胚性ニューロンは、神経管の脳室帯に生まれたが、適切な目標を達成するために移行している。顔面branchiomotor(FBM)ニューロンは、ニューロンの移動を研究するための有用なモデルである。このプロトコルは、FBMの移行を制御するメカニズムを調べるためにマウス胚hindbrainsのホールマウントex vivoでの文化について説明します。
胚の神経細胞は、脳の脳室帯で生まれ、その後、適切な目標を達成するために、新しい目的地に移行している。協働して、胚の脳内神経細胞移動を導く分子シグナルを解読することは、複雑な神経回路網が後出生後の生活をサポートする構成方法を理解することが重要である。顔面branchiomotor(FBM)マウス胚の後脳内のニューロンは後脳のR6由来領域でペア顔面神経核を形成するためにrhombomere(R)4尾側から移行する。ここでは、FBMの移動を調節するシグナル伝達経路を調査するのに適したマウス胚hindbrainsのホールマウントex vivoでの培養のための詳細なプロトコルを提供する。この方法では、E11.5マウス胚のhindbrainsで24時間、細胞培養インサート上で開いた本の調製に解剖し、培養する。この間、FBMニューロンは、r6が尾側に向かって移動し、機能ブロッキング抗体及び小moleculに暴露することができるニューロン移動をガイドに関与するシグナル伝達経路のための役割を調べるために、組換えタンパク質を搭載した培養培地またはヘパリンビーズ中のES。
胚の神経細胞は、脳の脳室帯に生まれたが、その後大きな距離に位置して、適切な標的領域に到達するための新しい目的地に移行している。発達中の脳の背腹側と前後軸に沿った適切な場所に、神経細胞体の正確な位置決めは、渡り鳥のステージ1-4後に正しい配線、生存、およびこれらのニューロンの機能に必須である。軸索ガイダンス5-7を制御する分子メカニズムと同様に、引力とキューの組み合わせセットがニューロン1,8を移行案内すると考えられている。しかしながら、複数の細胞型の相互作用、神経細胞の遊走を制御する信号は、以下で広範に自律的に細胞を研究することができる軸索誘導に関与するものよりも研究されている。脊椎動物の後脳現像は、分子および細胞のメカニズムを理解するためにいくつかの最近の研究で使用されているひよこ、マウス、ゼブラフィッシュ1-4,9の例では、神経細胞移動の。この器官はprecerebellarおよび運動ニューロン5,7,10,11のいくつかのサブタイプを含む神経細胞のいくつかの異なる種類が含まれています。
後脳運動ニューロンは、底板に近い脳室帯で生まれ、彼らは起源1,12の彼らrhombomereに応じて特定のサブセットに分化している。顔面branchiomotor(FBM)ニューロンは後脳にrhombomere(R)4で生成され、顔の筋肉2,9,13を刺激するために第二鰓弓に背R4出口ポイントを介してその軸索を拡張している。ゼブラフィッシュとマウスのFBMニューロンは、これらのニューロンが再現可能に時空明確に定義されたプロセスで、その細胞体を移動されるため、容易に可視化される過程で神経細胞移動の分子·細胞メカニズムを研究するための優れたモデルを提供します。マウスでは、FBMニューロンは最初CAUを移行ダリーR5経由し、両方の尾側と腹側に、彼らはVIIth脳神経(VIIn)10,11,14の対になった核を形成R6の領土における後脳の軟膜側の最終位置に到達する。ゼブラフィッシュでは、FBMニューロンは、最初は腹側に移行した後、ラミニン依存的4,12,15,16に軟膜表面に向かって移動を継続するR4-R5の境界で方向を変える。この移行は、開発中の数日間の期間にわたって進行し、これらの二つの別個のプロセスを媒介する分子の同定を可能にする、接線方向及び半径方向の移動のフェーズに分けることができる。これとは対照的に、ニワトリ胚の後脳のFBMニューロンはR4 3,13,17-19に残ります。
彼らの移行時には、FBMニューロンはhomoeodomain転写因子膵島1(ISL1)14の発現を通じて、他のタイプまたは運動ニューロンと同様に、識別することができます。このように、Wholおよび異なる発達段階でのこのマーカーのためのemountの免疫蛍光染色やin situハイブリダイゼーションは、ゼブラフィッシュやマウス4,15,16にR4からR6まで延びるFBM細胞体の明確な渡り鳥流れを明らかにする。また、このようなISL1-GFPなどの蛍光トランスジェニックレポーターはゼブラフィッシュ3,17-19でFBMニューロンの移行可視化するために、適切なツールとして使用されてきた。それらの自由生活胚細胞移植技術および水槽の水に直接塗布薬理学的化合物を用いて容易に操作することができるので、画像化のための適合性に加えて、多くの研究者らは、ゼブラフィッシュの開発におけるFBMニューロンの遊走を研究した。これとは対照的に、マウス胚は、指導の手がかりや胎盤関門を通過しない機能阻害抗体の投与を運ぶビーズの注入を排除、子宮内に同封開発しています。また、妊娠中の母親に投与された薬理学的化合物は、国連を持っている可能性間接的に胚形成を損なうことができ、副作用を希望する。この制限を回避する、私達は7,16の外植後24時間FBMニューロンの遊走と生存と互換性のある全マウス後脳のためのex vivo培養法を開発した。この方法は簡単に薬理学的操作、指導の手がかりまたは機能遮断抗体の投与を運ぶビーズの注入を可能にし、また、異なる発達段階で後脳内の他のニューロンサブタイプの遊走を研究するために適合させることができる。
このプロトコルは、FBMニューロンの移行を研究するためのトランスウェルシステムにおいてE11.5マウスhindbrainsのホールマウント文化を説明します。このプロトコルは、マウスの後脳の運動ニューロンは、ex vivoでの操作を可能にする、24時間の間、生きていると移行に保つことができます。この方法では、神経細胞移動の分子·細胞メカニズムを特定しようとしている研究者のための多数の実験の利点があります。従来の遊走アッセイは、培養皿上にマトリックス中に小神経組織片を外植し、それらが外部刺激に応答するように、個々のニューロンの観察を可能にする一方で、トランスウェルアッセイの主な利点は、宿主の器官環境内移行ニューロンを操作するための適合性であり、したがって、より生理的な文脈。重要なのは、物質が容易にadministeに関連する可能性のある副作用を回避し、神経細胞移動への影響をテストするためにex vivoで後脳の外植片に適用することができ妊娠中のマウスにこれらの物質を鳴らす。最後に、ex vivoでのモデルはまた、このような機能阻害抗体として、胎盤関門を通過しない物質のテストを行うことができます。これらの利点により、ex vivoで培養後脳は、水槽の水に水溶性の小分子で治療することができるゼブラフィッシュ胚を用いて、または特殊化の使用を必要とする脳の胚の子宮内エレクトロポレーションでの代替と相補的な方法を提供するここで説明する培養技術よりマスター機器がより困難となる。ここに記載されたプロトコルの別の利点は、したがって、ニューロン遊走のマウスモデルへのニワトリ胚を操作するために開発された標準的な発生学的方法の適用を可能にする、組換えタンパク質または他の試薬に浸したビーズを移植への従順である。具体的には、ex vivoで培養モデルは、遺伝子改変マウスのhindbrainsに適用することができる欠陥品このような成長や指導因子受容体などの神経細胞移動に関与する特定の分子にTIVE、およびリガンドに対する反応性が失われたかどうかをテストするために、ビーズのインプラントと組み合わせる。薬理学的操作に加えて、ex vivoで培養プロトコルは、目的の遺伝子の発現を操作することができる発現ベクターをエレクトロポレーションするように適合され得る;エレクトロポレーションのための適切な方法は、以前22,23に記載されている。 Rosa26Yfp 21;また、このプロトコルは、蛍光標識されたFBMニューロン、 例えばISL1-Creをを含むトランスジェニックマウスの後脳の外植片の経時顕微鏡で神経細胞の移動を視覚化するために適合させることができる。これは、古い胚段階でhindbrainsの使用を必要とし、最大48時間の培養を必要とし得るが、最終的に、このプロトコルはまた、下オリーブを形成するものとして後脳におけるニューロンの移行他の種類を研究するために使用することができる、神経細胞の生存能力に応じて、 <em> ex vivoで。
重要なステップとトラブル
このプロトコルの成功のためには、胚がFBMニューロンの移行が始まったばかりE11.25、に近い日のE11.5、早期収集されることが重要です。しかし、それは、マウスの自然交配の変動には、この発達段階の胚をキャッチし、それに応じて、異なる実験間のFBM移動の延長に多少のばらつきがある可能性があり、常に可能ではない。実験は、 図3Eから分かるように、割り当てられた時間枠内で約3時間後に完了しない場合FBM遊走における変動も観察することができる。 E11.25マウス胚から後脳組織はデリケートです。解剖し、外植手順ではときに、FBMニューロンが配置されているR4-R6から地域に後脳組織を引き裂くしないことが重要です。ディスの繊細な性質のためにhindbrainsが培養に配置される速度が結果に影響ECTIONプロセス、およびので、手順は貴重なサンプルや試薬が使用されている、特に前に、練習のカップルがマスターに実行されますがかかる場合があります。最後に、培養中の後脳組織の折り畳み( 図3F参照 )、通常のFBMの移行を防ぐことができますので、後脳組織は、カルチャーインサート上で開いた本構成に置かれることが重要である。
The authors have nothing to disclose.
MTは、博士課程の学生の身分[参考文献によってサポートされています。新しい研究者賞によって092839/Z/10/Z]とCR [参考文献。ウェルカムトラストから095623/Z/11/Z]。
Eppendorf round-bottomed reagent tube, 2.0 ml (Safe-Lock) | VWR | 211-2120 | |
Cell culture plates, 12 well | Thermo Scientific | 150628 | |
Plastic cell culture dish, 100 mm | Thermo Scientific | 150288 | |
15 mm Netwell insert with Mesh Polyester Membrane | Corning | 3477 | |
Watchmaker forceps, no. 5 | Dumont | 91150-20 | |
Phosphate buffered saline | Sigma | P4417 | |
Laminin mouse protein | Life Technologies | 23017-015 | |
Primary antibody, Isl1 | Developmental Hybridoma Bank | 39.4D5 | Dilution 1/100 |
AlexaFluor 488-conjugated goat anti mouse secondary antibody | Life Technologies | A11029 | Dilution 1/200 |
Neurobasal medium | Life Technologies | 21103 | |
B27 supplement (50x) | Life Technologies | 17504-044 | |
Leibovitz’s L-15 | Life Technologies | 21083-027 | |
Penicillin/ streptomycin | Life Technologies | 15070 | |
Glucose | VWR | 101174Y | |
Heat-inactivated goat serum | Sigma | G9023 | |
Triton X-100 | Sigma | T8787 | |
Paraformaldehyde | Sigma | P6148 | |
Slowfade Antifade Kit | Life Technologies | S-2828 | Alternative mounting solutions may be used |
Microscope slides | VWR | 631-0912 | |
Cover glass | VWR | 631-0137 | |
Affi-Gel Heparin Beads | Biorad | 153-6173 | Glass, latex, or coloured beads may be used alternatively |
Recombinant human VEGF165 | R&D systems | 293-VE | Resuspend in PBS, store aliquots at -80oC |
Stereo Microscope, Leica MZ16 | Leica | ||
Confocal laser scanning microscope LSM710 | Zeiss |