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Method Article
シナプス接続されたニューロンをトレースする方法が記載されている。我々は、目的の細胞集団は遺伝的に定義された種類の細胞からシナプス入力を受け取るかどうかを調べるために上流の細胞のTVAの特異性を利用する。
神経回路を研究するための古典的な方法は、かなり低いスループットです。特に経シナプスウイルス、仮性(PRV)と狂犬病ウイルス(RABV)、そして最近では、水疱性口内炎ウイルス(VSV)、回路を研究するために、ますます人気が高まっています。これらのより高いスループット方法は順行性または逆行どちらの方向でもニューロン間の送信、ウイルスを使用しています。
最近では、単シナプス逆行トレースのために修飾されたRABVが開発されました。 ( 図1A)。この方法では、糖タンパク質(G)遺伝子はウイルスゲノムから削除され、標的ニューロンでのみ補給。感染特異性はASLV-糖タンパク質と正常RABV-G1用RABV-G(/ RG)の細胞質ドメインの細胞外ドメインから成るキメラGを代入することによって達成される。このキメラGは具体的にTVAの受容体1を発現している細胞に感染します。をコードする遺伝子TVAはdきできます様々な方法で2月8日 elivered。 TVA発現ニューロンのRABV-Gの感染後、RABVはTVAの受容体との共同配信された、独自のGの性質によって逆方向に他の、シナプス接続されたニューロンに信号を送ることができます。この手法は、定義されたスターター細胞型へのすべての入力のサンプリングを提供し、定義された細胞型への入力の数が比較的多い(5-10%)2にラベルを付けます 。
我々は最近、経シナプストレーサー9としてVSVを使用するには、この手法を変更しました。 VSVのは、遺伝子発現の迅速性など、いくつかの利点があります。ここでは、詳細解像度を上げると超小型回路をプロービングするための有用なVSVを使用して、新しいウイルストレースシステムを。ウィッカーシャムらによるオリジナルの公表戦略。4 Whileとバイエルら TVA発現細胞に感染した当初は上に任意のニューロンと、そのプロジェクトの9許可の標識は、ここにVSVをテレビにのみ送信するように設計されました発現細胞( 図1B)。ウイルスは最初TVA発現ニューロンのニューロンの下流の感染を可能にするためにRABV-Gでシューされています。細胞のこの第一の集団を感染させた後、リリースされたウイルスは、TVA-発現細胞に感染することができます。経シナプスウイルスの拡散がTVA発現細胞に限られているため、定義された種類の細胞からの接続の有無の存在は、高分解能で調べることができます。これらの実験の実験のフローチャートを図2に示します。ここでは、マウス網膜で方向選択性のあること、モデル回路を示しています。我々は、網膜神経節細胞に星形アマクリン細胞(SACの)(のRGC)の接続性を検証する。
1。 cDNAからウイルスを作る:cDNAを用いワク-T7システム10からVSVの回復
2。 VSVのパッセージと集中
3。 VIR私達インジェクション
4。ティッシュ/ティッシュの準備を収穫
5。代表的な結果
cDNAから救出されるウイルスはTVA800細胞ではなく、293T細胞( 図3)に感染することができるはずです。 RABV-Gを供給することは、複数のセルトンの感染を可能に293Tを含むypes、。 / RGのゲノムはゲノムにコードされているのでしかし、TVA-発現細胞におけるはるかに高いレートで発生する細胞間に広がった。
いったんウイルスが10 8 FFU / mlおよび10 10 FFU / mlの間に濃縮された、典型的な力価の範囲です。これらの力価は、in vivoでの使用に適しています。
マウスへのLGN注入中に、我々は両方の一般的に感染するように、腹側LGN(vLGN)から背側LGN(dLGN)を区別しません。したがって、複数のRGCの種類は、小として、dLGNにかかるメラノプシンのRGC( 図4D)およびON-DSGCs( 図4E)としてvLGN、およびそれらのそのプロジェクトにこれらのそのプロジェクトを含めて、( 図4)標識になるあずまやのRGC( 図4C)と、ON-OFF-DSGCs( 図4F)。他の場所で報告されているように、RGC複数のタイプが(バイエルら 、レビューで)、SACのにウイルスを送信したが、ここで我々は唯一の焦点ON-OFF-DSGCsのよく研究された接続上のSACへ。
( - )私たちは遺伝子型cTVA(+)/チャット-Creのマウスに注入するときにTVAが発現されるべきではない、唯一のRGC( すなわち、 図 4)のラベルが付いていますこれらは初期のRGCによってRABV-Gシュードウイルスの取り込み、およびno普及発生に起因しています。全くのRGCは、これらのRGCの横長い軸索へのこれらのビリオンの無能に起因rVSVのLGN感染(/ RG)RABV-Gでシューしないウイルスから感染していません。しかし、LGNにcTVA(+)/ ChATCre(+)(とR26TdT(+))マウスに注射するとき、ウイルスの拡散が発生した、唯一のCreレポーター( すなわち、 図5)を発現する赤血球、へ。これらの抗ChATの抗体でも、細胞の共ラベル、SACの( 図5B '、C')としてのアイデンティティを確認し、2チャットラミナのみで階層化する。 DSGC当たりウイルス標識した嚢の数は、1から9の範囲であった。
