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Method Article
Un método de rastreo de neuronas conectadas sinápticamente se describe. Usamos especificidad TVA de una célula de aguas arriba para probar si una población celular de interés recibe la entrada sináptica de tipos de células genéticamente definidos.
Los métodos clásicos para el estudio de los circuitos neuronales están rendimiento bastante bajo. Transsynaptic virus, particularmente la pseudorrabia (PRV) y virus de la rabia (RABV), y más recientemente virus de la estomatitis vesicular (VSV), para el estudio de circuitos, es cada vez más popular. Estos métodos de rendimiento más altos utilizan virus que transmiten entre las neuronas, ya sea en la dirección anterógrada o retrógrada.
Recientemente, un RABV modificado para monosináptico retrógrada rastreo fue desarrollado. (Figura 1A). En este método, la glicoproteína (G) de genes se elimina del genoma viral, y reabastecidos sólo en las neuronas específicas. Especificidad infección se logra mediante la sustitución de una G quimérico, formado por el dominio extracelular de la glicoproteína ASLV-A y el dominio citoplásmico de la RABV-G (A / RG), para el normal RABV-G 1. Este G quimérica específicamente infecta las células que expresan el receptor TVA 1. El gen que codifica TVA puede sido delivered por diversos métodos 2-8. Tras RABV-G infección de una neurona TVA-expresando, el RABV puede transmitir a otras neuronas, conectadas sinápticamente en una dirección retrógrada por la naturaleza de su propio G que fue cosuministrado con el receptor de TVA. Esta técnica etiqueta un número relativamente grande de entradas (5-10%) 2 en un tipo celular definido, proporcionando un muestreo de todas las entradas en un tipo de célula de arranque definido.
Recientemente hemos modificado esta técnica a utilizar VSV como un trazador transsynaptic 9. VSV tiene varias ventajas, incluyendo la rapidez de la expresión génica. A continuación detallamos un nuevo sistema de rastreo viral utilizando útiles para sondear microcircuitos con mayor resolución VSV. Mientras que las estrategias original publicado por Wickersham et al. 4 y Beier et al. 9 permiso de etiquetado de cualquier neuronas que se proyectan hacia inicialmente infectado-TVA-expresando células, aquí VSV fue diseñado para transmitir sólo a TVCélulas que expresan A-(Figura 1B). El virus es primero pseudotyped con RABV-G para permitir la infección de aguas abajo de las neuronas que expresan TVA neuronas. Después de infectar esta primera población de células, el virus liberado sólo pueden infectar células que expresan TVA. Debido a la propagación viral transsynaptic se limita a las células que expresan TVA, la presencia de ausencia de la conectividad de los tipos de células definidos pueden ser explorados con alta resolución. Un diagrama de flujo experimental de estos experimentos se muestra en la Figura 2. Aquí se muestra un circuito de modelo, el de la dirección de selectividad en la retina del ratón. Se examina la conectividad de las células amacrinas starburst (ZEC) a las células ganglionares de la retina (CGR).
1. Haciendo Virus de cDNA: Recuperación de VSV de cDNA utilizando la vacuna-T7 System 10
2. Pasaje y Concentración de VSV
3. Virnos inyección
4. La recolección de tejidos / Tejidos Preparación
5. Los resultados representativos
El virus que es rescatado de cDNA debe ser capaz de infectar TVA800 células, pero no en células 293T (Figura 3). El suministro de la RABV-G permite la infección de células T múltipleipos, incluyendo 293T. Sin embargo, ya que el genoma A RG / es codificada en el genoma, se propaga entre las células se produce a una tasa mucho más alta en las células que expresan TVA.
Una vez que el virus es amplia concentrado, los títulos típico entre 10 8 ffu / ml y 10 10 ffu / ml. Estos títulos son adecuados para su uso in vivo.
