A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
אנו מציגים טכניקה לסימון תאי עצב בודדים במערכת העצבים המרכזית (CNS) של דרוזופילה עוברים, המאפשר הניתוח של מורפולוגיה עצבית על ידי אור או שודר או מיקרוסקופיה confocal.
במאמר זה יתאר כיצד בנפרד לתייג תאי עצב במערכת העצבים המרכזיים העוברית של דרוזופילה melanogaster על ידי ההזרקה של juxtacellular DiI סמן lipophilic ניאון הממברנה. שיטה זו מאפשרת הדמיה של מורפולוגיה של תאים עצבית בפירוט רב. אפשר לתייג את כל תאים במערכת העצבים מרכזיים: גופי תא של הנוירונים היעד הם דמיינו תחת אופטיקה DIC או על ידי ביטוי של סמן גנטי ניאון כגון ה-GFP. לאחר תיוג, DiI יכול להפוך לחום קבוע כתם ידי photoconversion כדי לאפשר הדמיה של מורפולוגיה תא עם אור מועבר ואופטיקה DIC. לחלופין, את התאים שכותרת DiI-ניתן לצפות ישירות עם מיקרוסקופיה confocal, המאפשרים חלבוני כתב ניאון הציגו גנטי להיות colocalised. הטכניקה יכולה לשמש בכל בעל חיים, ללא קשר לגנוטיפ, כך שניתן לנתח פנוטיפים מוטציה ברזולוצית תא בודדה.
ידע של מורפולוגיה עצבית ברמה של תאים בודדים הוא תנאי מפתח להבנת קישוריות עצבית ותפקוד מערכת עצבים מרכזיים. כך, החל מהימים הראשונים של מדעי המוח, החוקרים בקשו לפתח טכניקות תיוג תא בודדות (ראה 7 לטיפול הסטורי של בעיה זו). שיטות קלסיות כגון צביעת Golgi לספק רזולוציה מצוינת של מורפולוגיה עצבית אך אינן מתאימים אם אחד מבקש לתייג סוג מסוים של נוירון באופן מכוון, כמכתים מתרחשת באופן אקראי. הפיתוח של שיטות להכתמת תאים בודדים על ידי הזרקה תאית או juxtacellular של צבעים מmicroelectrode התייחס לדרישה של תיוג ספציפי.
היישום של זריקה אחת נוירון לצבוע כדי תסיסנית הציג אתגר גדול, בגלל גודלו הקטן של שניהם האורגניזם ותאי העצב שלה. עם זאת, כתמי נוירון בודדים של עוברית דרוזופילה הושגו באמצע 1980 במעבדה של הקורים 15 גודמן. בעוד השיטה הייתה בהחלט שימושית וספקה כמה תובנה חשובות על מנגנונים להתפתחות עצבית בדרוזופילה במשך 20-30 השנים האחרונות (לדוגמה, 2, 10), עובדים רבים נרתעו ממנו, בעיקר בגלל הדרישות הטכניות שלה.
הזמינה בשנים האחרונות יותר של טכניקות גנטיות לתיוג עצבי בדרוזופילה גם תרם לפופולריות של הזרקת צבע נוירון בודדה. ביטוי GAL4 ביים של מבני GFP קרום ממוקדים יכול לספק פתרון מצוין למורפולוגיה עצבית 1, 20. עם זאת, לשיטה זו יש מגבלות מסוימות: הביטוי לעתים קרובות בלתי הנמנע של ה-GFP בתאים מרובים יכול לטשטש את המבנה של תאי עצב בודד וקו נהג GAL4 לא יהיה זמין לנהוג ביטוי בתא עצב מסוים של ריבית. MARCM (ניתוח פסיפס עם ציטוטמרקר סלולרי ressible) שיטה 8 יכול לספק תיוג של מהות כל נוירון ברמת התא הבודדה, אך לא ניתן להשתמש בהצלחה בעובר והזחל מוקדם בגלל התחלופה האיטית של חלבון GAL80.
בהתחשב במגבלות אלה של תיוג גנטי, אנו מאמינים כי הזרקת צבע נוירון הבודדה בעובר דרוזופילה נשארת טכניקה חשובה וראויה ליישום רחב יותר. כדי לקדם מטרה זו, אנו מספקים כאן תיאור מפורט של השיטה. המחשת כוחה מסופקת על ידי החשבון האחרון שלנו על המורפולוגיה של הסט השלם של interneurons בneuromeres בטן של העובר מאוחר תסיסנית 14. מחקר זה, שחשף גם את השונות מורפולוגית של סוגי תאים עצביים בודדים ועקרונות של ארגון neuromere במערכת העצבים המרכזיים של העובר, לא היה אפשרי עם כל שיטת תיוג זמינה אחרת.
אנחנו השתמשנו בשתי גרסות שונות מעט של שיטת תיוג נוירון הבודדה במעבדות שלנו. ההבדלים מתייחסים לאוסף העובר, dechorionisation, devitellinisation וצעדי המגואלת בדם עובר. איור 1 נותן סקירה של השלבים הנפוצים והמתפצלים של הגרסות.
1. הכנת מייקרו מחטים לנתיחת עובר וmicropipettes להזרקה די
2. אוסף, הרכבה וDissection של עוברים
Devitellinisation והמגואלת בדם נעשים באופן ידני באמצעות אחת משתי השיטות שתוארו ב2.3A ו2.3B.
3. מילוי של micropipettes הזרקה
מחצית למלא צינור 0.5 מ"ל אפנדורף microfuge עם0.1% פתרון של carbocynanine לצבוע DiI (בדיקות מולקולריות, יוג'ין, OR) באתנול 100% (הקפד להשתמש EtOH 'יבש' מוחלט, כדי למנוע משקעי DiI). עושה חור צר במכסה של הצינור ולהכניס את הקצה הקהה של micropipette דרך החור במכסה. אפשר DiI לעלות את הנימה לפחות 5 דקות. (תמיד לכסות את החור במכסה כאשר אינו ממלא micropipette כדי למנוע אידוי של אתנול).
ציוד דרוש לנוירון צבע הזרקה (איור 3).
מיקרוסקופ. מיקרוסקופ במה קבועה יש להשתמש להזרקת צבע נוירון כדי להימנע מתנועה אנכית של העובר בהתמקדות. כל תנועה כזו לעקור פיפטה לאחר שהוא בא במגע עם העובר. מצאנו גם Zeiss Axioskop FS וAX50/BX50 מודלי במה הקבועה אולימפוס להיות מותאמים היטב למטרה זו. מיקרוסקופ צריך להיות מצויד באופטיקה DIC אור המועבר להדמיה של neurתוספות לפני הצביעה. מיקרוסקופ צריך גם להיות זקוף ולא מודל הפוך. עם מיקרוסקופ זקוף, קצה micropipette הוא באותו הצד של העובר כמטרת צפייה, ואילו עם מיקרוסקופ הפוך שניים בצדדים מנוגדים של העובר. ההסדר זה האחרון פוגע באיכות האופטיקה DIC. מיקרוסקופ יש להגדיר למיקרוסקופ פלואורסצנטי, עם סט מסנן מתאים לתצפית DiI. מאז DiI יש ספקטרום רחב comparably עם עירור ופליטה היא מקסימום 549 וב565 ננומטר רב קובע מסנן בטווח זה עובד, למשל אלה לAlexa 568, Cy3, rhodamine, טקסס האדומה או TRITC. למרות שזה נוח שיתאים לתריס אלקטרוני מבוקר בדרכו של מקור האור פלואורסצנטי, כדי לאפשר הפעלה של התריס ללא מגע יד עם מיקרוסקופ, גם כיניתי את היעילות על התקנה אשר הייתה מצויד רק בתריס ידני. לבסוף, הגדלה גבוהה, גבוה המספרי apertuמטרת טבילה במים מחדש נדרשת להשגחה במהלך זריקה. מטרה זו צריכה להיות מתוכננת לשימוש ללא coverslip. אנחנו השתמשנו בהצלחה Zeiss Achroplan 100x/1.0W, אולימפוס LUMPlan פלורידה 100x/1.0W, ואולימפוס LUMPlan 60x/0.9 יעדי FL / IR W.
Micromanipulator נדרש למקם ולהזיז את micropipette במהלך הזרקת צבע תא עצב. יש לנו להשתמש גם micromanipulator היקה וmicromanipulator שלב רכוב Narashige 3-ציר הידראולי.
מגבר תאי בירה, עם המתקן להזרקה נוכחית, הוא נדרש הזרקת iontophoretic של DiI מmicropipette.
4. הליך להזרקה די
5. Photoconversion לבחינת השימוש אופטיקה DIC
עיקרון photoconversion הוא החמצון (צילום-) של DAB ידי אור הניאון הנפלט על ידי התא המוכתם בתאורה עם אורך הגל המתאים. משמעות הדבר הוא תאים בהירים הנם photoconverted בזמן קצר יותר בהשוואה לתאים חלשים מוכתמים. אם מספר תאים שכותרתו בדגימה 1 שונה יותר מדי לגבי הבהירות שלהם זה יכול להוביל לdifficulties בphotoconverting כולם באותה איכות (ראה איור 4 ג): במקרה זה ייתכן שיצטרך להחליט על פשרה בין מזניח את התאים החלשים יותר (באמצעות תאורה קצרה) או לקבל את העובדה שהתאים הבהירים מתחילים להתנפח (באמצעות תאורה ארוכה יותר) . אם כל התאים מסומנים מדי חלש (ולכן צורך הרבה זמן תאורה), רקע שנגרם על ידי peroxidases אנדוגניים יכול להפוך לבעיה. מאז DAB הוא רעיל זה צריך להיות מטופל בזהירות. פסולת יכולה להיות 'מבוטלת' עם כלור 7% לבנים.
6. בדיקה על ידי מיקרוסקופיה confocal
איור 4 ממחיש תוצאות טיפוסיות של הטכניקה, שאנו מתארים כאן. האיור 4A מראה דוגמה של interneuron אחת DiI מלא שphotoconverted נקי. זה יפה ממחיש את כמות הפרטים אלה הצעת הכנות. כאשר מתחת אופטיקה DIC ההקשר המרחבי של התא המסומן בתוך הרקמה הסובבת הלא מתויגת-הופך לגלוי, למשל
אחד יתרונות עיקריים של דרוזופילה כמודל למערכת הוא שהיא מאפשרת ניתוח של התפתחות ותפקוד ברמה של תאים בודדים. זה שימושי במיוחד לגבי מערכת עצבים, שם המגוון של סוגי תאים הוא גבוה במיוחד והתפקוד והמורפולוגיה של תאי שכנים יכולים להיות שונים לחלוטין.
החוקרים מצהירים כי אין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.
עבודה זו נתמכה על ידי מענק מDFG לGMT
Name | Company | Catalog Number | Comments |
שם מגיב / חומרים | חברה | מספר קטלוגים | תגובות |
ריאגנטים | |||
DAB | סיגמה אולדריץ | D-5905 | 2-3 מ"ג / מ"ל ב100 מ"מימ TRIS-HCL, pH 7.4 |
DiI | Invitrogen בדיקות / מולקולריות | D-282 | 1 מ"ג / מ"ל באתנול |
פורמלדהיד | מרק Millipore | 7,4% ב PBS | |
גליצרול | רוט | 3783 | 70% ב PBS |
Heptane דבק | Beiersdorf AG | צ'לו 31-39-30 * | לדלל CA. 1-1 עם n-heptane |
PBS | 1x | ||
TRIS | רוט | 4855 | |
Vectashield | מעבדות וקטור | H1000 | |
ציוד | |||
מיקרוסקופ confocal | ליקה | TCS SP2 | כדי להציג ולתעד labelings בפלואורסצנטי |
DC -mplifier | דרגן חברה | אבן הפינה ION-100 | כדי לבצע את labelings |
Coverslips | מנזל | BB018018A1 | 18 מ"מ x 18 |
Coverslips | מנזל | BB024060A1 | 24 מ"מ x 60 |
ביתור מיקרוסקופ | ליקה | MZ8 | להכין וdisect עוברים |
נימים שטוחות | Hilgenberg | מ"מ קוטר חיצוני 1; עובי 0.1 מ"מ glas | |
הזרקת נימים | מוצרי מדע | 100 GB TF 8P | |
R micromanipulator | ליקה | כדי לבצע את labelings | |
דגם P-97 | סאטר מכשירים | למשוך נימים | |
שקופיות אובייקטים | Marienfeld Superior | 1000000 | |
מיקרוסקופ המדעי | Zeiss | Axioskop 2 mot | כדי להציג labelings לאחר photoconversion |
מיקרוסקופ המדעי | אולימפוס | BX50 | כדי לבצע את labelings |
מצלמת וידאו הסוני MC3255 | סוני / AVT הורן | סוני MC3255 | כדי להקליט labelings לאחר photoconversion |
טבלת 1.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved