Name: labeling of single cells in the central nervous system of drosophila melanogaster
Uploaded: 2013-03-04T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Labeling of Single Cells in the Central Nervous System of Drosophila melanogaster at JoVE.com

Dit werk werd ondersteund door een subsidie ​​van de DFG naar GMT

We hebben gebruik gemaakt van twee enigszins verschillende varianten van de enkel neuron etikettering methode in onze laboratoria. De verschillen hebben betrekking op de embryo&#39;s worden verzameld, dechorionisation, devitellinisation en embryo fileren stappen. Figuur 1 geeft een overzicht van de gemeenschappelijke en divergerende stappen van de varianten. 1. Voorbereiding van micro-naalden voor Embryo Dissection en Micropipetten Dye Injectie <ol><li> Glas naalden voor e...

<ol>
	<li>Brand, A. H., Perrimon, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeted+gene+expression+as+a+means+of+altering+cell+fates+and+generating+dominant+phenotypes.">Targeted gene expression as a means of altering cell fates and generating dominant phenotypes.</a> Development. 118, 401-415 (1993).</li><li>Broadie, K., Sink, H., Van Vactor, D., Fambrough, D., Whitington, P. M., Bate, M., Goodman, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+growth+cone+to+synapse:+the+life+history+of+the+RP3+motor+neuron.">From growth cone to synapse: the life history of the RP3 motor neuron.</a> Dev. Suppl. , 227-238 (1993).</li><li>Campos-Ortega, J., Hartenstein, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Embryonic Development of Drosophila melanogaster. , (1985).</li><li>Featherstone, D. E., Chen, K., Broadie, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Harvesting+and+Preparing+Drosophila+Embryos+for+Electrophysiological+Recording+and+Other+Procedures.">Harvesting and Preparing Drosophila Embryos for Electrophysiological Recording and Other Procedures.</a> J. Vis. Exp. (27), e1347 (2009).</li><li>Grenningloh, G., Rehm, E. J., Goodman, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+analysis+of+growth+cone+guidance+in+Drosophila:+fasciclin+II+functions+as+a+neuronal+recognition+molecule.">Genetic analysis of growth cone guidance in Drosophila: fasciclin II functions as a neuronal recognition molecule.</a> Cell. 67, 45-57 (1991).</li><li>Kunz, T., Kraft, K. F., Technau, G. M., Urbach, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Origin+of+Drosophila+mushroom+body+neuroblasts+and+generation+of+divergent+embryonic+lineages.">Origin of Drosophila mushroom body neuroblasts and generation of divergent embryonic lineages.</a> Development. 139, 2510-2522 (2012).</li><li>Lanciego, J. L., Wouterlood, F. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+half+century+of+experimental+neuroanatomical+tracing.">A half century of experimental neuroanatomical tracing.</a> J. Chem. Neuroanat. 42, 157-183 (2011).</li><li>Lee, T., Luo, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mosaic+analysis+with+a+repressible+cell+marker+for+studies+of+gene+function+in+neuronal+morphogenesis.">Mosaic analysis with a repressible cell marker for studies of gene function in neuronal morphogenesis.</a> Neuron. 22, 451-461 (1999).</li><li>Levick, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Another+tungsten+microelectrode.">Another tungsten microelectrode.</a> Med. Biol. Eng. 10, 510-515 (1972).</li><li>Matthes, D. J., Sink, H., Kolodkin, A. L., Goodman, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Semaphorin+II+can+function+as+a+selective+inhibitor+of+specific+synaptic+arborizations.">Semaphorin II can function as a selective inhibitor of specific synaptic arborizations.</a> Cell. 81, 631-639 (1995).