وذكرت وإجراءات إعداد شرائح تحتوي على الكبار الماوس طائي التأقلم النواة (SCN) ، وسيلة سريعة للثقافة نسيج العقدة في حالة الثقافة عضوي النمط. علاوة على ذلك ، وصفت قياس متذبذبة على مدار الساعة التعبير الجيني البروتين الحيوي باستخدام التكنولوجيا مراسل luciferase.
مركزية الإيقاعية (~ 24 ساعة) على مدار الساعة يوميا في تنسيق إيقاعات الفيزيولوجيا والسلوك يكمن في التأقلم النواة (SCN) وتقع في منطقة ما تحت المهاد الأمامي. مزامنة مباشرة على مدار الساعة من الضوء عبر شبكية العين والعصب البصري. تتولد من خلال التفاعل اليومي التذبذبات حلقات ردود فعل سلبية من عدد من ما يسمى "جينات الساعة" ومنتجات البروتين ، بما في ذلك الفترة (لكل) الجينات. الساعة الأساسية هي أيضا تعتمد على الاستقطاب الغشاء ، والكالسيوم ومخيم 1. اللجنة الفرعية للتغذية ويبين التذبذبات اليومية في التعبير الجيني على مدار الساعة ، والنشاط الأيضي والنشاط الكهربائي التلقائي. بشكل ملحوظ ، وهذا النشاط لا يزال مستمرا في دوري الذاتية شرائح أنسجة البالغين من العقدة 2-4. بهذه الطريقة ، يمكن بسهولة على مدار الساعة البيولوجية دراستها في المختبر ، مما يسمح للتحقيقات الجزيئية ، والكهربية والأيضية وظيفة جهاز تنظيم ضربات القلب.
اللجنة الفرعية للتغذية هو صغير ، واضحة المعالم بنية ثنائية الحق يقع فوق chiasm البصرية 5. في الفئران أنه يحتوي على خلايا عصبية ~ 8.000 في كل نواة ، ولها أبعاد ما يقرب من 947 ميكرومتر (الطول ، محور rostrocaudal) × 424 ميكرومتر (عرض) × 390 ميكرون (الارتفاع) 6. تشريح خارج SCN فمن الضروري خفض شريحة الدماغ على مستوى معين من الدماغ حيث يمكن التعرف على اللجنة الفرعية للتغذية. هنا ، نحن تصف الإجراء تشريح وتقطيع اللجنة الدائمة للتغذية ، الذي يشبه الفأر ولأدمغة الفئران. كذلك ، وتبين لنا كيف أن الثقافة تشريح الأنسجة organotypically على غشاء 7 ، وضعت لتقنية زراعة الأنسجة SCN بواسطة يامازاكي وآخرون 8. أخيرا ، علينا أن نظهر كيف يمكن استخدام أنسجة معدلة وراثيا لقياس التعبير عن الجينات ساعة / البروتينات باستخدام التكنولوجيا الحيوية مراسل luciferase ، وهو الأسلوب الذي كان في الأصل يستخدم لقياس الإيقاعية التي Geusz آخرون 9. نستخدم هنا الأنسجة SCN المعدلة وراثيا من المغلوب في PERIOD2 : LUCIFERASE الفئران التي تنتجها يو 10 آخرون. الفئران تحتوي على البروتين الانصهار الفترة (PER) (2) والانزيم LUCIFERASE يراعة. عندما تتم ترجمة PER2 في حضور الركيزة لluciferase ، أي luciferin ، يمكن رصدها على النحو PER2 التعبير عندما luciferase تلألؤ بيولوجي يحفز أكسدة luciferin. عدد الفوتونات المنبعثة يرتبط بشكل إيجابي في كمية البروتين PER2 المنتجة ، وعلى ايقاعات تلألؤ بيولوجي ايقاع المباراة PER2 البروتين في الجسم الحي 10. ويمكن بهذه الطريقة يكون الاختلاف في التعبير دوري PER2 رصد مستمر في الوقت الحقيقي خلال عدة أيام. وقد بروتوكول نتبع لزراعة الأنسجة وتسجيل الوقت الحقيقي تلألؤ بيولوجي صفها بدقة من قبل يامازاكي وتاكاهاشي 11.
منافع ومساوئ التكنولوجيا مع مراسل luciferase
على النقيض من الأساليب فيفو السابقين ، مثل RT – PCR ، التهجين في الموضع وصمة عار الغربية التي تتطلب أخذ عينات الأنسجة في العديد من النقاط الزمنية المختلفة (إعطاء القرار وقت انخفاض ساعات 2-4 عادة اعتمادا على وتيرة أخذ العينات) من أجل دراسة نهاري الاختلافات في التعبير عن الجينات والبروتينات ، والتكنولوجيا مراسل luciferase يسمح عالية الدقة (1-10 دقيقة) دراسات التذبذبات الإيقاعية لعدة أيام في إعداد نفسها. دراسات وهكذا ، يتم تصغير عدد الحيوانات المستخدمة ومفصلة للتأثيرات على مرحلة وفترة ممكنة الإيقاع ، والتي عادة لا يمكن استخدام تقنيات أخذ العينات التقليدية مع القرار مرة منخفضة. لكن ، على الرغم من قياسات السعة النسبية للإيقاع ممكنة ، ينبغي التأكيد على أن التكنولوجيا مراسل ليس الكمية وبالتالي لا يمكن استخدامها لقياس كميات من الجينات المتحولة أو البروتينات ترجمتها.
يمكن بدء التسجيلات تحليل الأنسجة ومباشرة بعد زراعة ، وهي ميزة كبيرة لدراسة آثار مباشرة في الضغط الجزيئي للالحية ، في ضوء التحولات فيفو المرحلة التي يسببها إلخ الثقافة SCN عضوي النمط يسمح على المدى الطويل (أسابيع) التلاعب الدوائية من الدماغ الكبار الأنسجة التي تحتوي على شبكة سليمة متشابك نضجا والتكنولوجيا مراسل luciferase يسمح التسجيلات مستقرة لعدة أسابيع. وبالتالي ، فإن الأنسجة لا تحتاج إلى أن يكون الولدان بعد الولادة أو في وقت مبكر من أجل الحصول على ثقافات صحية ، وعلى النقيض من العلاجات الدوائية شريحة الحادة المزمنة يمكن أن يؤديها. على النقيض من البلازميد ، مراسل transfections في مزارع الخلايا ، والتي لا تؤدي إلى أي دمج الحمض النووي في الجينوم ، والمعدلة وراثيا luciferase الحيوانات النماذج (وكذلك transfections lenti الفيروسات) مواتية إذا تعديلات جينية هي التي يتعين دراستها. وينبغي في هذا السياق أيضا يمكن الإشارة إلى أن التصوير التلألؤ في الوقت الحاضر هو ممكن مع اتفاقية مكافحة التصحر كاميرات حساسة للغاية 11 ، والسماح التسجيلات حتى في الخلايا العصبية SCN واحدة (~ 60-10 ميكرون) ، وأنواع الخلايا الأخرى ، والتي تستخدمها المختبرات الكبرى تدرس ايقاعات كل يوم. أخيرا ، والمحققين عادة ما تستخدم عدة الإيقاعية رصد الجزيئي باستخدام التعبير للصحفيين الأخرى ، مثل البروتين في نيون الخضراء ، من أجل دراسة الجينات ساعة / التذبذبات بروتين 16-19.
جوانب شريحة سمك
يمكن تخفيض سمك الموصى بها هنا للشريحة SCN (200-300 ميكرون) ، أو زيادة الرغبة. ومع ذلك ، على الرغم من أن الأنسجة مسطحا على الغشاء بعد بضعة أيام في الثقافة ، فمن غير المستحسن أن تتجاوز 500 ميكرومتر من سمك شريحة قطع في البداية من أجل الحفاظ على سلامة النسيج 7. أرق شريحة من 100 ميكرون هو من الأسباب الميكانيكية والعملية من الصعب التعامل معها. لأن الأنسجة غير المتجانسة SCN سمك شريحة قد تؤثر على مرحلة من مراحل الانتاج إشارة luciferase ، لأن المناطق المختلفة داخل SCN (على سبيل المثال "الأساسية" في مقابل "وهمية" ، والمناطق الظهرية مقابل بطني) التأرجح مع مختلف مراحل 20 و تفاضلي إعادة مزامنة بعد مرحلة تحولات القرن 21. سمك شريحة يؤثر أيضا على خط الأساس لعدد فوتون منذ أكثر الأنسجة تنبعث منه أكبر عدد من الفوتونات. بهذه الطريقة قد اتساع الاهتزازات الجزيئية تتأثر بشكل غير مباشر على حجم ازدراع. لهذه الأسباب ، ينبغي أن تحكم والثقافات المعالجة تكون دائما من نفس السمك والحجم والتي تحتوي على نفس المنطقة من اللجنة الدائمة للتغذية من أجل التأرجح في المرحلة نفسها ، والسعة مع نفسه. نواة two من جانب واحد ، من ناحية أخرى ، تتأرجح في مرحلة مع بعضها البعض ومع سعة مماثلة طالما vibratome قطع أفقي وليس الزاوية (والتي هي بدورها تعتمد على أن الفصل بين قطع المخيخ ونصفي الكرة الأرضية هو عمودي على سطح الطاولة). قد محقق الذي يؤدي استزراع SCN التجربة أن الثقافات SCN لا تتذبذب في مرحلة مع بعضها البعض. ممارسة وتوحيد أسلوب التقطيع ، أي تقطع دائما على مستوى شرائح rostro – الذيلية نفس اللجنة الدائمة للتغذية ، وسوف تحسين النتيجة.
خطوات حاسمة
التعديلات الممكنة
أهمية
الماوس في الفئران المعدلة وراثيا وسلالات (mPER2 : لوك ؛ mPer1 لوك 8 ، 10 ، 27) luciferase يعكس نشاط انزيم البروتين أو الإيقاعات والتعبير الجيني يمكن تقييمها من خلال تسجيل تلألؤ بيولوجي. وتلألؤ بيولوجي luciferase المولدة يعطي إشارة ضعيفة ولكن التألق خلفية قريبة من الصفر ، مما يجعل هذه الطريقة مفيدة. وعلاوة على ذلك ، لأن جزيء luciferase غير مستقرة تتحلل بسرعة وليس هناك فتاهتسميم أذني ، والتي يمكن أن تظهر خلال فترة طويلة الأجل إنارة مثير 28. أخذت معا ، هذه الخصائص تسمح للتجارب طويلة الأمد مما يجعل هذه التكنولوجيا مراسل luciferase مفيدا للغاية في مجال البحوث الإيقاعية.
The authors have nothing to disclose.
وقد تم تمويل هذا العمل من قبل مجلس البحوث الطبية السويدية (K2009 – 75SX – 21028-01 – 3 ، K2008 – 61X – 20700 – 01 – 3) ؛ FONCICYT 000000000091984 ؛ أسس Jeansson ، Söderström sjukhemmet Königska ، Lundqvist مارثا وسيجورد إلسا اوتش Goljes Minne ، والجمعية السويدية للطب SLS – 95151. مع التقدير والإمتنان أستاذ الجينات دال بلوك ، جامعة كاليفورنيا ، للتعليق على مخطوطة ثمينة. نشكر الدكتور مايكل اندانج والدكتور Johard هيلانة لحاصرات قنوات HCN ، والأستاذ عبد السيد Manira من أجل توفير المجهر الفيديو.
الاعتبارات الأخلاقية :
أجريت جميع التجارب على الحيوانات وفقا للمبادئ التوجيهية واللوائح التي وضعتها ومعهد كارولينسكا "في ستوكهولم Norra Djurförsöksetiska Nämnd". يتم تنفيذ جميع التجارب على الحيوانات مع نية للحد من أي إزعاج أو الضغط الممكنة للحيوان.
Material Name | Tipo | Company | Catalogue Number | Comment |
---|---|---|---|---|
B27 supplement 50x | Invitrogen/Gibco | 17504-044 | ||
Cover glasses | Menzel-Gläser | 40#1 | ≈ 40 mm | |
Culture membranes | Millipore | PICMORG50 | 0.4 μm | |
DMEM low glucose w/o phenol red | Sigma | D2902 | Powder for 1L | |
Filter paper | Whatman | 1003 055 | ≈ 55 mm | |
Filtration set | Corning | 431097 | Pore size 0.22 μm Polyethersulfone | |
Forceps | Allgaier Instrumente | 0203-7-PS | Dumant #7 | |
HEPES | Invitrogen/Gibco | 15630-056 | 100 ml | |
HBSS 10x | Invitrogen/Gibco | 14065-049 | 500 ml | |
NaOCH3 7.5% | Invitrogen/Gibco | 25080-060 | 50 ml | |
Luciferin | Promega | E1602 | Beetle luciferin, potassium salt | |
Micro rongeur tool | Allgaier Instrumente | 332-097-140 | ||
PenStrep 10,000 U/ml | Invitrogen/Gibco | 15140-122 | 100 ml | |
Petri dishes | Corning | 430165 | ≈ 35 mm | |
PMT | Hamamatsu | H9319-11MOD | ||
Disposable scalpels | Paragon | P503 | Size 11 | |
Vacuum filter | Fisher | 09-761-5 | ||
Vacuum grease | Dow Corning | 50 g | ||
Vibratome | Campden Instruments |