Name: regioselective biolistic targeting in organotypic brain slices using a modified gene gun
Uploaded: 2014-10-24T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 40 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Regioselective Biolistic Targeting in Organotypic Brain Slices Using a Modified Gene Gun at JoVE.com

המחברים מבקשים להודות לסדנת MRC-LMB לייצור חבית אקדח גן המשופר. כמו כן, אנו רוצים להודות לד&quot;ר דוד ר &#39;Hampson באוניברסיטת טורונטו לשימוש בציוד ובמשאבים.

השימוש בבעלי חיים וברקמות של בעלי חיים צריכים להקפיד על אישור וועדה אתי לפי כללים מקומיים ורגולציה. כל הרקמות שהושגו במהלך מחקר זה דבק הנחיות הניסויים בבעלי החיים של MRC-LMB. .1 הכנת מדיה חומרים ותרבות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את כל הפתרונות באמצעות מים Millipore; להשתמש ריאגנטים כיתה אנליטיים בלבד. להכין ולאחסן את כל חומרים כימיים ב RT (אלא אם צוין אחרת). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפוך 500 מ&quot;ל של תמיסת מלח HEPES שנאגר (10 HEPES מ&quot;מ, 120 mM NaCl pH 7.2). לסנן באמצעות יחידת סינון סטרילי 0.2 מיקרומטר. חנות ב 4 ° C.. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפוך 500 מ&quot;ל של תמיסת מלח שנאגר פוספט (PBS; 10 מ&quot;מ Na 2 HPO 4, 2 מ&quot;מ KH 2 PO 4, 137 mM NaCl, 2.7 מ&quot;מ KCl, pH 7.4). לעקר ידי מעוקר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן בינוני עצבי על ידי השלמת DMEM (המדיום של הנשר שונה Dulbecco) עם 25 HEPES מ&quot;מ, 10% עגל בסרום עוברי, 30 גלוקוז מ&quot;מ, 1: 100 N2 supplement, 1,100 U / ml פניצילין, סטרפטומיצין; pH 7.2. לסנן עם יחידת סינון סטרילי 0.2 מיקרומטר. חנות ב 4 ° C.. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפוך פתרון polyvinylpyrrolidone המניה (PVP) עם 20 PVP מ&quot;ג באתנול 1 מ&quot;ל 100%. Aliquot זה ל1 מ&quot;ל כמויות, הקפאה ולאחסן ב -20 מעלות צלזיוס. עובד פתרון הוא 0.05 מ&quot;ג / מ&quot;ל, לכן להוסיף 10 μl של פתרון מניות PVP לכל 4 מ&quot;ל של 100% אתנול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן פתרון מניות 0.05 M spermidine במי Millipore; להתאים את pH עד 7.2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע פתרון 2% agarose בDMEM (agarose הכיתה אלקטרופורזה 2 גרם ב100 מ&quot;ל DMEM בבקבוק כובע בורג מעוקר). מיקרוגל זה עד agarose נמס. אחסן במקרר 4 ° C. במשך כמה שבועות, במידת צורך. </li></ol> 2 הכנת Organotypic Slices <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להרדים C57 שחור 6 עכברים של הגיל הרצוי על ידי CO 2 מחנק אחריו עריפת ראש. הסר את המוח באמצעות קיצוצי גולגולת רוחביים החל משעת מגנום הנקב ומסתיימים באונות הרחה. רם בעדינות את הגולגולת מאחור כדי לחשוף את המוח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחתוך בין אונות הרחה וקליפת המוח הקדמית, ומקורית למוח הקטן. רם בעדינות את החלק מקורי של המוח וחתך את עצבי הראייה. לבסוף, להסיר את המוח ולמקם אותו בצלחת פטרי מלאה שבנאגרה מלוח HEPES הקרים כקרח על קרח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות מיקרוסקופ לנתח, לקלף פיא באמצעות מלקחיים קנס; להסיר בזהירות את כלי דם וקרומי מוח סביב המוח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את המוח הטרי לתוך תבנית נמען קטנה ולכסות אותו עם פתרון agarose מקורר מעט מעל RT. ואז במהירות לקרר את התבנית ל4 ° C על ידי הצבתו על קרח. הערה: תהליך פרוסות במהירות אפשרי כדי למנוע אובדן של יכולת קיום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כאשר agarose יש להגדיר (5 - 10 דקות), להסיר את המוח מוטבע agarose מהתבנית (לקצץ במידת צורך), ולאחר מכן להדביק אותו לפלטפורמת vibroslicer. את המקום הזה לחדר vibroslicer מכיל PBS הקר כקרח סטרילי. Disinfect קאמרי vibroslicer לפני בשימוש עם 70% אתנול כדי למזער זיהומים שלאחר מכן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותך את המוח באמצעות vibroslicer נבנה מותאם אישית או שווה ערך מסחרי. רעיון המודל היה לתכנן מבצעה רקמה שיכולה ליצור תנועות אופקיים לקצה הלהב גדולות משרעת ותדירות גבוהה תוך מזעור תנודות אנכיות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בתדירות התנודה של 90 הרץ, במשרעת של 1.5 - 2.0 מ&quot;מ, והלהב החיתוך ממוקם בזווית של ° 15 למישור האופקי; להגדיר את בלוק ההרכבה מחזיק המוח מוטבע agarose לנוע ב1.7 מ&quot;מ / דקה לכיוון הלהב. לאסוף חלקים (150 מיקרומטר) לתקשורת ותרבות הקרה כקרח המכילה תא (DMEM / סטרפטוקוקוס + 10% FCS). צפו בחיתוך ומניפולציה של פרוסות הרקמה כוידאו נוסף בארסנו ו13 אובריאן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח בעדינות את הפרוסות למוסיפה תרבית תאים (0.4 מיקרומטר, בקוטר 30 מ&quot;מ) במגש 6 רב גם עם מד התרבותIA בצד החיצוני של העלון, ודגירה בחממה humidified על 37 מעלות צלזיוס עם 5% CO 2. הערה: לכדאיות רקמות תקינה, להיות מאוד עדין בעת ​​העברה והמניפולציה של הפרוסות. כמו כן, יותר מדי נוזלים ימנעו את פרוסות organotypic מהקפדה על הקרום של להכניס את המסנן. אם זה יקרה, להסיר את הנוזלים העודפים או צלחת שוב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למרות שפרוסות organotypic יכולות להיות מתורבתות במשך כמה שבועות, להמשיך לtransfection לא יאוחר מ -4 ימים לאחר ציפוי לתשואות transfection הטובים ביותר. הערה: כדי למנוע צמיחת יתר גליה בתנאי תרבות לטווח ארוך, ARAÇ שימוש או בסרום בינוני חינם 2. </li></ol> .3 הכנת מיקרו וננו קליעי מצופי DNA <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן ננו קליעים באמצעות חלקיקים בקוטר זהב 40 ננומטר. בקצרה, להוסיף 50 μl של 0.05 M spermidine ו10 DNA μl ב1 מ&quot;ג / מ&quot;ל ​​(pEYFP-N1) ל10 מ&quot;ג של חלקיקי זהב. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוספת סידן וspermidine בתמהיל הפתרוןמכשור במייקרו DNA-זהב חלקיקי הכנה על מנת לסייע במחייב של מולקולות דנ&quot;א לחלקיקי זהב. הערה: הכמות של DNA משמשת לכל מ&quot;ג של נשאי זהב (DLR), צריכה לנוע בין 1 ל 5 מיקרוגרם DNA לכל 1 מ&quot;ג של זהב. יתר על כן, הסכום של חלקיקים נשאים זהב שיהיה ירה לכל מחסנית (MLQ), צריך עצמו נע 0.1-0.5 מ&quot;ג של זהב. יש לנסות DLR וMLQ ומותאם לכל משתמש בהתאם למערכת המסוימת בחקירה, כמו גם הסוג של אקדח חלקיקים וגן בשימוש. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים בעזרת מערבולת תוך הוספה לאט 50 μl של 1 M CaCl 2 בשברים של 10 - 15 μl. בעקבות 5 דקות של מזדמן vortexing, צנטריפוגה XG ב 1000 ל30 שניות לאחר מכן להסיר את supernatant. Resuspend גלולה חלקיקי זהב ב3.5 מ&quot;ל של 0.075 M PVP. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לצייר השעיה זו לתוך צינורות (קוטר 2.36 מ&quot;מ פנימי) באמצעות מזרק. הנח את הצינור בתחנת הכנת צינורות. לאפשרחלקיקי זהב להתיישב ולהסיר את supernatant על ידי שאיפה עם מזרק. סובב את צינורות כדי להתפשט באופן שווה את חלקיקי זהב, שהיו יבש תחת זרימת חנקן קבועה לאחר מכן בשעה 5 ליטר לדקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי ליצור DNA-כדורים, לחתוך את צינורות באמצעות חותך צינורות ל1 אורכי סנטימטר. כך או להכניס מייד למחסנית אקדח הגן או לשמור (4 ° C) המיובש עד נדרשת. </li></ol> .4 Biolistic Transfection על Organotypic Slices <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע את השלבים בזרימה למינרית סטרילי הבאים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס סוללה 9 V ובעל מחסנית ריק לתוך אקדח גן הליוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף את אקדח הגן למכל הליום עם צינור הליום. 2 אש - 3 כדורי סרק (חריצים ריקים) בשעה 50 psi לחצים על צינור הליום והמאגרים באקדח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את המחסניות המכילות זהב מצופה דנ&quot;א לתוך מחזיקי המחסנית וטען את בעל לאקדח הגן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתיר את spacer אקדח הגן ולצרףקנה אקדח הגן הותאם לאקדח הגן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעזרת מלקחיים סטריליות, מקום להוסיף מסנן המכיל פרוסת organotypic לתוך צלחת פלסטיק סטרילי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את המדיה מפרוסות organotypic. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את לחץ הגז ב50 psi. הערה: ההגנה על עיניים היא חיונית והגנה על אוזן רצויה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את אקדח הגן במרחקים המתאימים על ידי שימוש בהרכבה נמדדה ל10 מ&quot;מ. בזהירות לכוון מרכז החבית מעל האזור הרצוי למסירה גנטית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הירי, להחליף מוסיף בחזרה לתוך הצלחת שלהם עם תקשורת טרי ולהחזיר אותם לתנאי גידול נורמלים, כלומר, 37 ° C עם 5% CO 2 באינקובטור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שסיימתי, לסגור את מיכל הליום, לשחרר את הלחץ מאקדח הגן ולנתק את אקדח הגן מיכל הליום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את בעל המחסנית וזורקים את המחסניות ולנקות את אקדח הגן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את הרקמה למורפולוגיה ולחדירה מוצלחת של visuaLizing פרוסות באמצעות מיקרוסקופ הפוכה. אם אתם משתמשים בmicroparticles, באופן שווה לפזר את הזהב; לא צריך להיות שום אזורים צפופים של חלקיקי זהב ראו על הפרוסה. לא ניתן לראות חלקיקים בשל גודלם הקטן כיחידות בודדות על ידי שיטות מיקרוסקופיה קונבנציונליות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר מרווח הזמן המתאים זמן (בדרך כלל 1 - 2 ימים), לתקן את הפרוסות בparaformaldehyde 4% (PFA) לתצפית במיקרוסקופ. הערה: תיקון בPFA לא תמיד רצויה. הדמיה תא חי להימנע מהצעד הזה. </li></ol> .5 תיקון ויזואליזציה של פרוסות המוח <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר transfection biolistic, לשטוף פרוסות פעמים PBS למשך 2 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תקן את הפרוסות על ידי דוגרים בטריים, 4% הקרח קר PFA ב PBS עבור 20 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשטוף פרוסות פעמים PBS למשך 2 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעדינות לחתוך עגול הקרום תומך באמצעות אזמל, מבלי להפריע את הפרוסות רכובים עליהם. שימוש במלקחיים כדי למקם כל תמיכה / פרוסת קרום בשקופית מיקרוסקופ. לנוח organotypפרוסות ic על גבי הקרום על שקופית הזכוכית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף טיפה של תקשורת הרכבה אחד על גבי פרוסה ולהוסיף coverslip בעדינות ללא כל כוח ישירות במגע עם פרוסת organotypic. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Secure coverslip עם שכבה דקה של מסמר לכה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צפה פרוסות במיקרוסקופ מתאים. </li></ol> .6 יישומים Confocal <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דמיינו פרוסות באמצעות מיקרוסקופ לייזר confocal סריקה זקוף עם 60X / 1.4 צמצם מספרי (NA) עדשה אובייקטיבית טבילת שמן. הערה: התכונה הבעייתית ביותר של מיקרוסקופ confocal היא בגודל חריר (שנקבע ליום 1 בAU) אשר מסוגל בידוד ואיסוף מטוס של מוקד, ובכך לחסל מחוץ לפוקוס &#39;ערפל&#39; בדרך כלל נראה עם מדגם ניאון. פרטים קטנים לעתים קרובות מוסתרים על ידי אובך זה ולא ניתן לאתרם במיקרוסקופ nonconfocal. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את לייזר ארגון לגל עירור של 488 ננומטר ולייעל לאוסף שלהםאור itted בלהקת ננומטר 500-520. בדרך כלל, לאסוף תמונות ב1,024 x 1,024 פיקסלים ועם ערימות של z-חלקים ב0.5 מיקרומטר מרווחים להקיף את כל רוחבו של כל תא עצב שנותח. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי לבחון את המבנה של הגרעין, דלפק להכתים תאים אלה עם DAPI (גל עירור להגדיר ב405 אור ננומטר והפליטה שנאסף בין 420-4 40 ננומטר). לבסוף, לבחינת הקרינה אדומה, להגדיר את הלייזר ב561 ננומטר לעירור ו565-620 ננומטר לפליטה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדרך כלל, לרכוש תמונות על ידי שימוש בזום 4X סריקה שכיסה שטח של 57.6 מיקרומטר 2; גודל תמונה היה באזור של 1,024 x 1,024 פיקסלים. רשומות ערימות של z-סעיפים ב0.5 מיקרומטר מרווחים ותחזיות של 5 - 8 מסגרות משולבות. </li></ol>

