Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Optogenetic teknikleri mümkün davranışına özgü nöronların katkısı çalışma yaptık. Biz bir diyot pompalı katı hal (DPSS) lazer ile channelrhodopsin varyant (şef) ifade ve yüksek hızlı video kamera ile ortaya çıkardı davranışların kaydedilmesi tek somatosensoriyel nöronlar aktive larva zebrafish bir yöntem açıklanmaktadır.
Larva zebrafish basit nöral devrelerin gelişimi ve işlevi açıklayan bir model olarak ortaya çıkmaktadır. Dış döllenme, hızlı bir gelişme ve translucency nedeniyle, zebrafish özellikle nöral devre fonksiyonu araştırmak optogenetic yaklaşımlar için uygundur. Bu yaklaşımda, ışığa duyarlı iyon kanallarının açılıp inhibe bunları iradesi ve böylece belirli davranışları katkılarını değerlendirmek için deneyci sağlayan, belirli nöronlar olarak ifade edilmiştir. Larva zebrafish bu yöntemlerin uygulanması kavramsal olarak basit ama teknik detay optimizasyon gerektirir. Burada larva zebrafish somatosensoryel nöronlar, foto-aktive tek hücreler, bir channelrhodopsin varyantı ifade ve ortaya çıkan davranışları kaydetmek için bir yordam göstermek. Önceden kurulmuş yöntemleri için birkaç değişiklik tanıştırarak, bu yaklaşım kadar aktif tek nöronların davranışsal tepkiler için kullanılan olabiliren az 4 gün sonrası dölleme (dpf). Özellikle, biz tagged channelrhodopsin varyant, Chef-tdTomato ifade sürmek için bir somatosensoryel nöron artırıcı, CREST3, kullanarak bir transgen yarattı. Konfokal mikroskopi ile görüntülenebilir somatosensoriyel nöronlarda mozaik ifade, 1-hücreli dönem embriyoların sonuçları içine bu transgen enjekte. Aydınlatıcı, bir 473 nm DPSS lazer ışığı ile bu hayvanların hücreleri tanımlanan bir fiber optik kablo aracılığıyla rehberlik, yüksek hızlı bir video kamera ile kaydedilmiş ve kantitatif analiz edilebilir davranışları ortaya çıkarır. Bu teknik, herhangi zebrafish nöron aktive tarafından ortaya çıkarılan çalışma davranışlarına adapte olabilir. Genetik ya da farmakolojik tedirginlikler bu yaklaşımı birleştiren devre oluşumu ve işlevi araştırmak için güçlü bir yol olacaktır.
Işık tanımlanmış dalga boyları ile nöronal uyarılabilirliği teşvik etmek ya da engellemek için optogenetic yöntemlerinin geliştirilmesi mümkün davranışı 1, 19, 21 kontrol nöral devrelerin nöronların farklı toplumlarda fonksiyonu çalışma yapmıştır. Bu teknikten sıklıkla nöron grupları aktive etmek için kullanılır, fakat aynı zamanda tek tek nöron aktive etmek için de kullanılabilir. Yarı saydam olduğundan Zebra balığı larvaları bu yöntemleri için özellikle uygundurlar, onların sinir sistemi hızla gelişir ve transgenik hayvanlar oluşturmak hızlı ve rutin. Ancak, önemli teknik engeller güvenilir tek bir nöron aktivasyon ulaşmak için aşılması gereken.
