We would like to thank Dr. Alengo Nyamay'antu and Dr. Ilse Timmerman for their advices about lentiviral packaging. This work is supported by an American Heart Association Scientist Development Grant 10SDG4170137.

<ol><li>Gross, W. O., Schopf-Ebner, E., Bucher, O. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Technique+for+the+preparation+of+homogeneous+cultures+of+isolated+heart+muscle+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+cell+research%22%5BJournal%5D)">Technique for the preparation of homogeneous cultures of isolated heart muscle cells.</a> Experimental cell research. 53, 1-10 (1968).</li>
<li>Toraason, M., Luken, M. E., Breitenstein, M., Krueger, J. A., Biagini, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparative+toxicity+of+allylamine+and+acrolein+in+cultured+myocytes+and+fibroblasts+from+neonatal+rat+heart%5BTitle%5D)+AND+%22Toxicology%22%5BJournal%5D)">Comparative toxicity of allylamine and acrolein in cultured myocytes and fibroblasts from neonatal rat heart.</a> Toxicology. 56, 107-117 (1989).</li>
<li>MacGregor, R. R., Klein, R. M., Bansal, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Secretion+of+plasminogen+activator+activity+from+neonatal+rat+heart+cells+is+regulated+by+hormones+and+growth+factors%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+the+New+York+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Secretion of plasminogen activator activity from neonatal rat heart cells is regulated by hormones and growth factors.</a> Annals of the New York Academy of Sciences. 752, 331-342 (1995).</li>
<li>Louch, W. E., Sheehan, K. A., Wolska, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Methods+in+cardiomyocyte+isolation%2C+culture%2C+and+gene+transfer%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+molecular+and+cellular+cardiology%22%5BJournal%5D)">Methods in cardiomyocyte isolation, culture, and gene transfer.</a> Journal of molecular and cellular cardiology. 51, 288-298 (2011).</li>
<li>Wolska, B. M., Solaro, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Method+for+isolation+of+adult+mouse+cardiac+myocytes+for+studies+of+contraction+and+microfluorimetry%5BTitle%5D)+AND+%22The+American+journal+of+physiology%22%5BJournal%5D)">Method for isolation of adult mouse cardiac myocytes for studies of contraction and microfluorimetry.</a> The American journal of physiology. , 271-1250 (1996).</li>
<li>Kaestner, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Isolation+and+genetic+manipulation+of+adult+cardiac+myocytes+for+confocal+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Isolation and genetic manipulation of adult cardiac myocytes for confocal imaging.</a> J Vis Exp. 31 (31), (2009).</li>
<li>Xu, X., Colecraft, H. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Primary+culture+of+adult+rat+heart+myocytes%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Primary culture of adult rat heart myocytes.</a> J Vis Exp. 28 (28), (2009).</li>
<li>Pinz, I., Zhu, M., Mende, U., Ingwall, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+improved+isolation+procedure+for+adult+mouse+cardiomyocytes%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+biochemistry+and+biophysics%22%5BJournal%5D)">An improved isolation procedure for adult mouse cardiomyocytes.</a> Cell biochemistry and biophysics. 61, 93-101 (2011).</li>
<li>Sreejit, P., Kumar, S., Verma, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+improved+protocol+for+primary+culture+of+cardiomyocyte+from+neonatal+mice.+In+vitro+cellular+%26+developmental+biology%5BTitle%5D)+AND+%22Animal%22%5BJournal%5D)">An improved protocol for primary culture of cardiomyocyte from neonatal mice. In vitro cellular & developmental biology.</a> Animal. 44, 45-50 (2008).</li>
<li>Ehler, E., Moore-Morris, T., Lange, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Isolation+and+Culture+of+Neonatal+Mouse+Cardiomyocytes%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Isolation and Culture of Neonatal Mouse Cardiomyocytes.</a> J Vis Exp. 79 (79), (2013).</li>
<li>Kass-Eisler, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+determination+of+adenovirus-mediated+gene+delivery+to+rat+cardiac+myocytes+in+vitro+and+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Quantitative determination of adenovirus-mediated gene delivery to rat cardiac myocytes in vitro and in vivo.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 90, 11498-11502 (1993).</li>
<li>Wasala, N. B., Shin, J. H., Duan, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+evolution+of+heart+gene+delivery+vectors%5BTitle%5D)+AND+%22The+journal+of+gene+medicine%22%5BJournal%5D)">The evolution of heart gene delivery vectors.</a> The journal of gene medicine. 13, 557-565 (2011).</li>
<li>Metzger, J. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMetzger%2C+JM+%22Cardiac+Cell+and+Gene+Transfer%3A+Principles%2C+Protocols%2C+and+Applications%22">Cardiac Cell and Gene Transfer: Principles, Protocols, and Applications</a>. , Humana Press. Totowa, N.J. (2003).</li>
<li>Naldini, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+gene+delivery+and+stable+transduction+of+nondividing+cells+by+a+lentiviral+vector%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">In vivo gene delivery and stable transduction of nondividing cells by a lentiviral vector.</a> Science. 272, 263-267 (1996).</li>
<li>Zhao, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lentiviral+vectors+for+delivery+of+genes+into+neonatal+and+adult+ventricular+cardiac+myocytes+in+vitro+and+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Basic+research+in+cardiology%22%5BJournal%5D)">Lentiviral vectors for delivery of genes into neonatal and adult ventricular cardiac myocytes in vitro and in vivo.</a> Basic research in cardiology. 97, 348-358 (2002).</li>
<li>Bonci, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advanced%27+generation+lentiviruses+as+efficient+vectors+for+cardiomyocyte+gene+transduction+in+vitro+and+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Gene+therapy%22%5BJournal%5D)">Advanced' generation lentiviruses as efficient vectors for cardiomyocyte gene transduction in vitro and in vivo.</a> Gene therapy. 10, 630-636 (2003).</li>
<li>Murakami, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+FGF+system+has+a+key+role+in+regulating+vascular+integrity%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+clinical+investigation%22%5BJournal%5D)">The FGF system has a key role in regulating vascular integrity.</a> The Journal of clinical investigation. 118, 3355-3366 (2008).</li>
<li>Nakano, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spinning-disk+confocal+microscopy+--+a+cutting-edge+tool+for+imaging+of+membrane+traffic%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+structure+and+function%22%5BJournal%5D)">Spinning-disk confocal microscopy -- a cutting-edge tool for imaging of membrane traffic.</a> Cell structure and function. 27, 349-355 (2002).</li>