<ol>
	<li>Klein, R. M., Wolf, E. D., Wu, R., Sanford, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-velocity+microprojectiles+for+delivering+nucleic+acids+into+living+cells.">High-velocity microprojectiles for delivering nucleic acids into living cells.</a> Biotechnology. 24, 384-386 (1987).</li><li>Kim, H., Kim, E., Park, M., Lee, E., Namkoong, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organotypic+hippocampal+slice+culture+from+the+adult+mouse+brain:+a+versatile+tool+for+translational+neuropsychopharmacology.">Organotypic hippocampal slice culture from the adult mouse brain: a versatile tool for translational neuropsychopharmacology.</a> Progress in Neuro-Psychopharmacolog., &amp; Biological Psychiatry. 41, 36-43 (2013).</li><li>Morin-Brureau, M., De Bock, F., Lerner-Natoli, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organotypic+brain+slices:+a+model+to+study+the+neurovascular+unit+micro-environment+in+epilepsies.">Organotypic brain slices: a model to study the neurovascular unit micro-environment in epilepsies.</a> Fluids and Barriers of the CNS. 10, 11 (2013).</li><li>Millet, L. J., Gillette, M. U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Over+a+century+of+neuron+culture:+from+the+hanging+drop+to+microfluidic+devices.">Over a century of neuron culture: from the hanging drop to microfluidic devices.</a> The Yale Journal of Biology and Medicine. 85, 501-521 (2012).</li><li>Cho, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatiotemporal+evidence+of+apoptosis-mediated+ischemic+injury+in+organotypic+hippocampal+slice+cultures.">Spatiotemporal evidence of apoptosis-mediated ischemic injury in organotypic hippocampal slice cultures.</a> Neurochemistry International. 45, 117-127 (2004).</li><li>Daviaud, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+nigrostriatal+degeneration+in+organotypic+cultures,+a+new+ex+vivo+model+of+Parkinson's+disease.">Modeling nigrostriatal degeneration in organotypic cultures, a new ex vivo model of Parkinson's disease.</a> Neuroscience. 256, 10-22 (2013).</li><li>Drexler, B., Hentschke, H., Antkowiak, B., Grasshoff, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organotypic+cultures+as+tools+for+testing+neuroactive+drugs+-+link+between+in-vitro+and+in-vivo+experiments.">Organotypic cultures as tools for testing neuroactive drugs - link between in-vitro and in-vivo experiments.</a> Current Medicinal Chemistry. 17, 4538-4550 (2010).</li><li>Oishi, Y., Baratta, J., Robertson, R. T., Steward, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+factors+regulating+axon+growth+between+the+cortex+and+spinal+cord+in+organotypic+co-cultures:+effects+of+age+and+neurotrophic+factors.">Assessment of factors regulating axon growth between the cortex and spinal cord in organotypic co-cultures: effects of age and neurotrophic factors.</a> J Neurotrauma. 21, 339-356 (2004).</li><li>Baratta, J., Marienhagen, J. W., Ha, D., Yu, J., Robertson, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cholinergic+innervation+of+cerebral+cortex+in+organotypic+slice+cultures:+sustained+basal+forebrain+and+transient+striatal+cholinergic+projections.">Cholinergic innervation of cerebral cortex in organotypic slice cultures: sustained basal forebrain and transient striatal cholinergic projections.</a> Neuroscience. 72, 1117-1132 (1996).</li><li>Barateiro, A., Domingues, H. S., Fernandes, A., Relvas, J. B., Brites, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rat+Cerebellar+Slice+Cultures+Exposed+to+Bilirubin+Evidence+Reactive+Gliosis,+Excitotoxicity+and+Impaired+Myelinogenesis+that+Is+Prevented+by+AMPA+and+TNF-alpha+Inhibitors.">Rat Cerebellar Slice Cultures Exposed to Bilirubin Evidence Reactive Gliosis, Excitotoxicity and Impaired Myelinogenesis that Is Prevented by AMPA and TNF-alpha Inhibitors.</a> Molecular Neurobiology. 49 (1), 424-439 (2013).</li><li>Franke, H., Schelhorn, N., Illes, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dopaminergic+neurons+develop+axonal+projections+to+their+target+areas+in+organotypic+co-cultures+of+the+ventral+mesencephalon+and+the+striatum/prefrontal+cortex.">Dopaminergic neurons develop axonal projections to their target areas in organotypic co-cultures of the ventral mesencephalon and the striatum/prefrontal cortex.</a> Neurochemistry International. 42, 431-439 (2003).</li><li>Mingorance, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regulation+of+Nogo+and+Nogo+receptor+during+the+development+of+the+entorhino-hippocampal+pathway+and+after+adult+hippocampal+lesions.">Regulation of Nogo and Nogo receptor during the development of the entorhino-hippocampal pathway and after adult hippocampal lesions.</a> Molecular and Cellular Neurosciences. 26, 34-49 (2004).</li><li>Arsenault, J., O'Brien, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimized+heterologous+transfection+of+viable+adult+organotypic+brain+slices+using+an+enhanced+gene+gun.">Optimized heterologous transfection of viable adult organotypic brain slices using an enhanced gene gun.</a> BMC Research Notes. 6, 544 (2013).</li><li>De Simoni, A., Griesinger, C. B., Edwards, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+rat+CA1+neurones+in+acute+versus+organotypic+slices:+role+of+experience+in+synaptic+morphology+and+activity.">Development of rat CA1 neurones in acute versus organotypic slices: role of experience in synaptic morphology and activity.</a> J Physiol. 550, 135-147 (2003).</li><li>Laywell, E. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuron-to-astrocyte+transition:+phenotypic+fluidity+and+the+formation+of+hybrid+asterons+in+differentiating+neurospheres.">Neuron-to-astrocyte transition: phenotypic fluidity and the formation of hybrid asterons in differentiating neurospheres.</a> J Comp Neurol. 493, 321-333 (2005).</li><li>Walder, S., Zhang, F., Ferretti, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Up-regulation+of+neural+stem+cell+markers+suggests+the+occurrence+of+dedifferentiation+in+regenerating+spinal+cord.">Up-regulation of neural stem cell markers suggests the occurrence of dedifferentiation in regenerating spinal cord.</a> Dev Genes Evol. 213, 625-630 (2003).</li><li>Brien, J. A., Holt, M., Whiteside, G., Lummis, S. C., Hastings, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modifications+to+the+hand-held+Gene+Gun:+improvements+for+in+vitro+biolistic+transfection+of+organotypic+neuronal+tissue.">Modifications to the hand-held Gene Gun: improvements for in vitro biolistic transfection of organotypic neuronal tissue.</a> J Neurosci Methods. 112, 57-64 (2001).</li><li>Brien, J., Unwin, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organization+of+spines+on+the+dendrites+of+Purkinje+cells.">Organization of spines on the dendrites of Purkinje cells.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 103, 1575-1580 (2006).</li><li>Brien, J. A., Lummis, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nano-biolistics:+a+method+of+biolistic+transfection+of+cells+and+tissues+using+a+gene+gun+with+novel+nanometer-sized+projectiles.">Nano-biolistics: a method of biolistic transfection of cells and tissues using a gene gun with novel nanometer-sized projectiles.</a> BMC Biotechnology. 11 (66), 1472-6750 (2011).</li><li>Brien, J. A., Lummis, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diolistic+labeling+of+neuronal+cultures+and+intact+tissue+using+a+hand-held+gene+gun.">Diolistic labeling of neuronal cultures and intact tissue using a hand-held gene gun.</a> Nature Protocols. 1, 1517-1521 (2006).</li><li>Brien, J. A., Lummis, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diolistics:+incorporating+fluorescent+dyes+into+biological+samples+using+a+gene+gun.">Diolistics: incorporating fluorescent dyes into biological samples using a gene gun.</a> Trends in Biotechnology. 25, 530-534 (2007).</li><li>Han, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Validation+of+an+LDH+assay+for+assessing+nanoparticle+toxicity.">Validation of an LDH assay for assessing nanoparticle toxicity.</a> Toxicology. 287, 99-104 (2011).</li><li>Lein, E. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genome-wide+atlas+of+gene+expression+in+the+adult+mouse+brain.">Genome-wide atlas of gene expression in the adult mouse brain.</a> Nature. 445, 168-176 (2007).</li><li>Woods, G., Zito, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+gene+gun+bullets+and+biolistic+transfection+of+neurons+in+slice+culture.">Preparation of gene gun bullets and biolistic transfection of neurons in slice culture.</a> Journal of Visualized Experiments. 12, (2008).</li><li>Su, T., Paradiso, B., Long, Y. S., Liao, W. P., Simonato, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+cell+damage+in+organotypic+hippocampal+slice+culture+from+adult+mouse:+a+potential+model+system+to+study+neuroprotection.">Evaluation of cell damage in organotypic hippocampal slice culture from adult mouse: a potential model system to study neuroprotection.</a> Brain Research. 1385, 68-76 (2011).</li><li>Mewes, A., Franke, H., Singer, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organotypic+brain+slice+cultures+of+adult+transgenic+P301S+mice--a+model+for+tauopathy+studies.">Organotypic brain slice cultures of adult transgenic P301S mice--a model for tauopathy studies.</a> PloS One. 7, 45017 (2012).</li><li>Ito, T., Ibe, K., Uchino, T., Ohshima, H., Otsuka, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+DNA/Gold+Nanoparticle+Encapsulated+in+Calcium+Phosphate.">Preparation of DNA/Gold Nanoparticle Encapsulated in Calcium Phosphate.</a> Journal of Drug Delivery. 2011, 647631 (2011).</li><li>Rinberg, D., Simonnet, C., Groisman, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pneumatic+capillary+gun+for+ballistic+delivery+of+microparticles.">Pneumatic capillary gun for ballistic delivery of microparticles.</a> Appl Phys Lett. 87, 014103 (2005).</li><li>Meijering, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuron+tracing+in+perspective.">Neuron tracing in perspective.</a> Cytometry. Part A : the Journal of the International Society for Analytical Cytology. 77, 693-704 (2010).</li><li>Sasaki, T., Matsuki, N., Ikegaya, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeted+axon-attached+recording+with+fluorescent+patch-clamp+pipettes+in+brain+slices.">Targeted axon-attached recording with fluorescent patch-clamp pipettes in brain slices.</a> Nature Protocols. 7, 1228-1234 (2012).</li><li>Gan, W. B., Grutzendler, J., Wong, W. T., Wong, R. O., Lichtman, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multicolor+'DiOlistic'+labeling+of+the+nervous+system+using+lipophilic+dye+combinations.">Multicolor 'DiOlistic' labeling of the nervous system using lipophilic dye combinations.</a> Neuron. 27, 219-225 (2000).</li><li>Livet, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transgenic+strategies+for+combinatorial+expression+of+fluorescent+proteins+in+the+nervous+system.">Transgenic strategies for combinatorial expression of fluorescent proteins in the nervous system.</a> Nature. 450, 56-62 (2007).</li><li>Gholizadeh, S., Tharmalingam, S., Macaldaz, M. E., Hampson, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transduction+of+the+central+nervous+system+after+intracerebroventricular+injection+of+adeno-associated+viral+vectors+in+neonatal+and+juvenile+mice.">Transduction of the central nervous system after intracerebroventricular injection of adeno-associated viral vectors in neonatal and juvenile mice.</a> Human Gene Therapy Methods. 24, 205-213 (2013).</li><li>Arsenault, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Botulinum+protease-cleaved+SNARE+fragments+induce+cytotoxicity+in+neuroblastoma+cells.">Botulinum protease-cleaved SNARE fragments induce cytotoxicity in neuroblastoma cells.</a> Journal of Neurochemistry. 129, 781-791 (2014).</li><li>Arsenault, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stapling+of+the+botulinum+type+A+protease+to+growth+factors+and+neuropeptides+allows+selective+targeting+of+neuroendocrine+cells.">Stapling of the botulinum type A protease to growth factors and neuropeptides allows selective targeting of neuroendocrine cells.</a> Journal of Neurochemistry. 126, 223-233 (2013).</li></ol>

