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在小鼠内耳是一个基板派生的感觉器官,在妊娠期间阐述其发展计划。我们定义一个在子宫内转基因技术包括三个步骤:鼠标腹剖腹,transuterine显微注射,在体内电。我们用数字视频显微镜演示实验胚胎学技术关键。
哺乳动物的内耳有6个不同的感觉上皮:3个半规管壶腹嵴,椭圆囊和球囊斑;科尔蒂在连续耳蜗器官。包含前庭毛细胞转导机械刺激到...有特殊意义的平衡,而在Corti器的听觉毛细胞是听觉1主传感器的嵴和斑疹。这些感觉上皮细胞的半规管和耳蜗形态的命运规范期间在小鼠妊娠的第二个星期的地方,主要是在出生前2,3完成。小鼠内耳发育研究的收获转基因胚胎在不同的胚胎或产后阶段,要进入细胞和/或4,5形态表型的分子基础的洞察力,要定期进行。我们推测这种基因转移到发展中国家鼠标在子宫内的内耳</ EM代表>中的收益和亏损的功能研究方面免费的方法,以传统的鼠标转基因哺乳动物的内耳发育6背后的遗传机制的审讯。
这里展示的实验范式进行基因在小鼠内耳的错误表达研究解决分为三个一般步骤:1)腹开腹手术; 2)transuterine的显微注射; 3) 在体内电穿孔。腹的剖腹手术是老鼠生存的手术技术,允许子宫外化,获得实验获得的植入胚胎7。 transuterine显微注射法是利用斜面,玻璃毛细管微电极引入进入管腔耳泡或otocyst表达质粒在体内的电是方波,直接驶入祖细胞8-10表达质粒的电流脉冲应用。
11日的每一步,包括详细的笔记。小鼠实验胚胎学的技术可能难以学习的散文和静止图像单独。在目前的工作中,我们证明在基因转移过程中的3个步骤。最关键的是,我们部署数字视频显微镜,如何准确显示:1)确定胚胎在子宫内方向; 2)重新调整针对注射的otocyst,胚胎; 3)microinject示踪染料溶液到otocyst混合胚胎11.5天的DNA 12.5; 4)electroporate注入otocyst;和5)产后选择出生在标签电穿孔胚胎。我们提供有代表性的例子,成功转染内耳;图案指南otocyst误炸最常见的原因,讨论如何避免常见的方法错误;写在宫内 Ğ本准则烯转移动物保健协议。
1。腹剖腹
2。 transuterine微量注射
(三) 在体内电穿孔
4。代表结果
图1。电穿孔介导的基因转移到发展中国家的耳蜗。E11.5 otocyst注射表达质粒编码增强型绿色荧光蛋白(EGFP)和电脉冲(脉冲TRA参数:五,43/50毫秒脉冲和脉间延迟950毫秒)的电压脉冲。 A)从1产后第6天(六)小狗的otocyst注射和示范基地,通过耳蜗中间转EGFP的表达,在E11.5电穿孔的有代表性的内耳。从中间转和顶点只有耳蜗侧壁被删除。 E11.5祖上升到顶点的未转。二)与毛细胞标记(一)所有安装在耳蜗免疫,肌球蛋白7A(MYO7A),表明,EGFP的表达如下Corti器的轨迹,是非常本地化的头发感觉上皮细胞息。 C)从1 E18.5胚胎的otocyst在E11.5注射和电穿孔的有代表性的内耳。激光共聚焦投影演示在MYO7A的积极的感觉毛细胞EGFP的表达。 d)激光共聚焦投影耳蜗感觉上皮从E18.5科尔蒂器官表明绿色荧光蛋白expression的内毛细胞(IHC),外毛细胞(OHC),内(IPC)phalangial的细胞,支柱细胞(PC)和Deiters细胞(DC)。 (二)适用比例尺为(A)。
发展中国家小鼠内耳的基因转移到小鼠内耳耳基板的发展过程中的发展12,13植入后的第一周。由胚胎9.5天(E9.5),基板已内陷,并演变成一个充满液体的囊泡称为otocyst 2。在泡耳前兆引起成熟内耳内感官和nonsensory的细胞以及神经元支配的前庭和听觉的感觉上皮细胞的机械敏感的毛细胞。年底前胚胎阶段,复杂的,三 维的膜迷路内耳形态成立3,12。通常增益和损失功能的实验方式进行转基因小鼠,以获得进入细胞命运规范和格局的形成,如发育过程的基因调控的洞察力。发展中国家小鼠内耳的动态遗传操作宫内代表免费鼠标转基因的方法,与小鼠实验胚胎学6,11夫妇的基因转移技术。
病毒和电介导的基因转移技术已发展到操纵基因表达在发展中国家的内耳6,11,14,15。腺相关病毒(AAV)载体感染耳祖给的上升感觉和nonsensory的细胞类型,并已用于审问钙依赖小鼠毛细胞的胞吐16的分子基础。 AAV载体产生高滴度,使内耳中的广泛表达不同的病毒血清型显示独特的取向差的细胞表达,可能是有利的。缺点包括一个固定的填充能力,限制大小,可以misexpressed的基因和病毒学专业知识的要求,净化,滴度的病毒。电穿孔介导的基因TRansfer已用于评估一个基本的螺旋-环-螺旋转录因子的作用,在指定6 体内的感官毛细胞的命运。改编为Gateway亚克隆技术表达质粒允许快速和有效的载体建设,推动基因的兴趣,并从IRES序列17的荧光标记蛋白的表达与独特的发起人。感兴趣的基因,可以在24小时的电和表达,能坚持在产后的内在耳取决于所使用的启动表示在耳前体。质粒的构建,纯化,浓缩和定量要求的唯一标准的分子生物学技术。缺点包括在体内质粒〜8KB以上尺寸的增大和胚胎致死率较高,大多数病毒载体相比,转染效率下降。两电和病毒介导的基因转移技术需要掌握的小鼠实验胚胎学高科技niques:生存的手术, 在子宫内的胚胎,操纵和transuterine显微注射。这个手稿的目标是展示每一个关键的数字视频显微镜的方法步骤,以解决后者的问题。
方法论上的视频说明:我们特意选择了不悬垂性与不育领域的切口部位,同时拍摄,使观众可以看到大坝,即头(故意模糊,在大多数的大体解剖位置有关的腹侧中线帧,但辨认),四肢,尾巴。悬垂的切口部位,有效地阻止这种观点,可以混淆欣赏过程中腹的剖腹探查术及注射序列空间有关的解剖关系的努力。但是,我们建议悬垂腹部大坝,使无菌领域外向子宫角上休息,以保持手术无菌。此外,我们故意没有尝试恶魔因为这些方法必须由兽医专家的指导或合格的外科技术员了解到trate在腹壁和皮肤缝合手术切口。马塞尔·佩雷让蒂尔(德克萨斯大学圣安东尼奥),一博士提出了一种优良的讨论,本主题与图案陈述完整,在他的讲义,“兽医缝合的原则。”18
程序建议:发展中国家小鼠内耳的基因转移到在技术上具有挑战性。有一系列的最佳实践,这将消除大量的变异,并确保成功的结果。我们提出具体建议,以促进学习这种实验方法。
请教兽医人员开发的小鼠生存手术动物保健协议:哺乳动物的生存手术的动物保健协议要求生产自麻醉,镇痛,围手术期护理必须定义和协调。作为补充资料(见“ 动物保健议定书“发展 “)的动物保健协议的发展,包括语言,可能会形成对申请人的协议的核心,提供详细的讨论。此外,你家机构的动物护理和使用委员会(IACUC)和兽医人员无疑将提供一个合适的协议的制订,要求额外的指导。
在子宫内基因转移建立一个专用的鼠标生存手术部位:腹开腹手术是一个分类作为一个大手术,因为它损害的体腔。大多数IACUCs将不要求无菌的,一流的主要鼠标生存手术100环境。相反,一个专门的区域,包括适当的照明,通风的相关特征研,补充加热,硬,非多孔,disinfectable的表面可能会被要求。我们宁愿进行在一个水平层流罩,保护免受感染的鼠标,降低生理应激我们赖以生存的手术,从而设施术后恢复。我们已经确定了一系列自定义修改振荡阻尼,水平层流罩(Envirco公司低频630),其中包括定向,低功率卤素灯轨道照明;扩大功率基因转移设备的电子电路;和槽的电源插座与台式剪纸线通过。这些修改的一个详细的原理提供的补充资料(见“ 层流罩在子宫内基因转移 “)。请咨询您的IACUC为您开发您的动物保健协议,以确定一个合适的位置,专门用于鼠标苏rvival手术。
称重管理戊巴比妥钠麻醉前,大坝到最近0.1克的:戊巴比妥钠是一种有效的麻醉剂时,建议的剂量时间表其次,将提供至少105分钟的工作时间。之前确定每个大坝的准确体重计算剂量的麻醉剂的混合物注入。不要估计大坝体重。使用流式细胞Dikison托盘的过敏注射器针头和注射器:人皮伞是理想的无创成孕鼠腹腔注射。此外,这种注射器具有极低的死空间体积和校准范围为水坝,其胚胎在E11.5或E12.5通常需要麻醉卷。
部署预防性镇痛支持胚胎生存:管理上的缝合线如局部麻醉,布比卡因,系统性,非甾体类消炎药,如美洛昔康之前,因此,止痛时,在船上放置回收笼坝坝从麻醉中恢复。在大坝减少不适,有利于术后恢复和维护一个健康的怀孕。