Tek zebrafish nöronların optogenetic aktivasyonu için bir prosedür optimize etmek için, biz somatosensoriyel nöronlar üzerinde duruldu. Kafa innerve trigeminal nöronlar ve Rohon-Sakal (: Zebra balığı larvaları iki nöron popülasyonları kullanarak somato çeşitli uyaranlara algılamakVücudun geri kalan innerve RB) nöronları,. Her trigeminal ve RB nöron deride yaygın şube uyaranlara ve downstream nöral devreleri bağlanır merkezi bir akson algılamak için bir periferik akson hedefleniyor. Hayvanlar bu tutarlı somatosensoryel devreleri, 18 5 oluşturdular gösteren, erken saat sonrası fertilizasyon (HPF) 21 olarak dokunmaya tepki. Larval gelişim süresince en az MAUTHNER hücrenin üzerine bazı trigeminal ve RB nöronlar sinaps, klasik kaçış yanıtı aktive ama delil biriken kaçış davranışının 2, 4 varyasyonlarını aydınlatır bağlantı farklı desenleri ile somato nöronların birden fazla sınıflar olduğunu göstermektedir etmek 10, 12, 14, 15, 16, 17. Bu yöntem geliştirilmesine Bizim motivasyon somato nöronların farklı sınıfların davranış işlevini karakterize etmek için, ama bu yaklaşım ilke lar nöronların hemen her nöron veya nüfus fonksiyonunu incelemek için kullanılabilirval zebrafish.
Douglass ve ark. Önceden aktive etmek için bir yöntem tarif Channelrhodopsin-2-eksprese eden, mavi ışık ile somatosensoriel nöronların kaçış davranışının 3 ortaya çıkarmak. Onların yaklaşımı somatosensoriyel nöronlarda ChR2-EYFP ifade sürücü isl1 geni bir artırıcı elemanı kullanılmalıdır. Bu, transgen, ancak, bir ikinci haberci bir birlikte-enjeksiyon gerektiren, nispeten zayıf floresan göstermek için rapor edildi, UAS :: GFP, ChR2-EYFP salgılayan hücrelerin görüntülenmesine izin verir. Bu yaklaşım 24-48 hpf arasındaki davranış tepkiler için kullanılan, ancak 72 hpf geçmişte bir yanıt ortaya çıkarmak asla. Bu yöntem çok erken larva dönemleri (24-48 hpf) de sinir devresi eğitim için çalışıyor iken Böylece, daha farklı davranışsal tepkiler görülür ve nöral devrelerin daha olgun yaşlı larvaları, nöral devreleri ve davranışsal tepkileri tanımlamak için yetersizdir.
Biz çalıştılarva RB nöronların alt popülasyonlarının işlevini karakterize etmek amacıyla bu tekniğin duyarlılık geliştirmek. Ifadesi iyileştirmek için bir floresan etiketli ışık aktif kanal ifadesi yükseltmek için lexA-VP16 ifade ve lexA operatör dizileri (4xLexAop) 11 bir streç sürmek için bir somatosensoriyel özgü artırıcı (CREST3) 20 kullanılır. Bu yapılandırma, ikinci bir muhabir co-ifade ve bize doğrudan her nöronda kanalın göreceli bolluk belirlemek için izin için ihtiyacı ortadan kaldırarak, kanalı ifade güçlendirilmiş. Lexa / LexAop dizisi kullanarak bize Gal4/UAS sistemi kullanmak zebrafish muhabiri satırlara transgen tanıtmak için izin ek avantajı vardı. Bu transgen Geçici ifade ifade düzeylerde sonuçlandı, ancak genellikle birkaç gün içinde hücre gövdesi ve bireysel nöronların akson projeksiyonları görselleştirmek için yeterince güçlüydü. Duyarl optimize etmekışığa Sığ biz kanal Chef, sarmal döngü EF 13 yaşında bir crossover site ile channelopsin-1 (Chop1) ve channelopsin-2 (Chop2) bir chimera oluşan channelrhodopsin türevi aktive ışık kullanılır. Bu kanal ChR2 gibi aynı dalga boyunda aktive, fakat ChR2 de dahil olmak üzere diğer yaygın olarak kullanılan kanal, daha daha duyarlı hale aktivasyonu için düşük bir ışık yoğunluğu gerektirir. Chef proteini bize kanal aktive olmadan protein ekspresyonu için ekran sağlayan kırmızı floresan proteini, tdTomato erimiş oldu. Bir ışık kaynağı olarak, bir diyot larvaları belirli bir bölgeye mavi bir ışık hassas, yüksek-enerjili darbe sunmak için bir fiber optik kablo birleştiğinde katı-hal (DPSS) lazer pompalanır kullanılır. Bu bize tek bir nöron kanalı ifade nadir transgenik hayvanlar bulmak için ihtiyacı ortadan kaldırarak, bireysel nöronların üzerine lazer ışığı odaklamak için izin verdi. Bu yaklaşımı kullanarak, biz, tek RB nöronlar aktive davranışsal tepkisi kaydetmek başardıkyüksek hızlı video kamera ve resim konfokal mikroskopi ile yüksek çözünürlükte aktive nöron s.