Dr. John A. O'Brien holds patents for the improved gene gun barrel. US patent number 10/380,452 and European patent Number 01974517.3.

הפרוטוקול מתאר גישות כדי לספק צבעים וחומרים גנטיים לפרוסות organotypic מבוגרות באמצעות אקדח גנים משופר. בעיקרו של דבר, הסוגים של צבעים והמגוון הרחב של גנים אפשריים לעשות בשיטה זו רבת פנים ונוחים לענות למגוון רחב של שאלות ביולוגיות. שיטת הצגת regioselective משמשת, במקרה זה לאזור מסוים במוח, פותחת אפיקים חדשים לניסויים כאפנון גן Heterologous של אזורים מקומיים בתוך ארכיטקטורה רלוונטית מבחינה ביולוגית לא היה בקלות אפשרית לפני. יש לנו נקבעו בעבר כי שיטה זו ניתן להשתמש בפרוסות organotypic מבוגרות, שבו סינפסות בוגרות נוצרות באופן מלא, כפי שהראה הישרדות תא משופרת וביטוי גני Heterologous לשבועות רבים 13. עם כניסתו של תנאים חדשים ומשופרים תרבות למוח של יונקים, כמו גם רקמות אחרות, השימוש במודולציות גנטית regioselective תהפוך שימושית יותר ויותר עבור מגוון רחב של biocheמיכל ניתוחים. כפי שמדגישים כאן ובעבר הוזכר על ידי אחרים 24, גורמים רבים ושונים יכולים בקלות להשפיע על הדיוק והמהימנות של מסירת biolistic. ראשית, הכנת חלקיקי הזהב קשור לצבעים או DNA חייב להיות מאוזנת במידה מספקת כדי למנוע הצטברות וכדי להקל על גירוש מטען מחסנית. סידן וspermidine בפתרון חלקיקי מיקרו DNA-זהב יכולים לסייע המחייב של מולקולות דנ&quot;א לחלקיקי זהב. היכולת לחלקיקים לחדור את התאים תחת לחץ מופחת נקבעה בעבר 17. שנית, אקדח הגן חייב להיות מותקן יציב ככל האפשר עם הזווית ומרחק הנכונים. מד לחץ אמין הוא גם הכרחי לשחזור, כדי לשמור על שלמות רקמה, וכדי להאיץ כראוי חלקיקי זהב למטרות שלהם נועדו. ואכן, המרחק, הכיוון, והיציבות של הציוד גם גורמים מכריעים לtargeting ודיוק של משלוח regioselective. כמבנים מוחיים אלה הם קטנים מאוד, שינויים קלים בזווית הירי יכולים היו בקלות להפוך את ההליך כולו פחות אמין. ולבסוף, ההכנה והתחזוקה של פרוסות organotypic קיימא כבר כרוכה בקשיים במשך עשורים רבים עדיין פרוטוקולים בשפע ואמינים לבעלי חיים שונים, אזורים במוח, גילים וcocultures זמינים כעת 2,4,25,26. נהלים אלה צריכים להיות לפני הגשת הרקמות לפרוצדורות biolistic-מותאם משתמש. זה יותר בקלות יאפשר למשתמש להעריך את השפעתה של חלקיקי biolistic וההשפעה של הגן Heterologous על התרבויות שלהם unbiasedly. לשם כך, השימוש בגני ניאון כגון EYFP וEGFP יכולים גם מאפשרים למשתמש רומן כדי לבדוק את דיוק המיקוד וגם לבצע את הכדאיות הסלולרית דרך ביטוי גני Heterologous על פני תקופה ממושכת של זמן 13. רבים מהצעדים הקריטיים לאמיניםושימוש לשחזור של פרוטוקול זה מודגשים בשלוש הפסקאות הבאות. לtransfection יעיל, ריכוז DNA חייב להיות מתאים. ריכוזים נמוכים מדי ימנעו את תשואת transfection בעוד ריכוזים גבוהים מדי עלולים לגרום להצטברות של חלקיקים. מצרפים של זהב יכולים להפחית באופן דרמטי את יעילות transfection, לגרום להפצות לא אחידות, ויכולים להוביל לרעיל מוגברים וסטרס חמצונים. בעיות עם יעילות ציפוי צפויות בשל פקיעת תוקפו של פתרון spermidine (יש להחליף כל 2 עד 3 חודשים). להתפשטות biolistic נאותה, התיוג חייב להיות אפילו. תיוג הלא הומוגנית של ההשעיה חלקיק זהב / DNA יכול להיות בגלל פתרון PVP. גם זה צריך להיות מוחלף כל 2 עד 3 חודשים. ציפוי של חלקיקי הזהב ניתן לראות על ג&#39;ל אלקטרופורזה agarose כלהקת MW גבוהה 27. כל syst הביולוגישלהם תחת חקירה, כמו גם כל מכשיר אחר המשמש עשוי לדרוש שינויים קטנים בלחץ גז כדי להגיע לרמות מותאמות של transfection והתפשטות biolistic. הפרמטר הקריטי הוא הלחץ של דופק הליום נדרש להתפשט מיקרו או ננו נשאים ממחסנית הפלסטיק ולהניע אותם לרקמה. לחץ גז גבוה ישפיע הישרדות תא, משום שהיא תיצור גלי הלם על פני היעד ולשבש או לנתק את הרקמה מהמטריצה ​​17. מכוון את קנה רובה גן ויש להם המנגנון בדיוק בניצב לרקמה חשוב למסירת biolistic מדויקת. האזור שנבחר צריך להיות ממוקם במרכז הישיר של החבית בדיוק 10 מ&quot;מ מהפתח החיצוני. התוצאה היא בקוטר 3 מ&quot;מ של משלוח חלקיקי זהב סביב מוקד הרעש. קנה אקדח הגן יש לנקות עם אתנול 70% לאחר כל שימוש. כדי להגן על הרקמות מאגרגטים חלקיקים גדולים, החבית מכילה גם רשת ניילון שshoULD להיות מוחלף באופן קבוע כדי לשמור על רמת ביצועים אופטימליים. על מנת להחליף את הרשת לפתוח את המכסה ואז להכניס רשת ניילון חדשה בין הכובע וO-הטבעת. Fluorescently תאים שכותרתו צריכים להיות גלויים לפחות 1 - 2 ימים לאחר transfection סביב המוקד. עדר או חוסר תיאום של תיוג יכול להיגרם כתוצאה מהכנה וחוסר היציבות מספקת של הרכבת אקדח הגן. התצפיות של תאים באמצעות מיקרוסקופיה confocal תלויה במספר הגורמים: אורך הגל של אור עירור / הפליטה, גודל חריר, NA של העדשה האובייקטיבית, מקדם שבירה של רכיבים בנתיב האור, עומק הרקמה, והיישור של המכשיר. גורמים אלו צריכים להיות מותאמים לכל מערכת תחת חקירה. התקדמות שחלה באחרונה בbiolistics נוצלה להצלחה של שיטה זו. קנה אקדח הגן שימש במחקר זה היה שונה על מנת להפחית את הלחץ הדרוש, כמו גם לנתב biolisticדפוס פיזור לאזור יותר מוגבל וספציפי 17,19. שינויי חבית אחרים לא ניסו להגביל את התפשטות biolistic ולהפחית את לחץ יצוא 28 עדיין חבית זו מעוצבת בהתאמה אישית גן האקדח תוכננה על ידי ד&quot;ר אובריאן היא מצויד לאקדח הליוס ג&#39;ין הסטנדרטי רכיב בודד. בהמשך לכך, חלקיקי זהב תת מיקרומטר שמשו כדי להפחית את הפולשנות של חלקיקי מיקרומטר שקבענו בעבר שנגרמו נזק לתאים וסופו של דבר, אובדן של ביטוי גני Heterologous המתמשך. שינויים אלה להליך biolistic שיפרו את ההיתכנות ואת שחזור הכולל של השיטה 13. שיפורים אחרים בהכנת פרוסה כגון פתרון בעיות מעמיקות של הליך החיתוך, באמצעות מטריצת DMEM-Agarose לשמר את המוח, והתקדמות שימושית רבות אחרת בהכנת פרוסה מוח organotypic שדווחו בעבר 13 אפשרו לנו לחקור את השימוש בפרוסות מבוגרות ש פיתח בוגררשתות הסינפטי. במחקר שלנו אנו משמשים בעיקר צבעים והגנים Heterologous ניאון לדמיין מורפולוגיה של תאים כקריאה על יעילות transfection ויכולת תמונת המאפיינים מורפולוגיים של תאי עצב ברקמות מוח עכבר. יחס האות לרעש של המשלוח סטוכסטיים ברדיוס מוגדר אפשרה לנו לבודד את נמל dentritic של תא בודד לחלוטין בהקשר המקורי שלו. מאמצים רבים נעשו שימוש כדי לחקור מאפיינים מורפולוגיים אלה, &#39;connectomics&#39; המיפוי או לתייג תאים בודדים עבור ניתוחים שונים, שיטה זו יכולה היתה בקלות להיות משולבת עם פרוטוקולים קיימים כגון מדידות אלקטרופיזיולוגיה וneurite 29,30. ככל הנראה, שילוב של גני Heterologous ניאון יכול לאפשר הרבה יותר חזק תיחום של תאים בודדים כהפצה סטוכסטיים של חלבוני ניאון, והשילוב שלהם היה לקבוע את הצבע של התאים הבודדים 31,32. השימוש במקדמי תא ספציפיים כגון synapsin וחלבון חומצת fibrillary גליה במעלה הזרם של אקסון גן Heterologous יכול גם להגביל את הביטוי לאוכלוסיות 33. ואכן, מגוון בלתי פוסק של חומר גנטי יכול גם להיות מועבר באופן regioselective על ידי חלקיקי זהב תוך שימוש באותו הליך זה. סך הכל transfected האזורים ובכך יכולים להיות מנותחים בשיטות מסורתיות, כגון נתיחה והגשת שהאזור לimmunoblotting המערבי כדי לנתח את ההשפעות נקודתיות של גן Heterologous. שיפורים בנהלים פרוס organotypic גם יאפשר שימוש רחב יותר של רקמות מוח לניסויים לטווח ארוך, כמו גם היתר השימוש ברקמות וcocultures אחרים והיה להקל על הליכי transfection. שומנים בדם וtransfection פולימר כבר דיווחו בעבר להשפיע על הומאוסטזיס קרום, הפנמה, חדירות חלבון 34 ולעתים קרובות להראות יעילות נמוכה מאוד לtransfect terminally מובחן תאי עצב. מיקוד מטען ספציפי תא הוא גם נוח רק לתאים המבטאים את הקולטנים בתא השטח דרושים להפנמה, ולמרות ששיטה זו יכולה להיות מאוד סלקטיבית, יכול לחסור ממוקד זה regioselectivity 35. וקטורים ויראליים אחרים הם לעתים קרובות קשים ויקרים לייצור, דורשים תקנות מחמירות ויש מדי פעם הפגינו חששות בטיחות. לכן יש משלוח Biolistic יכולת שאין כמו transfect regioselectively נוירונים וסוגי תאים אחרים בתוך רקמות קיימא. כזהב הוא לא התקדמות רעילה, נוספת בשימוש בbiolistics יכולה לסלול את הדרך לשימושים ביו כגון משלוח דרך העור תרופות, in vivo מסירת גן לא פולשנית, כמו גם טיפולי גן nonviral מקומיים.