锥显微注射移液器和严格限制的外径:单胚胎致死的最常见的原因是组织和/或血管损伤显微注射移液器构造不良。成E11.5小鼠otocyst的transuterine显微注射法进行较大的中老年胚胎器官(即脑泡,眼,四肢等)比注射不同的约束。 unbeveled,斜面不佳,或不恰当的外直径移液器将导致在子宫内的船只,卵黄囊血管和/或在E11.5的胚胎,这将降低胚胎存活率出血。这是可能的手工小直径打破耐用移液器进行适当斜面,但它是很难经常这样做。在E11.5小鼠胚胎其微小otocyst目标,将是无情的。咨询的P-1000的P-97移液器从萨特仪器食谱2011年为全面论述对移液器的设计和制造19。在这项工作中使用的移液器参数如上所述和他们的制作已充分讨论之前11。在主人的为萨特仪器的BV-10倒角手册的程序说明也是一个极好的资源。
明白为什么误炸发生otocyst transuterine显微注射:视频呈现到E11.5和E12.5 otocyst的的transuterine显微注射的理想结果。误炸otocyst通常导致注入太肤浅,太深,或从制造不足的移液器。图2演示了这些条件。面板A显示的透射成像的otocyst成功后,快速的绿色解决方案transuterine微量注射E12.5胚胎左侧横向视图。作为一个楔形切口背的otocyst后脑(HB)出现。眼(E)有一个沿其边缘和左前肢是突出的色素环。主头静脉(PHV)的主干是下方otocyst。 otocyst是充满了快速的绿色出现黑色,背,淋巴管(ED)和前庭的otocyst(OC)就可以看出端倪。 E11.5-12.5 otocyst的的成功定位将始终呈现出清晰可辨的淋巴管和前庭。 A组,显示相同的图像中没有一个白色的标签,以方便的注入otocyst的严格审查。
图2。一个图案指南误炸所transuterine microinjec的otocystTION。所有面板显示的E12.5胚胎中脑和前脑左左侧来看,除了面板H,这是一个观点的后脑,中脑区域的背。小组在每一行代表图像相同的胚胎。看到了详细的解释otocyst误炸的原因讨论。缩写:E,左眼; ED,淋巴管; FG,绿色快,HB,后脑;磅,肢芽;业主立案法团,otocyst; OT,耳领土; P,吸管; PHV,小学头静脉角,枪头。
肤浅的注射是常见的原因是误炸。板被证明到E12.5胎体的肤浅注射。后脑(HB)缺口和耳领土(OT,圆)是在左,侧视可见一斑。显微注射移液器(P)是在前台。快速绿色(FG)开始枪头(二)从弹出,并与随后的脉冲高压注射器(光盘版),染料扩散成椭圆形。日分布é染料表明,它推出的子宫壁和卵黄囊,胚外膜,笼罩在exocoelomic的腔之间。实验者不应试图重新定位在这个胚胎otocyst,但应该移动到下一个胚胎。多个注射关联与胚胎存活率下降,效果是比E12.5,E11.5急性。
深注射是较为常见的原因是误炸。板跳频表明,通过传递到后脑耳领土注射轨迹。主头静脉(PHV),左眼(E),移液器(P)是显而易见的,在这侧视的E12.5胚胎。快绿(FG)的初始弹射流离失所背面主头静脉/耳领土。与后续脉冲,楔形后脑(HB)是完全充满了快速绿色(小组G)的。一个90度旋转,注射胚胎允许快速绿色的检测范围内的hindbra从背视图(面板H)腔。既浅表和深部注射显微注射吸管的深度与子宫接触后无法感知的结果。行之有效的一种实用的方法是通过子宫前进的吸管,然后立即脉动一次寻找一个快速绿色粉扑粉扑的位置表示枪头的大致位置。基于此范围内发现的脉冲调整的深度。
不足捏造的移液器是误炸的最常见的原因。 IK的面板中显示注射尝试进行手动打破,但没有斜面与枪头。 E12.5胚胎的横向视图显示后脑(HB),左眼(E),和微量注射移液器(P)。请注意,枪头(PT)是大幅鞠躬,并没有穿透子宫(面板)。应用附加力剪吸管的尖端面板J,(箭头),离开点子嵌入子宫ETTE尖。从裂缝吸管少量的快速绿色(FG)被驱逐出场,并发现子宫表面。嵌入式枪头(面板K)必须拆除,罚款,无菌镊子和尖锐废弃物丢弃。如果枪头可以不设或删除成功,安乐死麻醉下坝。
