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Diese Studie stellt ein vereinfachtes Protokoll für die Gewebeaufbereitung vor, das Enthauptung, Fixierung, Kryosektion, Fluoreszenzfärbung, Immunfärbung und Bildgebung umfasst und auf konfokale und Multiphotonen-Bildgebung erweitert werden kann. Die Methode behält eine Wirksamkeit bei, die mit komplexen Dissektionen vergleichbar ist, ohne dass fortgeschrittene motorische Fähigkeiten erforderlich sind. Die quantitative Bildanalyse bietet ein umfangreiches Untersuchungspotenzial.
Die Immunfärbung von Drosophila melanogaster-Gehirnen ist unerlässlich, um die Mechanismen hinter komplexen Verhaltensweisen, neuronalen Schaltkreisen und Proteinexpressionsmustern zu erforschen. Traditionelle Methoden sind oft mit Herausforderungen verbunden, wie z. B. der Durchführung komplexer Dissektionen, der Aufrechterhaltung der Gewebeintegrität und der Visualisierung spezifischer Expressionsmuster während der hochauflösenden Bildgebung. Wir stellen ein optimiertes Protokoll vor, das Kryosektionen mit Fluoreszenzfärbung und Immunfärbung kombiniert. Diese Methode verbessert die Gewebekonservierung und Signalklarheit und reduziert den Bedarf an mühsamen Dissektionen für die Bildgebung des Drosophila-Gehirns. Die Methode umfasst eine schnelle Dissektion, eine optimale Fixierung, Kryoprotektion und Kryosektion, gefolgt von einer Fluoreszenzfärbung und Immunfärbung. Das Protokoll reduziert Gewebeschäden erheblich, verbessert die Penetration von Antikörpern und liefert scharfe, gut definierte Bilder. Wir demonstrieren die Wirksamkeit dieses Ansatzes, indem wir spezifische neuronale Populationen und synaptische Proteine mit hoher Genauigkeit visualisieren. Diese vielseitige Methode ermöglicht die Analyse verschiedener Proteinmarker im erwachsenen Gehirn über mehrere Z-Ebenen hinweg und kann für andere Gewebe und Modellorganismen angepasst werden. Das Protokoll bietet ein zuverlässiges und effizientes Werkzeug für Forscher, die qualitativ hochwertige Immunhistochemie in neurobiologischen Studien zu Drosophila durchführen. Die detaillierte Visualisierung dieser Methode ermöglicht eine umfassende Analyse der Neuroanatomie, Pathologie und Proteinlokalisierung, was sie besonders wertvoll für die neurowissenschaftliche Forschung macht.
Komplexe Verhaltensweisen, die von sozialen Interaktionen1, sensorischer Wahrnehmung und Verarbeitung2, Lernen3 bis hin zu Bewegung4 reichen, werden vom Gehirn gesteuert. Auch neurologische Störungen treten immer häufiger auf und werden voraussichtlich mit der Zeit zunehmen 5,6. Es ist wichtig zu untersuchen, wie das Gehirn sowohl bei Gesundheit als auch bei Krankheit funktioniert. Das zentrale Dogma der Molekularbiologie legt nahe, dass eine der wichtigsten Funktionen biologischer Einheiten Proteinesind 7, und sowohl wie viel und wo sie exprimiert werden, sind entscheidend für das Verständnis der Funktionsweise des Gehirns.
Drosophila melanogaster, allgemein bekannt als Fruchtfliege, ist ein sehr wertvolles Modell für die Untersuchung der Gehirnfunktion unter Alterung und pathophysiologischen Bedingungen8. Die Verfügbarkeit fortschrittlicher genetischer Werkzeuge in Drosophila ermöglicht es den Forschern, die Funktion fast jedes Proteins zu erforschen9, mit umfassenden genetischen Bibliotheken für fast jedes Gen, die leicht zugänglich sind10. In Verbindung mit ihrer kurzen Lebensdauer und ihrer hohen Fortpflanzungsrate machen diese Eigenschaften Drosophila zu einem außergewöhnlichen Modell für die Hirnforschung11. Dies führte zu bedeutenden Errungenschaften, darunter die Entwicklung einer vollständigen Gehirnkarte der Fliege12, und trug sogar zu einem Nobelpreis für die Aufklärung der neuronalen Mechanismen des zirkadianen Rhythmus und der molekularen Uhren bei 13,14,15. Infolgedessen bleibt Drosophila ein leistungsstarkes und vielseitiges System, das unser Verständnis der Gehirnfunktion vorantreibt und beispiellose Einblicke in neurologische Prozesse ermöglicht.