במקור טכניקת biolistic, ביטוי Turn-of-ל&quot; בליסטיקה הביולוגית &quot;, הוקמה להעברת גנים בתיווך חלקיקים לתאי צמח 1. שיטה פיזית זה של שינוי התא מאיצה מיקרו או חלקיקים במהירות גבוהה כדי להתגבר על המחסומים הפיזיים של קרום התא אטום כדי לספק מטענים כגון DNA או צבעים. כי זה לא תלוי בליגנד-קולטנים ספציפיים ו / או את התכונות הביוכימיות בקרומי תא השטח, העברת גנים בתיווך חלקיק יכולה להיות מיושמת בקלות למגוון רחב של מערכות ביולוגיות כגון פרוסות מוח organotypic. יש לי פרוסות organotypic באמצעות יתרונות על פני אחרים בפלטפורמות מבחנה שכן הם לשמור על מאפיינים אנטומיים ויוכימיים רבים כי הם רלוונטיים לin vivo הביולוגיה 2-4. פרוסות בעיקר לשמר את המאפיינים אדריכליים המקומיים משם יש להם המקור וpreserve פעילות וקישוריות של סינפסות neurochemical. השימוש בפרוסות מוח למחקר בסיסי, ובמאמצי תרופות, גדלו במקביל עם מספר המניפולציות ביוטכנולוגיים ניתן למדוד ולעקוב אחר ההתנהגויות הנוירוביולוגי של המוח בin vivo כמו הקשר 3,5-7. היתרונות העיקריים לשימוש במערכות מבוססת assay פרוס organotypic הוא שהיא מספקת שליטה ניסיונית קלה ומאפשרת מניפולציות מדויקות של סביבות תאיים. פורה, מערכות תרבות הפרוסה organotypic הוקמו ממגוון רחב של אזורים במוח כגון, אך לא מוגבלת ל, קליפה, חוט השדרה, ו8-10 המוח הקטן. יתר על כן, מספר cocultures הוכח, המאפשר ההערכה של תקשורת בין תאית על פני אזורי מוח דיסטלי, כמו גם בין תאי עצב ותאים פתולוגיים 11,12. פרוטוקולים רבים כבר הוקמו ליםuccessfully פרוסות organotypic התרבות ויכול לשמור על יכולת קיום לטווח ארוך ורבים מחקרים שנעשה לאחרונה עם החברה לנצל את שיטות ממשק קרום ושינויים שונים לזה 13. עיקרון זה שומר את פרוסות organotypic בממשק שבין הבינוני והאווירה humidified של החממה על ידי הצבת את הפרוסות על מסנן קרום נקבובי. כך הבינוני יכול לספק חומרים מזינים מספיק כדי להאכיל את פרוסות organotypic באמצעות תנועת נימים. בדרך כלל פרוסות הוכנו מבעלי החיים המוקדמים שלאחר לידה (3 - בן 9 ימים; P3 - 9). עם זאת, רקמות מוח מפרוסות אלה להציג רמה גבוהה של גמישות סלולרית ויש לי התנגדות טבועה לחצים מכאניים, שהוא מועיל להשגת תרבויות קיימא, עדיין סינפסות הבוגרת ומעגלי neuroanatomical לא פיתחו באופן מלא בגוף חי עד 2 עד 3 שבועות של גיל 14. לדוגמא, תצפיות קודמות שהראו כי פרוסות בהיפוקמפוס המתקבלות מP0 - 1 ילודים, למרות שמאוד viable הבא הכנה, איבד בהדרגה חלק ממאפיינים מורפולוגיים. בעיקרו של דבר, הם הוצגו להיות מתאימים לטווח ארוך תרבויות המצביעות על תאים לא בוגרים נטו יותר דה להבחין בהשוואה לתרבויות organotypic מבעלי חיים מבוגרים 15,16. מסיבה זו השיטה שלנו כבר מותאמת לפרוסות מוח organotypic מבוגרות שבהתבגרות והתפתחות אדריכלית הגיעו שלבי המסוף שלהם 13,17-21. עם זאת, שיטה זו מתאימה גם לילוד ופרוסות organotypic לנוער. ברגע שפרוסות organotypic קיימא הופקו כולו הצלחת המכילה את הפרוסות ניתן להביא להר biolistic והוגשה לregioselective משלוח וtransfection. הרכבה נכונה של אקדח הגן (כמתואר באיור 1), בכיוון 90 ° במרחק של 10 מ&quot;מ ישירות מעל את הפרוסות (מהצוהר לרקמות), מאפשרת משלוח biolistic המהיר של 40 ננומטר ללכתחלקיקי ld מצופים מטענים. מטענים אלה כגון צבעים ווקטורי DNA ניאון, כמו גם כל גן של עניין, מועברים בקלות לתוך פרוסות קיימא בקלות. שיטה זו ובכך מתארת ​​את הפרוטוקול נחוץ כדי לספק, באופן regioselective, חלקיקי זהב מטען מצופים לפרוסות מוח organotypic קיימא. קנה אקדח הגן וההרכבה אופטימלית שניתן לראות באיור 1. למידע נוסף לגבי בליסטיקה החבית והחלקיק השתפרה, אנא ראו אובריאן, et al. 17. חידודים לאחר גם מצוינים עבור המשתמש כדי לייעל את התנאים כגון הכמות הנכונה של זהב נמסרה לאזור היעד, מוגדרת ככמות טוען microcarrier (MLQ), ולקבוע את הסכום של DNA הטעון למ&quot;ג של זהב, שהוגדר כיחס טוען DNA (DLR). לפני מזרז DNA על חלקיקי זהב וטעינתם בצינורות TEFZEL שכולל מחסניות &quot;אקדח הגן בפועל9 ;, יש צורך לחשב את כמות DNA והזהב הנדרשת לכל transfection שיכול להשתנות מעט בין רקמות ותנאים (יחס צריך להישמר בין מ&quot;ג זהב 1 וDNA מיקרוגרם 1 עד 1: 5). זה חיוני כדי להכין את היחס הראוי של MLQ לDLR אחרת חלקיקי זהב DNA מצופים יכולים לדבוק יחד יוצרים גדול יותר ממסכת צפויה, אשר יכול להפחית את ההומוגניות הכוללת של התפשטות biolistic כמו גם נזק ורעיל רקמת גידול. שיטה זו מציגה את השיפורים האחרונים במסירת biolistic, שנבדקו ונקבעו להיות נוח עבור פרוסות מוח organotypic בילוד, לנוער ולמבוגרים. יתר על כן, על ידי ניצול התפשטות biolistic המופחת של קנה רובה הגן, המשתמש יכול transfect סלקטיבי אזור דייקן במוח עכשיו. בעקבות זמן הדגירה המתאים, הביטוי של חלבוני הניאון, אשר מגיע שיעורים מרביים בין 24 ו48שעה, ניתן דמיינה ידי epifluorescence ומיקרוסקופיה confocal. fluorophores אלו מאפשר ניתוח הצורני ולוקליזציה של תאים בודדים בתוך מבנים רלוונטיים מבחינה ביולוגית. עם זאת, אפנון regioselective של פרוסות organotypic על ידי הגנים Heterologous אחרים יכול גם להיות במעקב על ידי בדיקות אחרות ניתנות להכנות אלה. אסטרטגיות עבודה אפשריות למסירת הגן המקומית מוצגות באיור 2.

