مهام خلية مستقلة للجينات في الدماغ يمكن دراستها بالخسارة أو الحصول على وظيفة في السكان متفرق من الخلايا. وهنا يصف لنا في الرحم انهانسر توصيل recombinase لجنة المساواة العرقية إلى السكان متفرق لتطوير الخلايا العصبية القشرية بالجينات فلوكسيد يسبب فقدان وظيفة فيفو.
يمكن الكشف عنها بالتسبب في فقدان الوظائف العصبية خلية مستقلة للجينات أو الحصول على وظيفة الجينات في مجموعة سكانية صغيرة ومتفرقة من الخلايا العصبية. للقيام بذلك يتطلب توليد فسيفساء محاطة الخلايا العصبية مع الخسارة أو للحصول على وظيفة الجينات التي الأنسجة دونما قلاقل وراثيا. هنا، نحن ضم نظام جزئ لوكس Cre مع انهانسر في الرحم من أجل توليد أنسجة المخ الفسيفساء التي يمكن استخدامها لدراسة وظيفة الجينات في الخلايا العصبية في خلية مستقلة. يتم إدخال الحمض النووي بنيات (متاح عن طريق مستودعات)، الترميز لتسمية الفلورسنت ولجنة المساواة العرقية recombinase، في تطوير الخلايا العصبية القشرية التي تحتوي على جينات محاط بمواقع لوكسب في أدمغة الأجنة ماوس استخدام الرحم انهانسر. بالإضافة إلى ذلك، يصف لنا مختلف التعديلات إلى الأسلوب انهانسر في الرحم التي تزيد من قابلية وإمكانية تكرار نتائج. ويتضمن هذا الأسلوب أيضا إنشاء عيار لاقترانها بوساطة لجنة المساواة العرقية في عدد سكان متفرق أو كثيفة للخلايا العصبية. لا تتطلب التحضير النسيجي من أنسجة الدماغ المسمى (ولكن يمكن تكييفها ل) إيمونوهيستوتشيميستري. بنيات يستخدم ضمان أن المسمى فلوريسسينتلي تحمل الخلايا العصبية الجينات ل recombinase لجنة المساواة العرقية. التحضير النسيجي يسمح بتحليل الخصائص المورفولوجية للخلايا العصبية من خلال تصوير [كنفوكل] العرش الجذعية ومحواري والعمود الفقري الجذعية. لأن الخسارة أو الربح للدالة يتحقق في الأنسجة فسيفساء متناثرة، يسمح هذا الأسلوب دراسة ضرورة خلية مستقلة والكفاية للجينات المنتجات في فيفو.
توليد فسيفساء وراثية نموذج تجريبي كلاسيكية لفهم وظيفة الجينات للفائدة. لتحديد ما إذا كان أحد جينات اللازمة للنمط الظاهري خلوية، أبسط نهج يسبب فقدان وظيفة الجينات في الكائن الحي (مثل خروج المغلوب). لتحديد إذا كان جين مطلوب على وجه التحديد في نوع خلية معينة، خروج المغلوب الجينات في جميع أنحاء الحي غير نهجاً صحيحاً. بدلاً من ذلك، أسلوب المطلوبة التي سوف يؤدي إلى فقدان وظيفة الجينات في خلية معينة بينما محاط بأنسجة wildtype (أي دونما قلاقل وراثيا) – وبعبارة أخرى، إنشاء فسيفساء النسيج. إذا كانت الخلية متحولة يظهر النمط الظاهري المسخ، لكن الخلايا المحيطة wildtype لا، وظائف الجينات بطريقة خلية مستقلة. تحليل الأنسجة الفسيفساء، فيها خلايا متحولة محاطة بأنسجة wildtype، يعتبر مثاليا لفهم وظائف خلية مستقلة للجينات، ولا سيما في الدماغ التي تشكل فيها الخلايا العصبية وإطلاق شبكة مترابطة واسعة من الأنسجة.
