Name: in utero electroporation of multiaddressable genome-integrating color (magic) markers to individualize cortical mouse astrocytes
Uploaded: 2020-05-21T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about In Utero Electroporation of Multiaddressable Genome-Integrating Color MAGIC Markers to Individualize Cortical Mouse Astrocytes at JoVE.com

Vi tackar S. Fouquet och bild- och djurkärnanläggningarna i Institut de la Vision och Institut des Neurosciences de Montpellier (MRT och RAM) för teknisk hjälp. Detta arbete stöddes av stipendier från Région Ile-de-France och Fondation ARC pour la Recherche sur le Cancer till S.C och från Université Paris-Saclay (Initiatives Doctorales Interdisciplinaires) till L.A., genom finansiering från Europeiska forskningsrådet (ERC-SG 336331, PI J. Valette) till E.H., av Agence Nationale de la Recherche enligt kontrakt ANR-10-LABX-65 (LabEx LifeSenses), ANR-11-EQPX-0029 (Equipex Morphoscope2), ANR-10-INBS-04 (Frankrike BioImaging) , av Fondation pour la Recherche Médicale (Ref. DBI20141231328), av Europeiska forskningsrådet (ERC-CoG 649117, PI J. Livet) och av ATIP-Avenir-programmet (PI K. Loulier).

Alla djurförsök som beskrivs här utfördes i enlighet med institutionella riktlinjer. Djurprotokoll har godkänts av Charles Darwin animal experiment ethical board (CEEACD/N°5).
1. Beredning av endotoxinfria plasmider för MAGIC-markörer i utero-elektroporering
<ol><li>Bakteriell omvandling<ol>
<li>Tina DH5 alfa kompetenta celler lagrade vid -70 °C på is.</li>
		<li>Värm upp agarplattorna som innehåller lämpligt antibiotikum (100 μg/mL ampicillin eller 50 μg/mL kanamycin) vid 37 ...