<li>Adams, M. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+high-speed+multispectral+spinning-disk+confocal+microscope+system+for+fluorescent+speckle+microscopy+of+living+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+%28San+Diego%2C+Calif%22%5BJournal%5D)">A high-speed multispectral spinning-disk confocal microscope system for fluorescent speckle microscopy of living cells.</a> Methods (San Diego, Calif. 29, 29-41 (2003).</li>
<li>Wilson, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spinning-disk+microscopy+systems.+Cold+Spring+Harbor+protocols%29%5BTitle%5D)+AND+%222010%2C+pdb+top88%2C+doi%3A10.1101%2Fpdb.top88%22%5BJournal%5D)">Spinning-disk microscopy systems. Cold Spring Harbor protocols).</a> 2010, pdb top88, doi:10.1101/pdb.top88. , (2010).</li>
<li>Collins, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ImageJ+for+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22BioTechniques%22%5BJournal%5D)">ImageJ for microscopy.</a> BioTechniques. 43, 25-30 (2007).</li>
<li>Schneider, C. A., Rasband, W. S., Eliceiri, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((NIH+Image+to+ImageJ%3A+25+years+of+image+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis.</a> Nature. 9, 671-675 (2012).</li>
<li>Schindelin, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fiji%3A+an+open-source+platform+for+biological-image+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Fiji: an open-source platform for biological-image analysis.</a> Nature. 9, 676-682 (2012).</li>
<li>Wang, X., McManus, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lentivirus+production%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Lentivirus production.</a> J Vis Exp. 32 (32), (2009).</li>
<li>Li, M., Husic, N., Lin, Y., Snider, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Production+of+lentiviral+vectors+for+transducing+cells+from+the+central+nervous+system%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Production of lentiviral vectors for transducing cells from the central nervous system.</a> J Vis Exp. 63 (63), 10-3791 (2012).</li>
<li>Mendenhall, A., Lesnik, J., Mukherjee, C., Antes, T., Sengupta, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Packaging+HIV-+or+FIV-based+lentivector+expression+constructs+and+transduction+of+VSV-G+pseudotyped+viral+particles%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Packaging HIV- or FIV-based lentivector expression constructs and transduction of VSV-G pseudotyped viral particles.</a> J Vis Exp. 62 (62), 10-3791 (2012).</li>
<li>Durocher, Y., Perret, S., Kamen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-level+and+high-throughput+recombinant+protein+production+by+transient+transfection+of+suspension-growing+human+293-EBNA1+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nucleic+acids+research%22%5BJournal%5D)">High-level and high-throughput recombinant protein production by transient transfection of suspension-growing human 293-EBNA1 cells.</a> Nucleic acids research. 30, (2002).</li>
<li>Erbacher, P., Roche, A. C., Monsigny, M., Midoux, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Putative+role+of+chloroquine+in+gene+transfer+into+a+human+hepatoma+cell+line+by+DNA%2Flactosylated+polylysine+complexes%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+cell+research%22%5BJournal%5D)">Putative role of chloroquine in gene transfer into a human hepatoma cell line by DNA/lactosylated polylysine complexes.</a> Experimental cell research. 225, 186-194 (1996).</li>
<li>McSharry, J., Benzinger, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Concentration+and+purification+of+vesicular+stomatitis+virus+by+polyethylene+glycol+%27precipitation%27%5BTitle%5D)+AND+%22Virology%22%5BJournal%5D)">Concentration and purification of vesicular stomatitis virus by polyethylene glycol 'precipitation'.</a> Virology. 40, 745-746 (1970).</li>
<li>Wulff, N. H., Tzatzaris, M., Young, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monte+Carlo+simulation+of+the+Spearman-Kaerber+TCID50%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+clinical%22%5BJournal%5D)">Monte Carlo simulation of the Spearman-Kaerber TCID50.</a> Journal of clinical. 2, 10-1186 (2012).</li>
<li>Kaerber, G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKaerber%2C+G+%22Beitrag+zur+kollektiven+Behandlung+pharmakologischer+Reihenversuche.+In%3A+Beitrag+zur+kollektiven+Behandlung+pharmakologischer+Reihenversuche.+162%22">Beitrag zur kollektiven Behandlung pharmakologischer Reihenversuche. In: Beitrag zur kollektiven Behandlung pharmakologischer Reihenversuche. 162</a>. , Springer. Berlin, 480–483. (1931).</li>
<li>Sakurai, T., Tsuchida, M., Lampe, P. D., Murakami, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cardiomyocyte+FGF+signaling+is+required+for+Cx43+phosphorylation+and+cardiac+gap+junction+maintenance%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+cell+research%22%5BJournal%5D)">Cardiomyocyte FGF signaling is required for Cx43 phosphorylation and cardiac gap junction maintenance.</a> Experimental cell research. 319, 2152-2165 (2013).</li>
<li>Ueno, H., Gunn, M., Dell, K., Tseng, A., Williams, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+truncated+form+of+fibroblast+growth+factor+receptor+1+inhibits+signal+transduction+by+multiple+types+of+fibroblast+growth+factor+receptor%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+biological+chemistry%22%5BJournal%5D)">A truncated form of fibroblast growth factor receptor 1 inhibits signal transduction by multiple types of fibroblast growth factor receptor.</a> The Journal of biological chemistry. , 267-1470 (1992).</li>
<li>Li, Y., Basilico, C., Mansukhani, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell+transformation+by+fibroblast+growth+factors+can+be+suppressed+by+truncated+fibroblast+growth+factor+receptors%5BTitle%5D)+AND+%22Molecular+and+cellular+biology%22%5BJournal%5D)">Cell transformation by fibroblast growth factors can be suppressed by truncated fibroblast growth factor receptors.</a> Molecular and cellular biology. 14, 7660-7669 (1994).</li>
<li>Murakami, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((FGF-dependent+regulation+of+VEGF+receptor+2+expression+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+clinical+investigation%22%5BJournal%5D)">FGF-dependent regulation of VEGF receptor 2 expression in mice.</a> The Journal of clinical investigation. 121, 2668-2678 (2011).</li>
<li>Bazan, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contractility+assessment+in+enzymatically+isolated+cardiomyocytes%5BTitle%5D)+AND+%22Biophysical+reviews%22%5BJournal%5D)">Contractility assessment in enzymatically isolated cardiomyocytes.</a> Biophysical reviews. , 231-2310 (2012).</li>
<li>Clark, W. A., Rudnick, S. J., Simpson, D. G., LaPres, J. J., Decker, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cultured+adult+cardiac+myocytes+maintain+protein+synthetic+capacity+of+intact+adult+hearts%5BTitle%5D)+AND+%22The+American+journal+of+physiology%22%5BJournal%5D)">Cultured adult cardiac myocytes maintain protein synthetic capacity of intact adult hearts.</a> The American journal of physiology. , 264-573 (1993).</li>
</ol>

The authors have nothing to disclose.