وقدمت عدة أشكال من أنسجة المخ فسيفساء نماذج قوية للتحقيق في مهام خلية مستقلة للجينات. دراسات تركز على زرع الخلايا العصبية1من الإناث mosaicism ترتبط X2،3،4، و mosaicism الجسدية الذاتية5،6 وضعت استنتاجاتهم تستند إلى فسيفساء أنسجة المخ. حذف الشرطي الجينات من خلال نظام جزئ لوكس Cre هو طريقة التي تحيط استفادة كاملة من توافر خطوط الماوس المعدلة وراثيا كبيرة. في هذا الأسلوب، يتم عرض موقعين لوكسب على جانبي تسلسل المطلوبة من الجينات (مثل إكسون)، تاركة محاط بمواقع لوكسب أن تواجه معا في نفس الاتجاه (“فلوكسيد”). لجنة المساواة العرقية recombinase excises التسلسل بين مواقع لوكسب7. يمكن اقترانها بوساطة لجنة المساواة العرقية بعبور فلوكسيد الفئران إلى آخر السطر الماوس معربا عن recombinase Cre جنبا إلى جنب مع علامة مضيئة في مجموعة فرعية خلايا (“لجنة المساواة العرقية مراسل الخط”). وهذا قد تجلى في مجموعة متنوعة من الطرق للكشف عن وظائف الجينات في مجموعات فرعية خلايا، مثل الخلايا العصبية ضادات أو أستروسيتيس8. يمكن التعبير عن خطوط مراسل Cre كريرT2 للسماح باقترانها بوساطة لجنة المساواة العرقية أن المخدرات إيندوسيبلي (واحد-العصبية وسم مع إيندوسيبلي بالضربة القاضية بوساطة لجنة المساواة العرقية، أو بقعة)9. في استراتيجية أخرى تسمى التحليل الفسيفساء مع ضعف علامات (مآدم)10،11، يسمح بوساطة لجنة المساواة العرقية جزئ إينتيرتشروموسومال متحولة متماثل المراد إنشاؤها جنبا إلى جنب مع أنسجة متخالف. في هذه النهج، يحتاج خط جديد من الفئران إنتاج كل الوقت لكل مرشح الجينات أو نوع فرعي الخلوية التي يتم اختبارها. بدلاً من ذلك، ريكومبيناسي لجنة المساواة العرقية ويمكن إدخال وأرزان ارتباط المستقبلات عن طريق الرحلان12 ، أو عن طريق النواقل الفيروسية (مثل الفيروسات المرتبطة بالغدة13 أو lentiviruses14 تحمل الخلوية الخاصة بالنوع الفرعي دعاة). هذه الاستراتيجية إنشاء العلامات القوية وبعد الولادة. لاستهداف تنمية الخلايا العصبية القشرية الدماغية قليلة وبريناتالي، استراتيجية مثالية في الرحم انهانسر من ريكومبيناسي لجنة المساواة العرقية مع علامة نيون.
بالإضافة إلى الجمع بين جزئ لوكس Cre خلال انهانسر في الرحم لإنتاج الفسيفساء الأنسجة في الجسم الحي، ونقدم عدة تعديلات على إجراءات من غيرها البروتوكولات المنشورة15،، من16 17،،من1819،،من2021. نحن نقدم المعلومات لتحسين النجاح في تربية الإناث الحوامل في الوقت المناسب. ونحن أيضا الخطوط العريضة لدينا استراتيجيتين لإدخال العلامات متفرق ومشرق للخلايا العصبية في الأنسجة القشرية: استراتيجية واحدة تيتراتي مستويات بناء واحد الترميز ل recombinase لجنة المساواة العرقية، وعلامة نيون22. استراتيجية أخرى لاستخدام نظام “سوبر نوفا”، تستهدف على وجه التحديد مع هذه المعايير في الاعتبار23،24. بالإضافة إلى ذلك، نقدم لإدخال تحسينات على إنتاج الماصات microinjection متسقة والتبسيط لجراحة انهانسر في الرحم . وأخيراً، فإننا مخطط الخطوات الحاسمة في تحضير النسيجي مبسط يسمح تحليل الأشواك الجذعية والجذعيه ومحواري العرش، دون تلطيخ المزيد أو إيمونوهيستوتشيميستري.