<ol>
	<li>Clarke, L. E., Barres, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emerging+roles+of+astrocytes+in+neural+circuit+development.">Emerging roles of astrocytes in neural circuit development.</a> Nature Reviews Neuroscience. 14 (5), 311-321 (2013).</li><li>Ma, Z., Stork, T., Bergles, D. E., Freeman, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuromodulators+signal+through+astrocytes+to+alter+neural+circuit+activity+and+behaviour.">Neuromodulators signal through astrocytes to alter neural circuit activity and behaviour.</a> Nature. 539 (7629), 428-432 (2016).</li><li>Blanco-Su&#225;rez, E., Caldwell, A. L. M., Allen, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+astrocyte-synapse+interactions+in+CNS+disorders:+Astrocyte-synapse+disease.">Role of astrocyte-synapse interactions in CNS disorders: Astrocyte-synapse disease.</a> The Journal of Physiology. 595 (6), 1903-1916 (2017).</li><li>Stogsdill, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Astrocytic+neuroligins+control+astrocyte+morphogenesis+and+synaptogenesis.">Astrocytic neuroligins control astrocyte morphogenesis and synaptogenesis.</a> Nature. 551 (7679), 192-197 (2017).</li><li>Srinivasan, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+Transgenic+Mouse+Lines+for+Selectively+Targeting+Astrocytes+and+Studying+Calcium+Signals+in+Astrocyte+Processes+in+Situ+and+In+Vivo.">New Transgenic Mouse Lines for Selectively Targeting Astrocytes and Studying Calcium Signals in Astrocyte Processes in Situ and In Vivo.</a> Neuron. 92 (6), 1181-1195 (2016).</li><li>Tabata, H., Nakajima, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+in+utero+gene+transfer+system+to+the+developing+mouse+brain+using+electroporation:+visualization+of+neuronal+migration+in+the+developing+cortex.">Efficient in utero gene transfer system to the developing mouse brain using electroporation: visualization of neuronal migration in the developing cortex.</a> Neuroscience. 103 (4), 865-872 (2001).</li><li>Shimogori, T., Ogawa, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gene+application+with+in+utero+electroporation+in+mouse+embryonic+brain.">Gene application with in utero electroporation in mouse embryonic brain.</a> Development, Growth &amp; Differentiation. 50 (6), 499-506 (2008).</li><li>Garc&#237;a-Marqu&#233;s, J., L&#243;pez-Mascaraque, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clonal+Identity+Determines+Astrocyte+Cortical+Heterogeneity.">Clonal Identity Determines Astrocyte Cortical Heterogeneity.</a> Cerebral Cortex. 23 (6), 1463-1472 (2013).</li><li>Mart&#237;n-L&#243;pez, E., Garc&#237;a-Marques, J., N&#250;&#241;ez-Llaves, R., L&#243;pez-Mascaraque, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clonal+Astrocytic+Response+to+Cortical+Injury.">Clonal Astrocytic Response to Cortical Injury.</a> PLoS ONE. 8 (9), 74039 (2013).</li><li>Guti&#233;rrez, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sibling+astrocytes+share+preferential+coupling+via+gap+junctions.">Sibling astrocytes share preferential coupling via gap junctions.</a> Glia. 67 (10), 1852-1858 (2019).</li><li>Lee, Y., Messing, A., Su, M., Brenner, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=GFAP+promoter+elements+required+for+region-specific+and+astrocyte-specific+expression.">GFAP promoter elements required for region-specific and astrocyte-specific expression.</a> Glia. 56 (5), 481-493 (2008).</li><li>Yoon, H., Walters, G., Paulsen, A. R., Scarisbrick, I. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Astrocyte+heterogeneity+across+the+brain+and+spinal+cord+occurs+developmentally,+in+adulthood+and+in+response+to+demyelination.">Astrocyte heterogeneity across the brain and spinal cord occurs developmentally, in adulthood and in response to demyelination.</a> PloS One. 12 (7), 0180697 (2017).</li><li>Ge, W. P., Miyawaki, A., Gage, F. H., Jan, Y. N., Jan, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Local+generation+of+glia+is+a+major+astrocyte+source+in+postnatal+cortex.">Local generation of glia is a major astrocyte source in postnatal cortex.</a> Nature. 484 (7394), 376-380 (2012).</li><li>Clavreul, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cortical+astrocytes+develop+in+a+plastic+manner+at+both+clonal+and+cellular+levels.">Cortical astrocytes develop in a plastic manner at both clonal and cellular levels.</a> Nature Communications. 10 (1), 4884 (2019).</li><li>Figueres-O&#241;ate, M., Garc&#237;a-Marqu&#233;s, J., L&#243;pez-Mascaraque, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=UbC-StarTrack,+a+clonal+method+to+target+the+entire+progeny+of+individual+progenitors.">UbC-StarTrack, a clonal method to target the entire progeny of individual progenitors.