この手順では、スパイラル輪部とらせん神経節ニューロンの有無にかかわらず、コルチ器のマウス器官の単離および培養のための方法を説明します。我々はまた、エレクトロポレーションにより、コルチ植の器官における外因性レポーター遺伝子の発現のための方法を示しています。
すべての哺乳類では、オーディションのための感覚上皮は、内耳の巻き貝の形をした蝸牛(図1)内に存在するコルチ器のスパイラル器官に沿って位置しています。聴覚系のmechanosensory細胞である発展途上蝸牛、、の有毛細胞は、1つの内側の有毛細胞の行で、3(ベースと半ばターンで)〜4(頂回転で)外有毛細胞の行に整列されていますそのスパンコルチ器官の長さを。有毛細胞は、脳が解釈できる神経インパルスに基底膜の音誘発性機械的振動を伝達する。感音難聴の症例の大部分は蝸牛有毛細胞の死や機能異常によって引き起こされます。
聴覚の研究にますます不可欠なツールでは、臓器の外植片1,2,9のin vitro培養における分離となります。一旦単離さ、外植片は、規範的、異常、または治療生理に関する情報を提供するために、いくつかの方法で利用することができる。遺伝子発現、不動の運動性、細胞および分子生物学だけでなく、有毛細胞の再生のための生物学的なアプローチは、コルチ器の外植片の器官の実験的なアプリケーションの例です。
このプロトコルは、新生児マウスからのコルチ器官の単離と培養のための方法を説明します。付属のビデオでは、仔マウス、および蝸牛のその後の分離、らせん靱帯、およびコルチ器官から側頭骨の分離のための段階的な指示が含まれています。一旦単離さ、感覚上皮が播種し、培養し、全体としてin vitroで 、または、さらに解剖スパイラル角膜輪部とらせん神経節の神経細胞を欠いているマイクロは、隔離とすることができます。この方法を使用して、一次外植片は7〜10日のために維持することができます。この手順のユーティリティの例として、コルチの外植片の器官は、外因性DsRedをレポーター遺伝子を電気穿孔される。それは分離、顕微解剖、およびコルチ器官の初代培養のための、再現性の明白な、と段階的な方向性を提供するため、このメソッドは、他の公開方法に比べて改善されています。
この手順を成功させるために重要ないくつかの詳細があります。側頭骨の分離からのコルチ器のインキュベーションの臓器に短い時間、器官は実行可能な器官培養におけるカバースリップし、その結果に添付される可能性が高くなります。したがって、解剖やインキュベーターの器官を置くとの間で時間の量を制限することが重要です。多くのアミノグリコシド系抗生物質が耳に毒性のあるものと有毛細胞の死につながるので、抗生物質の選択は、また非常に重要です。それは完全に抗生物質の使用を見合わせることが望ましいですが、これは汚染の可能性を開いたまま。したがって、我々は潜在的な汚染の問題を克服するための一般的なルールとして10μg/ mLのアンピシリンを使用することを示唆している。
この中で最も厄介な側面、およびコルチ器官の初代培養のための他の手順は、インキュベーションの間にプレートをオフフロートする器官の傾向です。フローティング器官培養は5-7日間実行可能なままことができますが、培養浮遊臓器の欠点があります。例えば、問題のある顕微鏡をレンダリング4-5日後に自分自身の上に頻繁にフォールド器官培養をフローティング。カバースリップに貼付されている器官と比較して、その後、オルガンの構造的完全性が損なわになることができます。私たちは、次のテクニックは、コルチ器官が培地中に浮遊していないことを保証するために役立つことを発見したが、カバースリップに貼付されたままになります。最初に、1:1ポリオルニチン/ラミニンでコートカバーガラスは、前述のように20%FBSを補充した。このプロトコルのために呼ばれる一晩のインキュベーションでは、プレートをコーティングすることを最小の時間です。一週間のための私たちの研究室では、私たちはしばしばコート我々が必要とするプレートのすべてを、それら4℃保管° Cを一日まで、使用前に我々は一晩のインキュベーションのためにインキュベーターに移動したとき。有毛細胞の繊毛が表向きになるように第二に、臓器の後に東洋は、コーティングされたカバーガラスに外植片を輸送される。このオリエンテーションでは、培養皿に基底膜の付着を容易にするでしょう。第三に、外植片は、コートしたディッシュに付するようにうまく内のメディアを削除します。これは、培養皿と基底膜との間の接触を確保し、ガラスに付着する外植片の能力を強化します。これはまた、有毛細胞の行の構造的な整合性を維持する上で支援します。最後に、慎重に200μLの容量のピペットを用いてコルチ器官の表面に培地を2滴を滴下し、その後徐々にカバースリップの側に、残りのボリュームを(合計130μLの)滴下してもして埋める。コーティングされたカバースリップにコルチ器官の添付ファイルを確実に素早く作業することが重要です。外植片のインキュベーションに解剖の開始から、それは通常、コルチ器の分離手順のこの器官を完了するために実践し、オペレータのために10分かかります。
このプロトコルでは、我々はまた、コルチ器官のスパイラル輪部からの感覚上皮の微細分離するための方法を提示する。この手順では、螺旋状角膜輪部は解剖ツールとして28G ½インスリンの注射針を用いて感覚上皮から離れて解剖される。マイクロ分離結果は、有毛細胞とそれらに対応する支持細胞(図3)の行で構成されています。このプロトコルで説明されているように単離した感覚上皮を培養することができます。このマイクロアイソレーション手順は、組織4を周囲からの感覚上皮の酵素の分離と比較する必要があります。哺乳類では、だけでなく、地下間葉系細胞からの鶏、感覚上皮の分離で分離された前庭器官の結果のサーモリシン消化4などの非哺乳類種。ラット蝸牛における、より上皮尾根の分離、低い上皮尾根と基底膜5から付属の感覚上皮におけるサーモリシン消化の結果。しかし、それは蝸牛感覚上皮が付随する間葉系細胞を含まない被覆されたプレートに接続できるかどうかは不明である。機械的なマイクロ分離法とスパイラル角膜輪部からの感覚上皮の分離における酵素消化法の結果、サーモリシン消化上のマイクロ分離解剖の利点の両方が比較的短く、プロトコル、安価な試薬、および潜在的にあまりストレスを含んでいる間消化の酵素の影響による植。また、基底膜は培養プレートへの感覚上皮の付着性を高める可能性がある、このアプローチではそのまま残されます。この方法の欠点は、この繊細な解剖とミクロ解剖から生じる感覚上皮の潜在的な機械的な損傷のためのスキルを開発する必要があります。
この手順のユーティリティの例として、我々はまた、臓器の使用の一例を提示コルティ文化、移植片培養への外来遺伝子のエレクトロポレーション。上記エレクトロポレーション手順は、コルチ器のエレクトロポレーションの臓器の従来の方法に基づいています。特に、鄭と高(2000)植はアガロースの成形溝による電気穿孔のための場所で開催し、無血清培地2のコラーゲンコートした8ウェルLabTekスライド上にしてメッキされているコルチ器の絶縁されたラットの臓器のエレクトロポレーションについて説明します。彼らのアプローチの利点は、臓器が外植片の上面は、理論的には外植片全体でエレクトロポレーションした細胞を均等に分散されるはずカソードを、向くように配向しているということです。コルチ器官、それによりエレクトロポレーション後の外植片の操作を軽減手順を通じてカバーに貼付されて残っているため私たちの手ではしかし、我々が記述するメソッドは、この手順で改善された。さらに、コルチ器官の高い割合は、この提示方法を用いてカバースリップに接続されたままであった。我々の方法は、ジョーンズら (2006)エレクトロポレーション後の遺伝子発現の効率を高めるためのFugene 6試薬の添加を使用してから取得されます。 Jones ら (2006)プロトコルでは、臓器は、エレクトロポレーションされる100 FuGENE 6トランスフェクション試薬のμL、および6メッキで5分間インキュベートした。我々の手法は我々が経験的に最小の臓器毒性との最適なトランスジェニック発現を提供することが見出されたプラスミドDNA、へのFugene 6試薬の3時02分比の使用が異なります。我々は、文化に対する毒性の可能性がある為、原液のFugene 6試薬を使用しないでください。我々のプロトコルにおける電極の構成だけでなく、Jones ら (2006)、螺旋縁または陰極の位置に応じて、感覚上皮のどちらかの主要な遺伝子発現の結果。陰極への遠い文化の側面のDsRedタンパク質陽性細胞があるが、近いカソードへの遺伝子導入細胞の高濃度があります。コルチ植の器官の両側における導入遺伝子の完全な表現を確保するため、現在は単に反転リードして、2番目のパルス列のために逆にすることができます。コルチ器官( 図 5)を通じて導入遺伝子の強い発現に提示プロトコルの結果。
著者は、私達にコルチ器官を単離するための方法を教えることへの努力は、DemêmesダニエルとダグラスCotancheに感謝します。とマシューチャナ、ジェイソンミーカー、とケンドラマーシャル(;ビデオアニメーションへの彼女の貢献のアートワークのシェリー林、さらに、我々は、エンジニアリングエレクトロ電極のためにイシュマエルステファノフ-ワーグナーに感謝の意をwww.goodfightproductions.comビデオを生成するため)。 NIDCDからこの作品は、助成金(; RO1DC007174最先端の研究を聴覚のためのP30DC05209 – MEEIのコアサポートR03DC010065 -パーカー)によって賄われていた。
Material Name | Tipo | Company | Catalogue Number | Comment |
---|---|---|---|---|
Glass microscope coverslips | DYNALAB Corporation (Rochester, NY) | 2010 | 10mm diameter, circle #1, 1mm thickness, 1 ounce | |
4 ringed cell culture dish | Greiner Bio-One (Frickenhausen, Germany) | 627170 | Sterilized 35 X 10 mm cell culture dish with 4 inner rings | |
Poly-L-ornithine | Sigma-Aldrich Company (St. Louis, MO) | P4957 | 0.01% Solution | |
Laminin | BD Biosciences (Franklin Lakes, NJ) | 354232 | made in mouse | |
Fetal Bovine Serum | Invitrogen (Carlsbad, CA) | 26140-095 | Qualified | |
Operating scissors | Roboz Surgical Instrument Co. (Gaithersburg, MD) | RS-6806 | Straight, sharp-blunt length 5″ | |
#11 Scalpel Blade | Becton Dickenson (Franklin Lakes, NJ) | 372611 | ||
#4 Dumoxel forceps | Fine Science Tools (Foster City, CA) | 11241-30 | ||
#55 Dumostar fine forceps | Fine Science Tools (Foster City, CA) | 11295-51 | ||
Dulbecco’s Modified Eagle Medium | Invitrogen (Carlsbad, CA) | 10564-011 | High Glucose | |
Horse Serum | Invitrogen (Carlsbad, CA) | 2605088 | Heat Inactivated | |
Ampicillin Sodium Salt | Invitrogen (Carlsbad, CA) | 11593-027 | Irradiated | |
½ cc Lo-Dose Insulin Syringe | Becton Dickenson (Franklin Lakes, NJ) | 329465 | U-100 28G½ | |
Fugene 6 Transfection Reagent | Roche (Mannheim, Germany) | 11-815-091-001 | ||
Polystyrene test tube | Fisher Scientific (Pittsburgh, PA) | 14-956-5A | ||
Laminar flow hood | The Baker Company (Stanford, ME) | Model SG603a | SterileGARD III Advanced Class II Biological Safety Cabinet |
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Opti-MEM I Reduced-Serum Medium | Invitrogen (Carlsbad, CA) | 31985 | ||
Reporter plasmid | Clontech (Mountain View, CA) | 632539 | pCMV DsRed-Express 2 | |
Electroporator | BioRad (Hercules, CA) | 165–2662 | BioRad Gene Pulser Xcell |