<table><tbody><tr><td>Helios gene gun system</td><td>Bio Rad</td><td>165-2431</td><td>Gene gun and tube prep station</td></tr><tr><td>HEPES&amp;nbsp;</td><td>Sigma</td><td>83264-100ML-F</td><td></td></tr><tr><td>NaCl</td><td>Sigma</td><td>S7653-250G</td><td></td></tr><tr><td>KCl</td><td>Sigma</td><td>P9333-500G</td><td></td></tr><tr><td>Na&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;HPO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;</td><td>Sigma</td><td>S7907-100G</td><td></td></tr><tr><td>KH&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;PO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;</td><td>Sigma</td><td>P9791-100G</td><td></td></tr><tr><td>0.2 &amp;micro;m sterile filter unit</td><td>Millipore</td><td>SCGPU05RE</td><td>to filter media</td></tr><tr><td>DMEM</td><td>Gibco</td><td>21885-025</td><td></td></tr><tr><td>Fetal calf serum</td><td>Gibco</td><td>10270-098</td><td></td></tr><tr><td>D-Glucose</td><td>Sigma</td><td>G8270-100G</td><td></td></tr><tr><td>N2</td><td>Life Technologies</td><td>17502-048</td><td></td></tr><tr><td>Penicillin/Streptomycin</td><td>Sigma</td><td>p4333</td><td></td></tr><tr><td>Polyvinylpyrrolidone</td><td>Sigma</td><td>856568-100G</td><td></td></tr><tr><td>Ethanol&amp;nbsp;</td><td>Sigma</td><td>277649-100ML</td><td></td></tr><tr><td>Spermidine</td><td>Sigma</td><td>S2626</td><td></td></tr><tr><td>Agarose</td><td>Bio Rad</td><td>161-3100EDU</td><td></td></tr><tr><td>Vibroslicer</td><td>Laica</td><td>VT1200</td><td>We used a custom design</td></tr><tr><td>Gene gun mount</td><td></td><td></td><td>Built in house at U of T</td></tr><tr><td>Humidified cell culture incubator</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Gold nanoparticles</td><td>cytodiagnostics</td><td>G-40-20</td><td></td></tr><tr><td>pEYFP-N1</td><td>Clontech</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tubing cutter</td><td>Bio Rad</td><td>165-2422</td><td></td></tr><tr><td>Tefzel tubing</td><td>Bio Rad</td><td>165-2441</td><td></td></tr><tr><td>Barrel</td><td></td><td></td><td>Custom made by the LMB</td></tr><tr><td>Cell culture insert</td><td>Millipore</td><td>PICM0RG50</td><td></td></tr><tr><td>Paraformaldehyde</td><td>Sigma</td><td>76240 Fluka</td><td></td></tr><tr><td>Dissecting microscope</td><td></td><td></td><td>for convenience</td></tr><tr><td>Confocal microscope</td><td></td><td></td><td>user defined for usage</td></tr><tr><td>Glass slide</td><td>VWR</td><td>2588-CA48323-185</td><td></td></tr><tr><td>Microcover glass</td><td>VWR</td><td>2448-CA48366-067-1</td><td></td></tr><tr><td>Vectashield mounting media</td><td>Vector laboratories</td><td>H-1400&amp;nbsp;&amp;nbsp;</td><td></td></tr></tbody></table>

regioselective biolistic targeting in organotypic brain slices using a modified gene gun

Transfection של DNA כבר לא יסולא בפז למדעים ביולוגיים ועם התקדמות שחלה באחרונה להכנות פרוסה מוח organotypic, ההשפעה של גנים שונים יכולה Heterologous כך להיחקר בקלות, תוך שמירה על היבטים רבים של הביולוגיה in vivo. יש כבר התעניינות גוברת לtransfect תאי עצב סופני הבדיל שלשיטות transfection קונבנציונליים היו כרוכות בקשיים, כגון תשואות נמוכות והפסדים משמעותיים ביכולת קיום. transfection biolistic יכול לעקוף רבים מהקשיים אלה עדיין רק לאחרונה טכניקה זו שונו כך שתהיה נוח לשימוש ברקמות של יונקים. שינויים חדשים לתא המאיץ שיפרו את דיוק הירי של אקדח הגן והגדילו את מעמקיו של חדירה בעת גם מאפשר שימוש בלחץ נמוך יותר גז (50 psi) ללא אובדן יעילות transfection כמו גם מאפשרים התפשטות regioselective ממוקדת של הרשותrticles עד למרחק של 3 מ&quot;מ. בנוסף, טכניקה זו היא ישר קדימה ומהר יותר לבצע מאשר microinjections מייגע. חולף וביטוי יציב שניהם אפשריים עם הפגזת חלקיק שבו ביטוי episomal יכול להתגלות בתוך 24 שעות והישרדות התא הוצגה להיות טוב יותר מאשר, או לפחות שווה ל, שיטות קונבנציונליות. טכניקה זו יש עם זאת יתרון אחד מכריע: הוא מאפשר transfection להיות מקומיים ברדיוס מאופק יחיד ובכך מאפשרים למשתמש לבודד מבחינה אנטומית ההשפעות של גן Heterologous. כאן אנו מציגים פרוטוקול לעומק להכין פרוסות organotypic מבוגרות קיימא ולשלוח אותם לregioselective transfection באמצעות אקדח גנים משופר.

כדאיות הפרוסה organotypic יכולה להיות במעקב עם פעילות dehydrogenase חומצת החלב, תיוג יודיד propidium, ומכתים dUTP כפי שדווחה בעבר 13,22. ככל הנראה, את הכדאיות ואת היושרה של הפרוסות חשובות לביטוי המתמשך לטווח הארוך של המטען הגנטי נמסר. בעקבות מסירת biolistic לפרוסות organotypic, הביטוי של גן Heterologous הניאון היה פיקוח על ידי מיקרוסקופ confocal. האטימות של התפשטות biolistic באמצעות החבית שונה שניתן לראות באיור 3 א. איור 3 ב מציג תמונה מייצגת של אזור ההיפוקמפוס transfected באמצעות חלקיקי זהב DNA מצופים. איור 4 מראה תמונות נציג של פרוסות organotypic עכבר מבוגר transfected. כפי שניתן לראות באיור 4 א, ​​נוירון פורקינג עם נמל דנדריטים מדהים מצא בממשק של שכבת פורקינג והשכבה המולקולרית של CERebellum תערוכות תיוג בולט הבא transfection biolistic החולף עם pEGFP-N1. איור 4 מראה הגדלה גבוהה יותר של דנדריטים אלה שבי ניתן לצפות קוצים. איור 4C מראה תא פירמידה נמצא באזור CA1 של ההיפוקמפוס לאחר לידת biolistic של חלקיקי זהב pDSredFP מצופים . גם צבעים במקום מטעני DNA מקודד ניאון יכולים לשמש באופן דומה כדי להמחיש מאפיינים מורפולוגיים בפרוסות organotypic. Dio, אשר תוויות ממברנות הפלזמה, יכול במהירות רבה יותר להתוות מורפולוגיות תא בודדות או יכול לשמש בשילוב עם biolistic DNA המצופה לאותו האזור כדי לאשר את regioselection. כפי שניתן לראות באיור 5A נוירון מוכתם בדיו בהיפוקמפוס גם מראה דנדריטים ארוכים עם שדרות רבות. חץ מצביע על האקסון שמזוהה על ידי הנוכחות של boutons הסינפטי בהשוואה לdentritic קוצים על neurites האחרות. איור 5 מציג דוגמא נוספת לCA1, אשר מדגיש את תחזיות בהיפוקמפוס רבות עם כתם דלפק DAPI לתייג את הגרעין. איור 5 ג תערוכות הגדלה גבוהה יותר של סוגים אלה של הדנדריטים מקבילים עם שדרות רבות. ככל הנראה, התמונות האלה ממחישות מאפיינים מורפולוגיים הבאים תיוג סלולארי. שום דבר לא מונע אותן השיטות ממיושם כדי לספק כל מספר של גנים אקסוגניים המצופים על חלקיקי הזהב. כדי לאפשר אישור חזותי של transfection המוצלח, פלסמיד בודד ניתן לבנות לשתף להביע את שניהם את הגן של עניין וחלבון כתב ניאון באותו הווקטור. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/52148/52148fig1highres.jpg" /> איור ג&#39;ין 1 קנה רובה והרכבה. () לשפר את<html> חבית ד שפותחה על ידי ד&quot;ר אובריאן בMRC-LMB שיש התפשטות biolistic מוגבלת שממזערת את ניזק לרקמות על ידי הורדת הלחץ הדרוש להאצת חלקיקים. (B) המבט מהצד של אקדח גן מותאם עלתה בי שפותחה על ידי ד&quot;ר הנדרסון וד&quot;ר אנדראס נאגי באוניברסיטת טורונטו. ההרכבה מחזיקה אקדח הגן בדיוק 90˚ ניצב לפרוסות organotypic תוך התרת למשתמש לשלוט בצורה מדויקת את המרחק של משלוח biolistic. תנאי biolistic אופטימליים צמצם החבית צריך להיות ממוקם ישירות מעל האזור של עניין במרחק 10 מ&quot;מ מפרוסות organotypic. נוף מאחור (C) של אקדח גן הרכבה. האזור של עניין להיות transfected צריך להיות ממוקם ישירות מתחת לצמצם החבית. מיקוד יכול להיות מאושר עם צבע (diolistic) או tranfection ניאון חלבון (biolistic).ank &quot;&gt; לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו. <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/52148/52148fig2highres.jpg" /> איור הכנת .2 Organotypic הפרוסה ומיקוד regioselective. () מוח עכבר מבוגר DMEM המוטבע מוכן לחיתוך. (B) העובש היה מודבק על vibroslicer גובר עם הלהב מוכן לחתוך פרוסה. (C) Regioselective ביטוי גני Heterologous אסטרטגיות למסירת biolistic לפרוסות מוח organotypic העטרה. תמונות שהוכנו מתמונות שהתקבלו מאטלס ההתייחסות אנטומיים אלן מוח אטלס 23. לוח שמאלי מציג שני אזורי המוח שונים הממוקדים לדוגמא ירושלים. כדי להגביל את ביטוי גנים (1) לאזור בקליפת המוח של האונה השמאלית. כדי להגביל את ביטוי Heterologous הגן (2) לאזור ההיפותלמוס במוח. פנל אמצעי מראה that את הביטוי של שני גני Heterologous (3 ו -4) יכולים להיות מבודדים ומשווים את ההיפוקמפוס של שתי ההמיספרות באותה הפרוסה organotypic, בעצם ביטול הטיה כלשהי משימוש בחלקים שונים ו / או מתן האפשרות לטיפול בcrosstalk דיסטלי מההשפעות של את אותם גנים. פנל ימני מראה את החפיפה האפשרית של משלוח מהונדס להביע את הגן הראשון (5) באזור קליפת המוח מדויק תוך הבעת גן אחר (6) בשונה אזור בקליפת המוח עדיין חופף. זה מאפשר לנתח את ההשפעה של אפנון הגנטי של כל גן Heterologous לבד וגם בשילוב בתוך אותו פרוסה. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52148/52148fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/52148/52148fig3highres.jpg" /> ראה .3 דפוס פיזור Biolistic איור על filtאה נייר ותמונה בהגדלה נמוכה. החבית () השתפרה פוטרה על נייר סינון כדי לקבוע את התפשטות חלקיקי זהב. צד שמאלי מציג את ההתפלגות של החבית השתפרה בזמן שהפנל הימני מראה חבית הרגילה. פס שחור: 1 סנטימטר. תמונה נלקחה מאובריאן, et al. 17. תמונה (B) נמוכה הגדלה מראה את להג transfection סטוכסטיים בתוך 3 מ&quot;מ התפשטות biolistic בתוך האזור בהיפוקמפוס של עכברים זקנים 6 בשבוע. בר לבן:. 100 מיקרומטר <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52148/52148fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/52148/52148fig4highres.jpg" /> איור 4 משלוח Biolistic של DNA חלבון פלואורסצנטי מקודד לפרוסות organotypic של עכברים זקנים 6 בשבוע. () Inverteתמונות confocal ד של פרוסת organotypic קבועה של המוח הקטן של תא פורקינג pEGFP-N1 חלקיקי זהב מצופה transfected. תמונה צולמה ב40X הגדלה. פס שחור:. 30 מיקרומטר (ב) מראה הגדלה 60x של נמל dentritic אחר של תא פורקינג כדי להדגיש את עמוד השדרה. פס שחור:. 5 מיקרומטר (C) מציג תמונת confocal של פרוסות קבועות שנלקחו מהאזור בהיפוקמפוס ב60x הגדלה של ארבעה DSredFP transfected תאים פירמידליים. פס שחור:. 10 מיקרומטר <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52148/52148fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 5" src="/files/ftp_upload/52148/52148fig5highres.jpg" /> .5 משלוח איור Diolistic של צבעי ניאון תיוג קרום לפרוסות organotypic. (א) מראה ההדמיה החיה של ליטר נוירון היפוקמפוסabeled עם DIO תחת הגדלת 20X. בבירור ניתן לראות קוצי dentritic כמו גם האקסון כפי שזוהה על ידי ההיעדרות של עמוד השדרה dentritic ואת הנוכחות של boutons הסינפטי שצוין על ידי חץ לבן. בר לבן: מכתים 30 מיקרומטר (B) מבוטא באזור בהיפוקמפוס שכותרתו עם DIO וcounterstained עם DAPI.. בר לבן:. 30 מיקרומטר הגדלה (C) גבוהה (60x) של dentritic הקוצים שנמצאו באזור CA1 של ההיפוקמפוס. בר לבן:. 5 מיקרומטר <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52148/52148fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Regioselective Biolistic Targeting in Organotypic Brain Slices Using a Modified Gene Gun at JoVE.com

