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Method Article
이 프로토콜은 이미징을 위해 유충 및 성체 초파리 시신경엽을 준비하는 세 가지 단계인 1) 뇌 절개, 2) 면역조직화학, 3) 장착을 설명합니다. 3단계에 중점을 두었는데, 이는 특정 시신경엽 구조를 시각화하기 위해 뚜렷한 장착 방향이 필요하기 때문입니다.
초파리 시신경엽( Drosophila optic lobe)은 4개의 신경세포(lamina, medulla, lobula 및 lobula plate)로 구성되어 있으며, 신경 다양성을 생성하고 회로 조립을 주도하는 발달 메커니즘을 탐구하기 위한 훌륭한 모델 시스템입니다. 시신경엽의 복잡한 3차원 구조를 감안할 때, 시신경엽을 분석하려면 시신경엽의 성체 신경세포와 유충 전구세포가 서로에 대해, 그리고 중추 뇌에 대해 어떻게 위치해 있는지 이해해야 합니다. 여기에서는 시신경 이미징을 위한 유충 및 성충 뇌의 절개, 면역 염색 및 장착을 위한 프로토콜에 대해 설명합니다. 장착 방향과 시신경엽의 공간 조직 사이의 관계에 특히 중점을 둡니다. 유충의 세 가지 장착 전략(전방, 후방 및 측방)과 성충의 세 가지 장착 전략(전방, 후방 및 수평)에 대해 설명하며, 각 전략은 뚜렷한 시신경 구조를 위한 이상적인 이미징 각도를 제공합니다.
겹눈과 기저 시신경엽으로 구성된 초파리 시각 시스템은 신경 회로 발달 및 기능 연구를 위한 훌륭한 모델이었습니다. 최근 몇 년 동안 특히 시신경엽은 신경 발생 및 회로 배선 1,2,3,4,5,6,7,8과 같은 신경 발달 과정을 연구하는 강력한 시스템으로 부상했습니다. 그것은 4 개의 신경 필로 구성됩니다 : lamina, medulla, lobula 및 lobula plate (후자의 두 개는 소엽 복합체를 구성)1,2,3,4,5,6. 눈의 광수용체는 박판(lamina)과 수질(medulla)의 뉴런을 표적으로 하여 시각적 입력을 처리하고 소엽 복합체 1,2,3,4,5,6의 뉴로pils로 전달합니다. 소엽 복합체(lobula complex)의 투영 뉴런(projection neuron)은 이후 시각 정보를 중추 뇌(central brain) 1,5,9의 고차원 처리 센터로 보냅니다. 시신경의 복잡한 조직은 망막근시를 유지하고 다양한 유형의 시각적 자극을 처리해야 할 필요성에 의해 필요하기 때문에 정교한 신경 회로가 어떻게 조립되는지 연구하는 데 매력적인 시스템입니다. 특히, 수질은 오랫동안 척추 신경 회로 발달의 모델이었던 신경 망막과 그 조직과 발달 모두에서 놀라운 유사성을 공유합니다 3,8.
시신경 엽 발달은 배아 발생 중에 시작되며, 시신경 플라코드 2,4,5,6,7,8을 형성하는 ~35개의 외배엽 세포의 사양이 지정됩니다. 유충 부화 후, 시포는 두 개의 뚜렷한 원시골로 세분됩니다: 1) 층막과 외골의 뉴런을 생성하는 외부 증식 센터(OPC)와 2) 내부 수질과 소엽 복합체 4,5,6,10의 뉴런을 생성하는 내부 증식 센터(IPC). 후기 2차 인스타 유충에서 OPC 및 IPC의 신경 상피 세포는 신경 아세포로 변형되기 시작하여 중간 신경절 모세포 4,5,11,12를 통해 신경 세포를 생성합니다. 시신경 엽 신경 아세포는 공간적 및 시간적으로 제한된 전사 인자에 의해 패턴화되며, 이들은 함께 작용하여 자손에서 신경 다양성을 생성합니다 11,12,13,14. 번데기에서 시신경 엽의 회로는 프로그램 된 세포 사멸11,15, 신경 세포 이동12,16, 축삭 / 수지상 표적10,17, 시냅스 형성(18,19) 및 신경 필 회전10,17을 포함한 여러 과정의 조정을 통해 조립됩니다.