</li><li>Murray, M. J., Whitington, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+roundabout+on+growth+cone+dynamics,+filopodial+length,+and+growth+cone+morphology+at+the+midline+and+throughout+the+neuropile.">Effects of roundabout on growth cone dynamics, filopodial length, and growth cone morphology at the midline and throughout the neuropile.</a> Journal of Neuroscience. 19, 7901-7912 (1999).</li><li>Murray, M. J., Merritt, D. J., Brand, A. H., Whitington, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+dynamics+of+axon+pathfinding+in+the+Drosophilia+CNS:+a+time-lapse+study+of+an+identified+motorneuron.">In vivo dynamics of axon pathfinding in the Drosophilia CNS: a time-lapse study of an identified motorneuron.</a> J. Neurobiol. 37, 607-621 (1998).</li><li>Patel, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+neuronal+subsets+and+other+cell+types+in+whole-mount+Drosophila+embryos+and+larvae+using+antibody+probes.">Imaging neuronal subsets and other cell types in whole-mount Drosophila embryos and larvae using antibody probes.</a> Methods Cell Biol. 44, 445-487 (1994).</li><li>Rickert, C., Kunz, T., Harris, K. -. L., Whitington, P. M., Technau, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphological+characterization+of+the+entire+interneuron+population+reveals+principles+of+neuromere+organization+in+the+ventral+nerve+cord+of+Drosophila.">Morphological characterization of the entire interneuron population reveals principles of neuromere organization in the ventral nerve cord of Drosophila.</a> Journal of Neuroscience. 31, 15870-15883 (2011).</li><li>Thomas, J. B., Bastiani, M. J., Bate, M., Goodman, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+grasshopper+to+Drosophila:+a+common+plan+for+neuronal+development.">From grasshopper to Drosophila: a common plan for neuronal development.</a> Nature. 310, 203-207 (1984).</li><li>Whitington, P., Harris, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Early+axonogenesis+in+the+embryo+of+a+primitive+insect,+the+silverfish+Ctenolepisma+longicaudata.">Early axonogenesis in the embryo of a primitive insect, the silverfish Ctenolepisma longicaudata.</a> Development Genes and Evolution. 205 (5-6), 272-281 (1996).</li><li>Whitington, P., Meier, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Segmentation,+neurogenesis+and+formation+of+early+axonal+pathways+in+the+centipede,+Ethmostigmus+rubripes+(Brandt).">Segmentation, neurogenesis and formation of early axonal pathways in the centipede, Ethmostigmus rubripes (Brandt).</a> Development Genes and Evolution. 199, 349-363 (1991).</li><li>Whitington, P. M., Seifert, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Axon+growth+from+limb+motorneurons+in+the+locust+embryo:+the+effect+of+target+limb+removal+on+the+pattern+of+axon+branching+in+the+periphery.">Axon growth from limb motorneurons in the locust embryo: the effect of target limb removal on the pattern of axon branching in the periphery.</a> Developmental Biology. 106, 438-449 (1984).</li><li>Whitington, P. M., Leach, D., Sandeman, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolutionary+change+in+neural+development+within+the+arthropods:+axonogenesis+in+the+embryos+of+two+crustaceans.">Evolutionary change in neural development within the arthropods: axonogenesis in the embryos of two crustaceans.</a> Development. 118, 449-461 (1993).</li><li>Williams, D. W., Tyrer, M., Shepherd, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tau+and+tau+reporters+disrupt+central+projections+of+sensory+neurons+in+Drosophila.">Tau and tau reporters disrupt central projections of sensory neurons in Drosophila.</a> J. Comp. Neurol. 428, 630-640 (2000).</li></ol>

