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Method Article
Um método de rastreio neurónios ligados sinapticamente é descrito. Usamos TVA especificidade de uma célula de montante para investigar se uma população de células de interesse recebe entrada sináptica de tipos de células geneticamente definidos.
Os métodos clássicos para o estudo de circuitos neuronais são o rendimento relativamente baixo. Vírus da pseudo-raiva transsináptica, particularmente o (PRV) e do vírus da raiva (RABV), e, mais recentemente, o vírus da estomatite vesicular (VSV), para o estudo de circuitos, está a tornar-se cada vez mais popular. Estes métodos maior rendimento use vírus que transmitem entre os neurônios em qualquer direção do anterógrada ou retrógrada.
Recentemente, um RABV modificados para monossináptico rastreio retrógrado foi desenvolvido. (Figura 1A). Neste método, o gene da glicoproteína (G) é eliminado a partir do genoma viral, e reabastecido apenas em neurónios-alvo. Especificidade infecção é conseguida por substituição de um G quimérica, composta pelo domínio extracelular do ASLV-A glicoproteína e o domínio citoplasmático da RABV-G (A RG /), para o normal RABV-G 1. Este G quimérico especificamente infecta as células que expressam o receptor TVA 1. O gene que codifica a TVA pode sido delivered por vários métodos 2-8. Seguindo RABV-G infecção de um neurónio TVA-expressar, o RABV pode transmitir a outros neurónios ligados sinapticamente em sentido retrógrado, por natureza, do seu próprio G, que foi co-fornecido com o receptor TVA. Esta técnica rotula um número relativamente grande de entradas (5-10%) 2 para um tipo de célula definidos, proporcionando uma amostra de todas as entradas para um tipo definido de arranque da célula.
Recentemente modifiquei esta técnica de usar VSV como traçador transsináptica 9. VSV tem várias vantagens, incluindo a rapidez da expressão do gene. Aqui nós detalhes de um sistema viral novo rastreamento usando VSV útil para sondar microcircuitos com maior resolução. Embora as estratégias originais publicados por Wickersham et al. 4 e Beier et al. 9 rotulagem autorização de neurónios que qualquer projecto para inicialmente infectadas TVA-expressando células, aqui VSV foi concebido para transmitir apenas a TVAs células que expressam A-(Figura 1B). O vírus é primeiro pseudotipado com RABV-G para permitir a infecção de neurónios jusante da TVA-expressam os neurónios. Depois de infectar esta primeira população de células, o vírus libertado só pode infectar células que expressam TVA. Porque a propagação viral transsináptica está limitada a células que expressam TVA, presença ou ausência de ligação a partir de tipos de células definidas pode ser explorada com alta resolução. Um diagrama de fluxo experimental destas experiências é mostrado na Figura 2. Aqui nós mostramos um circuito modelo, o da direção-seletividade na retina do rato. Examinamos a conectividade das células amácrinas starburst (SACs) para as células ganglionares da retina (CGR).
1. Fazendo Vírus de cDNA: Recuperação de VSV a partir de ADNc, utilizando Vaccinia-T7 System 10
2. Passagem e concentração de VSV
3. Virnos Injeção
4. A colheita de tecidos / Tissue Preparação
5. Resultados representativos
O vírus que é resgatado a partir de cDNA deve ser capaz de infectar células TVA800, mas não as células 293T (Figura 3). Fornecendo a RABV-G permite a infecção de células T múltiploIPOS, incluindo 293T. No entanto, uma vez que o genoma A RG / é codificado no genoma, se espalhar entre as células ocorre a uma taxa muito mais elevada em células que expressam TVA.
Uma vez que o vírus é concentrado, a gama típica entre os títulos de 10 8 ffu / mL e 10 10 ffu / mL. Estes títulos são adequados para utilização in vivo.
Durante LGN injecção no mouse, não distinguimos LGN dorsal (dLGN) de LGN ventral (vLGN), tanto como normalmente se tornam infectadas. Portanto, vários tipos de RGC tornam rotulado (Figura 4), incluindo os que se projetam para o vLGN, como melanopsina RGCs (Figura 4D) e ON-DSGCs (Figura 4E), e aqueles que se projetam para o dLGN, tais como o pequeno- caramanchão CGR (Figura 4C) e ON-OFF-DSGCs (Figura 4F). Apesar de mais de um tipo de vírus transmitido RGC para SACs, conforme relatado em outro lugar (Beier et al., Em revisão), aqui nos concentramos apenassobre as conexões bem estudadas de ON-OFF-DSGCs às ZEC.
Quando se injectar murganhos com o genótipo de cTVA (+) / ChAT-Cre (-), em que não deve ser expresso TVA, apenas RGCs são rotulados (ou seja, Figura 4). Estes são devidos à absorção inicial do vírus RABV-G pseudotipado pelos RGCs, e não se propagará ocorre. Nenhum RGCs são infectadas a partir de uma infecção de LGN VSVD (A RG /) vírus não pseudotipado com RABV-G, devido à incapacidade destes para viriões transversais dos axónios longos destes CGRs. No entanto, aquando da injecção cTVA (+) / ChATCre (+) (e R26TdT (+)) em ratinhos do LGN, propagação viral ocorre, apenas para os glóbulos vermelhos, as quais expressam o repórter Cre (isto é, a Figura 5). Estas células também co-label com o anticorpo anti-chat, e estratificam apenas nas lâminas ChAT dois, confirmando sua identidade como ZEC (Figuras 5B ', C'). O número de SACs virally marcados por DSGC variou de um a nove.
Figura 1. O nosso sistema de rastreio transsináptica retrógrada comparado com o método originalmente desenvolvido. (A) (i) No método desenvolvido por Wickersham e colaboradores, "células de arranque" são transfectadas com três genes: o receptor TVA, utilizadas para permitir a infecção de células transfectadas especificamente, o RABV-G, usada para complementar o RABV, que se tinha o gene G suprimido e uma proteína fluorescente vermelha para identificar as células transfectadas. (Ii) A RABV pseudotipado com a proteína A RG / TVA infecta células que expressam, o que os torna amarelo. (Iii) a transmissão transsináptica retrógrada ocorre para os neurônios a montante. (B) (i) No nosso método, células que expressam TVA são definidos geneticamente, e são marcadas com um prote vermelho fluorescente condicionalpol (ii) As células "de arranque" são aqueles infectados por um VSV que codifica o gene A RG / no genoma viral. Estas células iniciadoras não expressam o receptor TVA. (Iii) a transmissão transsináptica retrógrada ocorre a TVA-expressando neurônios somente se essas células fornecer entrada sináptica em neurônios iniciais. Clique aqui para ver maior figura .
Figura 2. Esquemática do procedimento experimental. (A) Em primeiro lugar, o vírus é resgatado de cDNA. É então repicadas e pseudotipado com RABV-G, e concentrou-se e tituladas. Este vírus é depois injectado no cérebro, onde é deixado a incubar durante o período de tempo desejado. Após estatempo, o olho é colhida, e a retina dissecados e analisados. (B) Esquema de pseudotipagem com o vírus RABV-G. Isto é necessário para a infecção de células ganglionares da retina de uma injecção de cérebro. O gene RABV-G é primeiro transfectados em células de cultura de tecidos que expressam o receptor TVA. Estas células são então infectadas com a VSVD (A RG /) virus. Os viriões libertados terá RABV-G no envelope viral, mas não tem o gene para RABV-G no genoma viral. (C) Um esquema do rato atravessa necessário para triplicar os animais transgénicos. Alelos condicionais TVA e tdTomato são cruzados com um controlador de Cre da escolha, de tal modo que ambos TVA e tdTomato são expressos apenas em células com uma história de expressão de Cre. Neste exemplo, utilizou-se ChAT-Cre. (D) Um esquema da infecção da retina, a fim de traçar DSGC SAC-circuitos. As células são feitas de ChAT a express TVA e tdTomato, como mostrado em (C). RGCs são infectadas a partir de um LGN eminfecção do vírus produzido em (B). Como o vírus expressa GFP, estes CGR será verde. O vírus será então espalhada apenas para TVA-expressando células amácrinas ChAT, se estiverem ligados ao RGC marcadas. Essas células vão ser vermelho e verde ou amarelo. Clique aqui para ver maior figura .
Figura 3. Comportamento de VSVD (A RG /) vírus em células 293T e TVA800. Estas células foram infectadas com um título baixo VSVD (A RG /) pseudotipado com RABV-G. Os vírus se propaga entre TVA-expressando células em questão de horas, como mostrado a 6 horas após a infecção (IPH), 1 e 2 dias após a infecção (DPI). Contudo, a propagação em células 293T, que não expressam o receptor TVA, embora it ocorre, acontece muito mais lento. Barra de escala = 100 pm.
Figura 4. Infecções representativos de RGCs de não-TVA ratinhos que expressam. Os animais foram injectados com o LGN o VSVD (A RG /) vírus pseudotipado com RABV-G, e de tecido colhidas 2 dpi. (A) Sparse (CGRs indicado por setas amarelas) ou (B) infecções densas podem ser obtidos, dependendo do título do vírus e a qualidade da injecção. Muitos tipos diferentes de CGR pode ser identificado com base na morfologia, incluindo (C) pequeno caramanchão CGR, (d) tipo 1 RGCs melanopsina, (E)-DSGCs, e (F) ON-OFF-DSGCs, entre outros. Barra de escala = 50 um.
Figura 5. VSVD (A RG /) a transmissão de ON-OFF-DSGCs a ZEC segue o padrão esperado. (A) ON-OFF-DSGCs (seta branca com preenchimento verde) vírus transmitir aos SACs múltiplas (setas amarelas). (A '). Todas as células que não são verdes da etiqueta DSGC co-Cre com o repórter, o que indica que eles são TVA expressam ZEC. (BC) A DSGC (seta branca com verde preenchimento) e SACs (setas amarelas) estratificar nas camadas ChAT apropriadas da camada plexiforme interna da retina (IPL). As células para que os vírus transmite incluem tanto ON e OFF-sacos. Os números entre os painéis B 'e C' indicam as lâminas IPL. A localização da soma DSGC só é indicado pela seta, mas não mostrado no painel C para destacar as ZEC. Barra de escala = 50 um.
O uso de vírus para estudar circuitos neurais são um método de rendimento relativamente elevado de análise de neurónios ligados. No entanto, tanto a geração de viriões de VSV e RABV não é trivial. Embora o protocolo descrito acima, para resgatar o vírus a partir de ADNc é fornecido, é ainda um evento de baixa probabilidade. Os níveis de cada um dos N, P, e L plasmídeos necessitam de ser ajustado com precisão, e muitas tentativas e replica precisa de ser feito para assegurar resgate viral. A formação da...
Não há conflitos de interesse declarados.
Nós gostaríamos de agradecer Sean Whelan para assistência com resgate variantes VSV recombinantes, e Didem Goz e Ryan Chrenek para assistência técnica. Este trabalho foi financiado por HHMI (CLC), e # NS068012-01 (KTB).
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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