È necessario avere un abbonamento a JoVE per visualizzare questo. Accedi o inizia la tua prova gratuita.
Method Article
Un metodo di tracciare neuroni sinapticamente collegate è descritto. Usiamo specificità TVA di una cella a monte per sondare se una popolazione di cellule riceve input sinaptico da tipi di cellule geneticamente definiti.
I metodi classici per studiare i circuiti neuronali sono velocità piuttosto bassa. Transsynaptic virus, in particolare la pseudorabbia (PRV) e del virus della rabbia (RABV), e più recentemente virus della stomatite vescicolare (VSV), per lo studio di circuiti, sta diventando sempre più popolare. Questi metodi di throughput superiori usare virus che trasmettono tra neuroni sia in direzione anterograda o retrograda.
Recentemente, un RABV modificato per monosinaptico retrograda traccia è stata sviluppata. (Figura 1A). In questo metodo, la (G) gene glicoproteina viene eliminato dal genoma virale, e fornita solo in neuroni mirati. Specificità infezione si ottiene sostituendo un G chimerico, composto del dominio extracellulare del ASLV A-glicoproteina e il dominio citoplasmatico del RABV-G (A / RG), per il normale RABV-G 1. Questo G chimerico infetta specificamente le cellule che esprimono il recettore TVA 1. Il gene che codifica TVA può essere delivered con vari metodi 2-8. Dopo RABV-G infezione di un TVA che esprimono neurone, il RABV può trasmettere ad altri neuroni, sinapticamente collegate in senso retrogrado di natura della sua G privato, che era co-espresso con il recettore TVA. Questa tecnica etichetta un numero relativamente elevato di ingressi (5-10%) 2 su un tipo di cellula definito, fornendo un campione di tutti gli ingressi su un tipo di avviamento definito cella.
Recentemente abbiamo modificato questa tecnica da utilizzare VSV come transsynaptic tracciante 9. VSV ha diversi vantaggi, tra cui la rapidità di espressione genica. Qui i dettagli di un nuovo sistema di tracciamento virale utilizzando utile per sondare microcircuiti con risoluzione maggiore VSV. Mentre le strategie originali pubblicati da Wickersham et al. 4 e Beier et al. 9 etichettatura permesso di eventuali neuroni che sul progetto inizialmente-infetti TVA esprimono cellule, qui VSV è stato progettato per trasmettere solo alla TVA-cellule esprimenti (Figura 1B). Il virus viene prima pseudotyped con RABV-G per consentire infezione di neuroni a valle di TVA-neuroni che esprimono. Dopo aver infettato questa prima popolazione di cellule, il virus rilasciato può infettare solo TVA-esprimenti cellule. Perché la diffusione transsynaptic virale è limitata a TVA-esprimenti cellule, presenza di assenza di connettività di tipi cellulari definiti può essere esplorato con alta risoluzione. Un diagramma di flusso sperimentale di questi esperimenti è mostrata in Figura 2. Qui mostriamo un modello di circuito, che di direzione selettività nella retina di topo. Esaminiamo la connettività di starburst cellule amacrine (ZSC) a cellule gangliari della retina (RGC).
1. Fare Virus da cDNA: Recupero di VSV da cDNA utilizzando Vaccinia-T7 sistema 10
2. Passaggio e concentrazione di VSV
3. Virnoi iniezione
4. Raccolta del tessuto / tessuto di preparazione
5. Risultati rappresentativi
Il virus che viene salvata da cDNA dovrebbe essere in grado di infettare TVA800 cellule, ma non le cellule 293T (Figura 3). Fornendo il RABV-G permette l'infezione di cellule T piùIPI, incluse 293T. Tuttavia, poiché il genoma A / RG è codificato nel genoma, diffuso tra cellule avviene ad una velocità molto più elevata TVA-esprimenti cellule.
Una volta che il virus è concentrato, tipica gamma titoli tra 10 8 ffu / ml e 10 10 ffu / ml. Questi titoli sono adeguati per l'utilizzo in vivo.