Een groot voordeel van Drosophila als model is dat het onderzoek van de ontwikkeling en functie van het niveau van afzonderlijke cellen mogelijk maakt. Dit is vooral handig over het zenuwstelsel, waar de diversiteit van celtypen uitzonderlijk hoog en de werking en vorm van naburige cellen kan heel anders. De werkwijze die we hier kunnen de kenmerken van individuele neuronen met een kleurstof die kan worden omgezet in een permanente vlek of rechtstreeks onderzocht door fluorescentie ...

Kennis van neuronale morfologie op het niveau van individuele cellen is een belangrijke voorwaarde voor het begrijpen van neuronale connectiviteit en CZS-functie. Zo vanaf de vroegste dagen van de neurowetenschappen, hebben onderzoekers getracht enkele cel etikettering technieken (zie 7 voor een historische behandeling van deze kwestie) te ontwikkelen. Klassieke methoden, zoals Golgi kleuring geven uitstekende resolutie van neuronale morfologie maar zijn niet geschikt als men streeft naar een bepaald type neuron label in het gericht, zoals kleuring optreedt op een willekeurige manier. De ontwikkeling van methoden voor het beitsen van enkele cellen door intracellulaire of juxtacellular injectie van kleurstoffen uit een micro-elektrode in op de eis van specifieke etikettering. De toepassing van enkelvoudige neuron kleurstof injectie Drosophila een belangrijke uitdaging, vanwege de kleine afmetingen van zowel het organisme en de neuronen. Niettemin enkel neuron kleuring van embryonale Drosophila </em&gt; Neuronen werd bereikt in het midden van de jaren 1980 in het laboratorium van Corey Goodman 15. Terwijl de methode is bij uitstek nuttig en heeft een aantal belangrijke inzichten in de mechanismen voor neuronale ontwikkeling in Drosophila in de afgelopen 20-30 jaar (bv 2, 10), hebben veel werknemers teruggeschrokken van het, grotendeels als gevolg van de technische eisen. De beschikbaarheid in meer recente jaren van genetische technieken voor neuronale etikettering in Drosophila heeft ook bijgedragen aan de impopulariteit van enkel neuron kleurstof injectie. GAL4-gerichte expressie van membraan gerichte GFP constructen kunnen uitstekende resolutie van neurale morfologie 1, 20. Deze methode heeft bepaalde beperkingen: de vaak onvermijdelijk expressie van GFP in meerdere cellen kan de structuur van individuele neuronen verhullen en een GAL4 rijders niet beschikbaar voor expressie in een bepaald neuron plaats. De MARCM (Mosaic Analyse met een Repressible Cell Marker) methode 8 kan coderen van in wezen elke neuron op individueel celniveau, maar niet met succes worden gebruikt in de embryo en vroege larve vanwege de lage omzet van de GAL80 eiwit. Gezien deze beperkingen van genetische kenmerken wij dat enkel neuron kleurstof injectie in de Drosophila embryo een waardevol techniek en verdient bredere toepassing. Om dit doel te bevorderen, wij hier een gedetailleerde beschrijving van de werkwijze. Een illustratie van het vermogen geleverd door onze recente houden met de morfologie van de benodigde interneuronen in abdominale neuromeres de late Drosophila embryo 14. Deze studie, die zowel de morfologische variabiliteit van individuele neuronale celtypen en de beginselen van neuromere organisatie in het CZS van de embryo geopenbaard, zou niet mogelijk zijn geweest met andere momenteel beschikbare labelingsmethode.

