Эмбриональные нейроны рождаются в вентрикулярной зоне нервной трубки, но мигрируют достичь соответствующих целей. Branchiomotor лице (ФБМ) нейроны полезной моделью для изучения миграцию нейронов. Этот протокол описывает Wholemount Экс Vivo культуры мышиного эмбриона hindbrains исследовать механизмы, которые регулируют FBM миграции.
Эмбриональные нейроны рождаются в вентрикулярной зоне мозга, но впоследствии перейти на новые направления для достижения соответствующих целей. Расшифровка молекулярные сигналы, которые совместно направлять миграцию нейронов в эмбриональном мозге Поэтому важно понять, как сложные нейронные сети, сформировать который позже поддерживает послеродовой жизни. Branchiomotor лице (ФБМ) нейроны в мышь эмбриона заднего мозга мигрируют из ромбомере (г) 4 каудально, чтобы сформировать парные лица ядер в R6-производного области заднего мозга. Здесь мы предоставляем подробный протокол для Wholemount экс естественных культуры мышиного эмбриона hindbrains подходящих для расследования сигнальных путей, которые регулируют FBM миграции. В этом методе, hindbrains эмбрионов E11.5 мыши рассекали и культивировали в открытом подготовки книги на культуре клеток вставок в течение 24 часов. В течение этого времени FBM нейроны мигрировать в направлении каудально R6 и может подвергаться функции блокирования антител и небольшой moleculэс в культуральной среде или гепарина бисером, нагруженных рекомбинантных белков для изучения роли для путей, причастных к руководящим миграцию нейронов сигнализации.
Эмбриональные нейроны рождаются в вентрикулярной зоне мозга, но впоследствии перейти на новые направления для достижения соответствующих целевых регионов, которые находятся на большом расстоянии. Правильное позиционирование нейронных клеточных тел в соответствующих местах вдоль спинно-вентральной и передне-задней оси развивающегося мозга имеет важное значение для правильного подключения, выживание и функции этих нейронов после миграционной стадии 1-4. Подобно молекулярных механизмов, которые контролируют аксонов 5-7, комбинаторные наборы притяжения и отталкивания киев, как полагают, чтобы направлять мигрирующих нейронов 1,8. Однако из-за взаимодействия нескольких типов клеток, сигналы, контролирующие миграцию нейронов были широко изучены менее, чем участвует в аксонов, которые могут быть изучены клеточно автономно. Развивающийся заднего мозга позвоночных была использована в нескольких недавних исследований, чтобы понять молекулярные и клеточные механизмыиз миграции нейронов, например, в куриных, мыши и рыбок данио 1-4,9. Этот орган состоит из нескольких различных типов нейронов, в том числе несколько подтипов precerebellar и моторных нейронов 5,7,10,11.
Hindbrain motorneuron рождаются в вентрикулярной зоне, близкой к донной, и они дифференцируются в специфические подмножества в соответствии с их ромбомере происхождения 1,12. Branchiomotor лица (ФБМ) нейроны образуются в ромбомере (R) 4 в заднем мозге и расширить свои аксоны дорсально через точки выхода r4 во второй жаберной дуги для иннервации мышцы лица 2,9,13. FBM нейроны рыбок данио и мышей обеспечивают превосходные модели для изучения молекулярных и клеточных механизмов миграции нейронов в процессе, который легко визуализируется, потому что эти нейроны воспроизводимо перемещать их somata в пространственно-временной четко определенного процесса. У мышей, FBM нейроны сначала мигрируют ЦАСноситься через R5 и то и каудально и вентрально, чтобы достигнуть их окончательную позицию по пиальных стороне заднего мозга на территории R6, где они образуют парные ядра черепного нерва VII-(VIIN) 10,11,14. У рыбок данио FBM нейроны первоначально мигрируют вентрально, а затем изменить направление на границе R4-R5 продолжить миграцию к пиальных поверхности в ламинином-зависимым образом 4,12,15,16. Этот переход происходит в течение нескольких дней в разработки и может быть разделен на этапах тангенциальной и радиальной миграции, что позволяет идентифицировать молекулы, которые опосредуют эти два различных процесса. В противоположность этому, FBM нейроны мембране цыпленка мозге остаются в r4 3,13,17-19.
Во время их миграции FBM нейронов могут быть идентифицированы, как и другие типы или моторных нейронов, через их экспрессии фактора транскрипции homoeodomain островок 1 (Isl1) 14. Таким образом, Wholemount иммунофлюоресценции окрашивание или в гибридизация для этого маркера на разных стадиях развития показывает явное миграционный поток FBM somata, простирающуюся от r4-R6 в данио или мыши 4,15,16. Кроме того, люминесцентные трансгенные журналисты, такие как Isl1-GFP были использованы в качестве подходящих инструментов для визуализации миграции FBM нейронов у рыбок данио 3,17-19. В дополнение к их пригодности для работы с изображениями, многие исследователи изучили миграцию FBM нейронов в развивающихся данио, потому что их свободно живущие эмбрионы можно легко манипулировать с методами клеточной трансплантации и фармакологических соединений, применяемых непосредственно в аквариумную воду. В отличие от этого, эмбрион мыши развивается заключен в матке, исключающие имплантацию бисером, несущих сигналы наведения или администрацию функциональных блокировки антител, которые не пересекают плацентарный барьер. Кроме того, фармакологические соединения, вводимые беременной матери может иметь ипжелаемые побочные эффекты, которые могут косвенно нарушают эмбриогенеза. Обход это ограничение, мы разработали Экс Vivo метод культуры для всей заднего мозга мыши, совместимый с ФБМ нейрона миграции и выживания в течение 24 ч после культивирующий в искусственной среде 7,16. Этот метод позволяет легко фармакологической манипуляции, имплантацию бисером, несущих сигналы наведения или управления функциональных блокировки антител, а также может быть адаптирована для изучения миграции других нейронов подтипов в заднем мозге на разных стадиях развития.