</a> Scientific Reports. 6 (1), 33896 (2016).</li><li>Figueres-O&#241;ate, M., Garc&#237;a-Marqu&#233;s, J., Pedraza, M., De Carlos, J. A., L&#243;pez-Mascaraque, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatiotemporal+analyses+of+neural+lineages+after+embryonic+and+postnatal+progenitor+targeting+combining+different+reporters.">Spatiotemporal analyses of neural lineages after embryonic and postnatal progenitor targeting combining different reporters.</a> Frontiers in Neuroscience. 9, 87 (2015).</li><li>Figueres-O&#241;ate, M., S&#225;nchez-Villal&#243;n, M., S&#225;nchez-Gonz&#225;lez, R., L&#243;pez-Mascaraque, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lineage+Tracing+and+Cell+Potential+of+Postnatal+Single+Progenitor+Cells+In+Vivo.">Lineage Tracing and Cell Potential of Postnatal Single Progenitor Cells In Vivo.</a> Stem Cell Reports. 13 (4), 700-712 (2019).</li><li>Peng, H., Ruan, Z., Long, F., Simpson, J. H., Myers, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=V3D+enables+real-time+3D+visualization+and+quantitative+analysis+of+large-scale+biological+image+data+sets.">V3D enables real-time 3D visualization and quantitative analysis of large-scale biological image data sets.</a> Nature Biotechnology. 28 (4), 348-353 (2010).</li><li>Peng, H., Bria, A., Zhou, Z., Iannello, G., Long, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extensible+visualization+and+analysis+for+multidimensional+images+using+Vaa3D.">Extensible visualization and analysis for multidimensional images using Vaa3D.</a> Nature Protocols. 9 (1), 193-208 (2014).</li><li>Peng, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Virtual+finger+boosts+three-dimensional+imaging+and+microsurgery+as+well+as+terabyte+volume+image+visualization+and+analysis.">Virtual finger boosts three-dimensional imaging and microsurgery as well as terabyte volume image visualization and analysis.</a> Nature Communications. 5 (1), 4342 (2014).</li><li>Loulier, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiplex+Cell+and+Lineage+Tracking+with+Combinatorial+Labels.">Multiplex Cell and Lineage Tracking with Combinatorial Labels.</a> Neuron. 81 (3), 505-520 (2014).</li><li>Niwa, H., Yamamura, K., Miyazaki, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+selection+for+high-expression+transfectants+with+a+novel+eukaryotic+vector.">Efficient selection for high-expression transfectants with a novel eukaryotic vector.</a> Gene. 108 (2), 193-199 (1991).</li><li>Abdeladim, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multicolor+multiscale+brain+imaging+with+chromatic+multiphoton+serial+microscopy.">Multicolor multiscale brain imaging with chromatic multiphoton serial microscopy.</a> Nature Communications. 10 (1), 1662 (2019).</li><li>Chen, F., LoTurco, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+method+for+stable+transgenesis+of+radial+glia+lineage+in+rat+neocortex+by+piggyBac+mediated+transposition.">A method for stable transgenesis of radial glia lineage in rat neocortex by piggyBac mediated transposition.</a> Journal of Neuroscience Methods. 207 (2), 172-180 (2012).</li><li>Siddiqi, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fate+Mapping+by+PiggyBac+Transposase+Reveals+That+Neocortical+GLAST++Progenitors+Generate+More+Astrocytes+Than+Nestin++Progenitors+in+Rat+Neocortex.">Fate Mapping by PiggyBac Transposase Reveals That Neocortical GLAST+ Progenitors Generate More Astrocytes Than Nestin+ Progenitors in Rat Neocortex.</a> Cerebral Cortex. 24 (2), 508-520 (2014).</li><li>Yoshida, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+expression+of+different+transgenes+in+neurons+and+glia+by+combining+in+utero+electroporation+with+the+Tol2+transposon-mediated+gene+transfer+system.">Simultaneous expression of different transgenes in neurons and glia by combining in utero electroporation with the Tol2 transposon-mediated gene transfer system.</a> Genes to Cells. 15 (5), 501-502 (2010).</li><li>LoTurco, J., Manent, J. B., Sidiqi, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+and+Improved+Tools+for+In+Utero+Electroporation+Studies+of+Developing+Cerebral+Cortex.">New and Improved Tools for In Utero Electroporation Studies of Developing Cerebral Cortex.</a> Cerebral Cortex. 19, 120-125 (2009).</li><li>Pacary, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visualization+and+Genetic+Manipulation+of+Dendrites+and+Spines+in+the+Mouse+Cerebral+Cortex+and+Hippocampus+using+in+utero+Electroporation.">Visualization and Genetic Manipulation of Dendrites and Spines in the Mouse Cerebral Cortex and Hippocampus using in utero Electroporation.</a> Journal of Visualized Experiments. (65), e4163 (2012).</li></ol>