新生児ラットから単離された初代心筋細胞は、長いin vitroで心筋細胞の機能を研究するために使用されてきた。このプロトコルは、第4℃でトリプシンO / Nで消化し、次いで精製されたコラゲナーゼ、二段階の酵素消化法を用いて、仔ラットから新生児の心筋細胞を単離するための方法が記載されている。精製されたコラゲナーゼ工程を用いる利点の一つは、酵素の同じグレードの全ての単離のために使用されることである。このように、単離された細胞の品質と量は実験から実験と一致している。 細胞培養物の形質導入の高い効率は、所定の実験が必要である場合には、アデノウイルスに関連したより高い形質導入効率を考えると、アデノウイルスを使用することをお勧めします。高レベルの形質導入が不要な場合は、レンチウイルスベクターを使用することができる。アデノウイルスまたはレンチウイルスベクターのいずれかを使用するオプションを持つことが容易適切なtransdを達成することを可能にする遺伝子の異なるタイプのはじめ発​​現レベル。共焦点スピニングディスク顕微鏡またはICCを用いて生細胞イメージングにより検出された蛍光強度は、レンチウイルス形質導入後の非常に低い場合、目的の遺伝子を発現させるために、異なるプロモーターを使用する別のレンチウイルス導入ベクターを使用してこの問題を解決することができる。 WBによって検出されたバンドは、アデノウイルス形質導入後のわずかである場合、アデノウイルスベクターを用いて、これが低力価のウイルスストックを示すことができる。その場合には、先に進む前に細胞内での増殖によってより高い力価のアデノウイルス溶液を調製することをお勧めします。 この技術の1つの制限は、単離された生存可能な心筋細胞の収率が精製されたコラゲナーゼを用いても、実験する実験からの非常に一貫性がないことである。再現性のイメージング実験を行うためには、ステップ1.2.13での上清中の孤立した心筋細胞を選択した後に生存細胞をカウントすることをお勧めします。プロトコルセクションにある。その後、SE様々な希釈率でガラスボトムディッシュ上で心筋細胞を編細胞が添付したら、計画された実験のための適切な細胞濃度で料理を選択します。 新生児の心筋細胞を使用することの多くの利点があるが、いくつかの欠点もある。主な欠点は、成人の心筋細胞からの明確な違いである。完全に分化した成人の心筋細胞は棒状であり、孤立した新生児の初代心筋細胞は、全ての方向36に広がるのに対し、孤立した大人の初代心筋細胞は、その棒状の形態を維持。孤立し、成人および新生児の心筋細胞間の表現型の違いは、遺伝子発現の37の彼らのパターンに反映されます。したがって、分化した心筋細胞が必要とされる実験のために、成人の心筋細胞の単離のためのプロトコルは、4が必要であろう。 組換えのアデノウイルスやレンチウイルス形質導入を採用共焦点回転するディスク顕微鏡と組み合わせて、初代ラット新生児の心筋細胞へのタンパク質は、私たちは、培養生きた初代細胞内のタンパク質の機能を解析することができます。細胞内に目的の遺伝子を導入するために、トランスフェクションを利用する既存の方法に対して、このプロトコルの重要な利点は、アデノウイルスおよびレンチウイルスが非常に効率的にほぼ全ての細胞における目的の遺伝子の発現をもたらす細胞に取り込まれることである文化。さらに、遺伝子発現のためのウイルスの二つの異なるタイプの使用は、簡単に複数の遺伝子のための適切な伝達率および発現レベルを達成することができる。 siRNAは、化学的アゴニストおよびアンタゴニストはさらに遺伝子およびそれらがコードするタンパク質の機能を撹乱し、分析するために、このシステムでも使用することができる。 心の準備は、プロトコルで非常に重要なステップです。可能な限り迅速に、身体から心を取り除きます。に確認してください細胞の生存率を高く保つためにすぐに氷上にそれらを置く。もう一つの重要なステップは、高品質、力価、レンチウイルス/アデノウイルス株の製造である。質の悪いウイルスストックが使用される場合、目的の遺伝子の形質導入および発現レベルが低くなる。したがって、それらは、イメージング研究には適していない。 この技術の重要な将来のアプリケーションでは、マウスの心筋細胞での「使用されます。この方法は、マウス新生児心筋細胞の単離のために使用することができるかどうかをパイロット研究試験は有望な結果が得られている。によるラットのものと比較してマウス心臓の比較的小さなサイズのために、より少ない組織が最初に得られる。従って、より少ない細胞は、動物の同じ数を使用して、単一の手順で単離されているが、単に単離のためのより多くのマウスを用いて、この障害物を排除すべきである。マウス心筋細胞を単離する能力は、研究者が遺伝的に修飾されたm個から単離された細胞の機能を調べることを可能にする氷（トランスジェニック、ノックアウト、ノックイン）目的の遺伝子の特定の形態を研究するために製造されている。 心臓血管研究の主要な障害の1つは、リアルタイムでインビボで心臓組織において発現所定の遺伝子の発現および機能を調べることに伴う困難であった。しかしながら、機能的な拍動心筋細胞を単離ウイルス形質導入を用いて細胞機能を調節し、その後、共焦点スピニングディスク顕微鏡を用いてリアルタイムでそれらを研究する能力は、 インビボでの心筋細胞の役割を解明し、このギャップを埋めるのに役立つ。この方法は、細胞レベルで心筋細胞の機能を理解するための簡略化されたシステムを提供しています。これは、遺伝子発現の摂動が心筋細胞の機能を変化させる方法のリアルタイム分析を可能にする。心筋細胞の生細胞イメージングは​​、心筋細胞の機能へのさらなる洞察を提供します。このような洞察力は、基本的なcardiovasculaの進歩につながる心臓血管疾患の治療のための新規な治療法をもたらすr個の研究。

