배아 신경 세포는 신경 튜브의 심실 영역에서 태어 났지만, 적절한 목표에 도달하기 위해 마이그레이션됩니다. 얼굴 branchiomotor (FBM) 신경 세포는 신경 세포의 이동을 연구하기위한 유용한 모델이다. 이 프로토콜은 FBM 이동을 조절하는 메커니즘을 조사하기 위해 마우스 배아 hindbrains의 wholemount 생체 문화를 설명합니다.
배아 신경 세포는 두뇌의 심실 영역에서 태어 났지만, 이후 적절한 목표에 도달하기 위해 새로운 목적지로 마이그레이션됩니다. 협력 배아 뇌의 신경 세포의 이동을 안내하는 분자 신호를 해독하는 것은 복잡한 신경 네트워크 나중에 출생 후의 생활을 지원하는 구성 방법을 이해하는 것이 중요하다. 마우스 배아 후뇌의 얼굴 branchiomotor (FBM) 신경 후뇌의 6 – 파생 영역에서의 쌍 얼굴 핵을 형성하는 rhombomere (R) 4 꼬리 쪽부터 이동한다. 여기에서 우리는 FBM 이동을 조절하는 신호 전달 경로를 조사하기에 적합한 마우스 배아 hindbrains의 wholemount 체외 문화에 대한 상세한 프로토콜을 제공합니다. 이 방법에서는, E11.5 마우스 배아의 hindbrains 24 시간 동안 세포 배양 삽입에 책 준비에 해부 배양된다. 이 시간 동안, FBM 뉴런 R6 향해 꼬리 쪽 마이그레이션 기능 차단 항체 및 작은 molecul에 노출 될 수있다신경 세포의 이주를 안내에 연루 신호 전달 경로의 역할을 검토하는 재조합 단백질과 함께로드 문화 미디어 또는 헤파린 구슬 에스.
배아 신경 세포는 두뇌의 심실 영역에서 태어 났지만, 이후 큰 거리에있는 해당 대상 지역에 도달하기 위해 새로운 목적지로 마이그레이션됩니다. 두뇌 개발의 dorso – 복부 및 전후방 축을 따라 적절한 위치에있는 신경 세포 기관의 정확한 위치는 철새 단계 1-4 후 올바른 배선, 생존, 이러한 신경 세포의 기능에 필수적입니다. 축삭지도 5-7을 제어하는 분자 메커니즘과 유사하게, 매력적이고 불쾌 신호의 조합 세트가 이주 뉴런 1.8을 안내하는 것으로 생각된다. 그러나, 여러 세포 유형의 상호 작용, 신경 세포의 이동을 제어하는 신호가 덜 광범위하게 자율적으로 세포를 연구 할 수있는 축삭지도에 참여하는 것보다 연구되고있다. 척추 동물의 후뇌 현상은 다양한 기전을 이해하는 것이 최근의 여러 연구에 사용되었다신경 세포의 이주, 병아리, 마우스, 제브라 피쉬 1-4,9 예를 들면. 이 기관은 여러 precerebellar의 하위 유형과 운동 뉴런 5,7,10,11 등의 신경의 여러 가지 종류가 포함되어 있습니다.