<table border="1"><tbody><tr><td> Naam van de Reagens / Materiaal </td><td> Vennootschap </td><td> Catalogus nummer </td><td> Reacties </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> REAGENTIA </td></tr><tr><td> DAB </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> <a href="http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/d5905" target="_blank">D-5905</a> </td><td> 2-3 mg / ml in 100 mM Tris-HCl, pH 7,4 </td></tr><tr><td> Dil </td><td> Invitrogen / Molecular Probes </td><td> <a href="http://products.invitrogen.com/ivgn/product/D282" target="_blank">D-282</a> </td><td> 1 mg / ml in ethanol </td></tr><tr><td> <a href="http://www.merckmillipore.com/germany/chemicals/formaldehydloesung-min-37-prozent/MDA_CHEM-104002/p_Wt6b.s1L6pAAAAEWpOEfVhTl" target="_blank">Formaldehyde</a> </td><td> Merck Millipore </td><td></td><td> 7,4% in PBS </td> &lt;/ Tr&gt; <tr><td> Glycerol </td><td> <a href="http://www.carlroth.com/catalogue/" target="_blank">Roth</a> </td><td> 3783 </td><td> 70% in PBS </td></tr><tr><td> Heptaan Lijm </td><td> Beiersdorf AG </td><td> Cello 31-39-30 * </td><td> verdunnen ca. 1-1 met n-Heptane </td></tr><tr><td> PBS </td><td></td><td></td><td> 1x </td></tr><tr><td> TRIS </td><td> <a href="http://www.carlroth.com/catalogue/" target="_blank">Roth</a> </td><td> 4855 </td><td></td></tr><tr><td> Vectashield </td><td> Vector Laboratories </td><td> <a href="http://www.vectorlabs.com/catalog.aspx?prodID=427" target="_blank">H1000</a> </td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> APPARATUUR </td></tr><tr><td> Confocale microscoop </td><td> Leica </td><td> TCS SP2 </td><td> te bekijken en te labelings documenteren in fluorescentie </td></tr><tr><td> DC - eenmplifier </td><td> Dragan Corporation </td><td> Cornerstone ION-100 </td><td> het voeren labelings </td></tr><tr><td> Dekglaasjes </td><td> <a href="http://www.menzel.de/" target="_blank">Menzel</a> </td><td> BB018018A1 </td><td> 18 x 18 mm </td></tr><tr><td> Dekglaasjes </td><td> <a href="http://www.menzel.de/" target="_blank">Menzel</a> </td><td> BB024060A1 </td><td> 24 x 60 mm </td></tr><tr><td> Dissectiemicroscoop </td><td> Leica </td><td> MZ8 </td><td> voor te bereiden en disect embryo&#39;s </td></tr><tr><td> Flat Haarvaten </td><td> <a href="http://www.hilgenberg-gmbh.de/" target="_blank">Hilgenberg</a> </td><td></td><td> buitendiameter 1 mm, dikte 0,1 mm glas </td></tr><tr><td> Injectie Haarvaten </td><td> Science Products </td><td> GB 100 TF 8P </td><td></td></tr><tr><td> Micromanipulator R </td><td> Leica </td><td></td><td> het voeren labelings </td></tr><tr><td> Model P-97 </td><td> Sutter Instrumenten </td><td></td><td> om haarvaten te trekken </td></tr><tr><td> Object Slides </td><td> <a href="http://www.marienfeld-superior.com/" target="_blank">Marienfeld Superior</a> </td><td> 1000000 </td><td></td></tr><tr><td> Wetenschappelijke Microscoop </td><td> Zeiss </td><td> Axioskop 2 mot </td><td> om labelings bekijken nadat fotoconversie </td></tr><tr><td> Wetenschappelijke Microscoop </td><td> Olympus </td><td> BX50 </td><td> het voeren labelings </td></tr><tr><td> Sony MC3255 Video Camera </td><td> Sony / AVT Hoorn </td><td> Sony MC3255 </td><td> om labelings na fotoconversie opnemen </td></tr></tbody></table> Tabel 1.

labeling of single cells in the central nervous system of drosophila melanogaster

In dit artikel beschrijven we hoe u individueel neuronen in de embryonale CZS van Drosophila melanogaster door juxtacellular injectie van de lipofiele fluorescente membraan merker Dil labelen. Deze methode maakt het mogelijk de visualisatie van de neuronale celmorfologie in groot detail. Het is mogelijk om een ​​cel label in het CZS: cellichamen van neuronen doelwit zichtbaar gemaakt onder DIC optiek of door expressie van een fluorescente genetische merker zoals GFP. Na etikettering, de Dil worden omgezet in een permanente bruine vlek door fotoconversie tot visualisatie van celmorfologie toe met doorvallend licht en DIC optiek. Als alternatief kan de DiI gemerkte cellen direct worden waargenomen met confocale microscopie, waardoor genetisch geïntroduceerd fluorescerende reporter eiwitten worden colocalised. De techniek kan worden gebruikt in een dier, ongeacht het genotype, waardoor het mogelijk mutant fenotype analyseren cel resolutie.

Figuur 4 toont typische resultaten van de techniek, de hier beschreven. Figuur 4A toont een voorbeeld van een gevulde DiI enkele interneuron dat zuiver was photoconverted. Het toont mooi de mate van detail deze voorbereidingen aanbod. Wanneer bekeken onder DIC optiek de ruimtelijke context van de gemerkte cel in de niet-gemerkte omringende weefsel zichtbaar wordt, bijvoorbeeld de positie van het cellichaam in de cortex en de vezels in de projectie neuropile. <p class="jove_...