نقدم لك هنا، مزيج انهانسر في الرحم مع recombinase لجنة المساواة العرقية في الفئران فلوكسيد لتوليد أنسجة المخ الفسيفساء. ميزة هذا النهج هو أن خط ماوس جديدة لا تحتاج إلى إنشاء كل مرة يتم فيها استهداف نوع فرعي خلوية مختلفة: يمكن استخدامها في الرحم انهانسر لاستهداف ضادات الخلايا العصبية، …
The authors have nothing to disclose.
يشكر المؤلفون الدعم السخي “جيمس ماديسون جامعة قسم علم الأحياء”، و “جيمس ماديسون جامعة الخفيفة الميكروسكوب” و “مرفق التصوير”. الدكتور مارك L. جابرييل لمن المفيد تقديم المشورة بشأن إعداد الشباب الأنسجة بعد الولادة، والدكتور جاستن جورج براون وشنها لام كوري للتنسيق سخية من الفضاء والمواد الجراحية. بتمويل هذا البحث في جزء من “منحة بحثية تعاونية” 4-خامسا، شراكة تعاونية للمضي قدما في كومنولث فرجينيا (G.S.V.)، ومن “فيرجينيا أكاديمية للعلوم الصغيرة المشروع منحة بحثية” (G.S.V.). تم دعما سخيا من هبات “بيتي جو المحبة بتلر” 58 لمنحه البحوث الجامعية (ل K.M.B.)، ومنحة أبحاث صيف فاريل (إلى K.M.B.)، وجيمس ماديسون الجامعة الثانية القرن منحة دراسية (ل K.M.B.)، جيمس جامعة ماديسون الذكرى المئوية للمنح الدراسية (ل C.J.H.) وعلى منحة دراسية جامعة جيمس ماديسون لوسي روبنسون بحث 30 تذكارية (إلى Z.L.H.)، وكلية جامعة جيمس ماديسون للعلوم والرياضيات كلية منحة المساعدة (إلى G.S.V.).
C57BL/6J mice | The Jackson Laboratory | #000664 | See "1. Mouse set-up" (step 1.1, "wildtype mice") |
GFP.Cre empty vector | AddGene | #20781 | See "2. DNA set-up" (step 2.1 "single DNA construct that codes for Cre recombinase as well as a fluorescent marker"). GFP.Cre empty vector was a gift from Tyler Jacks. |
pK029.CAG-loxP-stop-loxP-RFP-ires-tTA-WPRE (Supernova) | AddGene | #69138 | See "2. DNA set-up" (step 2.1 "Supernova" system) and http://snsupport.webcrow.jp/. pK029.CAG-loxP-stop-loxP-RFP-ires-tTA-WPRE (Supernova) was a gift from Takuji Iwasato. |
pK031.TRE-Cre (Supernova) | AddGene | #69136 | See "2. DNA set-up" (step 2.1 "Supernova" system) and http://snsupport.webcrow.jp/. pK031.TRE-Cre (Supernova) was a gift from Takuji Iwasato. |
pK038.CAG-loxP-stop-loxP-EGFP-ires-tTA-WPRE (Supernova) | AddGene | #85006 | See "2. DNA set-up" (step 2.1 "Supernova" system) and http://snsupport.webcrow.jp/. pK038.CAG-loxP-stop-loxP-EGFP-ires-tTA-WPRE (Supernova) was a gift from Takuji Iwasato. |
EndoFree Plasmid Maxi Kit (10) | Qiagen | #12362 | See "2. DNA set-up" (step 2.3 "endotoxin-free plasmid purification kit") |
Trypan Blue powder, BioReagent grade | Sigma | T6146-5G | See "2. DNA set-up" (step 2.5 "trypan blue") |
Sodium Chloride, ACS, 2.5 kg | VWR | BDH9286-2.5KG | See "2. DNA set-up" (step 2.5 "NaCl") |
Potassium Chloride, ACS, 500 g | VWR | #97061-566 | See "2. DNA set-up" (step 2.5 "KCl") |
Sodium phosphate dibasic, ReagentPlus, 100 g | Sigma-Aldrich | S0876-100G | See "2. DNA set-up" (step 2.5 "Na2HPO4") |
Potassium phosphate monobasic, ReagentPlus, 100 g | Sigma-Aldrich | P5379-100G | See "2. DNA set-up" (step 2.5 "KH2PO4") |
Hydrochloric acid, ACS reagent, 500 mL | Fisher Scientific | A144-500 | See "2. DNA set-up" (step 2.5 "HCl") |
P-97 Micropipette Puller | Sutter Instrument | P-97 | See "3. Pipette set-up" (step 3.1 "glass capillary puller") |
3.0 mm wide trough filament | Sutter Instrument | FT330B | See "3. Pipette set-up" (step 3.1 "glass capillary puller") |
Thin Wall Glass Capillaries, 4", 1 / 0.75 OD/ID | World Precision Instruments | TW100-4 | See "3. Pipette set-up" (step 3.1.1 "glass capillary") |
Single Ply Soft-Tech Wipes, 4.5" | Phenix | LW-8148 | See "3. Pipette set-up" (step 3.2.1 "single-ply task wipe"); other single-ply wipes (e.g. Kimwipes) can be used. |
Graefe Forceps, 7 cm, Straight, 0.7 mm 1×2 Teeth | World Precision Instruments | #14140 | See "4. In utero electroporation" (step 4.1 "Graefe forceps") |
Iris Scissors, 11.5 cm, Straight, 12-pack | World Precision Instruments | #503708-12 | See "4. In utero electroporation" (step 4.1 "iris scissors") |
Hartman Mosquito Forceps, 9 cm, Straight, 12-pack | World Precision Instruments | #503728-12 | See "4. In utero electroporation" (step 4.1 "Hartman mosquito forceps") |
General Purpose Non-Woven Sponges, 2" x 2", 4-ply | Medrepexpress | #2204-c | See "4. In utero electroporation" (step 4.1 "non-woven gauze sponges") |
Ring Tipped Forceps, 10 cm, Straight, 2.2mm ID | World Precision Instruments | #503203 | See "4. In utero electroporation" (step 4.1 "ring-tipped forceps") |
Pyrex petri dishes complete, O.D. × H 100 mm × 20 mm | Sigma-Aldrich | CLS3160102-12EA | See "4. In utero electroporation" (step 4.1 "Petri dishes") |
Flat Type Instrument Tray, Stainless Steel, 13-5/8" x 9-3/4" x 5/8" | Amazon | B007SHGAHA | See "4. In utero electroporation" (step 4.1 "stainless steel tray") |
Platinum Tweezertrode, 5 mm | BTX | #45-0489 | See "4. In utero electroporation" (step 4.3 and 4.16 "tweezer-type electrodes") |
ECM 830 Foot Pedal | BTX | #45-0211 | See "4. In utero electroporation" (step 4.3 and 4.17 "foot pedal") |
ECM 830 Generator | BTX | #45-0052 | See "4. In utero electroporation" (step 4.3 "generator") |
Single Animal Isoflurane Anesthesia System with Small Induction Box | Harvard Apparatus | #72-6468 | See "4. In utero electroporation" (step 4.4 and 4.6 "nose cone", step 4.4 "induction chamber") |
Ophthalmic ointment | Hanna Pharmaceutical Supply Co | #0536108691 | See "4. In utero electroporation" (step 4.7 "veterinary ophthalmic ointment") |
Space Gel (AIMS) | VWR | #95059-640 | See "4. In utero electroporation" (step 4.8 "sealed pouch filled with supersaturated salt solution") |
Hair Remover Gel Cream, Sensitive Formula | Veet | #062200809951 | See "4. In utero electroporation" (step 4.9 "depilatory cream") |
10ul Low Retention Tip Starter (960 tips/pk) | Phenix Research Products | TSP-10LKIT | See "4. In utero electroporation" (step 4.12 "sterile 10 µL micropipette tip") |
Aspirator tube assemblies for calibrated microcapillary pipettes | Sigma-Aldrich | A5177 | See "4. In utero electroporation" (step 4.15 "aspirator tube assembly") |
Braided Absorbable Suture, 4-0, Needle NFS-2(FS-2), 27" | Medrepexpress | MV-J397 | See "4. In utero electroporation" (step 4.19 "absorbable sutures") |
“LiquiVet Rapid” Tissue Adhesive | Medrepexpress | VG3 | See "4. In utero electroporation" (step 4.20 "tissue adhesive") |
Hypodermic syringes, polypropylene, Luer lock tip, capacity 1.0 mL | Sigma-Aldrich | Z551546-100EA | See "4. In utero electroporation" (step 4.21 "1 mL syringe") |
BD Precisionglide syringe needles gauge 26, L 1/2 in. | Sigma-Aldrich | Z192392-100EA | See "4. In utero electroporation" (step 4.21 "26G, ½” needle") |
Nestlets Nesting Material | Ancare | NES3600 | See "4. In utero electroporation" (step 4.24 "nesting materials") |
Sunflower Seeds, Black Oil, Sterile | Bio-Serv | S5137 | See "4. In utero electroporation" (step 4.24 "sunflower seeds") |
Paraformaldehyde, 97% | Alfa Aesar | A11313 | See "5. Histology" (step 5.1.1 "PFA") |
Economy Tweezers #3, 11 cm, 0.2 x 0.4 mm tips | World Precision Instruments | #501976 | See "5. Histology" (step 5.5 "tweezers") |
Agar powder | Alfa Aesar | #10752 | See "5. Histology" (step 5.8.1 "agar") |
Single-edge razor blades, #9 blade | Stanley Tools | #11-515 | See "5. Histology" (step 5.9 "single-edge razor blade") |
Specimen disc S D 50 mm | Leica | #14046327404 | See "5. Histology" (step 5.9 "vibrating microtome specimen disc") |
Buffer tray S assembly | Leica | #1404630132 | See "5. Histology" (step 5.10 "buffer tray") |
VT1000 S Vibratome | Leica | #14047235612 | See "5. Histology" (step 5.10 "vibrating microtome") |
Double Edge Razor Blades | Personna | BP9020 | See "5. Histology" (step 5.10 "blade") |
Knife Holder S | Leica | #14046230131 | See "5. Histology" (step 5.10 "knife holder") |
Studio Elements Golden Taklon Short Handle Round Brush Set | Amazon | B0089KU6XE | See "5. Histology" (step 5.12.1 "fine tipped paintbrush") |
Superfrost Plus Slides | Electron Microscopy Services | #71869-11 | See "5. Histology" (step 5.12.1 "microscope slide") |
ProLong Diamond Antifade Mountant, 10 ml | Thermofisher | P36970 | See "5. Histology" (step 5.12.3-5.12.4 "mountant") |
Cover Glass, 24 x 50 mm, No. 1 | Phenix Research Products | MS1415-10 | See "5. Histology" (step 5.12.4 "coverslip") |
4′,6-Diamidino-2-phenylindole dihydrochloride (DAPI) | Sigma-Aldrich | D9542 | See "5. Histology" (step 5.13.1 "DAPI") |
Fixed Stage Upright Microscope | Olympus | BX51WI | See "5. Histology" (step 5.15 "light microscope") |
Laser Scanning Confocal Microscope | Nikon | TE2000/C2si | See "5. Histology" (step 5.15 "confocal microscope") |
4x objective, NA = 0.20 | Nikon | CFI Plan Apo Lambda 4X | See "5. Histology" (step 5.15 "low-power objective") |
20x objective, NA = 0.75 | Nikon | CFI Plan Apo Lambda 20X | See "5. Histology" (step 5.15 "medium-power objective") |
60x objective, NA = 1.40 | Nikon | CFI Plan Apo VC 60X Oil | See "5. Histology" (step 5.15 "high-power objective") |