スライス培養、遺伝子的および薬理学的摂動による胚の操作を容易にする。しかしながら、培養条件は、通常の開発では、スライスの低減環境内で進めることができることを確認する必要があります。我々は、少なくとも24時間にわたって進行する通常の脊髄の開発が容易にプロトコルを示している。
スライス培養は、両方の薬理学的および遺伝子操作により胚の操作を容易にすることができます。この減少したシステムでは、全身薬物アプリケーションに起因する潜在的な致死的な副作用を克服することができます。しかしながら、培養条件は、スライスの低減環境内で、通常の開発が進むことを確認する必要があります。我々は、特に脊髄運動ニューロンのことを、脊髄の開発に焦点を当てている。私たちは、体系的にほとんどの脊髄運動ニューロンが生まれてきた時点からニワトリ胚スライスの培養条件を変化させた。我々は、in vivoでのそれに比べ培養期間とそれらの運動ニューロンの位置の間に生き残った運動ニューロンの数と種類を測定した。我々は、血清型および神経栄養因子は培養期間中に必要とし、少なくとも24時間の運動ニューロンが生き続けると、それらの運動ニューロンで適切なポジションに移行できるようにすることができましたが見つかりました脊髄。我々は、これらの培養条件およびアガロースに埋め込ま骨抜きニワトリ胚を用いた胚切片培養物を調製する方法論を提示し、ビブラトームを用いてスライス。
正常な胚発生時には、多くの異なる細胞型は、その取得元から、彼らは最終的に成熟した生体で機能する場所に移行する必要がありますが生成されています。開発脊髄内では、前駆細胞が正中線での脳室帯に位置し、感覚処理とモータ出力1に必要な機能的な神経回路に統合されるように移行する必要が分裂終了ニューロンとグリア細胞の多くのサブタイプが生成されています。手足の筋肉の収縮を制御する脊髄運動ニューロンが広く研究されていると多くは、それらの異なるサブクラスの形成を駆動する分子やメカニズムが知られています。しかし、はるかに少ないが、運動ニューロンは、移行分離し、シナプス入力を受け取ることができるメカニズムが知られています。
運動ニューロンサブタイプのアイデンティティが階層的に開発中に取得されます。運動ニューロンのサブタイプは、大まかに分類することができます私はNTO個別の列、それらの軸索突起によって定義されている部門とプール。軸、内臓や手足の筋肉のいずれかにモーターが列プロジェクトの軸索を。モータの分割は腹や背の筋肉2に突出するものに横モーターカラム(LMC)の運動ニューロンを投影手足を細分化する。部署内では、運動ニューロンのクラスターは手足2、3の個々の筋肉にモータープールのプロジェクトと呼ばれる。部門別IDはホメオドメイン転写因子膵島-1(腹側に突出した)またはLHX-1(背側に突出した)6の発現によって特徴付けられる一方、肢突出した運動神経細胞は、転写因子FOXP1 4,5の発現によって定義されます。実際、LHX-1の発現は運動ニューロン7の適切な背の投影法で必要とされる。これらのサブタイプは、脊髄内の異なる位置を占める。腹側に突出する運動ニューロンは背projecti内側に存在するようになってきngの運動ニューロン。 LMCこの結果、いわゆるLMCmedial(LMCm)とLMClateral(LMCl)部門に分離されている。部門やモータープールの組織は、二期8で取得されています。最初のフェーズでは、部門分離は横ファッションに内側特性の運動ニューロンの遊走を介して達成される。 LMCl細胞は細胞LMCm後に生成されるので、LMClはその最終位置整を達成するためにLMCmを通って移動しています。第二フェーズでは、運動神経の背腹ソートを介して、おそらく、運動ニューロンプールに分割し、それらのクラスタ内の運動ニューロンを取ります。カテニン依存古典的カドヘリンファミリーのメンバーは、運動ニューロン組織8-10の両方のフェーズに不可欠であることが示されている。しかし、カドヘリン機能は細胞の動きを制御する方法を十分に理解されていない。
