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Method Article
Die Modell-Organismus C. elegans Verwendet pseudocoelomic Fluid als passives Kreislaufsystems. Direkter Assay dieser Flüssigkeit wurde zuvor nicht möglich. Hier präsentieren wir eine neuartige Technik direkt Assay den extrazellulären Raum, und verwenden systemischen Silencing-Signale während einer RNAi-Antwort als proof of principle Beispiel.
Die genetisch gefügig Modellorganismus C. elegans hat Einblicke in eine Vielzahl von biologischen Fragestellungen vorgesehen, aktiviert durch seine kurze Generationszeit, einfache Wachstum und geringe Größe. Diese geringe Größe, aber hat lehnten eine Reihe von technischen Ansätzen in anderen Modellsystemen gefunden. Zum Beispiel ermöglichen Bluttransfusionen in Säugetier-Systemen und Transplantation Techniken in Anlagen Fragen des Kreislaufsystems Zusammensetzung und Signalisierung. Das Kreislaufsystem der Schnecke, der pseudocoelom, war bis vor kurzem nicht möglich direkt Assay. Um Fragen der interzellulären Signaltransduktion und Kreislaufsystem Zusammensetzung C. beantworten elegans Forscher haben traditionell genetische Analyse, Zelle / Gewebe-spezifische Rettung und Mosaik-Analyse eingeschaltet. Diese Techniken stellen ein Mittel zu folgern, was zwischen Zellen geschieht, sind jedoch nicht universell in Identifizierung und Charakterisierung von extrazellulären Moleküle. Hier präsentieren wir eine neWLY entwickelten Technik direkt Assay die pseudocoelomic Flüssigkeit C. elegans. Die Technik beginnt entweder genetisch oder physikalische Manipulation um das Volumen des extrazellulären Fluids zu erhöhen. Danach werden die Tiere mit einem vampirischen umgekehrter Mikroinjektionstechnik mit einer Mikroinjektion rig, die feine Balance Druckregelung ermöglicht unterzogen. Nach Isolierung der extrazellulären Flüssigkeit, kann die aufgefangene Flüssigkeit durch Überführung in anderen Tieren oder durch molekulare Methoden untersucht werden. Um die Wirksamkeit dieser Technik zu demonstrieren wir eine detaillierte Konzept für Assay ein spezifisches Beispiel der extrazellulären Signalmolekülen, lange dsRNA während einer systemischen RNAi-Antwort. Obwohl Charakterisierung der systemischen RNAi ist ein proof of principle Beispiel sehen wir diese Technik als anpassungsfähig an eine Vielzahl von Fragen des Kreislaufsystems Zusammensetzung und Signalisierung beantworten.
Ein. Herstellung von Materialien
Das Material notwendig vampirischen umgekehrter Mikroinjektion ist ähnlich dem für Standard Mikroinjektion Techniken verwendet, um transgene C. machen erforderlich elegans-Stämme ein. Obwohl einige Reagenzien (z. B. Assay-Platten) hergestellt werden der Tag der experimentellen Übertragung muss viele der Materialien koordinativ über einen 8 Tagen (siehe Tabelle 1 für eine Zeit-Tabelle) hergestellt werden. Als solches ist es wichtig, nach vorne sorgfältig geplant, wenn unter Verwendung dieser Technik (z. notwendigen Reagenzien und Ausrüstung siehe Tabelle 2).
Injection Pads:
Assay-Platten:
Zur Untersuchung der embryonalen Letalität mit PAL-1 RNAi, die Vorbereitung von Assay-Platten verbunden sind, sollten am Tag der vampirischen Experiment durchgeführt werden. Das Ziel ist, have eine minimale Bakterienrasen zwar nicht hungern Ihre Würmer. Eine zu dicke Rasen macht erziehlt Pal-1 Larven äußerst schwierig, da die kleinen, durchscheinenden verformt L1 Tieren kann leicht in der Lebensmittel verloren. Platte Zubereitung sollte zum Ritzen der Phänotyp von Interesse optimiert werden.