Immunhistochemie und Immunfluoreszenz sind grundlegende Werkzeuge zur Untersuchung der Proteinexpression in situ. Im Gegensatz zu Techniken wie Western Blot, die nur eine semiquantitative Analyse ermöglichen und typischerweise in Massengewebe durchgeführt werden16, oder komplizierten und teuren Techniken wie der Massenspektrometrie zur Messung des Proteinspiegels17, ist die Immunhistochemie relativ einfach und ermöglicht sowohl die Quantifizierung der Proteinexpression als auch die Messung der Lokalisierung eines Proteins innerhalb eines Gewebes oder einer Zelle. Wichtig ist, dass die fluoreszierende Immunhistochemie auch gemultiplext werden kann, um mehrere Proteine zu messen, um bestimmte Zelltypen und Gewebe zu identifizieren oder mehrere Fragen im selben Gewebe zu beantworten. Darüber hinaus kann die Gewebefixierung Vergleiche zwischen verschiedenen experimentellen Bedingungen, Genotypen, Altersgruppen und zirkadianen Zeitpunkten ermöglichen. Die fluoreszierende Immunhistochemie kann jedoch eine Herausforderung darstellen, und viele Faktoren können die Bildqualität beeinflussen. Dieses optimierte Kryosektions- und Immunfärbeprotokoll für Drosophila-Gehirne zielt darauf ab, die hochauflösende Bildgebung zu verbessern, indem es die Gewebekonservierung, die Antikörperpenetration und die Visualisierung von neuronalen Populationen und Proteinmarkern verbessert. Entwickelt, um Herausforderungen bei herkömmlichen Methoden zu bewältigen, wie z. B. komplexe Dissektionen, Gewebeschäden und begrenzte Bildgebungsauflösung im Zusammenhang mit Ganzhirn-Mounts18. Dieses Protokoll kombiniert Kryosektionen mit Fluoreszenzfärbungen, um die strukturelle Integrität und eine scharfe Bildgebung über mehrere Z-Ebenen hinweg zu gewährleisten. Im Vergleich zu Ganzpräparaten minimiert diese Methode den Verzerrung, ermöglicht eine tiefere Antikörperdiffusion und ermöglicht klare neuroanatomische und Proteinlokalisationsanalysen18. Seine Vielseitigkeit ermöglicht die Anpassung an andere Gewebe und Modellorganismen und bietet ein zuverlässiges und effizientes Werkzeug für die neurowissenschaftliche Forschung19,20. Es kann so angepasst werden, dass es fast jedes Protein betrachtet, und zur Untersuchung jedes Zustands, jeder Krankheit oder jedes Modells angewendet werden.
1. Vorbereitung der Ausrüstung
2. Vorbereitung der Lösungen
3. Entnahme von Gewebe
4. Fixierung des gesamten Gewebes
5. Vorbereitung der Form
6. Kryosektion von Formen
HINWEIS: Es ist im Allgemeinen ratsam, eine Rohform vorzubereiten und zu schneiden, bevor Sie Formen der Versuchsgruppe schneiden. Auf diese Weise kann die ordnungsgemäße Funktion des Rades, der Klinge und des Rollschutzglases unmittelbar vor dem Schneiden des Gewebes sichergestellt werden.
7. Färbung und IHC
HINWEIS: Für dieses Protokoll wird die IHC unter Verwendung eines unkonjugierten primären Antikörpers detailliert beschrieben. Fluorochrom-konjugierte Antikörper oder andere Fluoreszenzfärbungen, die in einer einzigen Stufe durchgeführt werden können, sollten zusammen mit dem Sekundärantikörper verwendet werden, wenn beide zusammen verwendet werden sollen.
