Method Article
بروتوكول لخفض الخلايا العصبية في C. ايليجانس مع تقدم ليزر نابض MicroPoint. نحن تصف وضع النظام ، شل حركة الديدان ، وقطع الخلايا العصبية المسماة. وتشمل مزايا نظام منخفض التكلفة نسبيا ، والقدرة على قطع العمليات العصبية أو خلايا يجتذ في الجسم الحي.
الخلايا العصبية التواصل مع الخلايا الأخرى عبر محاور عصبية والتشعبات ، وتمديد غشاء نحيلة التي تحتوي على التخصصات ما قبل أو ما بعد متشابك. في حالة تلف الخلايا العصبيه بسبب الاصابة أو المرض ، فإنه قد تتجدد. العوامل الذاتية وخلية خارجي تؤثر على قدرة الخلايا العصبية على تجديد واستعادة وظيفة. في الآونة الأخيرة ، والديدان الخيطية C. كما برز ايليجانس كائن نموذجا ممتازا لتحديد الجينات ويشير المسارات التي تؤثر على الخلايا العصبية تجديد 1-6. الطريقة الرئيسية للشروع في تجديد الخلايا العصبية في C. ايليجانس هو الليزر بوساطة القطع ، أو axotomy. خلال axotomy ، هو قطعت عملية fluorescently باستخدام الخلايا العصبية التي تحمل علامات عالية الطاقة البقول. في البداية ، وتجديد الخلايا العصبية في C. تم فحص ايليجانس باستخدام الليزر الفيمتو ثانية تضخيم 5. ومع ذلك ، فقد أظهرت دراسات لاحقة التجديد التي يمكن استخدامها ليزر نابض التقليدية لقطع بدقة الخلايا العصبية في الجسم الحي ، واستثارة رد فعل مماثل التجدد 1،3،7.
نقدم بروتوكول للأداء في الجسم الحي ليزر في axotomy الدودة باستخدام MicroPoint نابض الليزر ، ونظام تسليم المفتاح الذي يتوفر بسهولة والتي تم استخدامها على نطاق واسع لاجتثاث الخلايا المستهدفة. وصفنا محاذاة الليزر ، وتركيب والديدان ، وقطع الخلايا العصبية محددة ، وتقييم التجديد اللاحقة. يوفر النظام القدرة على خفض أعداد كبيرة من الخلايا العصبية في الديدان متعددة خلال تجربة واحدة. وبالتالي ، ليزر axotomy على النحو الموصوف هنا هو وجود نظام فعال لبدء وتحليل عملية التجدد.
1. نظام تجميع
وأوجز مكونات محددة من نظامنا أدناه. عند تجميعها بشكل صحيح ، يجب أن يكون المستخدم قادرا على التركيز المجهر بيد واحدة ، حرك المرحلة مع الآخر (إما باستخدام الماوس أو ذراع التحكم) ، وتفعيل ليزر مع دواسة القدم ، ويملك رؤية واضحة للعلى صورة الشاشة.
2. الإعداد ليزر
ويرد بروتوكول مفصلة لمواءمة والتركيز في البداية ليزر مع نظام ليزر MicroPoint. نحن نفترض اتبعت هذا الإجراء بنجاح على الإعداد الأولي. ويشمل هذا مواءمة مع الليزر في مرمى العدسة. نقدم هنا بروتوكولا للصيانة العادية للتركيز الليزر والكثافة.
كما لوحظ في دليل MicroPoint ، ليزر نابض النيتروجين قادرة على إلحاق أضرار بالغة في العين البشرية. وينبغي الحرص على عدم النظر مباشرة في شعاع الليزر. تثبيت مرة واحدة ، ينبغي للمرشح كتلة حاجز الإشعاع بأمان من خلال العدسات.
