前体切片测定允许实时成像奥库运动神经外生。切片通过嵌入E10.5 Isl MN:GFP胚胎在生长中,在振动体上切片,并在一个顶的培养箱中生长。斧子引导通路的作用是通过向培养培养物添加抑制剂来评估的。
精确的眼动对视力至关重要,但眼动系统的发展,特别是控制斧突引导的分子通路,尚未得到充分阐明。这部分是由于传统斧子制导测定的技术限制。为了识别影响奥库运动神经的其他斧子引导线索,开发了一种前体切片测定,以实时图像向眼睛生长的奥孔运动神经。E10.5 IslMN-GFP胚胎用于生成体外切片,将其嵌入到胶质中,在振动体上切片,然后在显微镜级顶培养箱中生长,用延时显微显微镜进行 24-72 h。从原子核到轨道的斧子生长的体内时间。小分子抑制剂或重组蛋白可以添加到培养培养物中,以评估不同斧头引导途径的作用。该方法的优点是维护轴子遍历的更多局部微环境,而不是对生长的轴子进行轴向,并沿其轨迹的多个点评估轴子。它还可以识别对斧子特定子集的影响。例如,对 CXCR4 的抑制会导致仍在中脑内的斧头生长,而不是口向生长,但已经退出的斧头不受影响。
目视电机系统为研究斧子导向机构提供了一个优雅的系统。它相对简单,包括三个颅神经内侧六个移动眼睛的眼外肌肉(EOMs),以及抬起眼睑的悬浮肌(LPS)。oculo运动神经内枢LPS和四个EOMs – 下等斜和中,下等,和优越的直肠肌肉。其他两种神经, 三角和腹肌, 每个只有内瓦特一个肌肉, 优越的斜和侧直肠肌肉, 分别.眼动提供了一个简单的读出,显示内侧是否适当、缺失或异常。此外,还有由于神经元发育或斧突指导的不足而导致的人眼运动障碍,统称为先天性颅内疾病(CCDDs)1。
尽管有这些优点,目状电机系统很少用于斧子制导研究2,3,4,5,6,7,8, 9,10,由于技术缺陷。体外斧子制导测定有许多缺点11。共培养性测定,其中神经元外植与目标组织12或转染细胞13的外植一起培养,取决于外植的对称性和外植与目标组织之间的精确定位。条纹测定14,15,其中两个线索被放置在交替条纹和斧子被评估为优先增长一个条纹,只表明一个基板优于另一个,而不是说两个是有吸引力的或排斥,或生理相关。微流体室可以形成精确的化学梯度,但受试者生长的斧子会剪切应力16,17,18,这会影响它们的生长。此外,在每种方法中,收集外植或分离的细胞需要对生长的轴虫进行轴状化,因此这些测定实际上检查轴子再生,而不是初始轴子生长。最后,这些体外方法消除了影响斧子的微环境及其对不同点的线索的反应,传统上只单独测试一个线索。使这些缺点更加复杂的是,眼部运动系统中每个原子核的体积小,使得解剖在技术上对植物外或分离的培养物都具有挑战性。此外,眼动神经元的主要培养物通常是异构的,有显著的细胞死亡,并且密度依赖,需要从多个胚胎中汇集细胞(藤井裕久,个人交流)。然而,由于需要时间和费用,体内方法(包括敲除小鼠模型)不适合用于筛选。
开发培养整个胚胎的方法19允许标记迁移细胞20或阻断特定分子21,但整个胚胎培养需要在滚筒瓶中孵育,从而排除了标记的实时成像结构。允许操纵胚胎,然后在子宫或母亲腹部(维持胎盘连接)22的外科技术,允许操纵胚胎,然后进一步发育22,但这些也不允许延时成像。
为了克服体外检测的障碍,允许快速筛选信号通路,23日开发了一种体外胚胎切片培养技术,该技术改编自先前公布的外周神经外生长方案24。使用该协议,在沿其轨迹的许多周围结构(包括EOM目标)存在的情况下,可以随时间而对发育中的oculo运动神经进行成像。通过在培养介质中添加小分子抑制剂、生长因子或引导提示,我们可以评估沿斧子轨迹的多个点的制导扰动,从而能够更快速地评估潜在的生长和指导因素。
这种外生切片培养方案与传统的斧子导样测定23相比具有显著优势。每个颅骨运动核的大小不是一个限制因素,不需要任何困难的解剖。维持斧子传播的内源微环境,允许修改一个信令通路,同时保持其他信令通路。此外,可以在沿斧子轨迹的不同点评估效果。由于斧子制导需要多个线索和线索的组合,沿着路径29,这提供了一个显著的优势。与分离或外植培养不同,这?…
The authors have nothing to disclose.
资金由国家眼科研究所 [5K08EY027850], 国家儿童健康与发展研究所 [U54HD090255], 哈佛-视觉临床科学家发展计划 [5K12EY016335], 圣殿骑士眼科基金会 [职业入门者]格兰特*和儿童医院眼科基金会[教师发现奖]。欧洲经委会是霍华德·休斯医学研究所的调查员。
24-Well Tissue Culture Plate | Genesee Scientific | 25-107 | |
6-Well Tissue Culture Plate | Genesee Scientific | 25-105 | |
Disposable Pasteur Pipet (Flint Glass) | VWR | 14672-200 | |
Fine Forceps | Fine Science Tools | 11412-11 | |
Fluorobrite DMEM | Thermo Fisher Scientific | A1896701 | |
Glucose (200 g/L) | Thermo Fisher Scientific | A2494001 | |
Hank's Balanced Salt Solution (1X) | Thermo Fisher Scientific | 14175-095 | |
Heat Inactivated Fetal Bovine Serum | Atlanta Biologicals | S11550H | |
HEPES Buffer Solution (1M) | Thermo Fisher Scientific | 15630106 | |
L-Glutamine (250 nM) | Thermo Fisher Scientific | 25030081 | |
Loctite Superglue | Loctite | ||
Low Melting Point Agarose | Thermo Fisher Scientific | 16520050 | |
Millicell Cell Culture Insert (30mm, hydrophilic PTFE, 0.4 um) | Millipore Sigma | PICM03050 | |
Moria Mini Perforated Spoon | Fine Science Tools | 10370-19 | |
Penicillin/Streptomycin (10,000 U/mL) | Thermo Fisher Scientific | 15140122 | |
Petri Dish (100 x 15mm) | Genesee Scientific | 32-107G | |
Phosphate Buffered Saline (1X, pH 7.4) | Thermo Fisher Scientific | 10010049 | |
Razor Blades | VWR | 55411-050 | |
Surgical Scissors – Blunt | Fine Science Tools | 14000-12 | |
Ti Eclipse Perfect Focus with TIRF | Nikon | ||
Vibratome (VT 1200S) | Leica | 1491200S001 | |
Vibratome Blades (Double Edge, Stainless Steel) | Ted Pella, Inc. | 121-6 |