老鼠生存的手术数据表记录程序的意见:学习这些方法的一个关键因素是记录意见,并根据这些意见调整。生产鼠标生存手术数据表,并注意术前,手术和术后的信息。术前的数据包括大坝重量,剂量麻醉药交付,质粒注射等手术数据,包括胚胎注入(即R2是从第二胚胎卵巢在右侧子宫角),注射液的质量(即,没有淋巴管道检测,染料4 日脑室)的当前,中电(即60mAmps,目前的心跳后,电),整体印象(即交付,移液器过于灵活和吸管的轨迹是难以维持)。术后的数据包括下床活动的时间是第一次尝试,切口部位的通畅,在场的阴道出血,外观修饰行为和筑巢等生产生存手术数据表模板中提供的补充资料(见“ 外科鼠标生存资料表 “)。质量说明的基础上形成的生产方法的改进,这将导致成功的结果。
使用目前的每脉冲传递到优化转染效率:5组成的方波脉冲串,43volt,50毫秒脉冲与950msec间脉冲延迟。 5mm的铂,桨式电极确保整个耳领土内电场中。类似的转染效率可达到附3mm桨,但他们更难以准确定位。评估转移胚胎在最后的脉冲电流脉冲范式进行了优化,而不是由席卷电压和评估转染效率。理由是,交付每脉冲电流,恒定电压取决于子宫和铂电极之间的电耦合通畅不同。假设子宫新鲜灌溉乳酸林格氏液之前,立即把桨和电荷载体是过剩的,行政的变量是“耦合”桨子宫压力量。充其量电流和零星染<60mAmps 43volts结果温和的压力。适度的压力在43VOLTS结果在60-100mAmps的交付和最有效的转染。 43volts结果,在沉重的压力100mAmps交付和关联坚持改变心脏率和增加胚胎致死。压力过大破裂的卵黄囊(可通过桨感到“砰砰”),并导致胚胎致死。它是可能的变量施加的压力,改变了电极之间的阻抗影响目前交付。脉冲频率为1Hz(50毫秒脉冲每秒)被定义为至少影响胚胎的心脏周期,这是一个积极的胚胎存活相关。我们的结论是最关键的参数,监测建立一个有效的在体内电范式是目前交付的每个脉冲。任何脉冲范式的修改应包括每脉冲当前仔细监测。
采用模块化的方法来学习日é技术:模块1:实践与子宫的外假手术,但不注入或electroporate。水坝容忍腹的剖腹探查术非常好,应该永远不会遇到有关手术方法的术后并发症。老鼠生存的手术技巧无疑是居住在家里机构,所以追求足够的训练。实现掌握手术技巧,然后再进行。模块2:实践到otocyst transuterine显微注射麻醉大坝:一个没有完成的生存手术的期望安乐死麻醉下坝,隔离注入胚胎,并评估的otocyst注射质量。模块3:目标只有2在2个不同的胚胎快速绿色otocysts,不electroporate了,完成了手术,并验证下游胚胎生存。模块4:目标只有2个胚胎的DNA /快速的绿色解决方案,electroporate,验证下游胚胎生存,并确定转EFFICIENCY。模块5:目标只有2个胚胎,DNA /绿色的解决方案快,electroporate,注入4 次的心室标签操纵胚胎的Alexa Fluor,选择在P0标记的胚胎,并确定转染效率。
程序的学习曲线:鼠标生存手术技术的掌握,从一个人的家机构的兽医和手术人员适当的指导,是相当快的,应该只需要3-5水坝新手获得专业知识的实践价值。 transuterine显微注射和体内电穿孔产生有益的转内耳将需要10-50水坝价值的努力,假设有6可行的胚胎和模块化的方法,每次怀孕其次。享受需要精细运动技能的活动(即,演奏乐器的学生们,缝纫,模型制作,或竞技运动),缩短了训练周期比寿本身不。成功掌握这些方法的关键相关细节(即显微注射吸管制造,血管解剖,明确说明,录取)和一个合理的神态自若的一丝不苟。
工作流程:一旦专业知识的不断积累,可以预见将有4-6%坝胚胎; 3-5胚胎生存; 2-4胚胎注射和电穿孔有效地进行分析转染内耳。后脑的Alexa Fluor标记技术,为出生时的排序标签胚胎需要额外的后脑射出,在每一个电穿孔胚胎,但是这是很好的耐受性,并不会产生不利影响程序的效率。因此,有效地从体内电穿孔转染的内耳的回收率相比,毫不逊色的回收率从heterogygous育种范例纯合子突变小鼠。随着经验的积累,每天2-3次,每次实验者水坝是一个合理的工作流量:1.5小时每晚手术大坝和1.5-2小时的手术后监测。
没有利益冲突的声明。