Durante la inyección LGN en el ratón, no distinguimos LGN dorsal (dLGN) de LGN ventral (vLGN), ya que ambos suelen infectarse. Por lo tanto, múltiples tipos de RGC quedan marcados (Figura 4), incluyendo aquellos que proyectan al vLGN, tales como melanopsina CGR (Figura 4D) y ON-DSGCs (4E Figura), y aquellos que proyectan al dLGN, tales como la-pequeña cenador CGR (Figura 4C) y ON-OFF-DSGCs (Figura 4F). Aunque más de un tipo de virus de la RGC transmitida a las ZEC, según ha informado en otras partes (Beier et al., En revisión), aquí nos centramos sóloen las conexiones bien estudiadas de ON-OFF-DSGCs a las ZEC.
Cuando inyectamos ratones de genotipo de cTVA (+) / ChAT Cre-(-), donde no TVA se debe expresar, sólo CGR están etiquetados (es decir, la Figura 4). Estos se deben a la absorción inicial del virus-G pseudotyped RABV por la CGR, y no se produce propagación. No hay CGR están infectadas de una infección de LGN VEVr (A / RG) virus no pseudotyped con RABV-G, debido a la incapacidad de estos viriones a transversales de los axones largos de estos CGR. Sin embargo, si la inyección cTVA (+) / ChATCre (+) (y R26TdT (+)) ratones en el LGN, la propagación viral llega a producirse, a los glóbulos rojos, que expresan el reportero Cre (Figura es decir, 5). Estas células también co-etiqueta con el anticuerpo anti-chat, y estratificar sólo en las dos láminas ChAT, confirmando su identidad como ZEC (figuras 5B ', C'). El número de sacos viralmente marcados por DSGC varió de uno a nueve.
Figura 1. Nuestro sistema retrógrado transsynaptic rastreo en comparación con el método desarrollado originalmente. (A) (i) En el método desarrollado por Wickersham y colegas ", las células iniciales" son transfectadas con tres genes: el receptor TVA, que se utilizan para permitir la infección específica de las células transfectadas, la RABV-G, que se utiliza para complementar la RABV, que en sí tenía el gen G eliminada, y una proteína fluorescente de color rojo para identificar las células transfectadas. (Ii) Un RABV pseudotyped con la proteína A RG / TVA infecta las células que expresan, haciéndolos amarillo. (Iii) la transmisión transsynaptic retrógrada se produce en las neuronas ascendentes. (B) (i) En nuestro método, las células que expresan TVA se define genéticamente, y están marcadas con un condicional prote fluorescente rojapulgadas (ii) Las "células iniciales" son aquellos infectados por un VSV que codifica el gen A RG / en el genoma viral. Estas células iniciales no expresan el receptor de TVA. (Iii) la transmisión transsynaptic retrógrada ocurre TVA-expresando neuronas sólo si estas células proporcionan entrada sináptica en las neuronas de arranque. Haga clic aquí para ampliar la cifra .
Figura 2. Esquemática del procedimiento experimental. (A) En primer lugar, el virus es rescatado de cDNA. A continuación se passaged y pseudotyped con RABV-G, y se concentró y se titularon. Este virus se inyecta entonces en el cerebro, donde se dejó incubar durante el período de tiempo deseado. Después de estetiempo, el ojo se cosecha, y la retina diseccionaron y analizaron. (B) Esquema de pseudotipado con el virus RABV-G. Esto es necesario para la infección de las células ganglionares de la retina de una inyección de cerebro. El gen RABV-G está primero transfectadas en células de cultivo de tejidos que expresan el receptor TVA. Estas células se infectaron con el VEVr (A / RG) virus. Los viriones liberados tendrá RABV-G en la envoltura viral, pero no tienen el gen de RABV-G en el genoma viral. (C) Un esquema de la necesaria para ratón pasa triples animales transgénicos. Alelos condicionales de TVA y tdTomato se cruzan a un controlador de Cre de elección, de modo que tanto TVA y tdTomato se expresan sólo en células con una historia de expresión Cre. En este ejemplo, se utilizó ChAT-Cre. (D) Un esquema de la infección de retina con el fin de rastrear DSGC-SAC circuitos. Las células ChAT se hacen para expresar TVA y tdTomato, como se muestra en (C). CGR se infectan de un LGN eninfección del virus producido en (B). A medida que el virus expresa GFP, estos CGR será verde. El virus se transmite sólo a TVA-expresión de ChAT células amacrinas si están conectados a la RGC etiquetados. Estas células serán rojo y verde o amarillo. Haga clic aquí para ampliar la cifra .
Figura 3. Comportamiento de VEVr (A / RG) virus en células 293T y TVA800. Estas células se infectaron con un bajo VEVr título (A / RG) pseudotyped con RABV-G. El virus se propaga entre TVA-que expresan las células en cuestión de horas, como se muestra a las 6 horas después de la infección (IPH), 1 y 2 días después de la infección (DPI). Sin embargo, la propagación en células 293T, que no expresan el receptor de TVA, aunque it ocurre, ocurre mucho más lento. Barra de escala = 100 micras.
Figura 4. Infecciones representativas de RGC de no TVA ratones que expresan. Los animales fueron inyectados en el LGN con el VEVr (A / RG) virus pseudotyped con RABV-G, y tejido recogido 2 dpi. (A) Disperso (CGR indica por puntas de flecha de color amarillo) o (B) infecciones densas se puede conseguir, según el título de virus y la calidad de la inyección. Hay muchos tipos de CGR se pueden identificar basándose en la morfología, incluyendo (C) CGR pequeño cenador, (d) Tipo 1 CGR melanopsina, (E) en DSGCs-, y (F) ON-OFF-DSGCs, entre otros. Las barras de escala = 50 micras.
Figura 5. VEVr (A / RG) de transmisión de ON-OFF-DSGCs a las ZEC sigue el patrón esperado. (A) ON-OFF-DSGCs (punta de flecha blanca con verde relleno) transmitir virus a las ZEC múltiples (flechas amarillas). (A '). Todas las células verdes que no son el DSGC co-etiqueta con el reportero de CRE, que indica que son TVA-expresión de los sacos. (BC) El DSGC (punta de flecha blanca con verde relleno) y ZEC (puntas de flecha amarilla) estratificar en las capas ChAT apropiados de la capa retiniana interna plexiforme (IPL). Las células a las que transmite el virus incluyen en ON y OFF ZEC-. Los números en los paneles B 'y C' indican las láminas IPL. La ubicación del soma DSGC sólo está indicado por la punta de flecha, pero no se muestra en el panel C para resaltar las ZEC. Las barras de escala = 50 micras.
Uso de virus para estudiar circuitos neuronales es un método de rendimiento relativamente alto de analizar neuronas conectadas. Sin embargo, generar tanto VSV y viriones RABV no es trivial. Aunque el protocolo enumerados anteriormente para el virus de rescate a partir de ADNc se proporciona, todavía es un evento de baja probabilidad. Los niveles de cada uno de los N, P, L y plásmidos necesitan ser ajustado con precisión, ya que muchos ensayos y replica necesita hacer para asegurar rescate viral. La formación de la ...
No hay conflictos de interés declarado.