Durante l'iniezione LGN nel mouse, non distinguiamo LGN dorsale (dLGN) da ventrale LGN (vLGN), sia come di solito si infettano. Pertanto, più tipi di RGC diventano etichettata (Figura 4), compresi quelli che progetto al vLGN, come melanopsina RGCs (Figura 4D) e ON-DSGCs (figura 4E), e quelli che progetto al dLGN, come la piccola pergolato RGC (Figura 4C) e ON-OFF-DSGCs (4F Figura). Anche se più di un tipo di virus RGC trasmessa alle ZSC, come riportato altrove (Beier et al., In revisione), qui ci concentriamo solole ben studiate connessioni di ON-OFF-DSGCs alle ZSC.
Quando si inietta topi del genotipo cTVA (+) / chat-Cre (-), in cui non TVA dovrebbe essere espresso, solo RGC sono etichettati (ad esempio Figura 4). Questi sono dovuti alla captazione iniziale della RABV G-virus pseudotyped dai RGCs, e non si verifica diffusione. Non RGC sono infettati da una infezione di LGN rVSV (A / RG) virus non pseudotyped con RABV-G, a causa di una incapacità di questi virioni trasversali per gli assoni lunghi di questi RGC. Tuttavia, quando si inietta cTVA (+) / ChATCre (+) (e R26TdT (+)) topi nel LGN, diffusione virale si verifica, solo a globuli rossi, che esprimono il reporter Cre (cioè Figura 5). Queste cellule anche co-etichette con l'anti-ChAT anticorpo, e stratificare solo in due lamine ChAT, confermando la loro identità come ZSC (5B Figure ', C'). Il numero delle ZSC viralmente marcate per DSGC variava da uno a nove.
Figura 1. Retrograda nostro sistema di rintracciamento transsynaptic rispetto al metodo originariamente sviluppato. (A) (i) Nel metodo sviluppato da Wickersham e colleghi, "cellule avviamento" sono trasfettate con tre geni: il recettore TVA, utilizzati per consentire specificamente infezione di cellule trasfettate, la RABV-G, utilizzato per integrare il RABV, che sé aveva il gene G soppresso e una proteina fluorescente rossa per identificare cellule trasfettate. (Ii) Un RABV pseudotyped con la proteina A / RG infetta TVA-esprimenti cellule, rendendole giallo. (Iii) la trasmissione retrograda transsynaptic si verifica per i neuroni a monte. (B) (i) Nel nostro metodo, TVA cellule che esprimono sono definite geneticamente, e sono etichettate con un condizionale prote rosso fluorescentepollici (ii) Le "celle di avviamento" sono quelli infettati da un VSV codificante il gene A / RG nel genoma virale. Queste cellule di avviamento non esprimono il recettore TVA. (Iii) la trasmissione retrograda transsynaptic viene in TVA-neuroni che esprimono solo se queste cellule fornire input sinaptico sui neuroni avviamento. Clicca qui per ingrandire la figura .
Figura 2. Schematica della procedura sperimentale. (A) In primo luogo, il virus viene salvato da cDNA. Viene poi diversi passaggi e con pseudotyped RABV-G, e concentrata e titolati. Questo virus viene poi iniettato nel cervello, dove viene fatta incubare per il periodo di tempo desiderato. Dopo questotempo, l'occhio è raccolto, e la retina dissezionato e analizzato. (B) Schema di pseudotipizzazione il virus con RABV-G. Ciò è necessario per l'infezione delle cellule gangliari retiniche da un'iniezione cervello. Il RABV-G gene viene prima transfettato in cellule di coltura tissutale esprime il recettore TVA. Queste cellule vengono quindi infettate con il rVSV (A / RG) virus. I virioni rilasciati avranno RABV-G nella busta virale, ma non hanno il gene per RABV-G nel genoma virale. (C) Un schematica del mouse attraversa necessaria triple animali transgenici. Condizionali alleli TVA tdTomato e sono attraversate da un driver Cre di scelta, in modo tale che sia TVA e tdTomato sono espressi solo in cellule con anamnesi espressione Cre. In questo esempio, abbiamo usato ChAT-Cre. (D) Un schematico della retina infezione per rintracciare DSGC SAC-circuiti. Le cellule ChAT sono fatti per esprimere TVA e tdTomato, come mostrato in (C). RGC sono infettati da un LGN inperfezione del virus prodotto in (B). Come il virus esprime GFP, questi RGC sarà verde. Il virus viene poi diffuso solo a TVA-esprimono ChAT cellule amacrine se sono collegati al RGC etichetta. Queste cellule saranno sia rosso e verde, o giallo. Clicca qui per ingrandire la figura .
