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Method Article
Die Stria vascularis ist für die Bildung des endocochleären Potentials von entscheidender Bedeutung. In dieser Arbeit stellen wir die Präparation der adulten Stria vascularis der Maus für die Einzelkernsequenzierung oder Immunfärbung vor.
Das endocochleäre Potential, das von der Stria vascularis erzeugt wird, ist wichtig, um ein Umfeld zu erhalten, das der Mechanotransduktion der Haarzellen und letztendlich dem Gehör förderlich ist. Pathologien der Stria vascularis können zu einer verminderten Hörfähigkeit führen. Die Präparation der adulten Stria vascularis ermöglicht eine fokussierte Einzelkernerfassung und anschließende Einzelkernsequenzierung und Immunfärbung. Diese Techniken werden verwendet, um die Pathophysiologie von Stria vascularis auf Einzelzellebene zu untersuchen.
Die Einzelkernsequenzierung kann im Rahmen der Transkriptionsanalyse der Stria vascularis eingesetzt werden. In der Zwischenzeit ist die Immunfärbung weiterhin nützlich, um bestimmte Zellpopulationen zu identifizieren. Beide Methoden setzen eine ordnungsgemäße Stria vascularis-Dissektion voraus, die sich als technisch anspruchsvoll erweisen kann.
Die Cochlea besteht aus drei flüssigkeitsgefüllten Kammern, der Scala vestibuli, der Scala media und der Scala tympani. Die Scala vestibuli und die Scala tympani enthalten jeweils Perilymphe, die eine hohe Konzentration an Natrium (138 mM) und eine niedrige Konzentration an Kalium (6,8 mM) aufweist1. Die Scala media enthält Endolymphe mit einer hohen Kaliumkonzentration (154 mM) und einer niedrigen Natriumkonzentration (0,91 mM)1,2,3. Dieser Unterschied in der Ionenkonzentration kann als endocochleäres Potential (EP) bezeichnet werden und wird hauptsächlich durch die Bewegung von Kaliumionen durch verschiedene Ionenkanäle und Gap Junctions in der Stria vascularis (SV) entlang der Seitenwand der Cochlea erzeugt 4,5,6,7,8,9,10,11 . Die SV ist ein heterogenes, stark vaskularisiertes Gewebe, das den medialen Aspekt der lateralen Wand der Cochlea auskleidet und drei Hauptzelltypen enthält: marginale, intermediäre und basale Zellen12 (Abbildung 1).
Die Randzellen sind durch Tight Junctions miteinander verbunden, um die medialste Oberfläche des SV zu bilden. Die apikale Membran ist der Endolymphe der Scala media zugewandt und trägt über verschiedene Kanäle zum Kaliumionentransport in die Endolymphe bei, darunter KCNE1/KCNQ1, SLC12A2 und Na+-K+-ATPase (NKA)5,10,13,14. Intermediäre Zellen sind pigmentierte Zellen, die sich zwischen Rand- und Basalzellen befinden und den Kaliumtransport durch die SV mit Hilfe von KCNJ10 (Kir 4.1)15,16 erleichtern. Basalzellen liegen in unmittelbarer Nähe der Seitenwand der Cochlea und sind eng mit den Fibrozyten des Spiralbandes verbunden, um das Kaliumrecycling aus der Perilymphe zu fördern12. Die Pathologie der SV wurde mit zahlreichen otologischen Erkrankungen in Verbindung gebracht17,18. Mutationen in Genen, die in den wichtigsten SV-Zelltypen wie Kcnq1, Kcne1, Kcnj10 und Cldn11 exprimiert werden, können Taubheit und SV-Dysfunktion verursachen, einschließlich des Verlusts von EP 19,20,21,22,23. Zusätzlich zu den drei Hauptzelltypen gibt es andere, weniger untersuchte Zelltypen in der SV, wie z. B. Spindelzellen 22, Wurzelzellen12,24, Makrophagen 25, Perizyten 26 und Endothelzellen 27, die eine unvollständig definierte Rolle bei der ionischen Homöostase und der Erzeugung von EP 28 spielen.