I utero-elektroporation (IUE) av MAGIC-markörer i när avkommor (figur 1) möjliggjorde märkning av astrocyter i hela den postnatala hjärnbarken i olika postnatala stadier (P4-P7-P21, figur 2). Intressant nog är IUE-stadiet inte kritiskt, eftersom elektroporering som utförs från E13.5 till E15.5 ger liknande märkningsmönster för kortikala astrocyter14. Platsen för märkta pyramidala nervceller i när parenkym varierar dock med e...

Astrocyter spelar många vitala funktioner i hjärnans utveckling och fysiologi1. Förutom sin roll vid blod- hjärnbarriären där de reglerar näringsupptag och blodflöde bidrar de aktivt till synapsbildning och funktion samtidigt som de producerar neuromodulatorer som kan förändra neuronal aktivitet och beteende2. Dessutom bidrar astrocyt dysfunktion till en mängd olika neurologiska störningar3. Astrocyter som ligger i hjärnbarken visar en utarbetad morfologi som möjliggör omfattande kontakt med neuronala processer. Dessa kontakter, väsentliga för kretsfunktion, kontrollerar också astrocyt morfogenes och synaptogenes genom cell-vidhäftningsproteiner4. Neuroforskare behöver praktiska och robusta verktyg för att undersöka astrocytutveckling och morfogenes i sina neurologiska modeller av intresse. Men på grund av den nära appositionen av astrocyter till sina grannar och deras enhetliga tredimensionella kakel, är det utmanande att peka ut när astrocyter och omfattande bedöma deras morfologi med hjälp av immunomarkörer.
För närvarande möjliggör två huvudsakliga genteknikstrategier märkning och individualisering av kortikala astrocyter på plats: sparse reporter aktivering i transgena muslinjer eller somatisk transgenes med hjälp av elektroporering av reporterplasmider. Den första strategin bygger på att odla en floxed reporter muslinje med möss som uttrycker en inducerbar form av Cre rekombinas aktiveras specifikt i astrocyter vid tamoxifen leverans (t.ex. Aldh1l1-CreERT25). Flera nackdelar är förknippade med denna strategi. För det första kräver uppfödning av transgena möss ett stort antal djur och flera analyser behövs vanligtvis för att bestämma rätt dos tamoxifen för att ge tillräckligt gles märkning av kortikala astrocyter. Analysera när astrocyt fenotyper i en genetisk mus modell av intresse kommer att kräva ännu mer avel och mus konsumtion. Dessutom, in utero tamoxifen injektion är känd för att störa förlossningen, vilket gör denna strategi svår att tillämpa för studier av de tidigaste stadierna av astrocyt utveckling. In vivo DNA-elektroporering är en alternativ tamoxifenfri strategi som förlitar sig på ett minsta antal djur6. Detta tillvägagångssätt utförs antingen i embryonala eller postnatala stadier och består av att injicera reporterplasmider i gnagarnas laterala ventriklar följt av elektriska pulser som skapar porer i cellmembranet, vilket gör det möjligt för DNA att komma in i stamceller som fodrar ventrikeln. Därefter bearbetas reportertransgenerna som bärs av de elektroporerade plasmiderna av den riktade cellmaskinen och uttrycks7. Två elektroporationsmetoder har tidigare beskrivits för att märka musen när astrocyter: 1) Postnatal Astrocyte Labeling by Electroporation (PALE), som bygger på elektroporation av 1-2 enfärgade episomala reporterplasmider i tidiga postnatala stadier4; 2) StarTrack-strategin baserad på in utero electroporation (IUE) av flera enfärgade integrativa reporterplasmider8,9,10. Även om dessa två tekniker effektivt märker PrA i hjärnbarken, presenterar de också vissa begränsningar. I sin ursprungliga version förlitar sig båda metoderna på en glial fibrillary acidic protein (GFAP) promotor för att driva uttryck i astrocyter, vilket kan vinkla märkningen mot radiell glia samt pial och reaktiva astrocyter som uttrycker GFAP starkare än normala vila PrA11,12. När det gäller PALE är andra nackdelar det sena skedet av elektroporation, vilket förhindrar märkning av tidigfödd PrA (eller de som härrör från tidiga delaminerande stamceller) och analys av tidiga stadier av astrogliautveckling och användning av episomala vektorer som späds ut genom successiva uppdelningar under den massiva spridning som PrA genomgår under den första postnatala vecka13,14. I motsats till PALE är StarTrack baserat på embryonal elektroporation av integrativa reporterplasmider som gör det möjligt att spåra bidraget från både embryonala och postnatala stamceller till PrA. Ett uppdaterat StarTrack-system som förlitar sig på ubiquitin C-promotorn (UbC-StarTrack)uppnår bredare uttryck för fluorescerande reportrar i både neuronal och glial nedstigning (astrocyter ingår) av neurala föregångare15,16,17. I sin nuvarande version är dock genomförandet av detta tillvägagångssätt komplicerat, eftersom det förlitar sig på en ekmolär blandning av 12 distinkta plasmider som uttrycker sex fluorescerande proteiner (FP) med partiell excitation och utsläppsspektra överlappning.
Presenteras här är en okomplicerad in utero elektroporationsbaserad flerfärgad märkning metod med hjälp av integrativa reporter konstruktioner drivs av en stark och brett aktiv promotor för att peka ut när astrocyter14. Dessutom tillhandahålls en enkel bildanalyspipeline med både licensierad (t.ex. Imaris) och öppen åtkomst (Vaa3D18,19,20) bildanalysprogramvara för segment astrocytterritoriell volym respektive arborization. Jämfört med de tidigare beskrivna metoderna förlitar sig denna strategi endast på 1–2 flerfärgade integrativa transgener multiaddressable genomintegrerande färgmarkörer (MAGIC-markörer eller MM21) riktade till det cytoplasmiska och (valfritt) kärncellsfacket vars uttryck drivs av en syntetisk CAG-promotor bestående av en cytomegalovirusförstärkare, kyckling β-actin promotor, och kanin β-globin skarv acceptor plats22. Detta möjliggör märkning och spårning av när astrocyter, från embryonala till sena postnatala stadier, oberoende av GFAP-uttryck14,23. Var och en av dessa transgener bär följande fyra distinkta FP: eBFP, mTurquoise2/mCerulean, EYFP och tdTomato/mCherry, som visar minimal spektral överlappning som lätt kan kringgås med 1) Sekventiell kanalförvärv; 2) Optimerad excitationskraft och insamlingsvinst; och 3) Specifika tärande filter för att samla in smala FP-utsläppsfönster. MM-strategin använder Cre/lox rekombination med en självexcisable Cre rekombinas (seCre) för att driva stokastiska uttryck av FP i en cellulär population. En enda kopia av MM transgene uttrycker FP på ett ömsesidigt uteslutande sätt, medan flera transgener ger upphov till FP-kombinationer, vilket skapar dussintals distinkta nyanser. Genomisk integration av transgenerna drivs av piggyBac (PB) eller Tol2 införlivande system24,25,26. Genom in utero-elektroporering möjliggör därför MM-verktygssatsen och den flerfärgade "mosaik" som den genererar samtidig märkning av flera angränsande närprogenitorer och spårning av deras glianedstigning, inklusive när astrocyter, under långa perioder. Färgkontraster som härrör från uttrycket av distinkt FP-tillståndsavgränsning av PrAs kontur och därefter extrahera viktig information om deras territoriella volym (med hjälp av IMARIS) och komplex morfologi (med Vaa3D). Den flerfärgade strategi som presenteras i detalj här är en bekväm och robust metod som ger snabb och enkel tillgång till den kortikala astrocytytan och morfologin hos vilda möss i olika utvecklingsstadier, och är lätt anpassningsbar för att undersöka astrocyt anatomiska funktioner i musmodeller av neurologiska sjukdomar utan att använda transgena reporterlinjer.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>1.1 Bacteria transformation</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ampicillin</td>
			<td>Euromedex</td>
			<td>EU0400-C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DH5 alpha competent cells</td>
			<td>Fisher Scientitic</td>
			<td>11563117</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ice box</td>
			<td>Dutscher</td>