Этот протокол описывает Wholemount культуру hindbrains E11.5 мыши в системе Transwell изучения миграции FBM нейронов. Этот протокол позволяет мыши заднего мозга motorneurons быть сдержанным живым и миграции в течение 24 часов, что позволяет Экс Vivo манипуляции. Этот метод имеет многочисленные экспериментальные преимущества для исследователей, стремящихся определить молекулярные и клеточные механизмы миграции нейронов. В то время как традиционные анализы миграции эксплантов небольшие кусочки нервной ткани в матрицу на чашки для культивирования и включить наблюдение отдельных нейронов как они реагируют на внешних раздражителей, основным преимуществом Transwell анализа является его пригодность для манипулирования мигрирующие нейроны в среде хоста органов и, следовательно, более физиологический контекст. Важно отметить, что вещества могут быть легко применены к экс виво заднего мозга эксплантатов, чтобы проверить их действие на миграцию нейронов, обходя возможные побочные эффекты, связанные с administeзвонить эти вещества для беременной мыши. Наконец, экс естественных модель также позволяет тестировать веществ, которые не пересекают плацентарный барьер, например, функции блокировки антител. Благодаря этим преимуществам, экс естественных задний мозг культура является альтернативным и дополнительный метод к использованию эмбрионов рыбок данио, которые можно лечить с помощью водорастворимых малых молекул в аквариумной воде, или в маточно электропорации эмбриональных мозгов, которая требует использования специализированной оборудование и труднее, чем мастер техники культуры, описанной здесь. Еще одно преимущество протоколу, описанному здесь является его податливость к имплантации шарики, пропитанные рекомбинантного белка или других реагентов, поэтому позволяет применение стандартного эмбрионального методике, разработанной для управления куриного эмбриона в мышиной модели миграции нейронов. В частности, экс виво модели культуры могут быть применены к hindbrains генно-инженерных мышей дефектныхTive в специфических молекул, вовлеченных в миграцию нейронов, таких как рост или факторов руководство рецепторов, и в сочетании с имплантатами бортовых проверить, если реагирование на лигандов теряется. В дополнение к фармакологической манипуляции, экс виво протокол культура также может быть адаптирована к электропорации векторы экспрессии, которые могут манипулировать экспрессии генов, представляющих интерес; соответствующие методы электропорации были описаны ранее 22,23. Этот протокол также может быть адаптирована для визуализации нейронов миграцию покадровой микроскопии в задний мозг эксплантатов трансгенных мышей, содержащих флуоресцентно меченных FBM нейронов, например Isl1-Cre; Rosa26Yfp 21. Наконец, этот протокол также может быть использован для изучения других типов миграции нейронов в мозге, такие как те, которые формируют нижней оливы, хотя для этого потребуется использование hindbrains на старых эмбриональных стадиях и может потребовать культуру до 48 часов, в зависимости от нейронной жизнеспособности <em> Экс естественных.
Критические шаги и способы их устранения
Для успеха этого протокола, крайне важно, чтобы эмбрионы собраны на ранней стадии день E11.5, ближе к E11.25, когда ФБМ нейрон миграция только начинается. Тем не менее, это не всегда можно уловить эмбрионов на этой стадии развития из-за естественной изменчивости спаривания мышей, и, соответственно, могут быть некоторые различия в той мере, в FBM миграции между различными экспериментами. Изменчивость в FBM миграции могут быть также отмечено, если эксперимент не завершен в пределах периода времени, назначенного около 3 ч, как можно видеть на рисунке 3E. Hindbrain ткани из мышиных эмбрионов E11.25 является деликатным. Когда рассечения и в течение всей процедуры эксплантов, важно, чтобы не разорвать задний мозг ткани в области, из R4-R6, где FBM нейроны расположены. В связи с деликатным характером диссПроцесс АЗДЕЛ, и потому, что скорость, с которой hindbrains помещаются в культуре влияет результат, процедура может занять пару практике бежит к хозяину, в частности перед драгоценные образцы или реагенты используются. Наконец, важно, чтобы задний мозг ткань помещают в открытой конфигурации книги на культуре вставки, так как складывание заднего мозга ткани в процессе культивирования будет препятствовать нормальному миграции FBM (см. рис 3F).
The authors have nothing to disclose.
МТ поддерживается кандидат студенчества [Ref. 092839/Z/10/Z] и CR на Новый следователь Award [Ref. 095623/Z/11/Z] из Wellcome Trust.
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 |