Regioselective Biolistic Targeting in Organotypic Brain Slices Using a Modified Gene Gun

Recent improvements in organotypic brain slice preparations have permitted their exploitation for biotechnological applications. Organotypic slices maintain local structural characteristics of in vivo biology, including functional synaptic connections. Here we present a regioselective biolistic delivery method to label and genetically manipulate these slices.

Regioselective Biolistic המיקוד בOrganotypic פרוסות המוח באמצעות אקדח ג&#39;ין השתנה

Transfection of DNA has been invaluable for biological sciences and with recent advances to organotypic brain slice preparations, the effect of various ...

regioselective-biolistic-targeting-organotypic-brain-slices-using

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Neuroscience

16.3K Views.  University of Toronto. Recent improvements in organotypic brain slice preparations have permitted their exploitation for biotechnological applications. Organotypic slices maintain local structural characteristics of in vivo biology, including functional synaptic connections. Here we present a regioselective biolistic delivery method to label and genetically manipulate these slices. 

Video: Regioselective Biolistic Targeting in Organotypic Brain Slices Using a Modified Gene Gun

Scalable Fluidic Injector Arrays for Viral Targeting of Intact 3-D Brain Circuits

Our understanding of neural circuits--how they mediate the computations that subserve sensation, thought, emotion, and action, and how they are corrupted in neurological and psychiatric disorders--would be greatly facilitated by a technology for rapidly targeting genes to complex 3-dimensional neural circuits, enabling fast creation of "circuit-level transgenics." We have recently developed methods in which viruses encoding for light-sensitive proteins can sensitize specific cell types to millisecond-timescale activation and silencing in the intact brain. We here present the design and implementation of an injector array capable of delivering viruses (or other fluids) to dozens of defined points within the 3-dimensional structure of the brain (Figure. 1A, 1B). The injector array comprises one or more displacement pumps that each drive a set of syringes, each of which feeds into a polyimide/fused-silica capillary via a high-pressure-tolerant connector. The capillaries are sized, and then inserted into, desired locations specified by custom-milling a stereotactic positioning board, thus allowing viruses or other reagents to be delivered to the desired set of brain regions. To use the device, the surgeon first fills the fluidic subsystem entirely with oil, backfills the capillaries with the virus, inserts the device into the brain, and infuses reagents slowly (&lt;0.1 microliters/min). The parallel nature of the injector array facilitates rapid, accurate, and robust labeling of entire neural circuits with viral payloads such as optical sensitizers to enable light-activation and silencing of defined brain circuits. Along with other technologies, such as optical fiber arrays for light delivery to desired sets of brain regions, we hope to create a toolbox that enables the systematic probing of causal neural functions in the intact brain. This technology may not only open up such systematic approaches to circuit-focused neuroscience in mammals, and facilitate labeling of brain regions in large animals such as non-human primates, but may also open up a clinical translational path for cell-specific optical control prosthetics, whose precision may enable improved treatment of intractable brain disorders. Finally, such devices as described here may facilitate precisely-timed fluidic delivery of other payloads, such as stem cells and pharmacological agents, to 3-dimensional structures, in an easily user-customizable fashion.

Controlling and analyzing neural circuits in vivo would be facilitated by a technology for delivery of viruses and other reagents to desired 3-dimensional sets of brain regions. We demonstrate customized fluidic injector array fabrication, and delivery of virally-encoded optical sensitizers, enabling optical manipulation of complex brain circuits.

Scalable Fluidic Injector מערכים עבור ויראלי הכוונת של 3-D מעגלים פגוע המוח

Our understanding of neural circuits--how they mediate the computations that subserve sensation, thought, emotion, and action, and how they are corrupted ...

Organotypic Culture of Adult Rabbit Retina

Organotypic culture systems of functional neural tissues are important tools in neurobiological research. Ideally, such a system should be compatible with imaging techniques, genetic manipulation, and electrophysiological recording. Here we present a simple interphase tissue culture system for adult rabbit retina that requires no specialized equipment and very little maintenance. We demonstrate the dissection and incubation of rabbit retina and particle-mediated gene transfer of plasmids encoding GFP or a variety of subcellular markers into retinal ganglion cells. Rabbit retinas cultured this way can be kept alive for up to 6 days with very little changes of the overall anatomical structure or the morphology of individual ganglion- and amacrine cells.

This article demonstrates the dissection and incubation of rabbit retina and particle-mediated gene transfer of plasmids encoding GFP or a variety of subcellular markers into retinal ganglion cells.

תרבות Organotypic של הרשתית הארנב למבוגרים

Organotypic culture systems of functional neural tissues are important tools in neurobiological research. Ideally, such a system should be compatible with ...

Biology

Whole Cell Recording from an Organotypic Slice Preparation of Neocortex

We have been studying the expression and functional roles of voltage-gated potassium channels in pyramidal neurons from rat neocortex. Because of the lack of specific pharmacological agents for these channels, we have taken a genetic approach to manipulating channel expression. We use an organotypic culture preparation (16) in order to maintain cell morphology and the laminar pattern of cortex. We typically isolate acute neocortical slices at postnatal days 8-10 and maintain the slices in culture for 3-7 days. This allows us to study neurons at a similar age to those in our work with acute slices and minimizes the development of exuberant excitatory connections in the slice. We record from visually-identified pyramidal neurons in layers II/III or V using infrared illumination (IR-) and differential interference contrast microscopy (DIC) with whole cell patch clamp in current- or voltage-clamp. We use biolistic (Gene gun) transfection of wild type or mutant potassium channel DNA to manipulate expression of the channels to study their function. The transfected cells are easily identified by epifluorescence microscopy after co-transfection with cDNA for green fluorescent protein (GFP). We compare recordings of transfected cells to adjacent, untransfected neurons in the same layer from the same slice.

This is a protocol to prepare and maintain a neocortical slice preparation in organotypic culture for the purpose of making electrical recordings from pyramidal neurons.

הקלטה נייד שלמים מן ההכנה פורסים Organotypic של הניאוקורטקס

We have been studying the expression and functional roles of voltage-gated potassium channels in pyramidal neurons from rat neocortex.  Because of the ...