初代ラット新生児の心筋細胞は、長い試験管 1 に心筋細胞の機能を調べるために用いられてきた。彼らはいくつかのよく確立された方法2-4でラットの子から隔離するのは簡単です。最も一般的な方法は、従来の細胞分離に対する心臓の結合組織を消化するコラゲナーゼまたはトリプシンを採用しています。研究者はまた、大人のげっ歯類5-8だけでなく、新生仔マウス9,10から心筋細胞を単離する方法を開発した。 このプロトコルは、2段階の酵素消化手順を用いて、新生仔ラットから心筋細胞を単離するための方法を記載している。トリプシンは最初に、4℃でO / Nを使用し、次いで、37℃で、精製されたコラゲナーゼ4℃でのトリプシンのO / Nと心臓組織のインキュベーションは、温かい酵素液2シーケンシャルインキュベーションを用いる方法に比べて収穫細胞に必要な手順を軽減します。加えて、精製されたCOを使用して、むしろ粗酵素よりllagenase、ロット間変動は、このように強化された再現性を提供し、排除することができる。 特定のタンパク質の機能的研究は、多くの場合、アデノウイルス11-13および/ ​​または14-16レンチウイルスを用いたタンパク質発現系を使用する。 [注意事項]ウイルス産生および操作は、NIHガイドラインに従って実施されるべきである。 アデノウイルスは、宿主ゲノムに組み込まれない。これは、分裂細胞​​および非分裂細胞を含めたほとんどの細胞型、ならびに初代細胞および樹立細胞株における形質導入の非常に高い効率を有する。これは、アデノウイルスの遺伝子発現のための信頼性のベクトルになります。アデノウイルスベクターによってコードされるタンパク質の高レベルの形質導入後48時間以内に発症し、それらは数週間続く ​​ことができる17。しかし、タンパク質発現のためのアデノウイルスを使用して1つの欠点は、組換えADEの開発novirusは複雑で時間がかかるの両方です。多くの研究者は組換え遺伝子発現のためのレンチウイルスに目を向けてきたのはこの欠点は、部分的に説明しています。アデノウイルス構築とは異なり、レンチウイルスコンストラクトを生成することは、迅速かつ簡単です。レンチウイルスは、一般に、アデノウイルス形質導入のより低い効率を有するが、分裂および非分裂細胞の両方において、それらは、宿主ゲノムに組み込まない。その結果、形質導入された遺伝子の発現は、アデノウイルス、レンチウイルスに対するよりも、より安定である。 による顕微鏡の分野における技術の進歩のために、組換えタンパク質を発現する細胞の生細胞画像を取り込むことがはるかに簡単である。これは、さらに、取得ビデオレート速度で成り立つ。これは研究者は、目的のタンパク質の特定の改変は、機能的に、リアルタイムで細胞に影響を与える方法を決定することができます。共焦点回転ディスク顕微鏡は、LIVのための最適な手法にするいくつかの重要な機能を持っているEセルイメージング18,19。同時に、点走査型共焦点顕微鏡よりもはるかに少ないレーザーパワーを利用して横河スピニングディスクは、はるかに迅速な画像取得を可能にする。これらの特別な機能の両方は、レーザがサンプルに同時に通過する多数の孔を含有する共焦点スピニングディスク、によるものである。収集中に、ディスク自体は、迅速かつ継続的に18〜20を回転させる。顕微鏡のオートフォーカスシステムを使用することにより、安定したフォーカスが長期間にわたって維持される。これは研究者が十分に焦点を当てた生細胞の画像を撮影することができます。取得した画像を動画ファイルとして再生されます。画像は、ImageJの21,22、フィジー23、又は他の市販のソフトウェアなどの画像解析ソフトウェアを用いて分析する。

<table><tbody><tr><td>1 Scissors for decapitation</td><td>WPI</td><td>501749</td><td>Autoclave before use</td></tr><tr><td>1 Fine scissors for heart isolation and chopping</td><td>WPI</td><td>14393</td><td>Autoclave before use</td></tr><tr><td>2 Fine forceps (Dumont No. 5)</td><td>Sigma</td><td>F6521</td><td>Autoclave before use</td></tr><tr><td>3 Sterilized 10 cm plastic dishes</td><td>Sigma</td><td>CLS430165</td><td>For heart isolation</td></tr><tr><td>3.5 cm Glass bottom culture dishes</td><td>MatTek</td><td>P35G-1.5-20-C</td><td>For final plating of cardiomyocytes for future live cell imaging. Micro-Dishes from ibidi are an acceptable alternative.</td></tr><tr><td>3.5 cm Glass bottom culture dishes</td><td>MatTek</td><td>P35G-0.17-14-C</td><td>For TIRF or high resolution image</td></tr><tr><td>Ethanol solution, 70% (v/v) in water</td><td>Sigma</td><td>E7148</td><td></td></tr><tr><td>2% Gelatin</td><td>Sigma</td><td>G1393</td><td></td></tr><tr><td>1 Sterilized 10 cm plastic dish</td><td>Sigma</td><td>CLS430165</td><td>For trypsinization</td></tr><tr><td>Aluminium foil</td><td>Any brand</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Parafilm</td><td>Sigma</td><td>P7543</td><td></td></tr><tr><td>Two 10 cm plastic cell culture dish</td><td>Sigma</td><td>CLS430165</td><td>For selection</td></tr><tr><td>Autopipette</td><td>Drummond Scientific</td><td>4-000-300</td><td>For trituration</td></tr><tr><td>Cell counter</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cellometer, automated cell counter</td><td>nexcelom</td><td></td><td>To check and count cells</td></tr><tr><td>Microscope and hematocytometer</td><td>Any brand</td><td></td><td>To check and count cells</td></tr><tr><td>Trypan blue solution, 0.4%</td><td>invitrogen</td><td>15250-061</td><td></td></tr><tr><td>CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; incubator</td><td>Sanyo</td><td>MCO-19AIC</td><td></td></tr><tr><td>Incubating orbital shaker</td><td>Sigma</td><td>Z673129</td><td>To shake heart tissue with collagenase at 37 &amp;deg;C at 170-200 rpm</td></tr><tr><td>10 mg/ml BrdU solution</td><td>BD Pharmingen</td><td>550891</td><td></td></tr><tr><td>DMEM, high glucose</td><td>invitrogen</td><td>41965039</td><td>Mix medium as indicated in the protocol and warm before use</td></tr><tr><td>MEM</td><td>invitrogen</td><td>31095029</td><td>Mix medium as indicated in the protocol and warm before use</td></tr><tr><td>Fetal bovine serum</td><td>invitrogen</td><td>26140079</td><td></td></tr><tr><td>Penicillin-streptomycin (10,000 U/ml)&amp;nbsp;</td><td>invitrogen</td><td>15140-122</td><td></td></tr><tr><td>Section 2 Lentiviral transduction</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>3 Packaging plasmids</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>pMDLg/pRRE</td><td>Addgene</td><td>12251</td><td></td></tr><tr><td>pRSV-Rev</td><td>Addgene</td><td>12253</td><td></td></tr><tr><td>pMD2.G</td><td>Addgene</td><td>12259</td><td></td></tr><tr><td>The lentiviral transfer vector, pLVX-IRES-Puro</td><td>Clontech</td><td>632183</td><td></td></tr><tr><td>Opti-MEM (serum-free medium)</td><td>invitrogen</td><td>31985070</td><td></td></tr><tr><td>Transfection reagent</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>polyethyleneimine&amp;ldquo;Max&amp;rdquo;, (MW 40,000) - High Potency Linear PEI (Equivalent to Mw 25,000 in Free Base Form)&amp;nbsp;</td><td>Polysciences</td><td>24765-2</td><td>It can be substituted with X-tremeGENE 9 from Roche</td></tr><tr><td>X-tremeGENE 9</td><td>Roche</td><td>6365779001</td><td>substitute for PEI as transfection reagent</td></tr><tr><td>Chloroquine</td><td>Sigma</td><td>C6628</td><td>Dissolve in water and make 100 mM stock solution. Inhibition of endosomal acidification can be achieved with 10-100 &amp;mu;M Chloroquine.</td></tr><tr><td>HEPES</td><td>Sigma</td><td>H3375</td><td></td></tr><tr><td>10 ml Luer-Lok syringe, sterilized</td><td>BD</td><td>309604</td><td></td></tr><tr><td>0.45 &amp;mu;m filters</td><td>Sigma</td><td>F8677</td><td>Use only cellulose acetate or polyethersulfone (PES) (low protein binding) filters. Do not use nitrocellulose filters. Nitrocellulose binds surface proteins on the lentiviral envelope and destroys the virus.</td></tr><tr><td>Hexadimethrine bromide</td><td>Sigma</td><td>H9268</td><td>Dissolve in water and make 8 mg/ml stock solution, then filter it to sterilize.</td></tr><tr><td>Polyethylene glycol 6,000</td><td>Sigma</td><td>81260</td><td></td></tr><tr><td>Sodium chloride</td><td>Sigma</td><td>S9888</td><td></td></tr><tr><td>Sodium hydroxide</td><td>Sigma</td><td>S5881</td><td></td></tr><tr><td>Section 3 Adenoviral transduction</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>HEK 293T cells</td><td>ATCC</td><td>CRL-11268</td><td></td></tr><tr><td>Some 10 cm cell culture dishes</td><td>Sigma</td><td>CLS430165</td><td></td></tr><tr><td>96-Well microplate with lid, flat-bottom, tissue culture, sterile</td><td>BD Falcon</td><td>353072</td><td>For titration</td></tr><tr><td>Multichannel pipette, 10-100 &amp;mu;l, 8-channel</td><td>eppendorf</td><td>3122 000.035</td><td></td></tr><tr><td>Section 4 Live cell imaging</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Spinning disk confocal microspopy</td><td>PerkinElmer</td><td>L7267000</td><td></td></tr><tr><td>A temperature-controlled chamber</td><td>Any brand</td><td></td><td>To keep temperature at 37 &amp;deg;C</td></tr><tr><td>A CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; environmental system</td><td>Any brand</td><td></td><td>Optional to maintain CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; concentration optimal</td></tr><tr><td>CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; Independent medium, no glutamine</td><td>invitrogen</td><td>18045-054&amp;nbsp;&amp;nbsp;</td><td>For long time time-lapse imaging</td></tr><tr><td>DMEM, high glucose, HEPES, no phenol red</td><td>invitrogen</td><td>21063-029</td><td>For long time time-lapse imaging</td></tr></tbody></table>

live cell imaging of primary rat neonatal cardiomyocytes following adenoviral and lentiviral transduction using confocal spinning disk microscopy

彼らは簡単に単一のプロシージャで大量に単離することができるので、初代ラット新生児心筋細胞では、基本的なin vitroでの心血管系の研究に有用です。原因顕微鏡技術の進歩には、細胞への毒性に関する最小限の懸念をリアルタイムに細胞事象を調査する目的で生細胞の画像をキャプチャすることは比較的容易である。このプロトコルは、細胞の性質を調節するためのレンチウイルスおよびアデノウイルス形質導入後の共焦点回転ディスク顕微鏡を用いて、初代ラット新生児心筋細胞の生細胞タイムラプス画像を撮影する方法を説明します。ウイルスは二つの異なるタイプのアプリケーションは、簡単に2つの異なる遺伝子のための適切な伝達率および発現レベルを達成することができる。ウェル集束生細胞画像が長期間にわたって安定したフォーカスを維持し、顕微鏡のオートフォーカスシステムを用いて得ることができる。この方法は、外因的にエンジニアの機能を適用すること初代培養細胞において発現編タンパク質は分析することができる。さらに、このシステムは、siRNAの使用を介して、並びに化学モジュレーターの遺伝子の機能を調べるために使用することができる。

技術は、レンチウイルスをコードするEGFP（強化緑色蛍光タンパク質）タグ化Cx43の（コネキシン43）又は細胞におけるEGFP-タグ融合タンパク質を発現するために使用された変異したCx43 32、およびアデノウイルスをコードFGFR1DN（線維芽細胞増殖因子受容体1ドミナントネガティブを説明するために）セル33-35においてFGFシグナリングをシャットダウンするために使用した。心筋細胞の単離後三日間は、孤立した心筋細胞は、細胞中のEGFP標識タンパク質を発現させるためにレンチウイルスを形質導入した。次に、レンチウイルス形質導入の3日後に、孤立した心筋細胞は、さらに細胞内のFGFシグナル伝達を排除するためのアデノウイルスのエンコーディングFGFR1DNで形質導入した。形質導入された外因性遺伝子を発現するように細胞のための十分な時間を与えた後、スピニングディスク共焦点顕微鏡は、生細胞の画像をキャプチャするために使用した。取得された画像は、動画ファイルとして再生し、画像解析ソフトウェアを用いて分析する。より詳細なrepresenta用TIVE結果は、桜井ら 32を参照してください。 EGFPの発現は、レンチウイルス形質導入後のタンパク質をタグ化レンチウイルス形質導入、図1A-B以下のスピニングディスク共焦点顕微鏡72時間で確認した。アデノウイルス形質導入によるFGFR1DNの発現は、アデノウイルス形質導入、図1C〜Dの24時間後にWBおよびICCにより確認した。の3.5cm皿にアデノウイルスの添加時間は0として定義され、タイムラプス画像が37˚℃に温度を維持するために、チャンバヒータを用いて6時間ごとに5分間、40倍空気NA 0.9の対物レンズを用いて取得した共焦点回転ディスク顕微鏡で撮影した初代心筋細胞におけるEGFP標識タンパク質の経時画像は補足作品1-2に示します。 温度平衡が十分ではなかったか、複数の収集モードが正しく機能していなかった、場合によっては撮影した画像は、xy平面補足動画1に移動可能性があります。適切にオートフォーカスシステムを操作する場合しかし、安定し、フォーカスを維持し、これは発生しませんでした。温度平衡が適切であり、興味のある唯一の領域が取得された補足動画2に示すように、撮像画像は、非常に高い品質のものである。 心筋細胞の拍動は、細胞生存率を確認するために長期の時間経過の生細胞イメージング後に評価した。タイムラプスイメージング、EGFPを発現する心筋細胞の16時間は、その機能特性を保持し、かつリズミカルに補足ムービー3を破った後でも。 <img alt="図1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51666/51666fig1highres.jpg" width="500" /> レンチウイルスやアデノウイルス形質導入後のタンパク質発現の図1。確認。 </stronG&gt;（A）のCx43-WT-EGFPを発現している単離したラット新生児心筋細胞を3日間形質導入後のAd-FGFR1DNで形質導入。また、 補足動画1を参照してください。（B）の 3日間形質導入後のAd-FGFR1DNで形質導入Cx43-S325/328/330E（3SE）-EGFPを発現している単離したラット新生児心筋細胞。形質導入後、ICC 24時間で検出されたアデノウイルス形質導入後の補足ムービー2も参照してください。（C）タンパク質発現。形質導入後WB 24時間で検出されたアデノウイルス形質導入後FGFR1DNタンパク質のヘマグルチニン（HA）タンパク質タグ化FGFR1DNは、従来のICCの方法を用いて、抗HA抗体により検出されたが、α-アクチニンは、心筋細胞のマーカーとして使用した。（D）発現。 HA-タグ化FGFR1DNはWBにより、抗HA抗体により検出した、β-チューブリンはローディング対照として使用した。 単離されたラット新生児の車の補足動画1。タイムラプスイメージング<html>のAd-FGFR1DNで形質導入のCx43-WT-EGFPを発現しているdiomyocytesは。タイムラプス画像は、共焦点回転するディスク顕微鏡で6時間、5分毎に40倍の対物レンズを用いて取得された。取得した画像を毎秒10フレームでムービーとして再生されました。この映画は、桜井ら 32から変更されている。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51666/s_movie1_2.mov" target="_blank">動画をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> 補足ムービー2。のAd-FGFR1DNで形質導入Cx43-S325/328/330E-EGFPを表現する単離されたラット新生児心筋細胞のタイムラプスイメージング。タイムラプス画像は、共焦点で6時間ごとに5分40倍の対物レンズを用いて取得されたディスク顕微鏡スピニング。取得した画像を毎秒10フレームでムービーとして再生されました。この映画は、桜井ら 32から変更されている。「ターゲットは= &quot;_blank&quot;&gt;この番組をご覧になるにはこちらをクリックしてください。 単離されたラット新生児心筋細胞の補足作品3。タイムラプスイメージングは、実際の速度で再生。のAd-FGFR1DNで形質導入のCx43-EGFPを発現している単離されたラット新生児心筋細胞のタイムラプス画像は10ごとに200ミリ40倍の対物レンズを用いて取得されたタイムラプス取得の16時間後の共焦点回転するディスク顕微鏡秒。取得された画像は、実際の速度で毎秒5フレームでムービーとして再生された<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51666/s_movie3.MOV" target="_blank">動画をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a>

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Live Cell Imaging of Primary Rat Neonatal Cardiomyocytes Following Adenoviral and Lentiviral Transduction Using Confocal Spinning Disk Microscopy

This protocol describes a method of live cell imaging using primary rat neonatal cardiomyocytes following lentiviral and adenoviral transduction using confocal spinning disk microscopy. This enables detailed observations of cellular processes in living cardiomyocytes.

ディスク顕微鏡スピニング共焦点の使い方アデノウイルスやレンチウイルス形質導入後の初代ラット新生児心筋細胞の生細胞イメージング

Primary rat neonatal cardiomyocytes are useful in basic in vitro cardiovascular research because they can be easily isolated in large numbers in a single ...

live-cell-imaging-primary-rat-neonatal-cardiomyocytes-following

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Biology

13.5K ビュー.  Max-Planck-Institute for Molecular Biomedicine and Institute of Cell Biology. This protocol describes a method of live cell imaging using primary rat neonatal cardiomyocytes following lentiviral and adenoviral transduction using confocal spinning disk microscopy. This enables detailed observations of cellular processes in living cardiomyocytes.

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Analysis of Cardiomyocyte Development using Immunofluorescence in Embryonic Mouse Heart

During heart development, the generation of myocardial-specific structural and functional units including sarcomeres, contractile myofibrils, intercalated discs, and costameres requires the coordinated assembly of multiple components in time and space. Disruption in assembly of these components leads to developmental heart defects. Immunofluorescent staining techniques are used commonly in cultured cardiomyocytes to probe myofibril maturation, but this ex vivo approach is limited by the extent to which myocytes will fully differentiate in culture, lack of normal in vivo mechanical inputs, and absence of endocardial cues. Application of immunofluorescence techniques to the study of developing mouse heart is desirable but more technically challenging, and methods often lack sufficient sensitivity and resolution to visualize sarcomeres in the early stages of heart development. Here, we describe a robust and reproducible method to co-immunostain multiple proteins or to co-visualize a fluorescent protein with immunofluorescent staining in the embryonic mouse heart and use this method to analyze developing myofibrils, intercalated discs, and costameres. This method can be further applied to assess cardiomyocyte structural changes caused by mutations that lead to developmental heart defects.

Mutations that lead to congenital heart defects benefit from in vivo investigation of cardiac structure during development, but high-resolution structural studies in the mouse embryonic heart are technically challenging. Here we present a robust immunofluorescence and image analysis method to assess cardiomyocyte-specific structures in the developing mouse heart.

胚性マウスの心臓に免疫蛍光を用いて、心筋細胞の開発の分析

During heart development, the generation of myocardial-specific structural and functional units including sarcomeres, contractile myofibrils, intercalated ...

発生生物学

Isolation and Cryopreservation of Neonatal Rat Cardiomyocytes

Cell culture has become increasingly important in cardiac research, but due to the limited proliferation of cardiomyocytes, culturing cardiomyocytes is difficult and time consuming. The most commonly used cells are neonatal rat cardiomyocytes (NRCMs), which require isolation every time cells are needed. The birth of the rats can be unpredictable. Cryopreservation is proposed to allow for cells to be stored until needed, yet freezing/thawing methods for primary cardiomyocytes are challenging due to the sensitivity of the cells. Using the proper cryoprotectant, dimethyl sulfoxide (DMSO), cryopreservation was achieved. By slowly extracting the DMSO while thawing the cells, cultures were obtained with viable NRCMs. NRCM phenotype was verified using immunocytochemistry staining for &#945;-sarcomeric actinin. In addition, cells also showed spontaneous contraction after several days in culture. Cell viability after thawing was acceptable at 40-60%. In spite of this, the methods outlined allow one to easily cryopreserve and thaw NRCMs. This gives researchers a greater amount of flexibility in planning experiments as well as reducing the use of animals.

The isolation of neonatal rat cardiomyocytes is a time consuming and unpredictable procedure. This study describes methods for cryopreservation and thawing of neonatal rat cardiomyocytes that allows for more efficient use of cells. The thawed NRCMs can be used for various experiments without the need for performing isolations each time.

新生児ラット心筋細胞の単離と凍結保存

Cell culture has become increasingly important in cardiac research, but due to the limited proliferation of cardiomyocytes, culturing cardiomyocytes is ...

