胚胎神经元是出生在神经管的脑室区,但迁移到达到适当的目标。面部branchiomotor(FBM)的神经元,研究神经细胞迁移的有用模型。本协议描述的小鼠胚胎hindbrains平片的体外培养研究,规范FBM迁移机制。
胚胎神经元是出生在大脑的脑室区,但后来迁移到新的目的地,以达到适当的目标。破译分子信号的共同指导神经细胞迁移在胚胎大脑因此重要的是理解复杂的神经网络是如何形成的,后来支持产后生活。在小鼠胚胎后脑面部branchiomotor(FBM)神经元免受菱(R)4尾侧迁移以在后脑的[6 – 衍生的区域配对的面神经核。在这里,我们为平片体外适宜的调查信号通路调节FBM迁移小鼠胚胎hindbrains文化的一个详细的协议。在该方法中,E11.5小鼠胚胎hindbrains在细胞培养插入物24小时开卷制备解剖并培养。在此期间,FBM神经尾侧移向r6和可暴露于功能阻断性抗体和小moleculES在装有重组蛋白研究的信号通路牵连指导神经细胞迁移的作用培养基或肝素珠。
胚胎神经元是出生在大脑的脑室区,但后来迁移到新的目的地到达了位于大的距离合适的目标区域。神经元细胞体沿大脑发育的背腹和前后轴的适当位置的正确定位是正确的接线,生存,而这些神经元的功能的迁移阶段1-4后必不可少的。类似于控制轴突导向5-7的分子机制,组合套具吸引力和排斥力的线索被认为是引导神经元迁移1,8。然而,由于多种细胞类型的相互作用,控制神经细胞迁移的信号已被减广泛研究比那些参与轴突导向,可以自主地研究细胞。脊椎动物的显影后脑已用于近来的一些研究,了解细胞和分子机制神经细胞迁移的,例如在鸡,小鼠,斑马鱼和1-4,9。这个器官包含了几种不同类型的神经元,其中包括前小脑的几个亚型和运动神经元5,7,10,11。
后脑motorneuron出生在脑室区靠近floorplate,他们分化 为特定子集,根据产地1,12他们菱。在菱(R)4生成在后脑面部branchiomotor(FBM)神经元和背侧通过R4的出口点延伸它们的轴突到第二腮弓到支配面部肌肉2,9,13。斑马鱼和小鼠的神经元FBM提供优良的模型来研究神经细胞迁移的分子和细胞机制在于易于可视化的方法,因为这些神经元可再现易位其胞体在时空方式明确定义的过程。在小鼠中,富时大马神经元先迁移CAU玩弄通过R5,然后双方和尾端腹侧以达到他们在R6,在那里形成了第7届颅神经(VIIn)10,11,14的配对核境内后脑的软脑膜侧的最终位置。在斑马鱼中,FBM神经元最初迁移腹侧,然后在R4-R5边界改变方向继续在用层粘连蛋白依赖性4,12,15,16对软脑膜表面迁移。这种迁移进行了一段在发展的若干天,可分为切向和径向迁移的阶段,使调解这两个不同的过程的分子鉴定。相比之下,鸡胚后脑的神经元的FBM留在R4 3,13,17-19。
在他们的迁移,富时大马神经元可以被识别,像其他类型或运动神经元,通过他们的homoeodomain转录因子胰岛1(ISL1)14的表达。因此,wholemount免疫荧光染色或原位杂交对这个标记在不同的发育阶段揭示FBM胞体在斑马鱼和小鼠4,15,16从R4延伸至R6的明显迁移流。此外,荧光转基因记者如ISL1-GFP已经被用作合适的工具来可视化在斑马鱼3,17-19迁移FBM神经元。除了其适合用于成像,许多研究者已研究了FBM神经元在显影斑马鱼的迁移,因为它们的自由生活的胚胎可以很容易地与细胞移植技术和直接涂在水族馆的水药理化合物被操纵。相反,在小鼠胚胎发育封闭在子宫,排除的珠子进行指导线索或功能阻断性抗体不穿过胎盘屏障的给药植入。此外,给予孕妈妈药理化合物可能有未所需的副作用,可以间接地损害胚胎。绕过这个限制,我们已经开发了一个体外培养法在全鼠标后脑就是explanting 7,16后与FBM神经元的迁移和存活24小时兼容。这种方法可以方便的药理操纵,珠携带的指导线索或功能阻断抗体的行政植入,也可适应于不同的发育阶段,研究其他神经元亚型迁移的后脑。
本协议描述了Transwell小系统来研究FBM神经元的迁移E11.5小鼠hindbrains的平片文化。该协议允许鼠标后脑运动神经元来维持生命和迁移,为期24小时,使体外操纵。这种方法有许多实验优势,为研究者试图找出神经细胞迁移的分子和细胞机制。而传统的迁移实验外植体小神经组织块放入矩阵的培养皿,使观察单个神经元,因为他们对外源性刺激作出反应,Transwell小法的主要优点是它的适宜宿主器官的环境中操纵神经元迁移,因此更生理环境。重要的是,物质可以容易地应用到体外后脑外植体,以测试它们对神经元迁移,避开与administe相关的可能副作用响这些物质的孕鼠。最后, 体外模型还允许不穿过胎盘屏障,如功能阻断抗体的物质进行测试。由于这些优点,在体外培养后脑提供使用斑马鱼胚胎中,可以用水溶性的小分子被视为在水族箱中的水,或在胚胎大脑的子宫内的电,这需要使用专门的替代和补充方法设备,并且更难以掌握比这里所描述的培养方法。这里描述的协议的另一个优点是它的顺从到植入珠浸泡在重组蛋白或其他试剂,因此允许开发操纵小鸡胚胎神经细胞迁移的小鼠模型中的标准胚胎学方法的应用。特别地, 在体外培养模型可应用于遗传工程小鼠hindbrains有缺陷略去中牵连的神经元迁移的特定分子,如生长或导向因子受体,和结合珠植入物来测试是否响应于配体的丢失。除了 药理操纵,在离体培养的协议也可以适应于电穿孔,可以操纵感兴趣的基因的表达的表达载体,适当的方法电穿孔先前已描述的22,23。这个协议也可适于通过时间推移显微镜中从含有荧光标记的FBM神经元, 如ISL1-Cre重组酶的转基因小鼠后脑植可视化神经元的迁移; Rosa26Yfp 21。最后,该协议也可以用来研究其他类型的神经元迁移的后脑,如那些形成的下橄榄,虽然这将需要在较旧的胚胎阶段使用hindbrains的,并且可能需要培养长达48小时,根据神经元的存活率<em>体外。
关键步骤和故障排除
对于本协议的成功,至关重要的是,胚胎在E11.5天,接近E11.25,当FBM神经元的迁移才刚刚开始早期收取。然而,它并不总是可能在该发育阶段的胚胎赶上由于小鼠自然交配变异性,因此,可能会出现一些变异性在不同实验之间FBM迁移的延伸。变异FBM如果迁移实验未分配的时间框架内完成,约3小时,如在图3E可以看出,也可以观察到。从E11.25小鼠胚胎后脑组织细腻。当解剖和整个外植体的过程,它不是撕裂后脑组织中的R4-R6,其中富时神经元所在的区域是很重要的。由于迪斯的微妙性主要树立的过程,因为这hindbrains被置于文化的速度影响的结果,该过程可能需要几个实践运行掌握,珍贵的样品或试剂在使用前特别。最后,重要的是后脑组织被放置到在培养插入打开的书的配置,因为在培养期间的后脑组织的折叠会阻止正常FBM迁移(参见图3F)。
The authors have nothing to disclose.
MT是由博士助学金[参考支持。 092839/Z/10/Z]和CR由新研究者奖[参考。从威康信托基金会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 |