Im Vergleich zur Bulk-RNA-Sequenzierung liefert die Einzelkern-RNA-Sequenzierung (sNuc-Seq) Informationen über die Zellheterogenität und nicht über einen Durchschnitt der mRNA in einer Gruppe von Zellen29 und kann besonders nützlich sein, wenn die heterogene SV30 untersucht wird. Zum Beispiel hat sNuc-Seq eine Transkriptionsanalyse erstellt, die darauf hindeutet, dass Spindel- und Wurzelzellen eine Rolle bei der EP-Bildung, Hörverlust und Morbus Menière spielenkönnten 18. Die weitere transkriptionelle Charakterisierung der verschiedenen SV-Zelltypen kann uns unschätzbare Informationen über die Pathophysiologie liefern, die den verschiedenen Mechanismen und Subtypen der SV-bedingten Hörfluktuation und des Hörverlusts zugrunde liegt. Die Entnahme dieser empfindlichen Innenohrstrukturen ist für eine optimale Gewebeanalyse von größter Bedeutung.
In dieser Arbeit wird der Mikrodissektionsansatz beschrieben, um die Stria vascularis aus der Cochlea der adulten Maus für sNuc-Seq oder Immunfärbung zu erreichen und zu isolieren. Die Präparation der erwachsenen Maus ist erforderlich, um verschiedene SV-Zelltypen zu verstehen und ihre Rolle beim Hören weiter zu charakterisieren.
Alle Tierversuche und -verfahren wurden nach Protokollen durchgeführt, die vom Animal Care and Use Committee des National Institute of Neurological Diseases and Stroke und dem National Institute on Deafness and Other Communication Disorders der National Institutes of Health genehmigt wurden. Alle Versuchsprotokolle wurden vom Animal Care and Use Committee des National Institute of Neurological Diseases and Stroke und des National Institute on Deafness and Other Communication Disorders der National Institutes of Health genehmigt. Alle Methoden wurden in Übereinstimmung mit den einschlägigen Richtlinien und Vorschriften des Komitees für Tierpflege und -verwendung des National Institute of Neurological Diseases and Stroke und des National Institute on Deafness and Other Communication Disorders der National Institutes of Health durchgeführt.
1. Euthanasie von Tieren
2. Freilegung des knöchernen Labyrinths
3. Innenohr-Extraktion
4. SV-Präparation
HINWEIS: Mit etwas Übung ist es möglich, den SV als ein langes Stück zu zerlegen, das einem Band ähnelt. Der SV ist zerbrechlich, wenn er also in Stücke zerbricht, können diese zusammen gelagert werden. Alternativ können diese entsprechend ihrer Wendung (z.B. basal, mittel, apikal) in separat gekennzeichneten Vertiefungen gelagert werden.
5. SV-Einzelkern-Suspension
HINWEIS: Dieses Protokoll wurde speziell für SV-Gewebe aus dem Einzelkernsuspensionsprotokoll eines veröffentlichten Herstellers angepasst. Es können Plattformen verschiedener Hersteller verwendet werden31. Angesichts plattformspezifischer Variationen wird empfohlen, das mit dem Gerät gelieferte herstellerspezifische Protokoll zu überprüfen. Um optimale Ergebnisse für sNuc-Seq zu erzielen und den RNA-Abbau zu minimieren, gilt: Je schneller die Gewebedissektion, desto besser (empfohlen innerhalb von 15-20 Minuten nach der Euthanasie). Es kann hilfreich sein, jeweils ein Tier einzuschläfern und nur, wenn es zum Sezieren bereit ist. Wenn mehrere Personen gleichzeitig an den Dissektionen arbeiten, kann auch die Abbauzeit entfallen (z. B. ein Laborpersonal, das am linken Ohr arbeitet, während ein anderes am rechten Ohr arbeitet).
6. SV-Einzelkern-Sequenzierung
7. SV-Immunfärbung und Gewebemontage
Wir stellen eine Methode vor, um den SV zu isolieren, der entweder für sNuc-Seq oder für die Immunfärbung verwendet werden kann. Die relevante Anatomie (Abbildung 1) der Cochlea in Bezug auf die SV kann den Anwendern helfen, die Organisation der SV und die Schritte des Dissektionsprotokolls besser zu verstehen.
Jeder Schritt dieser Mikrodissektion von SV aus einer P30-Maus wird im zugehörigen Video detailliert beschrieben, und Momentaufnahmen der wichtigsten S...