Nos gustaría reconocer Sean Whelan para obtener ayuda con el rescate de las variantes recombinantes VSV y Didem Goz y Chrenek Ryan de asistencia técnica. Este trabajo fue financiado por el HHMI (CLC), y # NS068012-01 (KTB).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Tissue Culture | |||
Baby Hamster Kidney (BSRT7) cells | available upon request | ||
vaccinia (vTF7-3) | available upon request | ||
pN, pP, pl plasmids | available upon request | ||
Calcium Chloride | Sigma | C1016 | |
Magnesium Chloride | Sigma | M8266 | |
HEK 293T cells | Open Biosystems | HCL4517 | |
60 mm TC-Treated Culture Dish | Corning | 430166 | |
75 cm2 Rectangular Canted Neck Cell Culture Flask with Vent Cap | Corning | 430641 | |
Media : DMEM (Dulbecco's Modified Eagle Medium) | Invitrogen | 12491-015 | |
1 M HEPES pH 7.4 | Gibo | 15630-080 | |
FBS: Fetal Bovine Serum | Gibco | 10437-028 | |
PKS | Invitrogen | 15140-163 | |
Lipofectamine 2,000 Transfection Reagent | Invitrogen | 11668-019 | |
Syringe: 5 ml Luer-Lock syringe | Sigma | Z248010-1PAK | |
Syringe Filters | Nalgene | 190-2520 | |
PEI: High Potency Linear PEI | Polysciences | 23966 | |
Viral Centrifugation | |||
Corning 150 ml Tube Top Vacuum Filter System, 0.45 μm Pore | Corning | 430314 | |
Thinwall, Ultra-Clear, 38.5 ml, 25 x 89 mm ultracentrifuge tubes | Beckman-Coulter | 344058 | |
Ultracentrifuge | Beckman-Coulter | optima XL-80K | |
SW28 Ultracentrifuge rotor | Beckman-Coulter | 342207 | |
Mouse Injection | |||
Capillary micropipets | Drummond | 5-000-2005 | |
Stereotax | Narishige | SR-5M | |
Micromanipulator | Narishige | SM-15 | |
Ump injector | World Precision Instruments | Sys-Micro4 | |
Four channel microcontroller | World Precision Instruments | UMP3 | |
M.TXB Bench Motor with C.EMX-1 Dial Control, 115 Volt | Foredom | M.TXB-EM | |
H.10 Handpiece, Quick Change | Foredom | H.10 | |
Step Drill, 0.5 mm | Foredom | A-58005P | |
Micr–lectrode holder | World Precision Instruments | MEH2S | |
Ketamine | Henry Schein | 995-2949 | |
Xylazine | Henry Schein | 4015809TV | |
Buprenorphine | Henry Schein | 1118217 | |
1 ml syringe | Becton-Dickinson | 309628 | |
30 gauge injection needle | Becton-Dickinson | 305106 | |
Protective Ophthalmic Ointment | Doctors Foster and Smith | 9N-014748 | |
Ethanol | Sigma | 493511 | |
Iodine | Sigma | PVP1 | |
Surgery and Dissection tools | |||
Scissors | Fine Science Tools | 91402-12 | |
Standard Forceps | Fine Science Tools | 11000-12 | |
Fine Forceps | Fine Science Tools | 11255-20 | |
Vannas spring scissors | Fine Science Tools | 15000-00 | |
Scalpel handle | Fine Science Tools | 10003-12 | |
Scalpel blades | Fine Science Tools | 10015-00 | |
Sutures | Robbins Instruments | 20.SK640 | |
Dissection and antibody staining | |||
paraformaldehyde | Sigma | P6148 | |
Phosphate Buffered Saline | Sigma | P4417 | |
Triton X-100 | Sigma | T9284 | |
Donkey Serum | Jackson Immunoresearch | 017-000-121 | |
Antibodies | |||
Antibodies | millipore | AB144P | |
Anti-gfp | Abcam | ab13970 | |
Donkey anti-chicken Dylight 488 | Jackson immunoresearch | 703-545-155 | |
Donkey anti-chicken Alexa Fluor 647 | Jackson immunoresearch | 705-605-147 | |
DAPI | Invitrogen | D1306 | |
Tissue mounting | |||
Superfrost plus microscope slides | Fisher | 12-550-100 | |
Cover glass 22 x 22, 0 thickness | Electron Microscopy Sciences | 72198-10 | |
Silicone elastomer | Rogers Corp | HT-6220 | |
Clear nail polish | Electron Microscopy Sciences | 72180 | |
Prolong Gold antifade reagent | Invitrogen | P36930 | |
|
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