸牛管は、まだ無傷の（ 図1C）を観察することができます。切開を補助する前庭領域を通るピンの位置決めが示されています。異なる角度で配置された2つのピンは、また、組織を固定するために使用することができる。 図1Dはライスナー'の除去後に蝸牛管を示しています; sの膜とふたとなる膜（左）とそれが免疫組織化学（右）のために実装するための準備として、前庭領域から単離された後、単離された蝸牛上皮のスパイラル。露出された蝸牛毛がどのように見えるかの一般的なアイデアを与えるために、無傷のSEMの製造は、図1Eに示されています。
コントロール蝸牛におけるモルフォロジーと免疫蛍光
蝸牛組織の調製後、コルチ器官を含む蝸牛管の背側表面が露出され、SEMまたは免疫蛍光染色を経由して閲覧されてすることができます。全マウント製剤として見、機械刺激有毛細胞（内有毛細胞の1行外有毛細胞の三列）の4つの列を区別することができる。 図2Aは、マウス胎児蝸牛の基底回転の低倍率図を示しています、fは用意またはSEM。アクチンベースstereociliary束の均一な配向および位置合わせに注意してください。さらにstereociliary束の形態は一貫して、各バンドルは、古典を持っている」）」（内有毛細胞の場合）または外有毛細胞の「W」（形状）。この年齢追加の微絨毛に近い倍率時には支持細胞（ 図2B）に有毛細胞の頂端表面上だけでなく、イン間のみならず、有毛細胞見ることができます。これらは、外有毛細胞および成人における内有毛細胞上の2つのstereociliaryバンドルの3行のみを残して後退します。 図2C（白矢印）に見られるように、単一の微小管ベースの運動毛（真の一次繊毛は）各stereociliaryバンドルの頂点に不動の最も高い列に隣接して配置されます。これらはkinociliaリンクを介してバンドルに取り付けられています。
ファロイジン、ラボでの蛍光標識ELSアクチン、対照組織（ 図2D）での束の均一な配向と形状を強調しています。皮質アクチンは、各個々の有毛細胞の頂端円周を決定するのに有用である、ラベル付けされています。ファロイジンとミオシン7aと（ 図2E）、有毛細胞マーカーに対する抗体を用いた同時標識は、また、有毛細胞と支持細胞とを区別するのに役立ちます。ミオシン7aは（ 図3Aを参照）も、蝸牛管の拡張を測定するための有用なマーカーです。アセチル化αチューブリンに対する抗体は、一般的に、微小管ベースの運動毛（ 図2F）を識別するために使用されます。支持細胞は、一次繊毛を抱くように、有毛細胞から出る対の支持細胞を挿入繊毛を区別することが重要です。明らかに蝸牛管の頂端膜のモザイクパターン化の概要を説明し、このようなZO-1（ゾナOccludens 1）に対する抗体などの追加の膜マーカーは、<（そのために有用です強い>図2F）。さらなる検討のアセチル化αチューブリンに対する抗体はまた、内部の微小管にラベルを付けるので、有毛細胞頂端面に焦点を合わせる撮影するときに注意が必要ということです。柱細胞内の微小管は、（ 図2G、白アスタリスク）が特に密です。ファロイジンおよび抗アセチル化αチューブリン標識の組み合わせは、多くの場合、同時にstereociliary束および隣接kinocilia（ 図2G、白矢印）を識別するために使用されます。
繊毛変異体で蝸牛表現型
蝸牛管の伸びが収束と拡張欠陥の最良のリードアウトの一つであり、短縮蝸牛管は、一般的に、古典的なPCP変異体で観察されています。毛様体変異体における蝸牛は、多くの場合、蝸牛管を短くし、感覚epitheの顕著な広がりを示していますIft20 CKO / CKOマウス （ 図3A）に見られてすることができますように頂点でLIA、。 - / -マウスの免疫組織化学を有する（ 図3B、右矢印）の両方とSEM（ 図3C）とBbs8に見られるように、別の古典的なPCP欠陥は、蝸牛有毛細胞の均一な配向の破壊です。誤指向の束に加えて、平坦化と奇形バンドルはまた、一般的に（ 図3B、中央の矢印; 図3D）が観察されます。多くの場合、 図3Eに見られてすることができますように時間円形バンドルは、特にkinociliaを完全に欠い有毛細胞に存在します。運動毛の誤局在はまた、一般的です。
誤局在する運動毛はまたはstereociliaryバンドル（; 図3F 図3B、左矢印）に添付してもしなくてもよいです。府を定量化する方法の例ndle向きとkinociliaまたはバンドル位置決めは、図3Gおよび 3Hに示されています。各個々の束の方向は、その後、内側と外側の有毛細胞を分離ピラーセルの行に垂直に延びる直線に対して束の相対的な回転を決定することによって評価することができます。通常の方向を有する細胞は、この垂直軸に沿って整列し、そのように0°（ 図3G）の回転を持っています。運動毛の位置、またはstereociliary束の中心は、有毛細胞の管腔表面上の位置のグリッドを重ね、その後、グリッド（ 図3I）内kinociliaまたはバンドルの場所を決定することにより、プロットすることができます。繊毛の遺伝子の変異は、多くの場合、繊毛の長さに影響を与えるので、運動毛の長さを評価することができます。 Cep290 RD16 / RD16突然変異体では、kinociliaは、コントロール（ 図3J）よりも長くなっています。繊毛の後退として、年齢一致した同腹仔を持つようにし、蝸牛の同じ領域からの測定値を取ることが重要です。分析と定量化のための良好な画像を得るためには、免疫組織化学およびSEMの両方のために、被蓋膜を除去することが重要である。 図3Fは被蓋膜が完全に除去されていない中でのSEM顕微鏡写真を示します。
開発マウス蝸牛（P0）の 図1. 解剖。（A）P0マウスヘッドのミッドラインサジタル解剖脳を取り外しました。骨迷路の位置に白矢印ポイント。解剖骨迷宮の（B）の腹側（左）と背側（右）の景色。蝸牛は、卵円窓に下部白矢印点で前庭部分と上の方に位置しています。 （C）骨迷路の後方蝸牛の外側の軟骨のER除去。ピンは、前庭系を通って配置されています。 （D）左、ライスナーの膜と被蓋膜を除去した後、Cの場合と同じビュー。取り付けの準備ができて右、孤立蝸牛管。感覚上皮を含む蝸牛管の床を、露光そのまま露出蝸牛スパイラルの（E）走査型電子顕微鏡写真。スケールバーは100μmです。 （A - D）。月-Simera らから適応、2012年25 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
コントロール蝸牛図 2.モルフォロジーと免疫蛍光 （A - C）。基礎TURの走査型電子顕微鏡写真n個の胚（E18.5）における野生型蝸牛。内有毛細胞（下）と外有毛細胞（上）の3行の1つの行を分離し、支持細胞によってインターカレーションされています。山形stereociliaryバンドルは一様に、各有毛細胞（画像の上端）の横方向の縁部に向かって方向付けます。 E18.5で、追加の微絨毛はstereociliaryバンドル、およびインターカレートされた支持細胞（B）の下に、有毛細胞の頂端面を覆います。 （C）単一微小管ベースの運動毛（白矢印）は、横方向のエッジからここに示した、バンドルの頂点に位置しています。基底回転の出生後1日目（P1）は、野生型蝸牛の- （D G）免疫蛍光染色。ファロイジンは細胞周辺（D、E、G）で不動と皮質アクチンで繊維状アクチンにラベルを付けます。ミオシン7aは、内側と外側の有毛細胞（E）のマーカーです。 Zo_1は、細胞BOUNDAを区別すること偉大なマーカー作り、中に-間の細胞のタイトジャンクションをラベルリース（F）。アセチル化αチューブリンは、バンドル（F、G白い矢印）の頂点での運動毛のマーカーとして使用されます。内部微小管はまた、柱細胞に豊富特定されているアセチル化αチューブリン、（G白い星印）により標識されています。スケールはバー：10μmで、B：5μmで、C：1μmで、DG：5μmで、この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
繊毛変異体図3.蝸牛表現型。対照と比較しIft20 CKO / CKO蝸牛管の（A）著しい短縮。 E18.5での解剖蝸牛管は、アセチル化チューブリンで染色しました。 （B Bbs8における基底蝸牛ターンの強い>）ホールマウントの画像- / -変異体（P0）。ファロイジンで標識された繊維状アクチン、不動（赤）、アセチル化チューブリン、kinocilia（緑）。 Bbs8でStereociliaryバンドル- / -蝸牛可変（右矢印）を回転させるには、（中央の矢印）平坦化および/ またはmislocalized。 Kinociliaはmislocalizedされているか、軸糸（左矢印）不足しています。 （C - F）Bbs8でstereociliaryバンドルとkinociliaの高倍率SEM - / - OHCS。 Cでは 、バンドルを回転させ、Dは 、Eでは 、円形のバンドルをバンドルを平らにし、Fでkinociliaをmislocalized。 （G - I）バンドル異常定量化の概略図。 （G）左、凸部（高さ）をバンドル。バンドルの頂点とバンドル「腕」の両端を通って延びる線との間の最短距離。 dと黒い実線によってepicted。バンドル下右、面積;エリア。 （H）stereociliary束の配向を定量化するために使用される基準の概略図。束の回転角度は、柱セルの行に対して垂直に延びる線に対して計算されます。 （I）kinociliaとstereociliary束の位置分析のための基準の概略図。セグメント化されたグリッドは、有毛細胞の円周上に敷設され、位置は指摘しました。ファロイジン標識不動毛束（赤）の（J）より高倍率の画像とP0蝸牛外有毛細胞のアセチル化チューブリン標識kinocilia（緑）。隣接する単色パネルでは、赤い線がコントロール（白矢印）に比べCep29の RD16 / RD16の変異体では長いkinociliaを識別します。 （K）被蓋膜の除去が不完全で胚蝸牛のSEM顕微鏡写真。規模バー：100μmで、B：5μmで、C - F：2.5μmで、I：5μmで、J：50μmです。 （A - F）。。。月-Simera らから変更された、2015年8、J重版レイチェルらからの許可を得て、2012年27 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
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Discussion
分析のための蝸牛組織を調製する場合、心に留めするためのいくつかの重要なポイントがあります。まず、遺伝的背景の違いは、それが必要なだけ同腹のコントロールを分析し、比較すること、蝸牛の表現型を変更することができます。第二に、被蓋膜の完全な除去は、免疫組織化学で最高の画像を得るために必要とSEMのために必須です。被蓋膜は不透明構造であり、イメージングがより困難に、その下に直接感覚上皮の細胞を曖昧にすることができます。時折処理中に、被蓋膜は有毛細胞を暴く、バック縮むことがあります。これらの場合であっても除去が強くお勧めします。このステップは、忍耐と練習が必要です。第三に、毛様体タンパク質、高度に圧縮された基礎体温に局在し、特にもの、に対する抗体を用いた免疫組織化学は、挑戦することと最適化を必要とすることができます。 permeabilを強化し、抗原の検索を行う考えてみましょう化工程、または固定の濃度または時間を減少させます。 P1を以降ベース - 頂点勾配で - 最後に、運動毛（蝸牛有毛細胞上に見られる一次繊毛）を撮像する場合は、それがP0から退避し始めることに留意してください。運動毛の長さを測定する場合したがって、蝸牛の同じ領域から、年齢一致動物における有毛細胞を比較することが重要です。インターカレートされた支持細胞も後退していない一次繊毛を持っています。ケアは、細胞繊毛と有毛細胞kinociliaを支援区別するために注意しなければなりません。
マウスが成熟するにつれ、それはきれいに起因する一時的な骨や骨迷路の石灰化に、蝸牛感覚上皮を分離することは、ますます困難になります。組織の脱灰は、常に、さらに免疫学的技術と互換性がありませんが、総表現型の検査を可能にしないし、また、SEMの準備と互換性のある、必要とされます。近交系マウスSTRAINSはしばしば知られている聴覚遺伝子またはモディファイ遺伝子の突然変異に、このような有毛細胞の損失または上昇した聴性脳幹反応（ABRに）などの聴覚の欠陥を示します。したがって、年齢マッチした同腹子対照を比較したり、代替の遺伝的バックグラウンドに繁殖することが不可欠です。
この分析の制限の1つは、マウスにおいて、運動毛ポスト出産を後退し始め、もはや成体有毛細胞に存在しない、ということです。この理由kinocilia測定は、組織の開発に行うことができます。また、それは慎重に変異体と対照試料との比較のために、年齢をマッチさせたコントロールを選択する必要があります。別の制限は、毛様体変異マウスは、重度の聴覚障害は表示されませんこれまで分析していること（ すなわち、聴性脳幹反応、のABRまたは耳音響放射、OAEs）蝸牛開発が損なわれてもいます。これと一致し、聴覚欠陥は一般的なヒト繊毛病表現型ではありません。例外的に、hearinの損失グラムは、基礎体タンパク質ALMS1 28,29の突然変異によって引き起こされるアルストレーム症候群の主な機能の一つです。 Vangl2 CKO変異体30について報告されているように、これは、後に開発中のため、バンドルの是正再配向の可能性が高い、stereociliaryバンドル形態は必ずしも繊毛の変異体では、聴覚障害にリンクされていないことを示唆しています。繊毛病スペクトルはアッシャー症候群、聴覚障害者、失明の最も一般的な先天性の原因を含むように広がっている場合は、聴覚機能障害が関連性の高いとなります。最近のデータは、シンドロームをアッシャーに関連するいくつかのタンパク質はまた、繊毛に局在し、毛様体関連プロセス31に関与することが示されているが、これらのタンパク質は、PCPシグナル伝達に関連するかどうかはまだ検討されていません。
今まで蝸牛PCP欠陥について分析ほとんどの繊毛マウス変異体はぼんやりとしか検討されています。この原稿に記載された技術は、広範囲のディテールを可能に間違いなく脊椎動物のPCPシグナル伝達を確立する上で毛様体の関与のより正確な理解につながる蝸牛表現型、。利用可能な繊毛病マウスモデルの多くにもかかわらず、驚くほど少数の蝸牛PCP欠損に関して分析されています。これらのモデルに関連する一般的な落とし穴は、胚性致死です。開発蝸牛が開発耳にPCPに胎生繊毛の役割を調べることができるので、まだ調査することができます。また、非常に初期の胚性致死が条件付きノックアウトを使用して回避することができる。Foxg1 Creが JacksonLaboratoriesから入手可能な32のマウス、一般的にE8.To日から内耳をthedeveloping に関心のinactivategenesに使用されている、努力は主に疾患を引き起こす繊毛病の遺伝子を調べることに焦点を当てていますしかし、他の繊毛関連タンパク質の探査とどのようにこれらは、開発中にPCPシグナル伝達に影響を与えるには、CILに大きな洞察を提供することができますとりわけ生物学および機能。
聴覚表現型が分析されているマウスモデルで疑われる場合は、可能なさらなる分析は、ABRに33またはOAEs 34の聴力テストが含まれます。蝸牛外植片の伸長アッセイ（月- Simera らに記載されているように。2012 25）、また、実行以前発達時点で収束拡張欠陥の識別を可能にすることができます。蝸牛外植片の培養はまた、それによって関連する発達過程のメカニズムの理解に貢献し、外植拡張子を変更することができ、様々なシグナル伝達活性化剤または阻害剤での治療が可能になります。それは運動毛が出生11,13,14後に後退することが知られているが、この後退を十分に毛様体の変異体の文脈において対処されていません。これは、毛様体のプロのための主要な役割こと繊毛mutants.Consideringでkinociliaの出現と後退の時間固有の測定を行うことは興味深いだろうteinsが微小管に沿って貨物の動きであり、これらのタンパク質はまた、細胞骨格35-37に沿って細胞内輸送の側面を調節することができる可能性が高いです。繊毛タンパク質のサブセットは、輸送およびPCP分子8の非対称局在に影響を与えることが示されています。 PCP分子の免疫組織化学による局在化は、そのようなVangl2、Frz3とDSHとして特に膜結合タンパク質は、したがって、PCP分子がmislocalizedされている場合を確立することをお勧めします。極性の確立は、多面的な事件であるように思われる、とも感覚毛細胞38内の正しいPCPのために必要とされる追加の細胞自律的な経路のための証拠が存在します。最近の論文は、Gタンパク質依存性シグナルが細胞自律的な方法39で繊毛の移行を制御することを示しました。極性分子の局在の毛様体タンパク質の役割と一致して、ヘテロ三量体Gタンパク質α-iのサブユニット3（Gαi3）リットルocalizationは蝸牛8,39ノックアウトBbs8とBbs6で破壊されています。
PCPシグナル伝達に対する個々の毛様体の構成要素とそれらの明確な効果の役割を区別することは私たちに正しい極性の確立に繊毛の役割へのより深い洞察を与えるだろう。特に重要なのは、毛様体文脈で機能繊毛タンパク質、対そのような細胞内輸送に関連する非繊毛の調節におけるそれらの役割のような伝統的に考えられて毛様タンパク質の非繊毛機能を区別することです。細胞パターニングおよびstereociliary束方向を含む蝸牛構造の多くの側面において、規則性の高度は、繊毛関連タンパク質の遺伝的または分子の摂動のいずれかに応答してPCPの開発の微妙な変化を検出することができます。多くの繊毛マウスモデルが利用可能であること、現像マウス蝸牛はPCPを検討するための最良の場所の一つであることを考慮すると、シグナルは、個々のタンパク質の変異は蝸牛の開発を混乱させるどの程度学習する非常に興味深いです。
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Acknowledgments
著者はマシュー・ケリー、ティツィアーナCogliati、ジェシカGumerson、ウーヴェウォルフルム、Rivkaルブロン、ヴィオラクレッチマーとゾーイマンに感謝し、原稿の彼らの重要な評価のためにしたいと思います。この作品は、Sofjaコワレフスカヤ賞（Humbodlt財団）とヨハネス・グーテンベルク大学マインツ、ドイツによって賄われていました。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Tools/Equipment | |||
| Silicone elastomere - Sylgard 184 | Sigma-Aldrich | 761028-5EA | See Note 2 |
| Micro dissecting scissors-straight blade | Various | ||
| Fine forceps (no. 5 and 55) and blunt forceps | Various | ||
| Dissecting microscope. | Various | ||
| Uncoated glass microscope slides | Various | ||
| Microscope cover slips (22 mm × 40 mm × 0.15 mm) | Various | ||
| Transfer pipettes | Various | ||
| Minutien pins | Fine Science Tools | 26002-10 | |
| SEM sample holder | tousimis | 8762 | |
| Scanning electron microscopy studs | TED PELLA | 16111 | |
| PELCO Tabs: Carbon adhesive | TED PELLA | 16084-3 | |
| Fluorescent Microscope | Various | ||
| Critical Point Dryer | Various | ||
| Scanning Electron Microscope | Various | ||
| Glass microscope slides | Various | ||
| Glass coverslips | Various | ||
| Kimwipe Tissue | Various | ||
| Fine Paint Brush | |||
| Reagents | |||
| 1× Phosphate buffered saline (PBS) | Gibco/Life Technologies | 10010023 | |
| Paraformaldehyde (PFA) (EM Grade Required for EM) | Various | Prepare a 4% solution in 1× PBS made fresh each time. EM Grade Required for EM. | |
| 2.5% Glutaraldehyde Grade1 | Sigma-Aldrich | G5882 | |
| Tris-HCl (pH 7.5) | Various | ||
| NaCl | Various | ||
| CaCl 2 | Various | ||
| Triton X-100 | Various | ||
| Normal Goat Serum | Various | ||
| AffiniPure Fab Fragment Donkey Anti-Mouse IgG (H+L) | Jackson ImmunoResearch | 715-007-003 | |
| Fluoromount-G Mounting media | SouthernBiotech | 0100-01 | |
| 10× Hanks’ Balanced Salt Solution (HBSS) | Gibco/Life Technologies | 14065 | |
| Hepes | Gibco/Life Technologies | 15630-080 | |
| Osmium tetroxide (OsO4 ) | Sigma-Aldrich/Fluka Analytical | 75632 | |
| Tannic acid | Sigma-Aldrich | 403040 | |
| Ethanol 200 proof | Various | ||
| Antibodies | |||
| anti Arl13b | Protein Tech | 17711-1-AP | Suggested concentration 1:1,000 |
| anti acetylated tubulin (611-B1) | Sigma-Aldrich | T6793 | Suggested concentration 1:800 |
| anti gamma tubulin (GTU-88) | Sigma-Aldrich | T6557 | Suggested concentration 1:200 |
| anti Zo_1 | Invitrogen | 40-2300 | Suggested concentration 1:500 |
| Myosin VI | Proteus Biosciences | 25-6791 | Suggested concentration 1:1000 |
| Myosin VIIa | Proteus Biosciences | 25-6790 | Suggested concentration 1:1,000 |
| anti Vangl2 | Merk Millipore | ABN373 | Suggested concentration 1:250 |
| anti Gαi3 | Sigma-Aldrich | G4040 | Suggested concentration 1:250 |
| Alexa Fluor® 488 Phalloidin | Invitrogen/Life Technologies | A12379 | Suggested concentration 1:300 - 1,000 |
| Alexa Fluor® 568 Phalloidin | Invitrogen/Life Technologies | A12380 | Suggested concentration 1:300 - 1,000 |
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