			<td>139959</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kanamycin</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>60615</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LB Agar</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>L2897</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SOC medium</td>
			<td>Fisher Scientitic</td>
			<td>11563117</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile petri dish- 10 cm</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>150350</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water bath</td>
			<td>VWR</td>
			<td>462-0556H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1.2 Plasmid culture</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>14 ml culture tube</td>
			<td>Dutscher</td>
			<td>187262</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass erlenmeyer- 2L</td>
			<td>Fisher Scientitic</td>
			<td>11383454</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LB medium</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>L3522</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1.3 Plasmid DNA preparation</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NucleoBond Xtra Maxi Plus EF</td>
			<td>Macherey-Nagel</td>
			<td>740426.10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2.1 Preparation of the solutions</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>26 G x 1/2 needle</td>
			<td>Terumo</td>
			<td>8AN2613R1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>30 G x 1/2 needle</td>
			<td>Terumo</td>
			<td>8AN3013R1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fast Green</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>F7272</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>VWR</td>
			<td>27810.295</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Single-use polypropylene syringe, 1 mL</td>
			<td>Dutscher</td>
			<td>50002</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2.2 Preparation of the surgery material</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adson Forceps - DeBakey Pattern- 12.5 cm</td>
			<td>FST</td>
			<td>11617-12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arched tip Forceps- 10 cm</td>
			<td>FST</td>
			<td>11071-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass bead sterilizer Steri 250</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>Z378569</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass micropipette 1 mm diameter</td>
			<td>FHC</td>
			<td>10-10-L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Graefe Forceps - Titanium 1 mm Tips Slight Curve- 10 cm</td>
			<td>FST</td>
			<td>11651-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Graefe Forceps - Titanium 1 mm Tips Straight- 10 cm</td>
			<td>FST</td>
			<td>11650-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iris Scissors - Delicate Straight- 9 cm</td>
			<td>FST</td>
			<td>14060-09</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laboratory tape</td>
			<td>Fisher Scientitic</td>
			<td>11730454</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microinjector</td>
			<td>INJECT+MATIC</td>
			<td>No catalog number</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Olsen-Hegar Needle Holder - 12 cm</td>
			<td>FST</td>
			<td>12002-12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical fiber</td>
			<td>VWR</td>
			<td>631-1806</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic-coated white paper</td>
			<td>Distrimed</td>
			<td>700103</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Signagel electrode gel</td>
			<td>Free-Med</td>
			<td>15-60</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile Petri dish- 35 mm</td>
			<td>Dutscher</td>
			<td>056714</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterilizer, glass dry bead, Steri 250</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>Z378569</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2.3 Preparation of the pregnant female mouse</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alcohol pad</td>
			<td>Alcomed</td>
			<td>1731000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Buprecare</td>
			<td>Axience</td>
			<td>0.3 mg/ml</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Compress</td>
			<td>tRAFFIN</td>
			<td>70189</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ketamine</td>
			<td>Merial</td>
			<td>Imalgene 1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ocular gel</td>
			<td>tvm lab</td>
			<td>Ocry-gel</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RjOrl:SWISS mice</td>
			<td>Janvier Labs</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vetadine, 10% solution</td>
			<td>Vetoquinol</td>
			<td>4337400113B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Warming pad</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>72-0493</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylazine</td>
			<td>Bayer</td>
			<td>Rompun 2%</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3.2 Electroporation</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Absorbable suture Size 4-0 45 cm Suture 1-Needle 19 mm Length 3/8 Circle Reverse</td>
			<td>Novosyn</td>
			<td>C0068220</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electroporateur Sonidel</td>
			<td>Sonidel</td>
			<td>NEPA 21</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile transfer pipets (individually wrapped)</td>
			<td>Dutscher</td>
			<td>043202S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tweezers with 3 mm platinium disk electrodes</td>
			<td>Sonidel</td>
			<td>CUY650P3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4.1 Tissue harvesting and sectioning</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>24-well plate</td>
			<td>Falcon</td>
			<td>353047</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agarose</td>
			<td>Lonza</td>
			<td>50004</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Antigenfix</td>
			<td>Microm Microtech</td>
			<td>U/P0014</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coverslip</td>
			<td>Dutscher</td>
			<td>100266</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dolethal</td>
			<td>Vetoquinol</td>
			<td>DOL202</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DPBS (10X), no calcium, no magnesium</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>11540486</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nail polish</td>
			<td>EMS</td>
			<td>72180</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Slide</td>
			<td>Dutscher</td>
			<td>100001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vectashield</td>
			<td>Vectorlabs</td>
			<td>H-1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vibratome</td>
			<td>Leica</td>
			<td>VT1000S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5. Multichannel confocal imaging</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>20X oil NA 0.85</td>
			<td>Olympus</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Confocal Laser Scanning Microscope</td>
			<td>Carl Zeiss</td>
			<td>LSM880</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Confocal Laser Scanning Microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>FV1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plan Apochromat 20x/0.8 M27</td>
			<td>Carl Zeiss</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6. Astrocyte territorial volume segmentation</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IMARIS 8.3 and later versions</td>
			<td>Bitplane</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>7. Astrocyte arborization tracing</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D Visualization-Assisted Analysis software suite (Vaa3D)</td>
			<td>HHMI - Janelia Research Campus /Allen Institute for Brain Science</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