我们感谢权限发布参考11日第130页上的最初出现的显微注射吸管制造图Humana压; Dlugas拉里和史蒂芬黄,OHSU的教育通信部,录像;拉里Dlugas为视频设计和编辑;亚当M.Ø “奎因,高级设计师,钛师傅/ Envirco公司提供的技术原理设计我们自定义的水平层流罩和Les高士指导维克多Monterroso,MV中,硕士,博士和汤姆Chatkupt的数字电压表,OHSU的比较医学部,与我们的动物保健协议,手术技巧,以及预防性镇痛方案;马塞尔·佩雷让蒂尔,数字电压表,硕士,兽医缝合技术分享他的讲义;爱德华Porsov,MS,设计我们的Adobe Premiere Pro中的视频显微镜的计算机工作站及利亚白乔纳斯LNS的欣克利字幕(波特兰,OR)。这项工作得到了耳聋和行吟从国家研究所的赠款R通讯障碍:以R01直流008595和008595-04S2直流以R01(山)和P30 DC005983(俄勒冈州听力研究中心核心格兰特,彼得·吉莱斯皮,首席研究员)。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
试剂名称 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
微消毒箱 | ROBOZ | RS-9900a | 8X8.5X1.25英寸 |
球尖剪刀 | 罚款科学工具 | 14109-09 | |
环钳 | 罚款科学工具 | 11106-09 | 4.8毫米ID/6mm外径 |
adson组织钳 | 罚款科学工具 | 11027-12 | |
针驱动程序 | 罚款科学工具 | 12502-12 | |
过敏注射器托盘 | 流式细胞Dickison | 305536 | |
缝合6-0 | Syneture | GL-889 | 0.7公吨胃肠缝合 |
乳酸林格氏注射液USP | 巴克斯特 | 2B2323 | |
快绿 | Sigma Aldrich公司 | F7258 | |
硼硅玻璃毛细管 | 哈佛仪器 | 30-0053 | |
戊巴比妥钠溶液 | OVATION制药公司 | NDC的67386-501-52 | |
MgSO4.7H2O | Fisher Scientific则 | M63-500 | |
丙二醇 | Fisher Scientific则 | P355-1 | |
乙醇 | Sigma Aldrich公司 | E7023-500 | |
美洛昔康 | 勃林格Ingeheim | NADA的141-219 | |
微量普勒 | 萨特仪器 | 的P-97 | FB255B框灯丝咨询来自萨特文书的食谱移液器 |
微电极倒角 | 萨特仪器 | BV-10 | 104C大型移液器斜边盘;咨询倒角理论的使用说明书 |
微量持有人 | 华纳仪器 | MP-S15T | 外径为1.5mm移液器和女性Picospritzer油管压力端口。 |
镊子,风格电极 | 保得国际股份有限公司 | CUY650P5 | 5毫米外径 |
方波Electroporator | 保得国际股份有限公司 | CUY21EDIT | 脚踏板推荐 |
PICOSPRITZER三 | 派克汉尼汾 | 051-0500-900 | 脚踏板推荐 |
手动控制的微操作机器人 | 哈佛仪器 | 640056 | |
水平层流洁净工作台 | Envirco公司 | 低频630-10554自定义修改。见罩原理的补充资料。 | |
徕卡stereofluorescence解剖与Lumencor索拉光引擎microcope的 | Bartels和Stout和Lumencor | MZ10F与Lumencor索拉光引擎 | 建议是footpedals,集中MZ10F触发索拉光引擎 |
的Alexa Fluor 594葡聚糖 | Invitrogen公司 | D22913 | 10mg/ml的,水 |
的Alexa Fluor 488葡聚糖 | Invitrogen公司 | D22910 | 10mg/ml的,水 |
环保,DRI | 牧羊人专业子宫颈抹片ERS | www.ssponline.com |
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