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Method Article
Procédé de traçage neurones connectés synaptique est décrit. On utilise la spécificité de la TVA une cellule amont pour sonder si une population cellulaire d'intérêt synaptique reçoit une entrée à partir de types de cellules génétiquement déterminées.
Les méthodes classiques d'étude des circuits neuronaux débit assez faible. Transsynaptique virus, en particulier la pseudo-rage (PRV) et le virus de la rage (RABV), et plus récemment virus de la stomatite vésiculaire (VSV), pour l'étude des circuits, est de plus en plus populaire. Ces méthodes à utiliser plus les virus qui transmettent entre les neurones, soit la direction antérograde ou rétrograde.
Récemment, un RABV modifié pour monosynaptique rétrograde traçage a été développé. (Figure 1A). Dans cette méthode, la glycoprotéine (G), le gène est supprimé à partir du génome viral, et réapprovisionné seulement dans les neurones cibles. Spécificité infection est obtenue en substituant une chimère G, composé du domaine extracellulaire de la glycoprotéine ASLV-A et le domaine cytoplasmique de la RABV-G (A RG /), pour la normale RABV-G 1. Cette chimère G infecte spécifiquement les cellules exprimant le récepteur TVA 1. Le gène codant pour la TVA peut d étéelivered par diverses méthodes 2-8. Après RABV-G infection d'un neurone TVA exprimant, le RABV peut transmettre à d'autres neurones, synapses connectées dans un sens rétrograde par la nature de son propre G qui était co-délivré avec le récepteur TVA. Cette technique qualifie un nombre relativement important d'entrées (10.05%) 2 sur un type cellulaire défini, la fourniture d'un échantillon de toutes les entrées sur un type cellulaire défini démarreur.
Nous avons récemment modifié cette technique à utiliser VSV comme un traceur transsynaptique 9. VSV a plusieurs avantages, notamment la rapidité de l'expression des gènes. Ici, nous détaillons un nouveau système de suivi à l'aide virale utiles pour sonder les microcircuits avec une résolution accrue VSV. Alors que les stratégies originales publiées par Wickersham et al. 4 et Beier et al. 9 étiquetage de tous les permis de neurones qui projettent sur un premier-infectés TVA exprimant des cellules, ici VSV a été conçu pour transmettre uniquement à la télévisionCellules exprimant A-(figure 1B). Le virus est d'abord pseudotypés avec RABV-G pour permettre l'infection des neurones en aval de TVA exprimant neurones. Après avoir infecté de cette première population de cellules, le virus ne peut infecter publié TVA cellules exprimant. Parce que la propagation virale transsynaptique est limitée à TVA cellules exprimant, la présence de l'absence de connectivité de types de cellules définies peuvent être explorées avec une grande résolution. Un diagramme expérimental de ces expériences est montré dans la figure 2. Ici, nous montrons un circuit modèle, celui de la direction de la sélectivité dans la rétine de la souris. Nous examinons la connectivité des cellules amacrines starburst (ZSC) pour les cellules ganglionnaires de la rétine (CGR).
1. Faire virus à partir d'ADNc: Recouvrement de la VSV à partir d'ADNc en utilisant la vaccine-T7 système 10
2. Passage et la concentration de la VSV
3. VirNous injection
4. La récolte de tissus / Tissue Préparation
5. Les résultats représentatifs
Le virus qui est sauvé d'ADNc doit être capable d'infecter les cellules TVA800, mais pas les cellules 293T (Figure 3). Fournir le RABV-G permet l'infection de cellules T multipleypes, y compris 293T. Toutefois, étant donné que le génome A RG / est encodée dans le génome, répartis entre les cellules se produit à un rythme beaucoup plus élevé dans les cellules exprimant TVA.
Une fois que le virus est concentré, plage typique titres entre 10 8 ffu / ml et 10 10 ffu / ml. Ces titres sont suffisants pour une utilisation in vivo.
Lors de l'injection LGN dans la souris, on ne distingue pas LGN dorsale (dLGN) à partir ventrale LGN (vLGN), à la fois typiquement s'infecter. Par conséquent, plusieurs types RGC deviennent marqués (figure 4), y compris ceux qui projettent vers l'vLGN, comme mélanopsine CGR (figure 4D) et ON-DSGCs (figure 4E), et ceux qui projettent vers l'dLGN, comme le petit- tonnelle CGR (figure 4C) et ON-OFF-DSGCs (Figure 4F). Bien que plus d'un type de RGC virus transmis aux ZSC, tel que rapporté ailleurs (Beier et al., En révision), ici on se concentre uniquementsur les connexions bien étudiées de ON-OFF-DSGCs à ZSC.
Lorsque nous injectons des souris de génotype (+) CTVA / ChAT-Cre (-), où aucune TVA devrait se traduire, seulement CGR sont étiquetées (Figure ie 4). Elles sont dues à l'absorption initiale du virus RABV-G pseudotypés par les CGR et la dissémination se fait pas. Pas de CGR sont infectés par une infection de LGN rVSV (A RG /) virus non pseudotypés avec RABV-G, en raison de l'incapacité de ces virions à transversaux les longs axones de ces CGR. Toutefois, lors de l'injection CTVA (+) / ChATCre (+) (et R26TdT (+)) des souris dans le LGN, la propagation du virus se produit, seulement pour les globules rouges, qui expriment le journaliste Cre (figure soit 5). Ces cellules a également co-étiquette avec l'anticorps anti-Chat, et stratifier seulement dans deux lames ChAT, confirmant leur identité en tant que ZSC (Figures 5B ', C'). Le nombre des ZSC virale marqués par DSGC variait de un à neuf.
Figure 1. Notre système rétrograde transsynaptique traçage par rapport à la méthode développée à l'origine. (A) (i) Dans la méthode développée par Wickersham et ses collègues, «les cellules de démarrage" sont transfectées avec trois gènes: le récepteur TVA, utilisés pour permettre l'infection spécifique de cellules transfectées, la RABV-G, utilisée pour compléter le RABV, qui elle a supprimé le gène G et une protéine fluorescente rouge pour identifier les cellules transfectées. (Ii) Une RABV pseudotypé par la protéine A RG / infecte les cellules exprimant TVA, ce qui les rend jaune. (Iii) la transmission rétrograde transsynaptique se produit pour les neurones en amont. (B) (i) Dans notre méthode, les cellules exprimant TVA sont définies génétiquement, et sont marquées avec un prote conditionnelle rouge fluorescentpo (ii) Les "cellules de démarrage" sont ceux qui sont infectés par un VSV codant pour le gène A RG / dans le génome viral. Ces cellules démarrage n'expriment pas le récepteur TVA. (Iii) la transmission rétrograde transsynaptique se produit à la TVA exprimant neurones que si ces cellules fournissent entrées synaptiques sur les neurones du démarreur. Cliquez ici pour agrandir la figure .
Figure 2. Schéma de la procédure expérimentale. (A) Tout d'abord, le virus est sauvé d'ADNc. Il est ensuite repiquées et pseudotypés avec RABV-G, et concentré et titrés. Ce virus est ensuite injecté dans le cerveau, où il est laissé à incuber pendant la période de temps désirée. Après cettetemps, l'œil est récolté, et la rétine disséqué et analysé. (B) Schéma de pseudotypage le virus avec RABV-G. Cela est nécessaire pour l'infection des cellules ganglionnaires de la rétine d'une injection de cerveau. Le gène RABV-G est d'abord transfecté dans des cellules de culture de tissu exprimant le récepteur de TVA. Ces cellules sont ensuite infectées avec le rVSV (A RG /) virus. Les virions libérés auront RABV-G dans l'enveloppe virale, mais n'auront pas le gène de la RABV-G dans le génome viral. (C) Un schéma de la souris passe nécessaire pour triple animaux transgéniques. Conditionnelles allèles TVA et tdTomato sont croisés à un chauffeur de Cre de choix, tels que TVA et tdTomato sont exprimés uniquement dans les cellules ayant des antécédents d'expression de Cre. Dans cet exemple, nous avons utilisé ChAT-Cre. (D) Un schéma de l'infection rétinienne afin de tracer DSGC-SAC circuits. Les cellules ChAT sont faites pour exprimer TVA et tdTomato, comme indiqué en (C). CGR sont infectés par une LGN dansinfection du virus produit dans (B). Comme le virus exprime la GFP, ces CGR sera vert. Le virus s'est ensuite propagée seulement à TVA exprimant ChAT cellules amacrines s'ils sont connectés à la RGC étiquetés. Ces cellules vont être à la fois rouge et vert, ou jaune. Cliquez ici pour agrandir la figure .
Figure 3. Comportement des rVSV (A RG /) de virus sur les cellules 293T et TVA800. Ces cellules ont été infectées avec un faible rVSV titre (A RG /) pseudotypés avec RABV-G. Le virus se propage entre les cellules exprimant la TVA en quelques heures, comme illustré à 6 heures après l'infection infection (HPI), 1 et 2 jours après (DPI). Cependant, la propagation des cellules 293T, qui n'expriment pas le récepteur TVA, si jet se produit, se produit beaucoup plus lent. Barre d'échelle = 100 um.
Figure 4. Infections représentatifs de CGR de non-TVA souris exprimant. Les animaux ont été injectés dans le LGN avec le rVSV (A RG /) virus pseudotypés avec RABV-G, et le tissu récolté 2 ppp. (A) dispersé (RGC indiqué par des flèches jaunes) ou (B) les infections denses peuvent être obtenus, selon le titre de virus et de la qualité de l'injection. De nombreux types de CGR peuvent être identifiés en se basant sur la morphologie, y compris (C) CGR petite tonnelle, (D) de type 1 RGC mélanopsine, (E) SUR-DSGCs, et (F) ON-OFF-DSGCs, entre autres. Barres d'échelle = 50 um.
Figure 5. RVSV (A RG /) de transmission de ON-OFF-DSGCs aux ZSC suit le rythme attendu. (A) ON-OFF-DSGCs (tête de flèche blanche avec du vert remplissage) transmettent le virus aux ZSC multiples (flèches jaunes). (A '). Toutes les cellules vertes qui ne sont pas du DSGC co-étiquette avec le journaliste Cre, ce qui indique qu'ils sont TVA exprimant ZSC. (Colombie-Britannique) Le DSGC (tête de flèche blanche avec du vert de remplissage) et ZSC (flèches jaunes) stratifier en couches ChAT appropriés de la couche plexiforme interne rétinienne (IPL). Les cellules à laquelle les transmet virus comprennent à la fois sur et hors ZSC. Les chiffres en panneaux B 'et C' indiquent les lames IPL. L'emplacement du soma DSGC est seulement indiqué par la flèche, mais ne figurent pas dans le panneau C pour mettre en évidence les ZSC. Barres d'échelle = 50 um.
Utilisation de virus pour étudier les circuits neuronaux est une méthode débit relativement élevé d'analyser les neurones connectés. Cependant, générer à la fois des virions VSV et RABV n'est pas trivial. Bien que le protocole ci-dessus pour le sauvetage du virus à partir d'ADNc est fourni, il est toujours un événement à faible probabilité. Les niveaux de chacune des N, P et L plasmides doivent être finement ajusté, et de nombreux essais et répétitions doivent être effectuées pour assurer...
Aucun conflit d'intérêt déclaré.
Nous tenons à remercier Sean Whelan de l'aide pour sauver variantes VSV recombinants, et Didem Goz et Ryan Chrenek pour l'assistance technique. Ce travail a été soutenu par HHMI (CTC), et n ° 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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