図1もともと開発された方法に比べて私たち逆行経シナプストレースシステム。 ()は、(i)ウィッカーシャムらによって開発された方法では、 "スターターセルは" 3遺伝子でトランスフェクトされています具体的にトランスフェクトされた細胞の感染を可能にするために使用され、TVAの受容体; RABV-G RABVを補完するために使用され、どの自体は、G遺伝子が削除持っていた。とトランスフェクションされた細胞を同定する赤色蛍光タンパク質。 (II)/ RGのタンパク質で偽RABVはそれら黄色作り、TVA-発現細胞に感染します。 (ⅲ)逆行性経シナプス伝達は、上流のニューロンに発生します。 (b)(i)に我々の手法では、TVAの発現細胞を遺伝的に定義されており、条件付き赤色蛍光proteで標識されているインチ(ⅱ) "スターターセルは"それらのウイルスゲノムに/ RGの遺伝子をコードするVSVに感染している。これらのスターター細胞はTVAの受容体を発現しない。これらの細胞はスターターニューロンにシナプス入力を提供する場合にのみ、(iii)の逆行性経シナプス伝達はTVA発現ニューロンに発生します。 拡大図を表示するには、ここをクリックしてください 。
図2実験手順の概略図。 (a)まず、ウイルスをcDNAから救出されています。次いで、これを継代し、RABV-Gでシュー、そして濃縮して、滴定されています。このウイルスは、それが所望の時間インキュベートさせている脳に注入される。この後時間、目を収穫し、網膜を解剖し、分析されます。 RABV-Gでウイルスをpseudotypingの(B)の回路図。これは、脳内注射から網膜神経節細胞の感染に必要である。 RABV-G遺伝子が最初にTVAの受容体を発現している組織培養細胞にトランスフェクトする。次いで、これらの細胞をrVSV(/ RG)がウイルスに感染している。リリースビリオンは、ウイルスエンベロープでRABV-Gを持っていますが、ウイルスゲノムにRABV-Gの遺伝子を持っていないでしょう。 (C)は、マウスの概略はトリプルトランスジェニック動物のために必要な交差しています。条件TVAとtdTomato対立遺伝子が、TVAとtdTomato両方のみCre発現の歴史を持つ細胞で発現されるように、選択肢のCreドライバーに交差している。この例では、チャット·Creを使用しました。 (D)は網膜症の概略DSGC-SAC回路をトレースするため。 (C)に示すようなチャット細胞は、急行TVAとtdTomatoに作られています。のRGCはでLGNから感染している(B)で産生されたウイルスの重複感染。ウイルスがGFPを発現として、これらのRGCは緑色になります。次にウイルスは、それらが標識RGCに接続されている場合はチャットのみアマクリン細胞をTVA発現に広がっていく。これらの細胞は、赤と緑、または黄色の両方になります。 拡大図を表示するには、ここをクリックしてください 。
図3 293TとTVA800細胞上rVSV(/ RG)ウイルスの挙動。これらの細胞はRABV-Gでシュー低力価rVSV(/ RG)に感染させた。ウイルスは、感染後日数(DPI)の6時間後の感染(HPI)、1と2に示すように、時間の問題でTVA-発現細胞の間に広がるしかし、TVAの受容体を発現しない293T細胞、上に広がり、しかし私トンが発生した、はるかに遅く起きる。スケールバー=100μmである。
図4非TVA発現マウスのRGCの代表感染。動物はRABV-GでシューrVSV(/ RG)ウイルスとLGN、および2解像度採取された組織に注入した。 (A)は、スパース(RGCは黄色の矢印で示されています)または(B)の密な感染症は、注射のウイルスと品質の力価に応じて、取得することができる。 RGCの多くの異なったタイプの(C)は小さな東屋のRGC(D)タイプ1のメラノプシンのRGC、(E) - DSGCsオン、及び(F)は、ON-OFF-DSGCs、他の人の間を含めて、形態学に基づいて同定することができる。スケールバー=50μmである。
図5 rVSV(/ RG)のSACにON-OFF-DSGCsからの送信は、予想されるパターンに従います。 (A)は、ON-OFF-DSGCs複数のSAC(黄色の矢印)に送信するウイルス(緑の塗りつぶしと白矢頭)。 ( ')。彼らはTVA発現のSACであることを示すに、Creレポーターとの共同ラベルDSGCれていないすべての緑のセル。 (BC)DSGC(緑の塗りつぶしと白矢頭)とのSAC(黄色矢印)網膜内網状層(IPL)の適切なチャット層に階層化する。ウイルス送信の両方がONとOFF-嚢を含むように細胞。パネルB 'およびC'の中の数字は、IPLラミナを示す。 DSGCのソーマの場所は、矢印で示されますが、SACのを強調するためにパネルCに示されていません。スケールバー=50μmである。
神経回路を研究するためにウイルスを使用すると、接続されたニューロンの分析の比較的ハイスループットな方法である。しかし、VSVとRABVビリオンの両方を生成することは簡単ではありません。 cDNAからウイルスを救出するために、上記のプロトコルが用意されていますが、それはまだ低確率イベントです。 N、P、およびLプラスミドのそれぞれのレベルは細かく調整する必要があり、多くの...
特別な利害関係は宣言されません。
我々は、技術支援のための組換えVSVの変種を救出の支援のためのショーン·ウィーラン、とDIDEMゴズとライアンChrenekを承認したいと思います。この作品はハワードヒューズ(CLC)、および#NS068012-01(KTB)によってサポートされていました。
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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