Method Article
에 신경을 절단하는 프로토콜 C. 엘레간스 MicroPoint 펄스 레이저가 함께 제공됩니다. 우리는 벌레를 immobilizing, 시스템을 설정하고, 레이블 뉴런을 severing 설명합니다. 장점은 상대적으로 낮은 비용으로 시스템 및 프로세스의 연결 또는 ablate 세포를 도려 수있는 능력을 포함 생체내에.
뉴런은 axons과 dendrites, 사전 또는 사후 신경 전문을 포함 슬림 멤브레인 확장을 통해 다른 세포와 통신합니다. 신경 세포가 부상 또는 질병에 의해 손상된 경우, 재생 수 있습니다. 셀 - 내장 및 외부 요인이 기능을 재생 및 복원하는 신경 세포의 능력에 영향을 미칩니다. 최근 선충류 C. 엘레간스은 유전자를 식별하는 훌륭한 모델 생물로서 등장과 뉴런 1-6의 재생에 영향을 미치는 경로를 신호했다. C로의 연결을 재생을 시작하는 주요 방법 엘레간스는 레이저 커팅 중재, 또는 axotomy입니다. axotomy 동안 찬란 - 라벨의 연결 과정은 높은 에너지 펄스를 사용하여 절단합니다. C로 처음의 연결 재생 엘레간스는 증폭 femtosecond 레이저 5를 사용하고 검사했다. 그러나, 이후의 재생 연구는 종래의 펄스 레이저가 정확하게 생체내에 신경을 도려하고 유사한 응답 재생 1,3,7을 이끌어하는 데 사용할 수있는 것으로 나타났습니다.
우리는 MicroPoint 펄스 레이저, 즉시 사용할 수 있고 그것이 널리 타겟 세포 절제에 사용되고 있습니다 턴키 시스템을 사용하여 웜에서 생체내 레이저 axotomy에서 수행하는 프로토콜을 제시한다. 우리는 레이저를 정렬 벌레를 장착, 특정 신경을 절단하고, 후속 중생을 평가 설명합니다. 시스템은 한 실험 기간 동안 여러 벌레의 뉴런의 큰 숫자를 줄일 수있는 기능을 제공합니다. 따라서, 본 설명과 같은 레이저 axotomy은 중생의 과정을 시작하고 분석을위한 효율적인 시스템입니다.
1. 시스템을 조립
시스템의 특정 구성 요소는 다음과 같습니다. 제대로 조립하면, 사용자가 한 손으로 현미경을 집중할 수 있어야합니다, (중 마우 스나 조이스틱과 함께) 다른과 함께 무대를 이동 발 페달로 레이저를 활성화하고, 온 -을 확연히 볼 수있다 화면 이미지.
2. 레이저 설정
초기 정렬 및 레이저를 초점 자세한 프로토콜은 MicroPoint 레이저 시스템으로 제공됩니다. 우리는 그 절차가 초기 설정에 따라 성공적으로 뒤를되었습니다 가정합니다. 이것은 접안 렌즈의 주목을 가진 레이저를 정렬이 포함되어 있습니다. 여기서 우리는 레이저의 초점과 강도의 정기적인 유지 보수를위한 프로토콜을 제공합니다.
로 MicroPoint 설명서에 명시된 바와 같이, 펄스 질소 레이저는 심각하게 인간의 눈을 손상시킬 수 있습니다. 치료는 레이저 빔을 직접 쳐다보지도 않을로 이동해야합니다. 일단 설치 장벽 필터 안전하게 eyepieces를 통해 방사선을 차단해야합니다.
유기체의 신경을 절단의 모래알의 크기는 도전하실 수 있습니다. 레이저에 의해 수행 피해 면적이 아주 작은이기 때문에 그것은 정확하게 샘플을 대상으로 위해 레이저의 초점의 3 차원 위치를 알고하는 것이 필수적입니다. 레이저 초점은 미러 슬라이드를 사용하여 발견된다. 첫째, 우리는 레이저 초점의 Z 위치는 이미지 경로의 초점과 일치하는지 확인하십시오. 다음 피해 초점의 XY 위치는 이미징 소프트웨어의 주목과 함께 표시됩니다.
Z - 비행기에 초점
XY 평면의 중심
레이저의 전원을 조정
3. 벌레를 고정
4. 컷 뉴런
5. 재생에 대한 점수 뉴런
6. 대표 결과
예를 들어, 우리는 γ - Aminobutyric의 산성 (GABA) 모터 뉴런의 중생의 특성을 설명합니다. 복부 신경 코드에 거주하고있는 특정 신경 코드에 circumferentially 프로세스를 확장하는 이들 뉴런은, 적절한 운동 9 필수적입니다. GABA의 신경은 UNC -47 또는 UNC의 통제 -25 발기인 (C. 엘레간스 유전 센터에서 사용할 종자 각각 EG1285 및 CZ1200, 아래와 같은 녹색 형광 단백질 (GFP) 같은 유전자 인코딩 형광단을 표현하여 시각 수 있습니다 ).
마운트 L4 단계의 웜은으로 설명, 자신의 오른쪽 측면에있는 GABA 뉴런가 직면하므로 벌레를 플립하고, 표지 용지를 넣으십시오. 지느러미와 복부 코드 사이의 각 웜, 미드웨이에서 사후 commissures의 1-3 컷. 다음과 같이 다른 commissures와 교차 또는 fasciculate 나중에 점수 어렵다는 것을 commissures을 절단하지 마십시오. 설명한대로 벌레를 복구할 수 있습니다.
18~24시간 성공 axotomy 후, 웜는 수술에서 회복하고 정상적인 locomotory 달걀 누워있는 행동을 전시됩니다. 죽거나 아픈가요 벌레를 폐기하십시오. 설명된대로 나머지를 리마운트하고, 중생을 평가합니다. 우리는 일반적으로 실험 조건마다 적어도 30 컷 뉴런을 평가하는 것을 목표로하고 있습니다. oxIs12 동물, 절단 L4 GABA 뉴런의 일반적 60-70%은 끝에 여러 neurite 지점의 확장에 막의 확대, 그리고 컷 사이트 (그림 4A)에서 마이 그 레이션에 의해 입증 성장 원뿔 구조를 시작합니다. 대부분의 경우에는 성장 콘은 지느러미 신경 코드, 인근의 연결을 접합면 또는 말초 그루터기와 재연결으로 마이 그 레이션해야합니다. 뉴런의 나머지 30 % 중 axotomy의 사이트에 근위 그루터기을 형성, 아무 성장을 시작하지 않았기에, 아니면 작은 filopodia (그림 4B)을 확장합니다.
그림 1. UV 레이저 axotomy 시스템을 펄스. 특정 구성 요소는 다음과 같습니다 (A) ND 필터는 (B) 펄스 선택 (C) 필터 휠 레버 (D) 레버 (E) 레이저 셔터 및 (F) 감쇠기 플레이트 전환 광학 경로입니다.
그림 2. 아가로 오스 패드를 준비. 원하는 두께의 아가로 오스 패드를 준비하려면, 테이프의 두 계층은 (녹색) 2 슬라이드에 표시됩니다. 슬라이드는 첫 번째와 두 번째 사이에 위치하고, 아가로 오스의 드롭은 다음 깨끗한 슬라이드에 추가됩니다. 마지막으로 네 번째 슬라이드 테이프 두 조각의 두께는 패드의 결과, 처음 세에 수직으로 배치됩니다.
그림 3. 대표 GABA 신경 세포의 axotomies. 전형적인 실험에서는 GABA 신경 세포의 commissures는 웜 측면의 중간에서 절단됩니다. 절단 접합면 바로 전 (왼쪽 패널) 및 (오른쪽 패널) axotomy 후 표시됩니다. 모든 이미지는 100X 오일 목적으로 찍은.
그림 4. GABA 신경 세포의 axotomies 대표 발생합니다. 24 시간 이후 axotomy 절단 axons은 중생에 대한 점수입니다. 성장 원뿔 (화살표)와 재생의 축삭은 (A)가 아닌 재생 축삭은 (B)에서 근위 그루터기 (화살표)로 볼 수있는 동안에 표시됩니다. 각 컷 축삭의 말초 그루터기는 각 패널 (화살촉)에 표시하고 축삭이 절단되었다는 표시입니다.
레이저 시스템의 다양한 C.에 neurites를 잘라하는 데 사용되었습니다 엘레간스, 여러 연구 세부 3,7,10,11에서 성능을 검사했습니다. 우리의 프로토콜에 사용되는 MicroPoint 레이저는 설치 및 유지 관리가 용이하고, 티 - 사파이어 레이저 시스템에 비해 연구자에게 저렴한 비용으로 사용할 수있는 턴키 시스템입니다. 티 - 사파이어 시스템에 비해 그러나, MicroPoint 레이저는 일부 응용 프로그램에 대한 불리한 수있는 더 큰 영역에 손상을 일으킬 것으로 예상된다. 티 - 사파이어 시스템을 원하는 경우, 이러한 시스템 구축에 우수한 프로토콜은 12 사용할 수 있습니다.
현재 프로토콜은 C로 뉴런의 다양한 수행할 수 엘레간스는 있지만, 우리는 뉴런의 독특한 유형 간의 재생 능력의 차이가 13 예상됩니다. 또한, 다른 유전자 변형 배경 재생 성공에 영향을 줄 수 있습니다. 재생 GABA 뉴런의 비율이 다른 유전자 변형 종자 마커 사이의 매우 일관하지만, 우리는 oxIs12 15 웜 대 juIs76 14 재생에 전반적인 약간의 증가를 언급했습니다. 터치 뉴런의 마커 사이의 차이도 2 설명하고 있습니다.
비즈보다 빠르고 일관성있는 고정 16 결과로 우리는 오히려 anesthetics보다 microbeads로 벌레를 무력화하는 것을 선호합니다. 우리가 재생 마취 17 때문에 가능한 모든 혼란함을 주죠 효과를 무료로 관찰 할 수 있으므로 이것은 또한 유리한 것입니다. 고정을위한 대안 마취없는 방법 microfluidic 장치의 사용이다. axotomy위한 microfluidics의 사용은 광범위 17-22을 설명하고 있습니다.
우리는 각 주 MicroPoint 설명서에서 설명한 절차에 따라 한 일관성을 사용하여, Coumarin는 염료 셀에 440 최고의 레이저 기능이 변경됩니다 것을 발견했습니다. 필요한 경우, 감쇠 슬라이더는 전력을 증가하는 데 사용할 수 있지만, 이것은 오래된 염료 또는 레이저 misalignment의 표시 수 있습니다. 또한, 염료 전지는 제한된 수명을 가지고 있으며, 결국 (문제 해결 참조) 재건하거나 교체해야합니다.
그것은 동물이 불완전 마비 특히 경우, 레이저 초점을 표시 주목을 아래 대상 neurite를 기동하기 어려울 수 있습니다. 우리는 확실히 사용할 수 있지만 수동 무대,이 목적을 위해 최적되지 않습니다 것을 발견했습니다. 조이스틱 제어 전동 단계 더 정확하고, 우리는 전동 무대를 이동하려면 마우스로 드래그 이미지를 지원하는 소프트웨어를 사용하는 것이 가장 좋습니다 것을 발견했습니다. 니콘 요소는이 기능을 제공하며이 프로토콜의 설명이지만, 무료 마이크로 패키지뿐만 아니라 다른 이미징 소프트웨어는 비슷한 기능을 가지고 있습니다. 고급 타겟팅 다른 방법으로 오히려 동물보다 레이저 초점을 이동하는 것입니다. 검류계 빔 - 스티어링 메커니즘으로 사용할 수 있습니다 MicroPoint 레이저에 애드온 (add - on), 이러한 방식이 선호하는 경우.
의 연결을 중생의 연구에의 응용 게다가, 레이저는 다른 세포 유형 같은 피부, 근육, 또는 전문 세포로 ablate하거나 특정의 연결 시냅스에게 23-27를 중단하는 데 사용할 수 있습니다. 또한, 부상 또는 질병 함께 뉴런의 변성을 조절 경로는이 시스템 조사 수 있습니다. 이와 같이, 펄스 레이저의 사용은 중생의 연결 및 기타 관련 프로세스를 촉진 유전 요인과 세포 생물 학적 변화 모두에 대해 설명해 주실 것입니다.
문제 해결 :
몇 가지 일반적인 문제와 관련된 솔루션은 여기에 설명되어 있습니다.
Hammarlund 실험실 작업에 의해 후원됩니다 NIH R01 부여 NS066082 - 01과 T32GM007223, 베크맨 재단, 그리고 엘리슨 의료 재단.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
시약의 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
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0.05 μm의 폴리스티렌 비즈 | Polysciences 주식 회사 | 08,691 | |
0.10 μm의 폴리스티렌 비즈 | Polysciences 주식 회사 | 00,876 | |
아가로 오스 GPG / LE | Bioanalytical 미국 | 00,972 | 울트라 순수 |
팰컨 14 ML의 폴리스티렌은 라운드 - 하단 튜브 | BD Biosciences | 352057 | 17 X 100mm 스타일, nonpyrogenic |
써모 과학 일반 precleaned 현미경 슬라이드 | 에리 과학 회사 | 420 - 004T | 3 "X 1"X 1mm |
커버 버렸는데 | VWR | 48,366 205 | 18mm X 18mm 번호 1 1 / 2 |
KIMTECH 과학 Kimwipes | 킴벌리 - 클라크 | 34,155 | |
BD 팰컨 100 X 15mm 스타일 페트리 접시 | BD Biosciences | 351029 | |
테이프 빈 3/4w X 500L | TimeMed | T - 512 | |
집중 오일 | 니콘 | , ND는 = 1.515를 입력하십시오 | |
EG1285 또는 CZ1200 | C. 엘레간스 유전 센터 | http://www.cbs.umn.edu/CGC/strains/ | |
OptiScan II | 사전 과학 | ||
NIS - 요소 아르 또는 브랜치 도서관 | 니콘 | ||
MicroPoint 박리 레이저 시스템 | 과학 광자 | ||
복합 현미경 | 니콘 | 이클립스 80i | |
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