Visualization of Cell Cycle Variations and Determination of Nucleation in Postnatal Cardiomyocytes

Cardiomyocytes are prone to variations of the cell cycle, such as endoreduplication (continuing rounds of DNA synthesis without karyokinesis and cytokinesis) and acytokinetic mitosis (karyokinesis but no cytokinesis). Such atypical cell cycle variations result in polyploid and multinucleated cells rather than in cell division. Therefore, to determine cardiac turnover and regeneration, it is of crucial importance to correctly identify cardiomyocyte nuclei, the number of nuclei per cell, and their cell cycle status. This is especially true for the use of nuclear markers for identifying cell cycle activity, such as thymidine analogues Ki-67, PCNA, or pHH3. Here, we present methods for recognizing cardiomyocytes and their nuclearity and for determining their cell cycle activity. We use two published transgenic systems: the Myh6-H2B-mCh transgenic mouse line, for the unequivocal identification of cardiomyocyte nuclei, and the CAG-eGFP-anillin mouse line, for distinguishing cell division from cell cycle variations. Combined together, these two systems ease the study of cardiac regeneration and plasticity.

To distinguish cell division from cell cycle variations in cardiomyocytes, we present protocols using two transgenic mouse lines: Myh6-H2B-mCh transgenic mice, for the unequivocal identification of cardiomyocyte nuclei, and CAG-eGFP-anillin mice, for distinguishing cell division from cell cycle variations.

生後心筋細胞における細胞周期変化の可視化と核の決意

Cardiomyocytes are prone to variations of the cell cycle, such as endoreduplication (continuing rounds of DNA synthesis without karyokinesis and ...

Isolation and Genetic Manipulation of Adult Cardiac Myocytes for Confocal Imaging

Cardiac myocytes isolated from adult hearts are widely accepted as a model somewhere half way between embryonic and neonatal muscle cells on one side and a working heart on the other. Thus, cardiomyocytes serve as good models for cardiac cellular physiology and pathophysiology, for pharmaceutical investigations as well as for the exploration of transgenic animal models. Here we describe a method of isolating the cells from the heart. Furthermore we show how a genetic manipulation on cardiac myocytes can be performed without breeding a transgenic animal: This is the combination of long term culture (1 week) and adenoviral gene transfer. The latter one is described from the construction of the virus to the transduction of the cells. It can be used for the expression of genetically encoded biosensors (GEBs), fluorescent fusion proteins, but also for protein over expression and down regulation, e.g. using RNAi. Here we provide an example for the expression of a fusion protein staining a subcellular structure (Golgi). Such protein expression can be visualized by confocal imaging of z-stacks for a 3D-reconstruction of subcellular structures. The protocol comprises state-of-the-art in cell culture, molecular biology and biophysics and thus provides an approach for exploring new horizons in cellular cardiology.

Adult cardiac myocytes are primary cells that can be isolated from animal hearts and cultured for several days. Within this culture period adenoviral gene transfer can be used to express genetically encoded biosensors (GEBs) or fluorescent fusion proteins. Both approaches allow cellular investigations by means of confocal microscopy.

共焦点イメージングのための成人心筋細胞の単離と遺伝子操作

Cardiac myocytes isolated from adult hearts are widely accepted as a model somewhere half way between embryonic and neonatal muscle cells on one side and ...

生物学

Imaging Dendritic Spines of Rat Primary Hippocampal Neurons using Structured Illumination Microscopy

Dendritic spines are protrusions emerging from the dendrite of a neuron and represent the primary postsynaptic targets of excitatory inputs in the brain. Technological advances have identified these structures as key elements in neuron connectivity and synaptic plasticity. The quantitative analysis of spine morphology using light microscopy remains an essential problem due to technical limitations associated with light's intrinsic refraction limit. Dendritic spines can be readily identified by confocal laser-scanning fluorescence microscopy. However, measuring subtle changes in the shape and size of spines is difficult because spine dimensions other than length are usually smaller than conventional optical resolution fixed by light microscopy's theoretical resolution limit of 200 nm.
Several recently developed super resolution techniques have been used to image cellular structures smaller than the 200 nm, including dendritic spines. These techniques are based on classical far-field operations and therefore allow the use of existing sample preparation methods and to image beyond the surface of a specimen. Described here is a working protocol to apply super resolution structured illumination microscopy (SIM) to the imaging of dendritic spines in primary hippocampal neuron cultures. Possible applications of SIM overlap with those of confocal microscopy. However, the two techniques present different applicability. SIM offers higher effective lateral resolution, while confocal microscopy, due to the usage of a physical pinhole, achieves resolution improvement at the expense of removal of out of focus light. In this protocol, primary neurons are cultured on glass coverslips using a standard protocol, transfected with DNA plasmids encoding fluorescent proteins and imaged using SIM. The whole protocol described herein takes approximately 2 weeks, because dendritic spines are imaged after 16-17 days in vitro, when dendritic development is optimal. After completion of the protocol, dendritic spines can be reconstructed in 3D from series of SIM image stacks using specialized software.

This article describes a working protocol to image dendritic spines from hippocampal neurons in vitro using Structured Illumination Microscopy (SIM). Super-resolution microscopy using SIM provides image resolution significantly beyond the light diffraction limit in all three spatial dimensions, allowing the imaging of individual dendritic spines with improved detail.

構造化照明顕微鏡を用いてラット初代海馬ニューロンの樹状突起棘を画像化

Dendritic spines are protrusions emerging from the dendrite of a neuron and represent the primary postsynaptic targets of excitatory inputs in the brain. ...

神経科学

Live Imaging of Mitosis in the Developing Mouse Embryonic Cortex

Although of short duration, mitosis is a complex and dynamic multi-step process fundamental for development of organs including the brain. In the developing cerebral cortex, abnormal mitosis of neural progenitors can cause defects in brain size and function. Hence, there is a critical need for tools to understand the mechanisms of neural progenitor mitosis. Cortical development in rodents is an outstanding model for studying this process. Neural progenitor mitosis is commonly examined in fixed brain sections. This protocol will describe in detail an approach for live imaging of mitosis in ex vivo embryonic brain slices. We will describe the critical steps for this procedure, which include: brain extraction, brain embedding, vibratome sectioning of brain slices, staining and culturing of slices, and time-lapse imaging. We will then demonstrate and describe in detail how to perform post-acquisition analysis of mitosis. We include representative results from this assay using the vital dye Syto11, transgenic mice (histone H2B-EGFP and centrin-EGFP), and in utero electroporation (mCherry-&#945;-tubulin). We will discuss how this procedure can be best optimized and how it can be modified for study of genetic regulation of mitosis. Live imaging of mitosis in brain slices is a flexible approach to assess the impact of age, anatomy, and genetic perturbation in a controlled environment, and to generate a large amount of data with high temporal and spatial resolution. Hence this protocol will complement existing tools for analysis of neural progenitor mitosis.