in utero electroporation of multiaddressable genome-integrating color (magic) markers to individualize cortical mouse astrocytes

Protoplasmic astrocyter (PrA) som ligger i mus hjärnbarken är tätt juxtaposed, bildar en till synes kontinuerlig tredimensionell matris i vuxna stadier. Hittills kan ingen immunostaining strategi peka ut dem och segmentera deras morfologi i mogna djur och under loppet av kortikogenes. När prA härstammar från stamceller som ligger i dorsala pallium och kan enkelt riktas med hjälp av in utero elektroporering av integrativa vektorer. Ett protokoll presenteras här för att märka dessa celler med den multiaddressable genomintegrerande färgen (MAGIC) Markers strategi, som förlitar sig på piggyBac/ Tol2 införlivande och Cre /lox rekombination för att stochastically uttrycka distinkt fluorescerande proteiner (blå, cyan, gul och röd) adresserad till specifika subcellulära fack. Denna strategi för kartläggning av flerfärgade öden gör det möjligt att markera på plats närliggande närliggande stamceller med kombinationer av färgmarkörer före starten av gliogenes och spåra deras ättlingar, inklusive astrocyter, från embryonala till vuxna stadier på individcellsnivå. Halvsmakande märkning uppnås genom att justera koncentrationen av elektroporerade vektorer och färgkontraster som tillhandahålls av Multiaddressable Genome-Integrating Color Markers (MAGIC Markers eller MM) gör det möjligt att individualisera astrocyter och peka ut deras territorium och komplexa morfologi trots deras täta anatomiska arrangemang. Presenteras här är ett omfattande experimentellt arbetsflöde inklusive detaljer om elektroporeringsproceduren, förvärv av flerkanaliga bildstaplar genom konfokal mikroskopi och datorstödd tredimensionell segmentering som gör det möjligt för experimenteraren att bedöma individuell PrA-volym och morfologi. Sammanfattningsvis ger elektroporering av MAGIC Markers en bekväm metod för att individuellt märka många astrocyter och få tillgång till deras anatomiska funktioner i olika utvecklingsstadier. Denna teknik kommer att vara användbar för att analysera när astrocyt morfologiska egenskaper i olika musmodeller utan att tillgripa komplexa kors med transgena reporter linjer.