여기에서는 유충과 성충의 뇌를 절개하고, 면역 염색하고, 시신경엽을 이미징하기 위해 장착하는 방법을 설명합니다. 시신경엽의 복잡한 3차원 구조를 감안할 때, 시신경엽을 분석하려면 시신경엽의 성체 신경세포와 유충 전구세포가 서로에 대해, 그리고 중추 뇌에 대해 어떻게 위치해 있는지 이해해야 합니다. 따라서 우리는 장착 방향이 시신경엽 구조의 공간 조직과 어떻게 관련되는지에 특히 중점을 둡니다. 유충 뇌(전방, 후방 및 측방)를 위한 세 가지 장착 전략과 성체 뇌를 위한 세 가지 장착(전방, 후방 및 수평)을 설명하며, 각 전략은 특정 시신경엽 전구 개체군 또는 신경생물을 이미징하기 위한 최적의 각도를 제공합니다.
1. 컨포칼 이미징을 위한 유충 뇌 준비
2. 컨포칼 이미징을 위한 성인의 뇌 준비
프로토콜에 설명된 방향으로 장착된 유충 및 성체 시신경엽의 공초점 이미지는 그림 1 과 그림 2에 나와 있습니다.
그림 1은 전방, 후방 및 측방 방향으로 위치한 유충 뇌의 개략도와 대표적인 공초점 절편을 보여줍니다. 전방 장착 방향에서는 OPC 상피(DE-Cadherin), 수질 신경아세포(deadpan>βgal) 및 층판 뉴?...
이 프로토콜에서는 유충 및 성체 초파리의 뇌를 면역염색하고 여러 방향으로 장착하는 방법을 설명합니다. 유충과 성충의 뇌를 염색하는 방법은 이전에 설명되었지만22,23,24,27,28 특정 시신경 구조를 최적으로 시각화하기 위한 장착 전략은 주목을 덜 받았다
저자는 경쟁하는 재정적 이익이 없다고 선언합니다.
Bsh 항체의 부분 표본을 공유해 주신 Claude Desplan에게 감사드립니다. DE-Cadherin, Dachshund, Eyes Absent, Seven-up 및 Bruchpilot 단클론 항체는 NIH의 NICHD에 의해 만들어지고 아이오와 대학교 생물학과, 아이오와 시티, IA 52242에서 유지 관리되는 발달 연구 하이브리도마 은행에서 획득되었습니다. 이 연구는 T.E.에게 수여된 NSERC 디스커버리 그랜트(NSERC Discovery Grant)의 지원을 받았습니다. U.A.는 NSERC Alexander Graham Bell Canada Graduate Scholarship의 지원을 받습니다. PV는 온타리오 대학원 장학금의 지원을 받습니다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
10x PBS | Bioshop | PBS405 | |
37% formaldehyde | Bioshop | FOR201 | |
Alexa Fluor 488 (goat) secondary | Invitrogen | A-11055 | use at 1:500 |
Alexa Fluor 555 (mouse) secondary | Invitrogen | A-31570 | use at 1:500 |
Alexa Fluor 647 (guinea pig) secondary | Invitrogen | A-21450 | use at 1:500 |
Alexa Fluor 647 (rat) secondary | Invitrogen | A-21247 | use at 1:500 |
Cover slips | VWR | 48366-067 | |
Dissecting forceps - #5 | Dumont | 11251-10 | |
Dissecting forceps - #55 | Dumont | 11295-51 | |
Dissection Dish | Corning | 722085 | |
Dry wipes | Kimbery Clark | 34155 | |
Goat anti-Bgal primary antibody | Biogenesis | use at 1:1000 | |
Guinea pig anti-Bsh primary antibody | Gift from Claude Desplan | use at 1:500 | |
Guinea pig anti-Vsx1 primary antibody | Erclik et al. 2008 | use at 1:1000 | |
Laboratory film | Parafilm | PM-996 | |
Microcentrifuge tubes | Sarstedt | 72.706.600 | |
Microscope slides | VWR | CA4823-180 | |
Mouse anti-dac primary antibody | Developmental Studies Hybridoma Bank (DSHB) | mabdac2-3 | use at 1:20 |
Mouse anti-eya primary antibody | DSHB | eya10H6 | use at 1:20 |
Mouse anti-nc82 primary antibody | DSHB | nc82 | use at 1:50 |
Mouse anti-svp primary antibody | DSHB | Seven-up 2D3 | use at 1:100 |
Polymer Clay | Any type of clay can be used | ||
Rabbit anti-GFP | Invitrogen | A-11122 | use at 1:1000 |
Rat anti-DE-Cadherin primary antibody | DSHB | DCAD2 | use at 1:20 |
Slowfade mounting medium | Invitrogen | S36967 | Vectashield mounting medium ( cat# H-1000) can also be used |
Triton-x-100 | Bioshop | TRX506 |
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