Watch this Scientific Journal Video about Labeling of Single Cells in the Central Nervous System of Drosophila melanogaster at JoVE.com

Labeling of Single Cells in the Central Nervous System of Drosophila melanogaster

We een techniek voor etikettering enkele neuronen in het centrale zenuwstelsel (CNS) van<em&gt; Drosophila</em&gt; Embryo&#39;s die de analyse van neuronale morfologie door een doorvallend licht of confocale microscopie mogelijk.

Labeling van afzonderlijke cellen in het centrale zenuwstelsel van<em&gt; Drosophila melanogaster</em

In this  article we describe how to individually label neurons in the embryonic CNS of Drosophila melanogaster by juxtacellular injection of the ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Labeling of Single Cells in the Central Nervous System of Drosophila melanogaster

Systemic and Local Drug Delivery for Treating Diseases of the Central Nervous System in Rodent Models

Systemische en lokale Drug Delivery voor de behandeling van ziekten van het centrale zenuwstelsel in knaagdiermodellen

Thorough preclinical testing of central nervous system (CNS) therapeutics includes a consideration of routes of administration and agent biodistribution ...

Visualization of the Embryonic Nervous System in Whole-mount Drosophila Embryos

Visualization of the Embryonic Nervous System in Whole-mount Drosophila Embryos

Visualisatie van de embryonale zenuwstelsel in zijn geheel-mount Drosophila Embryo&#39;s

The Drosophila embryo is an attractive model system for investigating the cellular and molecular basis of neuronal development. Here we describe the ...

Optic Nerve Transection: A Model of Adult Neuron Apoptosis in the Central Nervous System

Optic Nerve transsectie: Een model van de volwassen Neuron Apoptosis in het centrale zenuwstelsel

Retinal ganglion cells (RGCs) are CNS neurons that output visual information from the retina to the brain, via the optic nerve. 
The optic nerve can be ...

Multimodal Imaging of Stem Cell Implantation in the Central Nervous System of Mice

Multimodal Imaging van Stem Cell implantatie in het centrale zenuwstelsel van Muizen

During the past decade, stem cell transplantation has gained increasing interest as primary or secondary therapeutic modality for a variety of diseases, ...

Production of Lentiviral Vectors for Transducing Cells from the Central Nervous System

De productie van lentivirale vectoren voor transduceren Cellen van het centrale zenuwstelsel

Efficient gene delivery in the central nervous system (CNS) is important in studying gene functions, modeling neurological diseases and developing ...

An Injury Paradigm to Investigate Central Nervous System Repair in Drosophila

An Injury Paradigm to Investigate Central Nervous System Repair in Drosophila

Een blessure Paradigm aan het centrale zenuwstelsel Reparatie Onderzoek in<em&gt; Drosophila</em

An experimental method has been developed to investigate the cellular responses to central nervous system (CNS) injury using the fruit-fly Drosophila. ...

Direct Intraventricular Delivery of Drugs to the Rodent Central Nervous System

Directe Intraventriculaire levering van drugs aan het knaagdier centrale zenuwstelsel

Due to an inability to cross the blood brain barrier, certain drugs need to be directly delivered into the central nervous system (CNS). Our lab focuses ...

In vivo Interrogation of Central Nervous System Translatome by Polyribosome Fractionation

In vivo Interrogation of Central Nervous System Translatome by Polyribosome Fractionation

In vivo Ondervraging van het centrale zenuwstelsel Translatome door Polyribosome Fractionation

Multiple processes are involved in gene expression including transcription, translation and stability of mRNAs and proteins. Each of these steps are ...

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

In vivo optogenetische Stimulatie van de knaagdieren centrale zenuwstelsel

The ability to probe defined neural circuits in awake, freely-moving animals with cell-type specificity, spatial precision, and high temporal resolution ...

Optical Clearing of the Mouse Central Nervous System Using Passive CLARITY

Optische Clearing van de Muis centrale zenuwstelsel met passieve DUIDELIJKHEID

Traditionally, tissue visualization has required that the tissue of interest be serially sectioned and imaged, subjecting each tissue section to unique ...