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Method Article
Presentiamo una tecnica per l'etichettatura singoli neuroni nel sistema nervoso centrale (SNC) Drosophila Embrioni, che consente l'analisi della morfologia neuronale da una luce trasmessa o microscopia confocale.
In questo articolo viene descritto come etichettare singolarmente i neuroni del sistema nervoso centrale dell'embrione di Drosophila melanogaster mediante iniezione juxtacellular del DiI lipofilo fluorescente marker di membrana. Questo metodo permette la visualizzazione della morfologia delle cellule neuronali nei minimi dettagli. È possibile etichettare qualsiasi cella nel CNS: corpi cellulari dei neuroni bersaglio sono visualizzati sotto DIC ottiche o mediante espressione di un marcatore fluorescente genetico come GFP. Dopo etichettatura, la DiI può essere trasformato in un permanente macchia marrone da fotoconversione per permettere la visualizzazione della morfologia cellulare con luce trasmessa e ottica DIC. In alternativa, le cellule DiI-etichetta possono essere osservati direttamente con microscopia confocale, permettendo geneticamente introdotte proteine reporter fluorescenti da colocalised. La tecnica può essere utilizzata in qualsiasi animale, indipendentemente dal genotipo, rendendo possibile analizzare fenotipi mutanti a risoluzione singola cella.
La conoscenza della morfologia neuronale a livello delle singole celle è un presupposto fondamentale per la comprensione connettività neuronale e la funzione del SNC. Così, fin dai primi giorni di neuroscienze, i ricercatori hanno cercato di sviluppare singole tecniche di marcatura delle cellule (vedi 7 per una trattazione storica di questo numero). Metodi classici come colorazione di Golgi forniscono eccellente risoluzione di morfologia neuronale ma non sono adatti se si cerca di etichettare un particolare tipo di neurone in modo diretto, come colorazione avviene in modo casuale. Lo sviluppo di metodi per la colorazione di cellule singole mediante iniezione intracellulare o juxtacellular di coloranti da un microelettrodo affrontato l'obbligo di etichettatura specifica.
L'applicazione di una singola iniezione di Drosophila neurone colorante rappresentato una sfida importante, a causa delle piccole dimensioni sia dell'organismo e suoi neuroni. Tuttavia, la colorazione singolo neurone di embrionale Drosophila Neuroni è stato raggiunto a metà degli anni 1980 nel laboratorio di Corey Goodman 15. Mentre il metodo è stato eminentemente utile e ha fornito alcuni spunti importanti sui meccanismi per lo sviluppo neuronale in Drosophila nel corso degli ultimi 20-30 anni (ad esempio, 2, 10), molti lavoratori hanno evitato che, in gran parte a causa delle sue esigenze tecniche.
La disponibilità in anni più recenti di tecniche genetiche per l'etichettatura neuronale in Drosophila ha anche contribuito l'impopolarità di singola iniezione colorante neurone. Espressione GAL4-diretto di membrana mirati costrutti GFP in grado di fornire un'eccellente risoluzione della morfologia neurale 1, 20. Tuttavia, questo metodo ha alcune limitazioni: la spesso inevitabile espressione di GFP in cellule multiple possono oscurare la struttura dei singoli neuroni e una linea pilota GAL4 possono non essere disponibili per guidare l'espressione in un neurone specifico di interesse. Il marcm (Analisi Mosaico con un addettoMarker ressible Cell) Metodo 8 può fornire etichettatura di ogni neurone essenzialmente a livello di cella singola, ma non può essere usato con successo nell'embrione e larva presto a causa della lenta rotazione della proteina GAL80.
Date queste limitazioni di etichettatura genetica, noi crediamo che una singola iniezione colorante neurone nell'embrione Drosophila rimane una tecnica preziosa e merita una più ampia applicazione. Per promuovere questo obiettivo, forniamo qui una descrizione dettagliata del metodo. Un'illustrazione della sua potenza è fornito dal nostro conto recente della morfologia del set completo di interneuroni in neuromeres addominali dell'embrione ritardo Drosophila 14. Questo studio, che ha rivelato sia la variabilità morfologica dei singoli tipi di cellule neuronali e dei principi di organizzazione neuromere nel SNC dell'embrione, non sarebbe stato possibile con qualsiasi altro metodo di etichettatura attualmente disponibile.