8. Montage und Vorbereitung für die Bildgebung
9. Bilderfassung
HINWEIS: Für die Bildaufnahme wird die Verwendung der Olympus Cell Sense Dimensions Software detailliert beschrieben.
10. Quantifizierung
HINWEIS: Die Quantifizierung kann mit einer Vielzahl von Softwares durchgeführt werden. Hier wird auf die Verwendung von Olympus CellSense Dimensions verwiesen.
Das oben beschriebene Verfahren ermöglicht die Fluoreszenzbildgebung von adulten Fliegengehirnen zuverlässig und ohne langwierige Dissektion. Die Methode, die in Abbildung 1 einfach dargestellt ist, ist unkompliziert und kann schnell durchgeführt werden, wenn alle Proben, Geräte und Materialien leicht verfügbar sind. Alternativ können die Proben bei einer Lagerung bei -80 °C während der OCT-Formphase für die Verwendu...
Hier stellen wir ein Protokoll für die präzise Fluoreszenzbildgebung von kryosektionierten Drosophila-Köpfen vor. Dies ist ein unkomplizierter Ansatz, der mehrere wichtige Vorteile hat. Die Methoden sind nämlich so einfach, dass jeder mit einer grundlegenden Sicherheitsschulung im Labor sie absolvieren kann, sie sind anpassungsfähig, um die Expression jedes Proteins zu messen, für das hochwertige Antikörper existieren, und sie ermöglichen eine präzise Messung, sowohl wi...
Die Autoren haben nichts offenzulegen.
Wir danken den Mitgliedern des Melkani-Labors für ihre Hilfe mit wertvollem Feedback bei der Entwicklung des Protokolls. Die Fliegenbestände Elav-Gal4 (BL#458) und UAS-ApoE4 (BL#76607) wurden vom Bloomington Drosophila Stock Center (Bloomington, IN, USA) bezogen. Diese Arbeit wurde durch Zuschüsse der National Institutes of Health (NIH) AG065992 und RF1NS133378 an G.C.M. unterstützt. Diese Arbeit wird auch von UAB Startup Funds 3123226 unterstützt und 3123227 an G.C.M.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1000 uL Pipette | Eppendorf | 3123000063 | |
1000 uL Pipette Tips | Olympus Plastics | 23-165R | |
10X Phosphate Buffered Saline (PBS) | Fisher | J62036.K7 | ph=7.4 |
200 Proof Ethanol | Decon Laboratories | 64-17-5 | |
20X Tris Buffered Saline | Thermo Scientific | J60877.K2 | pH=7.4 |
AF750 Goat Anti-Mouse Secondary Antibody | Alexa Fluor | A21037 | |
Anti-Roll Glass | IMEB | AR-14047742497 | |
ApoE Mouse Primary Antibody | Santa Cruz | SC13521 | |
Bovine Serum Albumin | Fisher | 9048-46-8 | |
Centrifuge Tubes 1.5 mL | Fisher | 05-408-129 | |
Charged Slides | Globe Scientific | 1415-15 | |
Cryosectioning Molds | Fisher | 2363553 | |
Cryostat | Leica | CM 3050 S | |
Cryostat Blades | C.L. Sturkey | DT554N50 | |
Distilled Water | |||
Dry Ice | ??? | ??? | |
Fine Forceps | Fine Science Tools | 11254-20 | |
Fly Pad | Tritech Research | MINJ-DROS-FP | |
Hardening mounting Media with Dapi | Vectashield | H-1800 | |
Kimwipes | Kimtech | 34120 | |
Microscope | Olympus | SZ61 | |
Nile Red | Sigma | N3013 | |
Optimal Cutting Temperature Compound | Fisher | 4585 | |
Orbital Shaker | OHAUS | SHLD0415DG | |
Paraformaldehyde 20% | Electron Microscopy Sciences | 15713 | |
Razor Blades | Gravey | #40475 | |
Spring Scissors | Fine Science Tools | 15000-10 | |
Sucrose | Fisher | S5-500 |
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