Figura 3. Comportamento del rVSV (A / RG) virus sul 293T e TVA800 cellule. Queste cellule sono state infettate con un basso titolo rVSV (A / RG) pseudotyped con RABV-G. Il virus si diffonde tra TVA-cellule che esprimono in poche ore, come mostrato a 6 ore dopo l'infezione (HPI), 1 e 2 giorni dopo l'infezione (DPI). Tuttavia, la diffusione di cellule 293T, che non esprimono il recettore TVA, se it si verifica, avviene molto più lentamente. Barra di scala = 100 micron.
Figura 4. Infezioni rappresentativi di RGC di non TVA topi che esprimono. Animali sono stati iniettati nella LGN con il rVSV (A / RG) virus pseudotyped con RABV-G, e tessuto raccolto 2 dpi. (A) Sparse (RGC indicato da frecce gialle) o (B) infezioni dense può essere ottenuta, a seconda del titolo del virus e la qualità di iniezione. Molti tipi differenti di RGC possono essere identificati in base alla morfologia, anche (C) piccolo pergolato RGC, (D) di tipo 1 RGC melanopsina, (E) ON-DSGCs, e (F) ON-OFF-DSGCs, tra gli altri. Barre di scala = 50 micron.
Figura 5. RVSV (A / RG) trasmissione da ON-OFF-DSGCs alle ZSC segue lo schema previsto. (A) ON-OFF-DSGCs (freccia bianca con verde riempimento) trasmettere virus al ZSC multiple (frecce gialle). (A '). Tutte le celle verdi che non sono il DSGC co-etichetta con il giornalista Cre, che indica che essi sono TVA che esprimono ZSC. (BC) Il DSGC (freccia bianca con verde di riempimento) e ZSC (frecce gialle) stratificano negli strati ChAT appropriate della retina strato interno plessiforme (IPL). Le celle a cui trasmette virus includono sia ON e OFF-ZSC. Numeri in pannelli B 'e C' indicano le lamine IPL. La posizione del soma DSGC è solo indicato dalla freccia, ma non come da tabella C per evidenziare le ZSC. Barre di scala = 50 micron.
Usando virus per studiare circuiti neurali è un metodo relativamente elevata velocità di analizzare neuroni collegati. Tuttavia, generando sia VSV e virioni RABV non è banale. Anche se il protocollo di cui sopra per il salvataggio virus dal cDNA è fornito, è ancora una bassa probabilità dell'evento. I livelli di ciascuna delle N, P, L e plasmidi bisogno di essere regolato con precisione, e molte prove e repliche deve essere fatto per garantire soccorso virale. La formazione della particella ribonucleotide inco...
Nessun conflitto di interessi dichiarati.
Si desidera ringraziare Sean Whelan per l'assistenza con il salvataggio varianti VSV ricombinanti, e Didem Goz e Ryan Chrenek per l'assistenza tecnica. Questo lavoro è stato sostenuto da HHMI (CLC), e # 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 | |
|
Richiedi autorizzazione per utilizzare il testo o le figure di questo articolo JoVE
Richiedi AutorizzazioneThis article has been published
Video Coming Soon