Injektionsnadeln:
2. Vorbereitung von Worms
Die geschätzte pseudocoelomic Volumen eines erwachsenen C. elegans Hermaphrodit ist 40-80 Picoliter (pers. com. David Hall). Um Proben von extrazellulärem Fluid von einem so kleinen Vorratsbehälter zu erhalten ist es vorteilhaft, das insgesamt zur Verfügung stehende Ressource zu erhöhen. Wir haben drei Methoden identifiziert stark erhöhen die verfügbaren Flüssigkeit in den Spender Würmer. Unsere primäre Methode nutzt den Phänotyp clr-1 (e1745) Mutanten, die eine 10-fache oder mehr im extrazellulären Flüssigkeitsvolumen (Abbildung 2) verursachen können. Die beiden alternativen Methoden nutzen die Tatsache, dass die Keimbahn macht fast ein Drittel des Gesamtvolumens der Wurm und seine Entfernung durch GLP-1 (RNAi) oder Laserablation Ergebnisse bei Tieren mit pseudocoelomic Fluid die Keimbahn Lücke füllen (Abbildung 2) 2 </ Sup>.
Vorbereitung von Spender-Würmer mit clr-1 (e1745)
Siehe Abbildung 3 für clr-1 (e1745)-Assay-Workflow
A2) Alternative Herstellung von Würmern Donor mit GLP-1 (RNAi)
B2) Alternative Herstellung von Spender-Würmer mit Keimbahn Laserablation
Vorbereitung des Empfängers Würmern
3. Vampiric Isolation der extrazellulären Flüssigkeit
Das folgende Protokoll ist spezifisch für eine Mikroinjektion Set-up, bestehend aus einem pli-100 Pico-Injektor, eine stationäre Nadel im Mikromanipulator gehalten, und einem schwimmenden Stadium in dem die Schnecke in die Nadel geschoben werden kann. Jedoch ist die allgemeine Technik, um eine leere Nadel in eine Mikroinjektion Spendertier einzufügen, während ein ausreichender Druck zur Verhinderung Kapillare in Strömungsrichtung an Mineralöl vor dem Eintritt und zellulären material während Eindringen in den Körper Wandgewebes. Während sich die Nadel in einem Donortier Druck reduziert wird, um kapillare Befüllung der Nadel mit extrazellulären Flüssigkeit, die dann in der Nadel kann an einen Empfänger Schnecke bewegt werden und vertrieben durch Erhöhung des Druckes ausreichend ermöglichen. Entfernen der Flüssigkeit durch Kapillarwirkung kann auch durch Verwendung der Füllung unterstützt, oder Absaugen, Funktion des Pico-Injektors. Diese verallgemeinerte Technik sollte einfach an andere Mikro-Einspritzsysteme, die Kontrolle von Balance Druck zu ermöglichen.
4. Testen RNAi Phänotypische Übertragung
Aufzeichnungen
5. Repräsentative Ergebnisse
Präsentiert werden repräsentative Ergebnisse für die experimentelle Übertragung für extrazelluläre Flüssigkeit aus clr-1 (e1745) Würmer auf Bakterien, die dsRNA Targeting pal-1 gewachsen. Die Nachkommen der Spendertiere starb und / oder ausgestellt posterior Musterbildung Mängel. Wir haben dann übertragen extrazellulären Flüssigkeitaus diesen Tieren die pseudocoelom der RNAi naiv Wildtyp-Würmer. Ein Teil des nachfolgenden Nachkommenschaft der Empfängertier dann die erwarteten pal-1 Mutantenphänotypen (Abbildung 4) angezeigt. Dies steht im Gegensatz zu den Nachkommen der Empfängertiere, der extrazellulären Flüssigkeit von Spendertieren auf beiden Standard oder Kontrolle bakterieller Lebensmittel RNAi Vektor Bakterien, die nur Hintergrundwerte von Letalität (Abbildung 4) angezeigt gezüchtet übermittelt. Während Nachkommen der Empfänger von extrazellulären Flüssigkeit von Spendertieren unterziehen RNAi zeigen einen signifikanten Anstieg in der Häufigkeit von dsRNA induzierten Phänotypen, ist die Penetranz nicht so stark wie in den Spendertieren 'Nachkommen, wo fast 100% der Nachkommen sterben unhatched Embryonen und Nur selten, stark verformte Tiere schlüpfen.
Abbildung 1. Vampiric reverse Injektion Setup. Der entsprechende Setup-fora vampirischen umgekehrter Mikroinjektion Setup ist ähnlich wie bei einem Standard-C elegans Mikroinjektion rig und umfasst einen Dissektionsmikroskop, einem inversen Mikroskop mit 10X und 40X Ziele, einen beweglichen Tisch zum Positionieren, und einen Mikromanipulator mit Injektionsnadelhalter. Zusätzlich wird eine Nadel Ziehvorrichtung zur Herstellung von Injektionsnadeln ebenfalls benötigt. Einzigartig an der Rückseite Mikroinjektion Protokoll ein pico-Injektor, der feine Steuerung der Balance Druck ermöglicht (zB Warner Instruments PLI-100) benötigt wird.
Abbildung 2. Verbesserung der pseudocoelomic Volumen. Das Volumen der Flüssigkeit sofort pseudocoelomic Isolierung unzureichend ist für einen Assay in Wildtyp-Tieren. Die Lautstärke kann durch Unterbrechung der Regelung des osmotischen Gleichgewichts durch Temperatur Verschiebung clr-1 (e1745) Tiere, die sich in der Hand Ansammlung von pseudocoelomic Flüssigkeit (weißer Pfeil) erhöht werden. Zusätzlich wird der Verlust der Gonaden durch Laserablation oder GLP-1 (RNAi) ermöglicht den Zugriff auf extrazelluläre Flüssigkeit (Verlust durch Laserablation ist gezeigt). Die verfügbare Fluid wird am leichtesten als klare Patches zwischen dem dunklen und dem Darm Körperwand (schwarzer Pfeil) beobachtet, obwohl die gesamte verfügbare Volumen ist viel geringer als der in clr-1 (e1745) Tieren bei der restriktiven Temperatur gezüchtet gefunden.
Abbildung 3. Vampiric Isolation und Transfer Protocol Timeline. Vier Tage vor dem Transfer Experiment zu isolieren clr-1 (e1745) Spenderembryonen auf Platten mit RNAi Essen und inkubieren bei 20 ° C. Drei Tage vor isolieren N2 Empfänger Embryonen auf OP50. Am Tag des Experiments verschieben die Donor Platten bis 25 ° C für vier Stunden. Entfernen Sie die Spender nach der 25 ° C Inkubation, um saubere Teller fehlen Nahrungsmittel und Verschiebung bis 20 ° C. Verschieben Sie die Empfänger-Tiere Platten reinigenfehlen Nahrungsmittel und weiterhin Inkubation bei 20 ° C. Führen Transfer Experiment und erholen Empfänger Würmer auf OP50 Platten und Inkubation bei 20 ° C. Entfernen Sie die Empfänger-Tieren nach 24 Stunden bei 20 ° C. Inkubieren Empfängers Nachkommen für 24 Stunden bei 20 ° C. Ergebnis Nachkommen als Wildtyp-Mutanten oder unhatched.