Preparation of Gene Gun Bullets and Biolistic Transfection of Neurons in Slice Culture

Biolistic transfection is a physical means of transfecting cells by bombarding tissue with high velocity DNA coated particles. We provide a detailed protocol for biolistic transfection of rat hippocampal slices, from the initial preparation of DNA coated bullets to the final shooting of the organotypic slice cultures using a gene gun. Gene gun transfection is an efficient and easy means of transfecting neurons and is especially useful for fluorescently labeling a small subset of cells in tissue slice. In this video, we first outline the steps required to coat gold particles with DNA. We next demonstrate how to line the inside of plastic tubing with the gold/DNA bullets, and how to cut this tubing to obtain the plastic cartridges for loading into the gene gun. Finally, we perform biolistic transfection of rat hippocampal slice cultures, demonstrating handling of the Bio-Rad Helios gene gun, and offering trouble shooting advice to obtain healthy and optimally transfected tissue slices.  

We describe a method for preparing DNA coated gold bullets and demonstrate the use of such bullets to biolistically transfect neurons in cultured hippocampal slices.

הכנת כדורי אקדח ין transfection Biolistic של נוירונים תרבות Slice

Biolistic transfection is a physical means of transfecting cells by bombarding tissue with high velocity DNA coated particles. We provide a detailed ...

Localized RNAi and Ectopic Gene Expression in the Medicinal Leech

In this video, we show the use of a pneumatic capillary gun for the accurate biolistic delivery of reagents into live tissue. We use the procedure to perturb gene expression patterns in selected segments of leech embryos, leaving the untreated segments as internal controls.
The pneumatic capillary gun can be used to reach internal layers of cells at early stages of development without opening the specimen. As a method for localized introduction of substances into living tissues, the biolistic delivery with the gun has several advantages: it is fast, contact-free and non-destructive. In addition, a single capillary gun can be used for independent delivery of different substances. The delivery region can have lateral dimensions of ~50-150 &#181;m and extends over ~15 &#181;m around the mean penetration depth, which is adjustable between 0 and 50 &#181;m. This delivery has the advantage of being able to target a limited number of cells in a selected location intermediate between single cell knock down by microinjection and systemic knockdown through extracellular injections or by means of genetic approaches.
For knocking down or knocking in the expression of the axon guidance molecule Netrin, which is naturally expressed by some central neurons and in the ventral body wall, but not the dorsal domain, we deliver molecules of dsRNA or plasmid-DNA into the body wall and central ganglia. This procedure includes the following steps: (i) preparation of the experimental setup for a specific assay (adjusting the accelerating pressure), (ii) coating the particles with molecules of dsRNA or DNA, (iii) loading the coated particles into the gun, up to two reagents in one assay, (iv) preparing the animals for the particle delivery, (v) delivery of coated particles into the target tissue (body wall or ganglia), and (vi) processing the embryos (immunostaining, immunohistochemistry and neuronal labeling) to visualize the results, usually 2 to 3 days after the delivery.
When the particles were coated with netrin dsRNA, they caused clearly visible knock-down of netrin expression that only occurred in cells containing particles (usually, 1-2 particles per cell). Particles coated with a plasmid encoding EGFP induced fluorescence in neuronal cells when they stopped in their nuclei.

In this video, we show a procedure for an accurate biolistic delivery of reagents into live tissue with a novel miniature gene gun. We are knocking down the expression of the axon guidance molecule Netrin in leech embryos by delivering molecules of dsRNA into the ventral body wall and ganglia of single segments.

לוקליזציה RNAi ו ביטוי גנים מחוץ לרחם של עלוקה מרפא

In this video, we show the use of a pneumatic capillary gun for the accurate biolistic delivery of reagents into live tissue. We use the procedure to ...

Laser-scanning Photostimulation of Optogenetically Targeted Forebrain Circuits

The sensory forebrain is composed of intricately connected cell types, of which functional properties have yet to be fully elucidated. Understanding the interactions of these forebrain circuits has been aided recently by the development of optogenetic methods for light-mediated modulation of neuronal activity. Here, we describe a protocol for examining the functional organization of forebrain circuits&#160;in vitro using laser-scanning photostimulation of channelrhodopsin, expressed optogenetically via viral-mediated transfection. This approach also exploits the utility of cre-lox recombination in transgenic mice to target expression in specific neuronal cell types. Following transfection, neurons are physiologically recorded in slice preparations using whole-cell patch clamp to measure their evoked responses to laser-scanning photostimulation of channelrhodopsin expressing fibers. This approach enables an assessment of functional topography and synaptic properties. Morphological correlates can be obtained by imaging the neuroanatomical expression of channelrhodopsin expressing fibers using confocal microscopy of the live slice or post-fixed tissue. These methods enable functional investigations of forebrain circuits that expand upon more conventional approaches.

We describe a method for characterizing the functional topography and synaptic properties of forebrain circuits using an optogenetic approach to photostimulate neuronal populations&#160;in vitro.

Photostimulation לייזר לסריקת של מעגלים מוח קדמי ממוקדים Optogenetically

The sensory forebrain is composed of intricately connected cell types, of which functional properties have yet to be fully elucidated. Understanding the ...

Laser-guided Neuronal Tracing In Brain Explants

We present a technique which combines an in vitro tracer injection protocol, which uses a series of electrical and pressure pulses to increase dye uptake through electroporation in brain explants with targeted laser illumination and matching filter goggles during the procedure. The described technique of in vitro electroporation by itself yields relatively good visual control for targetting certain areas of the brain. By combining it with laser excitation of fluorescent genetic markers and their read-out through band-passing filter goggles, which can pick up the emissions of the genetically labeled cells/nuclei and the fluorescent tracing dye, a researcher can substantially increase the accuracy of injections by finding the area of interest and controlling for the dye-spread/uptake in the injection area much more efficiently. In addition, the laser illumination technique allows to study the functionality of a given neurocircuit by providing information about the type of neurons projecting to a certain area in cases where the GFP expression is linked to the type of transmitter expressed by a subpopulation of neurons.

We describe a technique to label neurons and their processes via anterograde or retrograde tracer injections into brain nuclei using an in vitro preparation. We modified an existing method of in vitro tracer electroporation by taking advantage of fluorescently labeled mouse mutants and basic optical equipment in order to increase labeling accuracy.

Explants מוח מונחי לייזר עצבי איתור ב

We present a technique which combines an in vitro tracer injection protocol, which uses a series of electrical and pressure pulses to increase dye uptake ...

<meta charset="utf8"></head><body>נוקאאוט גנטי CRISPR/Cas9 באורגנואידים קורטיקליים אנושיים פרוסים באמצעות אלקטרופורציה

Electroporation of Sliced Human Cortical Organoids for Studies of Gene Function

Human cortical organoids have become important tools for studying human brain development, neurodevelopmental disorders, and human brain evolution. Studies analyzing gene function by overexpression or knockout have been instrumental in animal models to provide mechanistic insights into the regulation of neocortex development. Here, we present a detailed protocol for CRISPR/Cas9-mediated acute gene knockout by electroporation of sliced human cortical organoids. The slicing of cortical organoids aids the identification of ventricle-like structures for injection and subsequent electroporation, making this a particularly well-suited model for acute genetic manipulation during human cortical development. We describe the design of guide RNAs and the validation of targeting efficiency in vitro and in cortical organoids. Electroporation of cortical organoids is performed at mid-neurogenic stages, enabling the targeting of most major cell classes in the developing neocortex, including apical radial glia, basal progenitor cells, and neurons. Taken together, the electroporation of sliced human cortical organoids represents a powerful technique to investigate gene function, gene regulation, and cell morphology during cortical development.

<meta charset="utf8"></head><body>אלקטרופורציה של אורגנואידים קורטיקליים אנושיים פרוסים לחקר תפקוד גנים

Here, we present the acute genetic manipulation of sliced human cortical organoids by electroporation. These cortical organoid models are particularly amenable to injection as ventricle-like structures can be readily identified after slicing, enabling the functional investigation of human cortical development, neurodevelopmental disorders, and cortical evolution.

אלקטרופורציה של אורגנואידים קורטיקליים אנושיים פרוסים לחקר תפקוד גנים

Human cortical organoids have become important tools for studying human brain development, neurodevelopmental disorders, and human brain evolution. ...

Regioselective Biolistic המיקוד בOrganotypic פרוסות המוח באמצעות אקדח ג'ין השתנה

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

Scalable Fluidic Injector מערכים עבור ויראלי הכוונת של 3-D מעגלים פגוע המוח

תרבות Organotypic של הרשתית הארנב למבוגרים

הקלטה נייד שלמים מן ההכנה פורסים Organotypic של הניאוקורטקס

הכנת כדורי אקדח ין transfection Biolistic של נוירונים תרבות Slice

לוקליזציה RNAi ו ביטוי גנים מחוץ לרחם של עלוקה מרפא

Photostimulation לייזר לסריקת של מעגלים מוח קדמי ממוקדים Optogenetically

Explants מוח מונחי לייזר עצבי איתור ב

אלקטרופורציה של אורגנואידים קורטיקליים אנושיים פרוסים לחקר תפקוד גנים

אלקטרופורציה של אורגנואידים קורטיקליים אנושיים פרוסים לחקר תפקוד גנים

אלקטרופורציה של אורגנואידים קורטיקליים אנושיים פרוסים לחקר תפקוד גנים