Elektroporering av MAGISKA markörer i embryonala när avkomma möjliggör märkning av astrocyter från tidiga till sena stadier av hjärnbarkens utveckling (figur 1). Dessa astrocyter hittades i alla när lager i olika postnatala stadier (P4, P7, P21) som de spridda brett i hela hjärnbarken. De bedömdes med kaklade konfokala bilder förvärvade med ett mål på 20x 0,8 NA (eller högre NA) och monterades som Z-stackrekonstruktioner (figur 2). MAGIC Markers k...

Watch this Scientific Journal Video about In Utero Electroporation of Multiaddressable Genome-Integrating Color MAGIC Markers to Individualize Cortical Mouse Astrocytes at JoVE.com

In Utero Electroporation of Multiaddressable Genome-Integrating Color MAGIC Markers to Individualize Cortical Mouse Astrocytes

Astrocyter kakel hjärnbarken enhetligt, vilket gör analysen av deras komplexa morfologi utmanande på cellnivå. Protokollet som tillhandahålls här använder flerfärgsmärkning baserad på in utero-elektroporering för att peka ut kortikala astrocyter och analysera deras volym och morfologi med en användarvänlig bildanalyspipeline.

I Utero Electroporation av multiaddressable Genome-Integrating Color (MAGIC) Markörer för att individualisera närmus astrocyter

Protoplasmic astrocytes (PrA) located in the mouse cerebral cortex are tightly juxtaposed, forming an apparently continuous three-dimensional matrix at ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

In Utero Electroporation of Multiaddressable Genome-Integrating Color (MAGIC) Markers to Individualize Cortical Mouse Astrocytes

In utero Electroporation followed by Primary Neuronal Culture for Studying Gene Function in Subset of Cortical Neurons

In utero Electroporation followed by Primary Neuronal Culture for Studying Gene Function in Subset of Cortical Neurons

I livmodern elektroporation följt av primär Neuronala Kultur för att studera geners funktion i Delmängd av kortikal Neuroner

In vitro study of primary neuronal cultures allows for quantitative analyses of neurite outgrowth. In order to study how genetic alterations affect ...