Vor dem Aufkommen der Einzelzellsequenzierung verwendeten viele Forscher die Bulk-Gewebeanalyse, die es nur ermöglichte, Transkriptome zu analysieren, die über Zellen gemittelt waren. Insbesondere Einzelzell- und sNuc-Seq ermöglichten es, das Transkriptom einer einzelnen Zelle bzw. eines einzelnen Zellkerns zu isolieren32. In diesem Fall können Einzelkern-Transkriptome für marginale, intermediäre und basale Zellen sowie für Spindelzellen identifiziertwerden 30. Dies ...
Die Autoren haben nichts zu verraten.
Diese Forschung wurde zum Teil durch das Intramurale Forschungsprogramm der NIH, NIDCD to M.H. (DC000088) unterstützt.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
10-µm filter (Polyethylenterephthalat) | PluriSelect | #43-50010-01 | Filter tissue during sNuc-Seq |
18 x 18 mm cover glass | Fisher Scientific | 12-541A | Cover slip to mount SV |
30-µm filter (Polyethylenterephthalat) | PluriSelect | #43-50030-03 | Filter tissue during sNuc-Seq |
75 x 25 mm Superfrost Plus/Colorforst Plus Microslide | Daigger | EF15978Z | Microslide to mount SV on |
C57BL/6J Mice | The Jackson Laboratory | RRID: IMSR_JAX:000664 | General purpose mouse strain that has pigment more easily seen in the intermediate cells of the SV. |
Cell Counter | Logos Biosystems | L20001 | Used for cell counting |
Chalizon curette 5'', size 3 2.5 mm | Biomedical Research Instruments | 15-1020 | Used to transfer SV |
Chromium Next GEM single Cell 3' GEM Kit v3.1 | Chromium | PN-1000141 | Generates single cell 3' gene expression libraries |
Clear nail polish | Fisher Scientific | NC1849418 | Used for sealing SV mount |
Corning Falcon Standard Tissue Culture Dishes, 24 well | Corning | 08-772B | Culture dish used to hold specimen during dissection |
DAPI | Invitrogen | D1306, RRID: AB_2629482 | Stain used for nucleus labeling |
Dounce homogenizer | Sigma-Aldrich | D8938 | Used to homogenize tissue for sNuc-seq |
Dumont #5 Forceps | Fine Science Tools | 11252-30 | General forceps for dissection |
Dumont #55 Forceps | Fine Science Tools | 11255-20 | Forceps with fine tip that makes SV manipulation easier |
Fetal Bovine Serum | ThermoFisher | 16000044 | Used for steps of sNuc-Seq |
Glue stick | Fisher Scientific | NC0691392 | Used for mounting SV |
GS-IB4 Antibody | Molecular Probes | I21411, RRID: AB-2314662 | Antibody used for capillary labeling |
KCNJ10-ZsGreen Mice | n/a | n/a | Transgenic mouse that expresses KCNJ10-ZsGreen, partiularly in the intermediate cells of the SV. |
MgCl2 | ThermoFisher | AM9530G | Used for steps of sNuc-Seq |
Mounting reagent | ThermoFisher | #S36940 | Mounting reagent for SV |
Multiwell 24 well plate | Corning | #353047 | Plate used for immunostaining |
NaCl | ThermoFisher | AAJ216183 | Used for steps of sNuc-Seq |
Nonidet P40 | Sigma-Aldrich | 9-16-45-9 | Used for steps of sNuc-Seq |
Nuclease free water | ThermoFisher | 4387936 | Used for steps of sNuc-Seq |
Orbital shaker | Silent Shake | SYC-2102A | Used for steps of immunostaining |
PBS | ThermoFisher | J61196.AP | Used for steps of immunostaining and dissection |
RNA Later | Invitrogen | AM7021 | Used for preservation of SV for sNuc-Seq |
Scizzors | Fine Science Tools | 14058-09 | Used for splitting mouse skull |
Tris-HCl | Sigma-Aldrich | 15506017 | Used for steps of sNuc-Seq |
Trypan blue stain | Gibco | 15250061 | Used for cell counting |
Tween20 | ThermoFisher | AAJ20605AP | Used for steps of sNuc-Seq |
Zeiss STEMI SV 11 Apo stereomicroscope | Zeiss | n/a | Microscope used for dissections |
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