Abbildung 4. Repräsentative Ergebnisse. Der Verlust von PAL-1-Funktion in den Empfänger in der embryonalen Letalität oder markanten Verlust der hinteren Entwicklung (A) führen. 48 Stunden nach PCF Transfer Nachkommen, die innerhalb der ersten 24 Stunden verlegt werden entweder Wildtyp-Larven, Pal-1 Larven oder unhatched Embryonen erzielt. Die Häufigkeit der unhatched Embryonen und phänotypisch Pal-1 Larven werden kombiniert, um ein Maß für pal-1 (RNAi) Transfer induzierten Phänotypen ergeben. Erhalt der pseudocoelomic Flüssigkeit aus Tieren auf PAL-1 dsRNA Lebensmittel angebaut erzeugt eine starke Induktion von assoziiertenPhänotypen unsichtbaren Kontrolle Transferempfänger (B).
Wir haben hier ein neuartiges Verfahren, das die Isolierung und Charakterisierung der extrazellulären Flüssigkeit von der ermöglicht Modellorganismus C. vorgestellt elegans. Die Technik beginnt mit der genetischen oder physikalische Manipulation von Spender Würmer ihr Gesamtvolumen der extrazellulären Flüssigkeit zu erhöhen. Extrazellulären Flüssigkeit wird dann isoliert unter Verwendung eines modifizierten Mikroinjektionstechnik. Die Würmer sind für die Mikroinjektion mit trockener Agarose-...
Keine Interessenskonflikte erklärt.
Wir möchten den kooperativen Charakter der Hunter-Labor bestätigen, und danke ihnen für die hilfreiche Diskussionen und Unterstützung, die Entwicklung dieser Technik möglich und Spaß gemacht. Wir möchten Nigel Delaney und Caenorhabditis Genetics Center for Wurm und Bakterienstämme danken. Diese Arbeit wurde von den National Institutes of Health GM089795 Zuschuss CPH unterstützt.
Day Worm Prep Material Prep
Name | Company | Catalog Number | Comments |
-7 Oder Standes | Pflegen sauber, gut gefüttert Clr-1 (e1745) N2 und Würmern | Make Injektion Pads, NGM-Platten, NGM + Carb / IPTG Platten, OP50 LB Lager | |
-6 | Streak von RNAi Essen auf LB + Carb | ||
-5 | Impfen 3 mL Übernachtung mit RNAi Lebensmitteln | ||
-4 | Bewegen Embryonen RNAi Platte | Seed RNAi Platte | |
-3 | |||
-2 | |||
-1 | |||
0 | Umschalttaste Würmern bis 25 für 4 Stunden | Make Testplatten | |
Bewegen Würmer NGM-Platten reinigen | |||
Vampiric Transfer | |||
Wiederherstellen Empfänger | |||
+1 | Entfernen Übertragungsbehältnis | ||
+2 | Score Progeny |
Tabelle 1. Material Vorbereitung Timeline.
Ausrüstung Unternehmen Katalog-Nummer Clr-1 (e1745) II 9 GLP-1 RNAi-Vektor 10 PAL-1 RNAi-Vektor 11Picoliter Druck Injector | Warner Instruments | 65-0001 (PLI-100) |
Flaming / Brown Feinpipettenziehvorrichtung | Sutter Instruments | P97 |
Axiovert 200 | Zeiss | |
Reagenzien | ||
Mineral Oil | EM Science | MX1560-1 |
22x50 no 1 ½ Deckglas | Corning | |
SeaKem LE Agarose | Lonza | 50004 |
Borosilikatglas Kapillaren | World Precisions Instruments | 1B100F-4 |
Natriumhypochlorit-Lösung (5% verfügbares Chlor) | JT Baker | 9416-01 |
C. elegans Und Bakterienstämme | ||
Die Caenorhabditis Genetics Center (CGC) | CB3241 | |
Source Bioscience (Ahringer Feeding Library) | F02A9.6 | |
PHC187 | ||
OP50-GFP 5 | Die Caenorhabditis Genetics Center (CGC) | OP50-GFP |
YFP E. coli 4 | MC4100-YFP |
Tabelle 2. Spezifische Reagenzien und Geräte.
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