Neural progenitor mitosis is a critical parameter of neurogenesis. Much of our understanding of neural progenitor mitosis is based on analysis of fixed tissue. Live imaging in embryonic brain slices is a versatile technique to assess mitosis with high temporal and spatial resolution in a controlled environment.

発生中のマウス胚性皮質における有糸分裂のライブイメージング

Although of short duration, mitosis is a complex and dynamic multi-step process fundamental for development of organs including the brain. In the ...

Single-Cell Optical Action Potential Measurement in Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocytes

Conventional intracellular microelectrode techniques to quantify cardiomyocyte electrophysiology are extremely complex, labor intensive, and typically carried out in low throughput. Rapid and ongoing expansion of induced pluripotent stem cell (iPSC) technology presents a new standard in cardiovascular research and alternate methods are now necessary to increase throughput of electrophysiological data at a single cell level. VF2.1Cl is a recently derived voltage sensitive dye which provides a rapid single channel, high magnitude response to fluctuations in membrane potential. It possesses kinetics superior to those of other existing voltage indicators and makes available functional data equivalent to that of traditional microelectrode techniques. Here, we demonstrate simplified, non-invasive action potential characterization in externally paced human iPSC derived cardiomyocytes using a modular and highly affordable photometry system.

Here we describe optical acquisition and characterization of action potentials from induced pluripotent stem cell derived cardiomyocytes using a high-speed modular photometry system.

ヒト人工多能性幹細胞由来心筋細胞における単細胞光学作用電位測定

Conventional intracellular microelectrode techniques to quantify cardiomyocyte electrophysiology are extremely complex, labor intensive, and typically ...

生物工学

Isolation and Culture of Neonatal Mouse Cardiomyocytes

Cultured neonatal cardiomyocytes have long been used to study myofibrillogenesis and myofibrillar functions. Cultured cardiomyocytes allow for easy investigation and manipulation of biochemical pathways, and their effect on the biomechanical properties of spontaneously beating cardiomyocytes.	
The following 2-day protocol describes the isolation and culture of neonatal mouse cardiomyocytes. We show how to easily dissect hearts from neonates, dissociate the cardiac tissue and enrich cardiomyocytes from the cardiac cell-population. We discuss the usage of different enzyme mixes for cell-dissociation, and their effects on cell-viability. The isolated cardiomyocytes can be subsequently used for a variety of morphological, electrophysiological, biochemical, cell-biological or biomechanical assays. We optimized the protocol for robustness and reproducibility, by using only commercially available solutions and enzyme mixes that show little lot-to-lot variability. We also address common problems associated with the isolation and culture of cardiomyocytes, and offer a variety of options for the optimization of isolation and culture conditions.

Primary mouse cardiomyocyte cultures are one of the pivotal tools for the investigation of myofibrillar organization and function. The following protocol describes the isolation and culture of primary cardiomyocytes from neonatal mouse hearts. The resulting cardiomyocyte cultures may be subsequently used for a variety of biomechanical, biochemical and cell-biological assays.

新生仔マウス心筋細胞の単離および培養

Cultured neonatal cardiomyocytes have long been used to study  myofibrillogenesis and myofibrillar functions. Cultured cardiomyocytes allow  for easy ...

STED顕微鏡によるニューロンのミトコンドリア超微細構造の解明

Using Live Cell STED Imaging to Visualize Mitochondrial Inner Membrane Ultrastructure in Neuronal Cell Models

Mitochondria play many essential roles in the cell, including energy production, regulation of Ca2+ homeostasis, lipid biosynthesis, and production of reactive oxygen species (ROS). These mitochondria-mediated processes take on specialized roles in neurons, coordinating aerobic metabolism to meet the high energy demands of these cells, modulating Ca2+ signaling, providing lipids for axon growth and regeneration, and tuning ROS production for neuronal development and function. Mitochondrial dysfunction is therefore a central driver in neurodegenerative diseases. Mitochondrial structure and function are inextricably linked. The morphologically complex inner membrane with structural infolds called cristae harbors many molecular systems that perform the signature processes of the mitochondrion. The architectural features of the inner membrane are ultrastructural and therefore, too small to be visualized by traditional diffraction-limited resolved microscopy. Thus, most insights on mitochondrial ultrastructure have come from electron microscopy on fixed samples. However, emerging technologies in super-resolution fluorescence microscopy now provide resolution down to tens of nanometers, allowing visualization of ultrastructural features in live cells. Super-resolution imaging therefore offers an unprecedented ability to directly image fine details of mitochondrial structure, nanoscale protein distributions, and cristae dynamics, providing fundamental new insights that link mitochondria to human health and disease. This protocol presents the use of stimulated emission depletion (STED) super-resolution microscopy to visualize the mitochondrial ultrastructure of live human neuroblastoma cells and primary rat neurons. This procedure is organized into five sections: (1) growth and differentiation of the SH-SY5Y cell line, (2) isolation, plating, and growth of primary rat hippocampal neurons, (3) procedures for staining cells for live STED imaging, (4) procedures for live cell STED experiments using a STED microscope&#160;for reference, and (5) guidance for segmentation and image processing using examples to measure and quantify morphological features of the inner membrane.

著者スポットライト:ミトコンドリア老化の解読 

This protocol presents a workflow for the propagation, differentiation, and staining of cultured SH-SY5Y cells and primary rat hippocampal neurons for mitochondrial ultrastructure visualization and analysis using stimulated emission depletion (STED) microscopy.

生細胞STEDイメージングを用いた神経細胞モデルにおけるミトコンドリア内膜の微細構造の可視化

Mitochondria play many essential roles in the cell, including energy production, regulation of Ca2+ homeostasis, lipid biosynthesis, and production of ...

ディスク顕微鏡スピニング共焦点の使い方アデノウイルスやレンチウイルス形質導入後の初代ラット新生児心筋細胞の生細胞イメージング

要約

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胚性マウスの心臓に免疫蛍光を用いて、心筋細胞の開発の分析

新生児ラット心筋細胞の単離と凍結保存

生後心筋細胞における細胞周期変化の可視化と核の決意

共焦点イメージングのための成人心筋細胞の単離と遺伝子操作

構造化照明顕微鏡を用いてラット初代海馬ニューロンの樹状突起棘を画像化

発生中のマウス胚性皮質における有糸分裂のライブイメージング

ヒト人工多能性幹細胞由来心筋細胞における単細胞光学作用電位測定

新生仔マウス心筋細胞の単離および培養

生細胞STEDイメージングを用いた神経細胞モデルにおけるミトコンドリア内膜の微細構造の可視化

生細胞STEDイメージングを用いた神経細胞モデルにおけるミトコンドリア内膜の微細構造の可視化