柱状、部門やプールIDの取得は、外因性の信号を必要とするそのパターンintrinsi転写因子11のCの式。さらに、すべての運動ニューロンの約50%は、主に運動ニューロンの生存の神経栄養サポートを通じて、四肢から外因性の信号を必要とするプロセスで通常の開発時にはアポトーシスを介して死ぬ。したがって、運動ニューロンの開発は比較的長い時間経過にわたって維持するために適切な環境を必要とします。このような理由から、運動ニューロンの生存を維持するために、脊髄スライス培養を生成の実用性は、適切な培養条件の解明が必要である。前の胚の切片培養は外因追加精製ニューロン集団の挙動12-14従うために使用されている。しかし、スライス自体の中にその場で運動ニューロンの生存および移行を容易にする、我々の知識の培養条件に発表されていない。我々は、精製の生存を促進する標準的な培養条件を変更し、解離頭蓋の運動ニューロンは、mを容易にする胚スライス培養系内のニューロンotor開発。また、生き残った運動ニューロンの位置を監視し、運動ニューロン部門の大部分は正常な位置は培養期間中に取得されていることを実証している。
ここで説明されたプロトコルは、ニワトリ胚スライスは運動ニューロンが生きて維持し、培養期間中に移行するために継続しながら、複数の日インキュベートすることができます。運動神経細胞が生き続けるための条件を解明することに、我々は必要ないくつかの重要な機能を同定した。これは最大4%のニワトリ血清は運動ニューロンと異なる種由来の血清との交換の生存に不可欠である容認されないと思われます。興味深いことに、我々は、彼らがスライス状の総歪みにつながる組織の増殖を促進し、血清の高い濃度の存在はスライスに有害であることがわかった。さらに重要なのは、cilliary神経栄養因子の存在も重要で証明した。それはおそらく、脊髄への感覚求心性入力の可視化を可能にする、スライスがちょうど24時間よりかなり長い期間にわたって培養することができるかもしれないという異なる可能性のままである。また、文化ここでの温度の条件も開発脳幹と中脳/小脳の文化をスライスするのに有用証明するかもしれない。
おそらく、これらのスライス培養条件の使用で最大の潜在的な利点は、彼らは、心臓など胚の他の部分への悪影響、の可能性を最小限に抑えながら、タンパク質機能の薬理学的操作の可能性を促進することである。異なるシグナル伝達経路の阻害剤およびアゴニストは、多数の異なる脊髄ニューロンのサブタイプの移行と、潜在的に、開発時にローカル脊髄回路の形成に与える影響を評価するために使用することができます。さらに、このようなsiRNAおよびモルホリノオリゴヌクレオチドを利用するものとして、タンパク質発現のいくつかの遺伝的摂動が、彼 らは唯一の開発の早い段階で導入される(OVOエレクトロポレーション·プロシージャ内の制限のせいで)とのエフェクトは最後のことができるという事実に苦しむティムの短い期間メール(通常1日)。私たちのスライス培養は後の段階で開始し、スライスの培養期間中にそれらの効果を表示するスライスの段階で開発の後半でこの技術を使用する可能性に優れています。
スライス培養プロトコルはまた、両方の脊髄運動ニューロンと同様にタイムラプスビデオ顕微鏡を介してリアルタイムで背側介在ニューロン移動の可視化される可能性があります。これは、白色光の下や蛍光イメージングを使用して、位相差顕微鏡を用いて達成することができる。後者の手法は、次に使用されることになっているなら蛍光標識の導入が必要とされている。これは、ニューロンのサブセットで蛍光タンパク質を駆動するために心室からまたは構文の卵エレクトロポレーションで四肢または順行性標識のいずれかから逆行性標識法を介してこのようなDiIまたはDIOなどの蛍光色素を導入することにより、どちらかを達成することができた。
The authors have nothing to disclose.
我々はFOXP1に対する抗体の種類のギフトのための多くの洞察に満ちた議論とB Novitchためシャロン自慢に感謝したいと思います。 KCTするウェルカムトラストから学生の身分とウェルカムトラストからSRP(グラント参照番号094399/B/10/Z)へのプロジェクトの助成金を受けて、この作品。
Eggs | Henry Stewart Farms, UK | Fertilised Brown Bovan Gold Hen’s eggs (Henry Stewart Farms, UK), stored at 14 °C until incubation | |
21 Gauge needle | BD-Microlance-3 | 304432 | |
5 ml syringe | BD Plastipak | 302187 | |
#5 Dumont forceps | Roboz | RS 5045 | |
Micro Dissecting scissors | Roboz | RS 5910SC | (3.5 in straight) |
Embryo embedding moulds: Peel away moulds | Agar Scientific | G3764 | Pyramidal shaped 22 mm to 12 mm |
Super glue | Power Flex, Loctite | ||
Ethanol | SIGMA | 32221 | |
Sodium di-hydrogen Phosphate, mono-hydrate | BDH | 102454R | |
Di Sodium mono-hydrogen Phosphate | VWR/ BDH | 102494C | |
Sodium Chloride | VWR/BDH | 27810.295 | |
Low melting temperature agarose | Invitrogen | 16520 | |
Fetal Bovine serum | Gibco | 10500-064 | |
Triton X-100 | SIGMA | T8787 | |
Sodium Hydroxide | FLUKA | 71689 | |
Paraformaldehyde | VWR/BDH | 28794.295 | |
Plastic disposable pasteur pipettes | ElKay Precision laboratory consumables | 127-P503-000 | Liquipette 3 ml volume |
Hanks Balanced Salt Solution (HBSS) | Gibco | 14170 | |
Sucrose | SIGMA | S0389 | |
Sodium Hydrogen Carbonate | SIGMA | S5761 | |
Chicken Embryo Extract | Seralabs | CE650-J | |
Penicillin/ Streptomycin solution | Gibco | 15070 | |
L-Glutamine solution | Gibco | 25030 | |
2-mercaptoethanol | Gibco | 21985 | |
Horse serum | Southern Group Labs | 9028B | |
B27 supplement | Invitrogen | 17504-044 | |
Neurobasal medium | Gibco | Cat ~ 2103 | |
CilliaryNeurotrophic factor (CNTF) | R and D Systems | 557-NT-010 | |
Chick Serum | SIGMA | C5405 | |
Primary antibodies | were purchased from Developmental Studies Hybridoma Bank, with the exception of anti-foxP1 antibodies, which were a kind gift from Bennett Novitch of UCLA. Primary antibodies dilutions were Rabbit anti-FoxP1 (1/32000), Mouse anti-Lhx1/2 (4F2) (1/50), Guinea Pig anti-FoxP1 (1/1000). All antibodies were stored at 4 °C. |
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Secondary antibodies | Donkey anti-Guinea Pig (cy3) (1:1000) purchased from Jackson Immunoreseach Laboratories Inc. Donkey anti-Mouse (Alexa Fluor 488) (1:1000), Donkey anti-Rabbit (Alexa Fluor 594) (1:1000) purchased from Invitrogen All antibodies were stored at 4 °C. |
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24-well plate | Corning COSTAR | 3473 | ultralow attachment 24-well plate |
O.C.T. | Tissue Tek, Sakura | 4583 | Optimum Cutting Temperature |
Vectashield | Vector Labs | H1000 | Vectashield fluorescent mounting medium |
Slides | Thermo Scientific | Superfrost-Plus positively-charged slides, 25 x 75 x 1.0 mm | |
Cover Glass | VWR International | 631-0167 | 25×60 mm |
Forced draft incubator: | Lyon Electric Company | kept humid by ensuring water levels always sufficient, maintained at 38 °C | |
Cryostat | Brite, Huntingdon, UK | -36 °C | |
Tissue Culture Incubator | DH Autoflow | Nuaire 38 °C, 5% CO2 | |
Vibratome | Leica | Leica VT1000-S | |
Microscope | Nikon | Nikon Eclipse E80i fluorescence microscope | |
Digital Camera | Nikon | Nikon DS5M and Hamammatsu ORCA ER |