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Abbiamo usato due varianti leggermente diverse del singolo metodo di etichettatura neurone nei nostri laboratori. Le differenze riguardano la raccolta degli embrioni, dechorionisation, devitellinisation e gradini sfilettatura embrioni. Figura 1 fornisce una panoramica dei passaggi comuni e divergenti delle varianti.
1. Preparazione di micro-aghi per la dissezione dell'embrione e Micropipette per iniezione Dye
2. Raccolta, montaggio e dissezione di embrioni
Devitellinisation e filettatura vengono eseguite manualmente utilizzando uno dei due metodi descritti in 2.3A e 2.3B.
3. Riempimento di Micropipette iniezione
Riempire a metà un 0,5 ml Eppendorf provetta per microcentrifuga conuna soluzione allo 0,1% del colorante carbocynanine DiI (Molecular Probes, Eugene, OR) in 100% di etanolo (assicurarsi di utilizzare EtOH 'secco' assoluta di evitare la precipitazione DII). Fare un piccolo foro nel coperchio del tubo e inserire l'estremità smussata della micropipetta attraverso il foro del coperchio. Lasciare che il DiI a salire il filamento per almeno 5 min. (Sempre coprire il foro nel coperchio quando non riempire una micropipetta per evitare l'evaporazione di etanolo).
Attrezzatura richiesta per neurone colorante iniettabile (Figura 3).
Microscopio. Un microscopio scena fissa deve essere utilizzato per l'iniezione neurone colorante per evitare il movimento verticale del dell'embrione durante la messa a fuoco. Qualsiasi tali movimenti spostare la pipetta dopo che è entrato in contatto con l'embrione. Abbiamo trovato sia la Zeiss Axioskop FS e le AX50/BX50 modelli fase Olympus fissi per essere adatto per questo scopo. Il microscopio dovrebbe essere dotato di ottiche di luce trasmessi DIC per la visualizzazione di neurons prima della colorazione. Il microscopio dovrebbe essere anche un montante piuttosto che un modello invertito. Con un microscopio verticale, la punta della micropipetta è sullo stesso lato dell'embrione come obiettivo visualizzazione, mentre con un microscopio invertito i due sono su lati opposti l'embrione. La disposizione Quest'ultimo compromette la qualità delle ottiche DIC. Il microscopio dovrebbe essere istituita per la microscopia a fluorescenza, con filtro idoneo per l'osservazione DII. Dal momento che DiI ha uno spettro relativamente ampio, con eccitazione e di emissione massimi a 549 e 565 nm molti set di filtri di questa gamma funzionerà, ad esempio quelli per Alexa 568, Cy3, rodamina, Texas Red o TRITC. Anche se è necessario prevedere un otturatore controllato elettronicamente nel percorso della sorgente di luce a fluorescenza, per consentire il funzionamento dell'otturatore senza contatto delle mani con il microscopio, abbiamo anche effettivamente etichettati in una configurazione che è stato dotato solo di un otturatore manuale. Infine, un alto ingrandimento, numerico ad elevata apertuacqua obiettivo re immersione è necessaria per l'osservazione durante l'iniezione. Tale obiettivo dovrebbe essere progettato per essere utilizzato senza un coprioggetto. Abbiamo utilizzato con successo il Achroplan 100x/1.0W Zeiss, Olympus FL LUMPlan 100x/1.0W, e Olympus FL LUMPlan / IR 60x/0.9 obiettivi W.
Un micromanipolatore è necessario per posizionare e spostare la micropipetta durante l'iniezione neurone colorante. Abbiamo usato sia il micromanipolatore Leica e un palco montato Narashige 3 assi micromanipolatore idraulico.
Un amplificatore DC intracellulare, con l'impianto per l'iniezione di corrente, è necessario per l'iniezione del iontoforetico DiI dalla micropipetta.