قص الخلايا العصبية في كائن حي يمكن أن حجم حبة الرمل أن يكون تحديا. لأن منطقة الأضرار التي ليزر صغيرة جدا ، لا بد من معرفة موقع ثلاثي الأبعاد لتركيز الليزر من أجل استهداف العينة بدقة. تم العثور على تركيز الليزر باستخدام الشريحة معكوسة. أولا ، علينا التحقق من أن الموقع ض للتركيز الليزر مباريات تركيز مسار التصوير. المقبل ، ويتميز الموقع XY من الضرر مع التركيز مرمى في برنامج التصوير.
التركيز في Z - الطائرة
التركيز في الطائرة س ص
تعديل قوة الليزر
3. شل الديدان
4. قص الخلايا العصبية
5. الخلايا العصبية لدرجة التجدد
6. ممثل النتائج
كمثال على ذلك ، ونحن تصف توصيف تجديد حمض الغاما γ - (GABA) الخلايا العصبية الحركية. هذه الخلايا العصبية التي تتواجد في الحبل البطني العصب وتوسيع نطاق العمليات circumferentially إلى الحبل الظهري العصبية ، ضرورية لتحرك مناسب 9. يمكن أن الخلايا العصبية GABA يمكن تصور بالإعراب عن fluorophore المرمزة وراثيا ، مثل البروتين الفلوري الأخضر (GFP) ، تحت سيطرة -47 -25 UNC UNC أو المروجين (سلالات EG1285 وCZ1200 ، على التوالي ، وهي متاحة من مركز الوراثية جيم ايليجانس ).
جبل L4 مراحل كما هو موضح الديدان ، والوجه الديدان حتى الخلايا العصبية GABA على الجانب الأيمن ومواجهة ، ووضع انزلاق الغطاء. قطع 1-3 من commissures الخلفي في كل منتصف الطريق ، ودودة بين الحبال ظهري وبطني. تجنب قطع commissures التي تعبر أو fasciculate commissures مع الأخرى ، وهذه هي صعبة ليسجل لاحقا. استرداد الديدان كما هو موضح.
18 إلى 24 ساعة بعد axotomy ناجحة ، سوف يكون تعافى من جراحة في الديدان ومعرض locomotory العادي ووضع البيض السلوكيات. تجاهل الديدان التي هي ميتة أو مريضة. صعد مرة ثانية الباقي كما هو موضح ، وتقييم التجدد. ونحن نهدف عادة لتقييم ما لا يقل عن 30 حالة الخلايا العصبية في قطع تجريبية. oxIs12 في الحيوانات ، وبدأت عادة 60-70 ٪ من الخلايا العصبية L4 قطعت GABA هيكل مخروط النمو ، ويستدل على ذلك من توسيع غشاء على الحافة ، وتوسيع فروع neurite عدة ، وهاجر من موقع قطع الشكل (4A). في كثير من الحالات ، تكون قد هاجرت المخاريط النمو إلى إعادة الاتصال مع الحبل الظهري العصبية ، والعصبية صوار المجاورة ، أو الجدعة البعيدة. وسوف تطلق 30 ٪ المتبقية من الخلايا العصبية إما أي نمو ، وتشكيل الجذع الأقرب إلى موقع axotomy ، أو لن يكون تمديد أرجل كاذبة خيطية صغيرة فقط (الشكل 4B).
الشكل 1. نابض ليزر الأشعة فوق البنفسجية axotomy النظام. مكونات محددة هي : (أ) مرشحات ND (ب) نبض محدد (ج) رافعة شوكية تصفية (د) تحويل مسار بصري مصراع ذراع الليزر (ه) و (و) لوحة المخفف.
الشكل 2. إعداد لوحة agarose. لإعداد لوحة agarose من سمك المطلوب ، طبقتين من الشريط (أخضر) يتم وضعها على اثنين من الشرائح. توضع شريحة بين الأولين ، وثم يضاف قطرة من agarose إلى الشريحة النظيفة. أخيرا ، يتم وضع شريحة fourth عموديا على الثلاثة الأولى ، مما أدى إلى وسادة هذا هو سمك قطعتين من الشريط.
الشكل 3. ممثل GABA axotomies الخلايا العصبية. في تجربة نموذجية ، وقطعت GABA commissures الخلايا العصبية في منتصف الجانب الوحشي من الدودة. ويرد على الفور قطعت قبل الصوار (اللوحة اليسرى) وبعد (اللوحة اليمنى) axotomy. وقد اتخذت كافة الصور مع الهدف 100X النفط.
الشكل 4. ممثل نتائج axotomies عصبون GABA. وأحرز 24 ساعة بعد axotomy المحاوير قطعت على التجدد. ويرد محوار تجديد مع مخروط النمو (السهم) في الفقرة (أ) ، في حين ينظر إلى عدم تجديد محوار كما جدعة الداني (السهم) في (ب). ويرد الجدعة البعيدة كل محوار خفض في كل لوحة (رأس السهم) ، وإشارة إلى أن تم قطع محور عصبي.
وقد استخدمت مجموعة متنوعة من نظم الليزر لقطع neurites في C. وقد درست ايليجانس ، والعديد من الدراسات أدائها بالتفصيل 3،7،10،11. MicroPoint الليزر المستخدمة في بروتوكول لدينا هو نظام تسليم المفتاح هو أن من السهل اقامة وصيانة ويتوفر بتكلفة منخفضة للباحثين بالمقارنة مع نظام الليزر TI - الياقوت. بالمقارنة مع نظام TI - الياقوت ، ومع ذلك ، فمن المتوقع أن الليزر MicroPoint أن تسبب أضرارا لأكبر مساحة ، والذي قد يكون غير ملائم لبعض التطبيقات. إذا كان المطلوب هو نظام TI - الياقوت ، بروتوكولا ممتازة لبناء مثل هذا النظام غير متوفر 12.
يمكن تنفيذ البروتوكول الحالي على مجموعة متنوعة من الخلايا العصبية في C. ايليجانس ، ومع ذلك ، نلاحظ أن من المتوقع أن الاختلافات في قدرات التجدد بين أنواع متميزة من الخلايا العصبية 13. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تؤثر على خلفيات مختلفة وراثيا نجاح التجدد. على الرغم من أن النسبة المئوية لتجديد الخلايا العصبية GABA يتماشى إلى حد ما بين مختلف السلالات المعدلة وراثيا علامة ، لاحظنا زيادة طفيفة في العام التجدد في juIs76 14 مقابل 15 oxIs12 الديدان. الاختلافات بين الخلايا العصبية من علامات اللمس كما وصفت 2.
نحن نفضل أن شل الديدان مع microbeads بدلا من المسكنات مثل حبات نتيجة في أسرع وأكثر اتساقا تجميد 16. وهذا هو أيضا من المفيد ونحن قادرون على مراقبة التجدد خالية من أي آثار محتملة ، بسبب الخلط تخدير 17. بديل مخدر خالية طريقة لتجميد هو استخدام أجهزة ميكروفلويديك. وقد تم استخدام axotomy على microfluidics لوصف على نطاق واسع 17-22.
نجد أن تتفق مع الاستخدام ، يتم تغيير وظائف الليزر أفضل عندما الكومارين 440 في الخلية صبغ مرة واحدة كل أسبوع بعد إجراء المبين في دليل MicroPoint. إذا لزم الأمر ، يمكن استخدام شريط التمرير لزيادة توهين السلطة ، ولكن هذا قد يكون مؤشرا لصبغ القديمة أو اختلال بالليزر. أيضا ، فإن الخلية صبغ له عمر محدود ، وسوف تحتاج في نهاية المطاف إلى إعادة بناء أو استبدالها (انظر استكشاف أخطاء).
قد يكون من الصعب على المناورة في neurite الهدف تحت مرمى تلك العلامة تركيز الليزر ، وخاصة إذا ما شلت غير كامل الحيوان. نجد أن مرحلة دليل ليس الأمثل لهذا الغرض ، على الرغم من أنها صالحة للاستعمال بالتأكيد. مرحلة عصا التحكم التي تسيطر عليها بمحركات أكثر دقة ، ونجد أن استخدام البرمجيات التي تدعم الصور مع سحب الماوس لتحريك الآلية المرحلة هو أفضل. عناصر نيكون يوفر هذه الميزة والموصوفة في هذا البروتوكول ، ولكن الحزمة Micromanager مجانا ، فضلا عن غيرها من البرامج والتصوير ، وربما وظيفة مماثلة. وهناك طريقة مختلفة لاستهداف غرامة لنقل التركيز الليزر ، بدلا من الحيوان. A - الجلفانومتر شعاع التوجيه الآلية المتاحة بوصفها إضافات إلى ليزر MicroPoint ، إذا كان يفضل هذا النهج.