Transfection of Mouse Retinal Ganglion Cells by in vivo Electroporation

Transfection of Mouse Retinal Ganglion Cells by in vivo Electroporation

Transfektion av Mouse retinal ganglion celler genom att In vivo Elektroporation

The targeting and refinement of RGC projections to the midbrain is a popular and powerful model system for studying how precise patterns of neural ...

Efficient Gene Delivery into Multiple CNS Territories Using In Utero Electroporation

Efficient Gene Delivery into Multiple CNS Territories Using In Utero Electroporation

Effektiv Gene Delivery i flera CNS territorierna Använda I Utero Elektroporation

The ability to manipulate gene expression is the cornerstone of modern day experimental embryology, leading to the elucidation of multiple developmental ...

Mouse in Utero Electroporation: Controlled Spatiotemporal Gene Transfection

Mouse in Utero Electroporation: Controlled Spatiotemporal Gene Transfection

Mus I livmodern Elektroporation: Kontrollerad Spatiotemporal Gene Transfektion

In order to understand the function of genes expressed in specific region of the developing brain, including signaling molecules and axon guidance ...

Visualization and Genetic Manipulation of Dendrites and Spines in the Mouse Cerebral Cortex and Hippocampus using In utero Electroporation

Visualization and Genetic Manipulation of Dendrites and Spines in the Mouse Cerebral Cortex and Hippocampus using In utero Electroporation

Visualisering och Genetic Manipulation av dendriter och ryggar i mus hjärnbarken och hippocampus med användning av<em&gt; I utero</em&gt; Elektroporering

In utero electroporation (IUE) has become a powerful technique to study the development of different regions of the embryonic nervous system 1-5. To date ...

Isolation and Culture of Mouse Cortical Astrocytes

Isolering och odling av Mus Kortikala Astrocyter

Astrocytes  are an abundant cell type in the mammalian brain, yet much remains to be  learned about their molecular and functional characteristics. In ...

Ex utero Electroporation and Whole Hemisphere Explants: A Simple Experimental Method for Studies of Early Cortical Development

Ex utero Electroporation and Whole Hemisphere Explants: A Simple Experimental Method for Studies of Early Cortical Development

Ex utero Elektroporation och Hela Explantat Hemisphere: En enkel Experimentell metod för studier av tidig kortikal utveckling

Cortical development involves complex interactions between neurons and non-neuronal elements including precursor cells, blood vessels, meninges and ...

Genetic Manipulation of the Mouse Developing Hypothalamus through In utero Electroporation

Genetic Manipulation of the Mouse Developing Hypothalamus through In utero Electroporation

Genmanipulation av Mouse Utveckla Hypothalamus genom<em&gt; In utero</em&gt; Elektroporering

Genetic  modification of specific regions of the developing mammalian brain is a very  powerful experimental approach. However, generating novel mouse ...

Subtype-selective Electroporation of Cortical Interneurons

Subtypselektiva Elektroporering av kortikal Interneuroner

The study of central nervous system (CNS) maturation relies on genetic targeting of neuronal populations. However, the task of restricting the expression ...

Cortex-, Hippocampus-, Thalamus-, Hypothalamus-, Lateral Septal Nucleus- and Striatum-specific In Utero Electroporation in the C57BL/6 Mouse

Cortex-, Hippocampus-, Thalamus-, Hypothalamus-, Lateral Septal Nucleus- and Striatum-specific In Utero Electroporation in the C57BL/6 Mouse

Cortex-, Hippocampus-, Thalamus-, Hypothalamus-, lateral Septal Nucleus- och Striatum specifika<em&gt; In Utero</em&gt; Elektroporering i C57BL / 6 mus

In utero electroporation is a widely used technique for fast and efficient spatiotemporal manipulation of various genes in the rodent central nervous ...