4. Procedura per l'iniezione Dye
5. Fotoconversione per l'esame con Ottica DIC
Il principio di fotoconversione è il (foto-) ossidazione del DAB dalla luce fluorescente emessa dalla cellula colorata durante l'illuminazione con la lunghezza d'onda appropriata. Questo significa che le cellule luminose sono photoconverted in tempi più brevi rispetto alle cellule debolmente colorate. Se le cellule più marcate in un campione troppo differente per quanto riguarda la loro luminosità questo può portare a difficulties in photoconverting tutti in stessa qualità (si veda la Figura 4C): in questo caso si può decidere su un compromesso fra trascurare le cellule più deboli (con illuminazione breve) o accettare che le cellule luminose cominciano a gonfiarsi (con più illuminazione) . Se tutte le celle sono troppo debolmente etichettati (e quindi la necessità di illuminazione molto lunga), fondo causata da perossidasi endogene può diventare un problema. Poiché DAB è tossico deve essere maneggiato con cura. I rifiuti possono essere 'disattivato' con il 7% di cloro sbiancante.
6. L'esame al microscopio confocale
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La figura 4 illustra i risultati tipici della tecnica, si descrive qui. Figura 4A illustra un esempio di una piena interneurone DiI singolo che è stato pulito photoconverted. Si dimostra in modo esauriente la quantità di dettagli questi offrono preparazioni. Se visto sotto ottiche DIC contesto spaziale della cella etichettata all'interno del tessuto non marcato circostante diventa visibile, ad esempio, la posizione del corpo cellulare all'interno della corteccia e del...
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Uno dei principali vantaggi di Drosophila come sistema modello è che permette l'analisi di sviluppo e funzione del livello di singole cellule. Questo è particolarmente utile per quanto riguarda il sistema nervoso, in cui la diversità di tipi di cellule è eccezionalmente elevata e la funzione e la morfologia delle cellule vicine può essere totalmente differente.
Il metodo qui presentiamo permette l'etichettatura dei singoli neuroni con un colorante che può essere trasfo...
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Gli autori dichiarano di non avere conflitto di interessi finanziari.
Questo lavoro è stato sostenuto da un finanziamento della DFG a GMT
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
Nome del reagente / materiale | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
REAGENTI | |||
DAB | Sigma-Aldrich | D-5905 | 2-3 mg / ml in 100 mM Tris-HCl, pH 7,4 |
DiI | Probes Invitrogen / Molecular | D-282 | 1 mg / ml in etanolo |
Formaldeide | Merck Millipore | 7,4% in PBS | |
Glicerina | Roth | 3783 | 70% in PBS |
Eptano Colla | Beiersdorf AG | Cello 31-39-30 * | diluire ca. 1 a 1 con n-eptano |
PBS | 1x | ||
TRIS | Roth | 4855 | |
Vectashield | Vector Laboratories | H1000 | |
ATTREZZATURE | |||
Microscopio confocale | Leica | TCS SP2 | per visualizzare e documentare labelings in fluorescenza |
DC - unmplifier | Dragan Corporation | Cornerstone ION-100 | effettuare le labelings |
Coprioggetto | Menzel | BB018018A1 | 18 x 18 mm |
Coprioggetto | Menzel | BB024060A1 | 24 x 60 mm |
Dissezione Microscopio | Leica | MZ8 | per preparare e disect embrioni |
Appartamento Capillari | Hilgenberg | diametro esterno 1 mm, spessore vetro 0,1 millimetri | |
Iniezione Capillari | Scienza Prodotti | GB 100 TF 8P | |
Micromanipolatore R | Leica | effettuare le labelings | |
Modello P-97 | Sutter Instruments | per tirare capillari | |
Oggetto Slides | Marienfeld Superior | 1000000 | |
Microscopio scientifico | Zeiss | Axioskop 2 mot | per visualizzare labelings dopo fotoconversione |
Microscopio scientifico | Olimpo | BX50 | effettuare le labelings |
Sony MC3255 Videocamera | Sony / AVT Horn | Sony MC3255 | registrare labelings dopo fotoconversione |
Tabella 1.
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