إلى جانب تطبيقها لدراسة تجديد الخلايا العصبية ، ويمكن استخدام الليزر ليجتذ أنواع الخلايا الأخرى ، مثل العضلات والجلد ، أو خلايا متخصصة ، أو لعرقلة المشابك العصبية المحددة 23-27. وعلاوة على ذلك ، يمكن التحقيق المسارات التي تنظم تنكس الخلايا العصبية التي ترافق الإصابة أو المرض مع هذا النظام. على هذا النحو ، فإن استخدام الليزر نابض الاستمرار في إلقاء الضوء على العوامل الوراثية في كل خلية والتغيرات البيولوجية التي تسهل تجديد الخلايا العصبية والعمليات الأخرى ذات الصلة.
المشاكل :
ووصف وهنا بعض المشاكل المشتركة والحلول المرتبطة بها.
ويتم تمويل عمل في مختبر Hammarlund بواسطة : المعاهد الوطنية للصحة منح NS066082 R01 - 01 وT32GM007223 ، ومؤسسة بيكمان ، والمؤسسة الطبية إليسون.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
اسم كاشف | شركة | فهرس العدد | تعليقات |
---|---|---|---|
البوليستيرين الخرز 0.05 ميكرون | Polysciences ، وشركة | 08691 | |
البوليستيرين الخرز 0.10 ميكرون | Polysciences ، وشركة | 00876 | |
Agarose GPG / جنيه | الأمريكية Bioanalytical | 00972 | نقي جدا |
الصقر البوليستيرين مل 14 جولة القاع الأنبوبة | العلوم البيولوجية دينار بحريني | 352057 | 17 × 100 ملم الطراز ، nonpyrogenic |
الحرارية العلمية عادي الشرائح المجهر precleaned | ايري الشركة العلمية | 420 - 004T | 3 "س 1" س 1 ملم |
تغطية زلات | VWR | 48366 205 | 18 ملم × 18 ملم رقم 1 1 / 2 |
KIMTECH Kimwipes العلوم | كيمبرلي كلارك | 34155 | |
دينار بحريني فالكون 100 × 15mm طبق بيتري ستايل | العلوم البيولوجية دينار بحريني | 351029 | |
شريط فارغ 3/4w س 500L | TimeMed | T - 512 | |
الغمر النفط | نيكون | نوع A ، الثانية = 1.515 | |
EG1285 أو CZ1200 | جيم ايليجانس مركز الوراثية | http://www.cbs.umn.edu/CGC/strains/ | |
OptiScan الثاني | العلم المسبق | ||
شيكل ، أو وصول عناصر برازيلي | نيكون | ||
نظام ليزر تذرية MicroPoint | الضوئية العلمية | ||
مجمع المجهر | نيكون | كسوف 80i | |
هاماماتسو الكاميرا | الضوئيات هاماماتسو | نموذج C8484 - 05G01 | |
Dell من Precision T3400 PC مع انتل كور ديو 2 | ديل | ||
التشغيل Windows XP Professional | مايكروسوفت | الإصدار 2002 ، سلسلة حزمة 3 | |
المزدوج الجاف حمام حاضنة | فيشر العلمية | الضوابط التناظرية | |
4X خطة موضوعية فلور | نيكون | ||
100X خطة النفط VC آبو الهدف | نيكون | ||
دومون # 5 / 45 ملقط | دومون | 11251-35 | Dumoxel نصائح القياسية ، ويمكن أيضا استخدام # 7 |
تشريح مجهر | نيكون | SMZ800 | NI - 150 مع اضاءة عالية الكثافة |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved