Yöntem makalesi

Görüntü kılavuzluğunda robotik hücre mikroenjeksiyonu: Floresan etiketli polisakkaritlerin organotipik beyin dilimi kültürlerinde tek nöronal hücrelere hassas bir şekilde verilmesi için otomatikleştirilmiş yüksek verimli bir teknik

8 Temmuz 2025

Bu makalede

Özet

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Kaynak: Shull, G. et al. Beyin Dilimlerindeki Tek Nöral Kök Hücrelerin ve Nöronların Robotik Mikroenjeksiyon Kullanılarak Manipülasyonu. J. Vis. Uzm. (2021)

Bu videoda, floresan etiketli polisakkaritlerin bir otoenjektör kullanarak fare embriyonik beyninin organotipik dilimlerindeki piramidal nöronlara robotik mikroenjeksiyonunu gösteriyoruz. Otomatik enjektör, ilgilenilen biyomoleküllerin tek hücrelere hassas bir şekilde iletilmesi için mikroskoptan elde edilen görüntüleri kullanan robotik bir platformdur.

Protokol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hayvan modellerini içeren tüm prosedürler, yerel kurumsal hayvan bakım komitesi ve JoVE veteriner inceleme kurulu tarafından gözden geçirilmiştir.

1. Yazılımın Yüklenmesi

  1. Yazılımı https://github.com/bsbrl/Autoinjector'dan yüklemek için talimatları izleyin.

2. Reaktiflerin ve Pipetlerin Hazırlanması

  1. Agaroz: İki ayrı 200 mL cam şişede sırasıyla 3 g geniş aralıklı agaroz ve 3 g düşük erime noktalı agarozu 100 mL hücre kültürü dereceli PBS içinde ayrı ayrı çözerek %3 agaroz hazırlayın. Oda sıcaklığında 3 aya kadar saklayın.
  2. Tyrode çözeltisi: 1 g sodyum bikarbonat ve Tyrode tuzunu (tüm şişenin içeriğini kullanın) ve 13 mL 1 M HEPES'i 1 L damıtılmış suda çözün. PH'ı 7.4'e ayarlayın. Çözeltiyi 0,2 μm'lik bir şişe üstü filtreden süzün.
  3. Dilim kültürü ortamı (SCM): 10 mL sıçan serumu, 1 mL 2 mM glutamin, 1 mL penisilin-streptomisin (100x), 1 mL N-2 takviyesi (100x), 2 mL B27 takviyesi (50x) ve 1 mL HEPES (pH 7.3) tamponu 84 mL Nörobazal ortama ekleyin. 5 mL SCM'yi 15 mL'lik tüplere alın. -20 °C'de saklayın.
  4. CO2 Bağımsız Mikroenjeksiyon Ortamı (CIMM): Tozu 200 mL damıtılmış suda çözerek 5x DMEM modifiye edilmiş düşük glikozlu çözelti (fenol kırmızısı olmadan) hazırlayın. Çözeltiyi 0,2 μm'lik bir şişe üstü filtreden süzün (DMEM tozu için tüm şişenin içeriğini kullanın). 100 mL CIMM hazırlamak için 20 mL 5x DMEM modifiye solüsyonu, 1 mL HEPES tamponu, 1 mL N2 takviyesi (100x), 2 mL B27 takviyesi (50x), 1 mL penisilin-streptomisin (100x), 1 mL 2 mM glutamin ve 74 mL damıtılmış suyu karıştırın. Solüsyonu 4 °C'de saklayın.
  5. Sulandırma tamponu: 262 mM NaHCO₃, 0.05 N NaOH, 200 mM HEPE'yi damıtılmış suda çözerek sulandırma tamponunu hazırlayın. Çözeltiyi, şişe üstü 0,22 μm filtre sisteminden steril bir cam şişeye süzülerek sterilize edin. 500 μL sulandırma tamponunu hava geçirmez mikrosantrifüj tüplerine aliquot. 4 °C'de saklayın.
  6. Mikroenjeksiyon boya stoğu: Floresan etiketli Dekstran'ı RNaz içermeyen damıtılmış suda (son konsantrasyon 10 μg/μL) çözün. 5 μL alikot hazırlayın ve kullanana kadar -20 °C'de saklayın.
  7. Mikropipet çekiciyi kullanarak mikroenjeksiyon pipetlerini borosilikat cam kılcal damarlardan (1,2 mm dış çap, 0,94 mm iç çap) çekin. Pipetleri tozdan koruyun. Pipetleri 2-3 günden fazla saklamayın. Bu deney için çekme parametreleri HEAT idi: rampa sıcaklığı +1 – 5; ÇEKME: 100; VEL: 110; DEL: 100. HEAT ve VEL, pipetin şeklini ve boyutunu en çok etkileyen parametrelerdir.
    not: Optimum mikroenjeksiyon pipeti, mikroenjeksiyon sırasında hücre hasarını önlemek için uzun ve esnek bir uca sahiptir.

>3. Doku Dilimi Hazırlama

  1. Beyin dokusu diseksiyonundan önce bir mikrodalga fırın kullanarak% 3 geniş aralıklı agarozu eritin. Gömmeden önce 37 ° C'de bir su banyosunda tutarak agarozun katılaşmasına izin vermeyin. Pipetlerin tozdan korunduğundan emin olun. Pipetleri 2-3 günden fazla saklamayın.
  2. Bir SCM alikotunu çözün ve 10-12 mL CIMM ve 20 mL Tyrode çözeltisini bir su banyosu kullanarak 37 ° C'ye ısıtın.
  3. Floresan izleyiciyi (Dextran-3000 veya Dextran-10000-Alexa konjuge; nihai konsantrasyon 5–10 μg/μL) enjekte edilecek diğer kimyasal(lar) ile karıştırın. Mikroenjeksiyon solüsyonunu 16.000 x g'da 4 ° C'de 30 dakika boyunca santrifüjleyin. Süpernatanı toplayın ve yeni bir tüpe aktarın. Mikroenjeksiyon solüsyonunu kullanana kadar buz üzerinde tutun.
  4. Telensefalonun organotipik doku dilimlerini hazırlamak için E13.5–E16.5 fare embriyolarının kafalarını kullanın. Cildi çıkarın ve forsepsleri kullanarak kafatasını açın, orta hat boyunca hareket edin. Embriyonik beyni açık kafatasından çıkarın ve beynin ventral tarafından başlayarak beyin dokusunu kaplayan meninksleri çıkarın. Parçalanmış tüm beyni Tyrode solüsyonunda 37 °C'lik bir ısıtma bloğunda bırakın.
    not: 3.4'te açıklanan tüm diseksiyon adımları, önceden ısıtılmış Tyrode çözeltisinde gerçekleştirilmelidir.
  5. Geniş aralıklı eritilmiş agarozu tek kullanımlık bir gömme kalıbına dökün. agaroz 38–39 °C'ye soğutulduğunda, beyinleri (en fazla 4 adet) bir Pasteur pipeti kullanarak dikkatlice içine aktarın. Bu adım için her zaman kesme ipuçlarını kullanın.
  6. Dokuya dokunmadan bir spatula veya bir çift Dumont #1 forseps kullanarak agarozu dokunun etrafında karıştırın. Agarozun oda sıcaklığında katılaşmasına izin verin. Agaroz katılaştıktan sonra, dokuyu çevreleyen fazla agarozu kesin.
  7. Tampon tepsisini PBS ile doldurun. Beyni, tepsiye dik olan dokunun rostro-kaudal ekseni ile yönlendirin (beynin rostral kısmını temsil eden koku soğancıklarını yer işareti olarak kullanın). Bir vibratom kullanarak 250 μm'lik dilimler kesin.
  8. 3,5 cm'lik bir Petri kabını 2 mL önceden ısıtılmış ortamla doldurun. Plastik bir Pasteur pipeti kullanarak dilimleri (10-15) bu tabağa aktarın. Bittiğinde, dilimlerle birlikte Petri kabını dilim kültürü inkübatörüne kaydırın. Dilimleri kullanana kadar %40O2 / %5 CO2 / %55N2 içeren nemlendirilmiş bir atmosferde 37 °C'de tutun.

4. Mikroenjeksiyon

  1. Bilgisayarı, mikroskobu, mikroskop kamerasını, manipülatörleri, basınç teçhizatını ve basınç sensörünü açın. GitHub'dan indirilen ana klasördeki "launchapp.py" dosyasına tıklayarak uygulamayı yükleyin ve açılan ekranda cihaz ayarlarını belirtin (yükleme talimatları için adım 1.1'e bakın).
  2. Pipeti solüsyona daldırmadan önce istenmeyen tıkanmaları önlemek için dışa doğru bir basınç oluşturun. Pipete basınç uygulamak için dengeleme basınç çubuğunu %24–45'e kaydırın ve Değerleri Ayarla'ya tıklayın. Ardından, mekanik basınç valfi düğmesini basınç sensörü tarafından gösterildiği gibi 1–2 PSI (69–138 mbar) konumuna çevirerek basıncı yeterli bir basınca ayarlayın.
  3. Dilimleri 2 mL önceden ısıtılmış CIMM içeren 3,5 cm'lik bir Petri kabına aktarın. Mikroenjekte edilecek dilimleri Petri kabının ortasına yerleştirin. Petri kabını önceden ısıtılmış (37 °C) mikroenjeksiyon aşamasına aktarın.
  4. Mikroenjeksiyon pipetini uzun uçlu bir plastik pipet kullanarak 1,4–1,6 μL mikroenjekte edilmiş solüsyonla (adım 3.3'ten itibaren) yükleyin. Mikroenjeksiyon pipetini pipet tutucusuna yerleştirin.
  5. Mikroskoptaki en düşük büyütmeyi kullanarak, dilimi odağa getirin ve mikropipeti, dilim hedefiyle aynı düzleme odaklanacak şekilde bu görüş alanına (FOV) yönlendirin. Uygulamada FOV'u görmek için mikroskobun çıkışını kameraya geçirin.
  6. Cihaz kalibrasyonunu başlatmak için arayüzün sol üst köşesindeki büyütme düğmesine tıklayın. Büyütmeyi seçmek için bir pencere açılacaktır. 10x büyütmeyi veya lensin ayarlandığı büyütmeyi (ör. 4x, 10x, 20x, 40x) seçin ve Tamam'a basın. Yazılım, dahili objektif merceğinin 10x (en yaygın objektif merceği büyütmesi) olduğunu varsayar.
  7. Mikroskobun mikrometrik tekerleğini kullanarak pipet ucunu yeniden odaklayın ve imleçle pipet ucunu tıklayın. Ardından, adım 1.1 düğmesine basın ve açılır pencerede Tamam'a basın. Pipet Y yönünde hareket edecektir. Pipetin ucuna tıklayın ve adım 1.2 düğmesine basın. Son olarak, Pipet açısı kutusuna 45 girin ve Ayarlanan açıya basın.
  8. İstenen parametreleri Otomatik mikroenjeksiyon kontrol paneline girin. Apikal progenitörlere mikroenjeksiyon için enjeksiyon mesafesini 20-40 μm'ye ve derinliği 10-15 μm'ye ayarlayın. Nöronlara mikroenjeksiyon için, enjeksiyon mesafesini bazal taraftan 30-40 μm ve hedeflenenin ne olduğuna bağlı olarak derinliği 10-30 μm olarak ayarlayın. Hızı her zaman %100'e ayarlayın. Değerleri ayarla'ya tıklayın.
    not: Yaklaşma mesafesi, pipetin bir sonraki enjeksiyon mesafesine geçmeden önce dokudan çektiği mesafedir, derinlik, mikroenjeksiyonun dokuya girdiği derinliktir, aralık, sıralı enjeksiyonlar arasındaki çizgi boyunca olan mesafedir, hız, pipetin μm/s cinsinden hızıdır.
  9. Tıkla Kenar çiz düğmesine basın ve enjeksiyonun yörüngesini tanımlamak için imleci açılır pencerede istenen yörünge boyunca sürükleyin. Progenitör kök hücrelerin mikroenjekte edilmesi için telensefalon yüzeyinin ventral tarafı hedeflenir. Pipeti çizginin başına getirin ve pipetin ucunu tıklayın. Mikro enjeksiyonu başlatmak için Yörüngeyi çalıştır'a tıklayın. Hedeflenen her enjeksiyon düzlemi için bu adımı tekrarlayın (genellikle düzlem başına 40-75 enjeksiyon ile 3-4 düzlem için yapılır).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
Herhangi bir çıkar çatışması beyan edilmedi.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Kimyasal
agaroz, düşük erimeCarl Roth'un fotoğrafıKedi# 6351.2
Agaroz, Yabani MenzilSigma-AldrichKedi # A2790
Best-CA 221 TutkalEn İyi Klebstoffe GmbH & Co.KGKedi # CA221-10ml
B-27 TakviyesiThermo Fisher BilimselKedi# 17504044
Damıtılmış Su
DMEM-F12, CO2'den bağımsız (Fenol kırmızısı olmadan)Sigma-AldrichKedi # D2906
DMEM-F12, CO2'den bağımsız (Fenol kırmızısı ile)Sigma-AldrichKedi # D8900
HEPES-NAOH, pH 7.2, 1M (HEPES tamponu)Carl Roth'un fotoğrafıKedi# 9105.3
L-Glutamin, 200 mMTermo Balıkçı SientificKedi# 25030024
Mowiol 4-88Sigma-AldrichKedi# 81381
N-2 TakviyesiThermo Fisher BilimselKedi# 17502048
Nörobazal OrtaThermo Fisher BilimselKedi# 21103049
Nükleaz içermeyen suThermo Fisher BilimselKedi # AM9937
O2 (% 40), CO2 (% 5), N2 (% 55) Karışım, 50 litre
Pbs
Penisilin-Streptomisin (10.000 U/mL)Thermo Fisher BilimselKedi# 15140122
Sıçan serumuCharles Nehri Laboratuvarları
Sodyum bikarbonat (NaHCO3)MerckKedi# 106323
Sodyum hidroksit (NaOH)MerckKedi# 106482
Tyrode'un tuzuSigmaKedi # T2145-10x1L)
ekipman
Borosilikat cam kılcal damarlar, 1,2 mm dış çap x 0,94 mm iç çapSutter AletleriKedi # BF-120-94-10
Şişe üstü filtre sistemi, 500 mLCorningKedi# 430769
Bilgisayar PC
Özel basınçlı teçhizatÖzel basınçlı teçhizat
Elektronik basınç regülatörüParker HannifinKedi # 990-005101-002
Şahin tüpleri, 15 mLCorningKedi# 430791
Şahin tüpleri, 50 mLCorningKedi# 430829
Alevli / Kahverengi mikropipet çektirmesiSutter AletleriKedi # P-97
Forseps, Dumont no. 3Güzel Bilim AraçlarıKedi# 11231-30
Forseps, Dumont no. 5Güzel Bilim AraçlarıKedi # 11255-20
Forseps, Dumont no. 55Güzel Bilim AraçlarıKedi# 11252-20
Isıtma bloğuLabtech UluslararasıKedi # Dri bloğu Digi2
Ters floresan mikroskobuZeissKedi# Eksenel 200
ışık kaynağıOlympusKedi # Vurgu 3100
Manuel basınç regülatörüMcMaster CarrKedi # 0-60 PSI 41795K3
Mikro Yükleyici İpuçlarıEppendorf BelediyesiKedi# 5242956.003
MikrodenetleyiciArduinoKedi # Arduino Vadesi
Mikroskop kamera Hamamatsu Orca Flash 4.0 V3
Mikroskop için motorlu tabla XY
Pastör pipetleri, plastik
Petri kabı, 60 x 15 mmGreinerKedi# 628102
Petri kabı, 35 x 10 mmNunc (Rahibe)Kedi# 153066
Petri kabı, 34 x 14 mm, Microwell no. 1.5 kapak camı dahilMatTekKedi # P35G-1.5-14-C
Pipet tutucuWarner EnstrümanlarıKedi # 64-2354 MP-s12u
Pipet ve uçlar
Çektirme filamenti, 3,0 mm kare kutu filamentSutter EnstrümanıKedi # FB330B
Dilim kültürü kuluçka kutusuMPI-CBGKedi # özel yapım
Solenoid valfKedi # LHDA053321H-A
Masa üstü santrifüjHeraeus (Heraeus)Kedi# 5431622
termometre
Üç eksenli ManipülatörSensapex A.Ş.Kedi# ağaç ekseni uMP
VibratomLeica BelediyesiKedi # VT1000'ler
Tüm embriyo kültür sistemi inkübatörüIkemoto ŞirketiKedi # RKI-10-0310
Su banyosu
Yazılım ve Algoritmalar
ArduinoArduino
FijiRRID: SCR_002285
pitonPython Yazılım temeliPython 2.7.12
ZenRRID: SCR_013672
. Gazetesi Gazetesi Gazetesi . Gazetesi Dili Belediyesi Dili Dili

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Robotik MikroenjeksiyonFloresan PolisakkaritlerOrganotipik Beyin KesitleriPiramidal N ronlarOtomatik MikroenjeksiyonMikroskop KalibrasyonuKompanzasyon Bas ncne Y r ngesiH cre Membran PenetrasyonuSitoplazmik Teslimat

İlgili makaleler