Vaktinden önce aşağıdaki hazırlayın.
1. Optik Kablo hazırlayın
Prosedürler 2-8 birçok zebrafish deneyleri için genel olarak uygulanabilir embriyolar transgenlerin enjekte için bir yöntem açıklanmaktadır. Diğer Jüpiter video 6, 7, 8, 9 içinde tarif edilenler gibi bu yöntem üzerinde değişimler, 22 eşit ölçüde etkilidir.
2. Enjeksiyon İğneleri çekin
3. Enjeksiyon Kalıpları dökün
4. Enjeksiyonlar için Plazmid DNA Mix Yap
1.0 mi | plazmid DNA (250 ng / ml) |
0.5 ml | fenol kırmızısı |
3.5 mL | GKD 2 O |
5. Çiftleşme Çiftleri ayarlama
Eğer enjeksiyonları yapmak için plan önce bu akşam yapılmalıdır.
6. Enjeksiyonlar için hazırlayın (embriyo için beklerken yapılabilir)
7. Embriyolar toplayın
8. 1-2 Cep Sahnesi'nde embriyolar enjekte
9. Transgen İfade Ekranı
10. Davranış deneyler için Larva Dağı
11. Yüksek hızlı Kamera ve Görüntüleme Yazılımı hazırlayın
12. Bir 473 nm Lazer Kullanarak Tek Nöronlar etkinleştirin
13. Bir Konfokal Mikroskop ile Görüntü Nöron (ler)
Şekil 1. Optik kablo kurmak. Fiber optik kablo (A) Katmanlar. Pasteur pipeti (B) Stripped fiber optik kablo. (C) Pasteur pipeti Fiber optik kablo mikromanipülatör kullanılarak yerleştirilir.
Şekil 2. Enjeksiyon kalıp şablonu.
Biz canlı zebrafish tek RB nöronların optogenetic aktivasyonu için bir yaklaşım tarif var. Bizim yöntemi belirli somatosensoriyel nöronların bir floresan etiketli channelrhodopsin varyantı, şef-tdTomato 13, ifade geçici transgenesis kullanır. Bu yaklaşım, kolaylıkla diğer larva zebrafish hücre popülasyonu içinde kullanım için uyarlanabilir.
Bu yaklaşımı kullanarak biz sürekli şef-tdTomato ifade 34-48 hpf larva davranışsal tepkilere yol açtı. 5 V mavi...
Yazarlar hiçbir rakip mali menfaati olduğunu beyan ederim.