후뇌 motorneuron는 floorplate에 가까운 심실 영역에서 태어 났으며, 그들은 원래 1,12 그들의 rhombomere에 따라 특정 하위 집합으로 구분됩니다. 얼굴 branchiomotor (FBM) 뉴런은 후뇌에 rhombomere (R) 4 생성 및 얼굴 근육 2,9,13을 신경을 분포시키다 두 번째 아가미 아치에 등쪽 R4 출구 지점을 통해 자신의 축삭을 확장하고 있습니다. 제브라 피쉬와 마우스의 FBM 뉴런이 신경이 재현 시공간으로 잘 정의 된 프로세스에 자신 인 somata를 이동시키다 때문에, 쉽게 시각화하는 과정에서 연결을 마이 그 레이션의 분자 및 세포 메커니즘을 연구하는 훌륭한 모델을 제공합니다. 마우스에서는, FBM 신경 먼저 CAU를 마이그레이션서두르는 R5을 통해 다음 두 꼬리 쪽과 배쪽으로가 VIIth 뇌신경 (VIIn) 10,11,14의 쌍 핵을 형성 R6, 영토의 후뇌의 pial 측의 최종 위치에 도달 할 수 있습니다. 제브라 피쉬에서 FBM의 뉴런은 처음에 배쪽으로 이주하고 라미닌 의존적으로 4,12,15,16에 pial 표면으로 마이그레이션 계속 R4-R5의 경계에서 방향을 변경합니다. 이 마이그레이션 현상에 몇 일에 걸쳐 진행하고있는 두 가지 과정을 매개하는 분자의 식별을 허용 접선 방향 및 반경 방향 이동의 단계로 나눌 수있다. 대조적으로, 닭 배아 후뇌의 FBM 뉴런 R4 3,13,17-19 남아.
그들의 마이그레이션하는 동안, FBM 뉴런 homoeodomain 전사 인자의 섬 1 (ISL1) 14의 발현을 통해, 다른 유형의 모터 뉴런과 같은 식별 할 수 있습니다. 따라서,도 ë다른 발달 단계에서이 마커 emount의 면역 형광 염색 또는 현장 하이브리드 화에는 제브라 피쉬 마우스 4,15,16에서 R6에 R4에서 연장 FBM의 인 somata의 별개의 철새 스트림을 보여준다. 또한, 이러한 ISL1-GFP와 같은 형광 유전자 변형 기자 제브라 피쉬 3,17-19에 FBM 신경을 마이그레이션 시각화하는 적절한 도구로 사용되어왔다. 자신의 독립 생활 배아 세포 이식 기술과 수족관 물에 직접 적용 약물 화합물로 쉽게 조작 할 수 있기 때문에 영상에 대한 적합성뿐만 아니라, 많은 연구자들은, 제브라 피쉬를 개발 FBM 신경 세포의 이동을 연구했다. 반면에, 마우스 배아 안내 단서 또는 태반 장벽을 통과하지 않는 기능을 차단 항체의 투여를 들고 구슬의 주입을 배제, 자궁에 동봉 개발하고 있습니다. 또한, 임신 어머니에게 투여 약물 화합물은 유엔이있을 수 있습니다간접적으로 배 발생에 악영향을 줄 수 원하는 부작용. 이 제한을 우회, 우리는 7,16를 explanting 후 24 시간 동안 FBM의 신경 세포의 이동과 생존과 호환되는 모든 마우스 후뇌에 대한 체외 배양 방법을 개발했습니다. 이 방법은 쉽게 약리 조작, 안내 단서 또는 함수 차단 항체의 투여를 들고 구슬의 주입을 허용하고 또한 다른 발달 단계에 후뇌에서 다른 신경 세포 아형의 이동을 연구하기에 적합 할 수있다.
이 프로토콜은 FBM 신경 세포의 이동을 연구하는 트랜스 웰 시스템에서 E11.5 마우스 hindbrains의 wholemount 문화를 설명합니다. 이 프로토콜은 마우스 후뇌의 motorneurons는 생체 조작이 가능, 24 시간 동안 살아 마이그레이션 유지 될 수 있습니다. 이 방법은 연결을 마이 그 레이션의 분자 및 세포 메커니즘을 파악하고자하는 연구자에 대한 여러 실험적인 장점이 있습니다. 기존의 마이그레이션 분석은 배양 접시에 매트릭스에 작은 신경 조직의 조각을 이식편 그들이 외인성 자극에 반응 개별 신경 세포의 관찰을 가능하게하는 반면, 트랜스 웰의 분석의 주요 장점은 호스트 기관 환경에서 마이그레이션하는 뉴런을 조작 할 수있는 적합성 때문에 더 생리적 인 상황. 중요한 사실은, 물질은 쉽게 administe와 관련된 부작용을 회피, 신경원 이주에 미치는 영향을 시험하기 위하여 생체 외 이식편 후뇌에 적용될 수있다임신 한 쥐에이 물질을 반지. 마지막으로, 생체 모델은 이러한 기능을 차단 항체로 태반 장벽을 통과하지 않는 물질의 테스트를 할 수 있습니다. 때문에 이러한 장점으로, 생체 후뇌 문화는 수족관 물, 또는 전문의 사용을 필요로 배아 두뇌의 자궁 일렉트로,의에 수용성 작은 분자로 취급 될 수 제브라 피쉬 배아를 사용하는 대신 보완 방법을 제공 장비는 여기서 설명 배양 기법보다 마스터에 더욱 곤란하다. 여기에 설명 된 프로토콜의 또 다른 장점은, 따라서 신경 마이그레이션의 마우스 모델에 병아리 배아를 조작하기 위해 개발 된 표준 학적 방법의 적용을 허용하는, 재조합 단백질 또는 다른 시약 담그어 구슬을 주입 자사 복종 할 의무이다. 특히, 생체 외 배양 모델은 유전자 변형 마우스의 hindbrains에 적용될 수있다으로 결함이러한 성장이나 지침 인자 수용체로의 연결을 마이 그 레이션에 연루 특정 분자에 심하게 배, 및 리간드에 응답이 분실되는 경우 테스트하는 비드 임플란트와 결합. 약리 조작 이외에도 체외 배양 프로토콜은 또한 유전자의 발현을 조작 할 수있는 발현 벡터를 electroporate하도록 적응 될 수있는, 전기 천공을위한 적절한 방법은 이전에 (22, 23)를 설명 하였다. Rosa26Yfp (21)이 프로토콜은 찬란 FBM 신경 세포, 예를 들어 ISL1 – 크레을 포함하는 형질 전환 마우스에서 후뇌 외식에 시간 경과 현미경으로 신경 세포의 이동을 시각화하는 데에 적합 할 수있다. 이것은 이전 배아 단계에서 hindbrains의 사용을 필요로하고, 최대 48 시간 동안 배양을 요구할 수 있지만, 최종적으로,이 프로토콜은 또한, 그러한 열등 올리브를 형성하는 것과 같은 후뇌에서 이주 뉴런의 다른 유형을 연구하기 위해 사용될 수있다, 신경 세포의 생존 능력에 따라 <em> 생체.
중요한 단계 및 문제 해결
이 프로토콜의 성공을 위해, 그것은 배아 FBM 신경 세포의 이주 단지 시작했다 E11.25에 가까운 일 E11.5, 조기에 수집하는 것이 중요합니다. 그러나 의한 생쥐의 자연 교배 변동성이 발달 단계에서 배아를 잡으려고하고, 그에 따라, 다른 실험 사이 FBM 이동의 확장에 약간의 변동이있을 수 있습니다 항상 가능한 것은 아니다. 실험은도 3e에서 볼 수있는 바와 같이, 할당 된 시간 프레임 내에서 약 3 시간이 완료되지 않은 경우 FBM 이주 가변성 또한 관찰 될 수있다. E11.25 마우스 배아에서 후뇌 조직이 섬세합니다. 해부 및 이식편 절차 내내 때 FBM 뉴런이 위치한 R4-R6에서 구역 후뇌 조직을 찢어지지하는 것이 중요하다. 때문에 디스의 섬세한 성격hindbrains는 문화에 배치되는 속도가 결과에 영향을 미치는, 사출 공정하고 있기 때문에, 절차는 귀중한 샘플이나 시약이 사용되는 특히 전에 몇번 연습 마스터에 실행이 걸릴 수 있습니다. 마지막으로, 문화 동안 후뇌 조직의 폴딩 (그림 3 층 참조) 일반 FBM의 이동을 방지하기 때문에 후뇌 조직이, 문화 삽입에 책의 구성에 배치하는 것이 중요합니다.
The authors have nothing to disclose.
MT는 박사 과정 재학 [참조에 의해 지원됩니다. 새로운 탐정 수상 [참조하여 092839/Z/10/Z] 및 CR. 095623/Z/11/Z] 웰컴 트러스트 (Wellcome Trust)에서.
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 |