Biz lazer kurmak davranış deneyleri ve DPSS tavsiye için Fumi Kubo, Tod Thiele ve HerwigBaier (UCSF / Max Planck Enstitüsü) thank; şef-tdTomato deneylerinde yardım için MBL Nörobiyoloji Sahası'na Heesoo Kim ve Chiara Cerri; PetronellaKettunen (Göteborg Üniversitesi ) İlk optogenetic deneyler üzerinde işbirliği için; BaljitKhakh, Eric Hudson, Mike Baca ve teknik danışmanlık için John Milligan (UCLA) ve şef-tdTomato için Roger Tsien (UCSD) yaparız. AS: Bu çalışma NSF AMSP ve bir hibe için NRSA (5F31NS064817) ödülü (0.819.010 RIG) tarafından desteklenmiştir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reaktif / Malzeme Adı | Şirket | Katalog Numarası | Yorumlar |
Malzemeler | |||
Cam Pasteur pipeti | Balıkçı | 1367820B | veya eşdeğeri (10-15 mm çap) |
200 mikron fiber optik | ThorLabs | AFS200/220Y-CUSTOM | Patch Cord, Uzunluk: 3 m, End A: FC / PC, End B: FC / PC, Ceket: FT030 |
50 mikron fiber optik | ThorLabs | AFS50/125Y-CUSTOM | Patch Cord, Uzunluk: 3 m, End A: FC / PC, End B: FC / PC, Ceket: FT030 |
Ayarlanabilir sıyırma aleti | ThorLabs | AFS900 | veya Üç Delik sıyırma aleti (FTS4) |
Diamond Wedge kâtip | ThorLabs | S90W | |
/ Brown Mikropipet Çektirme Flaming | Sutter Aletleri | P-97 | ya da denk |
Filament ile borosilikat cam tüp | Sutter Aletleri | BF-100-78-10 | |
Enjeksiyon kalıp | n / a | n / a | Şekil 5, |
1.5 ml santrifüj tüplerine | Herhangi | Herhangi | |
Petri kabı (100x15 mm) | Herhangi | Herhangi | |
Petri kabı (60X15 mm) | Herhangi | Herhangi | |
Basınç enjektör | ASI | MPPI-3 | ya da denk |
Mikromanipülatör ve metal stand | Narashige | M152 | ya da denk |
Tek kullanımlık plastik pipetler | Fisherbrand | 13-711-7 | ya da denk |
Poker (Pin tutucu ve Böcek pin) | Güzel Bilim Araçları, Inc | 26018-17 ve 26000-70 | ya da denk |
Forseps | Güzel Bilim Araçları, Inc | 11255-20 | ya da denk |
Microloader pipet uçları | Eppendorf | 9300001007 | |
28.5 ° C inkübatör | herhangi | herhangi | |
42 ° C ısı bloğu | Herhangi | Herhangi | |
Non-Steril neşter bıçakları # 11 | Güzel Bilimsel Araçları, Inc | 10011-00 | ya da denk |
S Diseksiyonbaşa çıkmak | Zeiss | Stemi | ya da denk |
Standart filtre ile Floresan diseksiyon kapsamı | Herhangi | herhangi | ya da denk |
Konfokal mikroskop | Zeiss | LSM 510 veya 710 | veya GFP ve RFP için lazerler ile eşdeğer ve 10x, 20x ve 40x hedefleri |
Yüksek hızlı kamera | AOS Technologies, Inc | X-PRI (130025-10) | ya da denk |
473 nm taşınabilir lazer | Kristal lazerler | CL-473-050 | TTL seçeneği ile ya da yüksek güç, |
S48 Stimülatör | Astro-Med, Inc Çim Enstrüman bölümü | S48K | ya da denk |
FC / PC çiftleşme kol FC / PC | ThorLabs | ADAFC1 | Mayıs neoptik kablo bağlantısı için ed |
Lazer Güvenlik Gözlükleri | ThorLabs | LG10 | ya da denk |
24 kültür plakaları | Genesee | 25-102 | ya da denk |
Tek depresyon slaytlar | Balıkçı | S175201 | Veya eşdeğeri |
Reaktif | |||
Anında okyanus | Sucul Ekosistemler | IS50 | |
Metilen mavisi | Balıkçı | S71325 | |
Fenol kırmızı | Sigma | P4758 | |
Agaroz | EMD | 2125 | ya da denk |
Düşük Erime agaroz | Sigma | A9045 | veya eşdeğeri |
PTU | Sigma | P7629 | |
Tricaine | Sigma | A5040 | |
mavi / embriyo su | 10 L GKD 2 O 0.6 gr Instant Ocean 6 damla metilen mavisi | ||
fenol kırmızısı | (0.2 M KCl içinde 5 mg / ml) | ||
100x PTU | 0.150 g PTU 50 ml GKD 2 O 70 ° C'de erime, sık sık sallamak -20 ° C de tablet ve mağaza | ||
1x PTU | 1 ml 100x PTU 99 ml mavi / balık suyu | ||
Tricaine stok solüsyonu | 400 mg tricaine 97.9 GKD 2 O | ||
~ 2.1 ml 1M Tris pH9.0 | ~ 7.0 pH ayarı Uzun süreli depolama için 4 ° C veya -20 ° C'de saklayın |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır