Name: in vivo microinjection and electroporation of mouse testis
Uploaded: 2014-08-23T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 39 s
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Wir danken Birgit Westernstroeer des Zentrums für Reproduktionsmedizin und Andrologie an der Universität Münster für die Lehre des Hodenmikroinjektion. Außerdem sind wir dankbar, Ursula und Petra Antkewitz Reckling für die technische Unterstützung. Wir danken der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) für die Unterstützung dieser Arbeit (WE2458 / 10-1). &#160;

Alle Tierversuche durchgeführt wurden von der Ethikkommission (Landesamt für Landwirtschaft, Lebensmittelsicherheit und Fischerei, Mecklenburg-Vorpommern, Deutschland) genehmigt worden. 1. Plasmid-Präparation <ol><li> Zur Plasmidpräparation, verwenden Plasmid-Reinigungskits (siehe Materialien Tabelle) oder ähnliche Verfahren mit Endotoxin Entfernung Puffer, so dass Immunreaktionen des Tieres zu vermeiden. Folgen Sie den Anweisungen des Handbuchs. Beschäftigen ddH2O, um das Plasmid-Lösung zu verdünnen. </li><li> Trümmer zu beseitigen durch Spinnen der DNA-Lösung mit maximaler Geschwindigkeit (20.000 × g). Dann sammeln Sie den Überstand. </li><li> Bestimmen Plasmid-Konzentration mit einem Spektralphotometer (siehe Materialien). </li><li> Passen Plasmid-Konzentration mit ddH2O auf 1-3 pg (DNA) / ul. Hinweis: Niedrigere Konzentrationen werden Transfektionseffizienz zu reduzieren, während höhere Konzentrationen könnte ein zu viskos Injektionslösung führen. Neben derTransfektionseffizienz hängt von der Größe des Plasmids und muss individuell getestet werden. </li><li> Vor der Injektion wird eine Lösung Mischung mit etwa 40 ul Plasmid wurden mit 5 ul PBS (10x) und 5 ul Fast Green (0,5%). Fast Green ist zum Verfolgen der Einspritzvorgang benötigt wird. Vorzugsweise verwenden dünnwandigen PCR-Röhrchen oder Parafilm. Hinweis: Je nach der Größe der Hoden, der ein Volumen von 20-50 ul für jede Hoden benötigt. </li></ol> 2. Herstellung der Mikroinjektion Pipette <ol><li> Verwenden Borosilikatglas Kapillaren (siehe Materialien Tabelle) für die Herstellung der Mikroinjektion Pipetten. </li><li> Ziehen Glaskapillaren mit einer vertikalen Kapillare Abzieher (siehe Materialien Tabelle). </li><li> Brechen die Kapillare Spitze mit einer Pinzette von sanft Streifenbildung. Die Spitze ist gewöhnlich 50-80 um im Durchmesser und etwa 1 cm lang. Versuchen Sie Tipps, die zu lang, da diese nicht steif genug, um das Gewebe zu durchdringen sind, zu vermeiden. </li><li> Endlich sharpen die Spitze in einem 30 ° bis 45 ° unter Verwendung einer Mikropipette seinveler (siehe Materialien Tabelle). </li><li> Laden Sie die Mikroinjektion Pipette mit der Injektionslösung-Mischung (siehe Plasmid-Präparation). Tragen Sie die Lösung in die Rückseite der Glas Kapillare mit einer kleinen Spritze. Hinweis: Versuchen Sie, um Luftblasen zu vermeiden, während Laden, da diese sonst in den Samenkanälchen zusammen mit der Plasmid-Lösung eingespritzt werden und damit die Leitfähigkeit zu verringern sowie eventuell Gewebeschäden verursachen. </li></ol> 3. Anästhesie und Chirurgie <ol><li> Führen Sie den Vorgang unter aseptischen Bedingungen durch Verwendung von sterilem Material (dh Spritze, Nadel, chirurgische Instrumente, etc.). Dies wird eine Infektion des Tieres zu reduzieren und sorgen für eine gute Überlebensraten. </li><li> Verwenden Sie für die Elektroporation männlichen Mäusen im Alter von 6-8 Wochen. </li><li> Um postoperative analgetische Behandlung zu initialisieren, bieten die Maus mit Analgetika hinzugefügt Trinkwasser am Tag vor der Operation. Dieser EselUres einen Präventiv Analgesie bei sehr wahrscheinlich postoperativen hypodipsia (verminderte Wasseraufnahme). Hierzu aussetzen Trinkwasser beispielsweise einer pädiatrischen Ibuprofensuspension (20 mg / ml). Die heil Trinkwasser sollte auch am Tag eins und zwei der Erholung in identischer Konzentration zugeführt werden. Das bedeutet, eine tägliche Dosis von 7,5 mg / kg, gültig für 5 ml / d Trinkwasser und Körpergewicht von 25 g für 8 Wochen im Alter von C57BL / 6J. Diese schmerzstillende Therapie gewährleistet eine grundlegende Schmerzlinderung und eine beschleunigte Genesung zusammen mit hohen Tierschutz 26. </li><li> Zur Herstellung der Arbeitslösung Anästhesie am Tag der Operation, mischen Sie 10% Ketamin und Xylazin 2% in einem Verhältnis 1: 1 (siehe Materialien Tabelle). </li><li> , Um das Tier zu betäuben, gelten 0,25 ml / 100 mg Körpergewicht von Anästhesielösung subkutan (= 0,125 g Ketamin / kg; Xylazin = 0,025 g / kg). Verwenden Sie eine Injektionsstelle zwischen Becken und Gliedmaßen, um Organschäden und Verletzungen der Mäuse zu verhindern. Regel 10 min benötigt werdenbis die Maus tief anästhesiert. </li><li> Decken Sie die Augen mit der Maus Tierarzt Salbe zur Trockenheit während der Narkose zu verhindern. </li><li> Testen tiefe Narkose Festnahme, die von einem völligen Mangel an Reaktion bemerkbar macht. Zu diesem Zweck, nur eine Prise der Spitze des Tieres. </li><li> Um die Operation zu starten, zu entfernen Bauchhaar mit einem elektrischen Rasierer oder ähnliche und desinfizieren den Arbeitsbereich mit Sterilium oder ähnliches. </li><li> Machen Sie eine ventrale Inzision direkt über den Vorhautdrüsen in der Mitte der Bauchbereich. An dieser Stelle zunächst die Haut ziehen weg und führen einen kleinen Querschnitt der Haut von etwa 8-14 mm. Dann weiter auf der Bauchmuskelschicht. Anmerkung: Die Läsion sollte so klein wie möglich sein, um Schaden von dem Tier zu verringern. </li><li> Ziehen Sie die Bauchfettpolster sorgfältig, um die Hoden befestigt aussetzen und auf eine vorherige bereit wasserdichte Einweg-Papiertuch gleich neben der Einschnittstelle (Abbildung 2a). </li><li> Mit einem Fernglas zu find den Ausführungsgang als Einspritz Ziel. Der Ductus ableitenden als feine Gefäß Verbindung zwischen Hoden und Nebenhoden identifiziert. Es befindet sich neben dem prominenten Hodenarterie. Der Ductus verläuft fast unter einem Winkel von 45 ° zu der Arterie und in den Nebenhoden Caput sichtbar. Hinweis: Je nach der Maus die Alter, wird der Ductus meist im Fettgewebe begraben. </li><li> Verwenden feinen Pinzette, um den Ausführungsgang des Fettgewebes zu löschen. Danach legen Sie die Freigabe Ductus auf einer sterilen Papierstreifen, um die klare Sicht auf den Kanal erfolgt Umgebung beeinträchtigen gewährleisten. </li></ol> 4. Mikroinjektion und DNA-Anwendung <ol><li> Verbinden des Mikroinjektionspipette, die mit dem Plasmid-Lösung zu den Mikromanipulator / Injektor-Einheit geladen wird. </li><li> Legen Sie die Mikroinjektionsnadel parallel zum Ausführungsgang mit der Spitze in Richtung des Rete testis (2B). </li><li> Verwenden feinen Pinzette undStreifen der Kanal über die Mikroinjektion Pipette. Stellen Sie sicher, dass die Kapillare parallel zu der Leitung gehalten, und ziehen Sie es um. Hinweis: Dieses Verfahren ist bequemer als die Durchdringung des Behälters durch Bewegen der Nadel mit dem Mikromanipulator. </li><li> Richten Sie die Nadel vorsichtig in Richtung Hoden und stoppen so wie es das Rete testis dringt direkt unterhalb der Tunica albuginea (2C). Hinweis: Im Fall der Übervorteilung des Rete testis, wird die Plasmid-Lösung in den interstitiellen Raum austreten. Dies führt häufig zu einem Versagen der Transfektion der Hodenkanälchen. </li><li> Für die Injektion der Plasmid-Lösung nutzen die Mikroinjektor mit folgenden Einstellungen: pi: 100 hPa, ti: 0,2 sec, und pc: 0 hPa (2D). </li><li> Überwachen Sie die gesamte Einspritzvorgang durch die Beobachtung der Hoden Füllen Status mit Hilfe der grünen Farbe. Achten Sie darauf, dass die Hoden nur bis zu zwei Drittel ihres Volumens mit der pl gefülltasmid Lösung (Abbildung 2E). Hinweis: Wenn das Injektionsvolumen überschritten, wird der Hodengewebe geschädigt werden könnte. </li></ol> 5. Elektroporation von Hoden <ol><li> Um wirksam Elektroporation zu ermöglichen, genießen die Pinzette Elektroden in PBS (1x). Dies gewährleistet eine ausreichende Leitfähigkeit. </li><li> Reibungslos drücken Sie die Hoden zwischen den nassen Elektroden (2F). Messen den elektrischen Widerstand mit der Elektroporator. </li><li> Bewerben Strom an die Hoden. Führen acht Rechteckimpulse von 40 V an 4 verschiedenen Standorten Hoden mit einem konstanten Dauer von 50 ms Pulszeit und 950 ms Intervallzeit. </li></ol> 6. Wundverschluss und Post-Chirurgie <ol><li> Wenn Elektroporation beendet ist, legen Sie die Hoden wieder in die ursprüngliche Position. </li><li> Nähen Sie die innere Muskelschicht mit chirurgischem Naht (siehe Materialien). </li><li> Schließen Sie die Haut durch den Einsatz von Wundklammern (siehe Materialien Tabelle). Ziehen Sie die Haut bis with Pinzette. Achten Sie auf die Muskelschicht auszuschließen. Zeigen die Clips, die jeweils in einem Abstand von nicht mehr als 5 mm. Hinweis: Da chirurgisches Nahtmaterial kann mit der Maus verschluckt werden, sind Wundklammern zum Verschließen der Hautläsionen begünstigt. </li><li> Lassen Sie die Maus, um aus der Narkose auf sterilen Papierhandtücher in einem sterilen leeren Käfig Maus, die auf einem 37 ° C warmen Unterlage aus gehärtetem platziert erholen. Das Kissen sollte die Erwärmung der einen Hälfte des Käfigs Schaffung eines Wärmegradienten zu gewährleisten. Für das Tier macht es möglich, für die einzelnen, am bequemsten Bereich aufgrund der Temperatur Vielzahl in den Käfig suchen. Darüber hinaus umfassen die Maus mit einem Blatt sterilen Papiertuch so dass Stress kann weiter reduziert werden. Hinweis: Da der Körperoberfläche des Maus in Bezug ungewöhnlich hoch, um Körpermasse ist, wenn sie mit größeren Tieren verglichen wird, ist der für die erfolgreiche Wiederherstellung von Nagetieren besonderer Bedeutung die thermische Unterstützung. </li><li> Wenn das Tier betrieben voll erwacht ist, übertragen it für eine weitere Erholung auf eine komplett ausgestattete neue Maus Käfig. Legen Sie das Tier wieder zu seiner alten Käfig oder an eine Gruppe von Mäusen. Sicherzustellen, dass der Käfig so sauber und steril wie möglich zu Wundinfektionen zu verhindern. Überwachen den gesamten Recovery-Prozess. Um die Maus zurück in die Tierstation zu übertragen, warten Sie, bis es vollständig erholt und scheint normal zu verhalten. Hinweis: Weitere per- und post-operative Strategien werden von Pritchett-Corning KR et al 6 diskutiert. </li></ol>

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	<li>Reuter, K., Schlatt, S., Ehmcke, J., Wistuba, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fact+or+fiction:+In+vitro+spermatogenesis.">Fact or fiction: In vitro spermatogenesis.</a> Spermatogenesis. 2, 245-252 (2012).</li><li>Hunter, D., Anand-Ivell, R., Danner, S., Ivell, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Models+of+in+vitro+spermatogenesis.">Models of in vitro spermatogenesis.</a> Spermatogenesis. 2, 32-43 (2012).</li><li>Zizzi, 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=fluorescent+protein+as+indicator+of+nonviral+transient+transfection+efficiency+in+endometrial+and+testicular+biopsies.">fluorescent protein as indicator of nonviral transient transfection efficiency in endometrial and testicular biopsies.</a> Microsc. Res. Tech. 73, 229-233 (2010).</li><li>Williams, R. 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=Introduction+of+foreign+genes+into+tissues+of+living+mice+by+DNA-coated+microprojectiles.">Introduction of foreign genes into tissues of living mice by DNA-coated microprojectiles.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 88, 2726-2730 (1991).</li><li>Bockmann, R. A., de Groot, B. L., Kakorin, S., Neumann, E., Grubmuller, H., Kinetics, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=statistics,+and+energetics+of+lipid+membrane+electroporation+studied+by+molecular+dynamics+simulations.">statistics, and energetics of lipid membrane electroporation studied by molecular dynamics simulations.</a> Biophys. J. 95, 1837-1850 (2008).</li><li>Pritchett-Corning, K. R., Luo, Y., Mulder, G. B., White, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Principles+of+rodent+surgery+for+the+new+surgeon.">Principles of rodent surgery for the new surgeon.</a> J. Vis. Exp. (47), (2011).</li><li>Brinster, R. L., Avarbock, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Germline+transmission+of+donor+haplotype+following+spermatogonial+transplantation.">Germline transmission of donor haplotype following spermatogonial transplantation.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 91, 11303-11307 (1994).</li><li>Schlatt, S., Von, S. V., Schepers, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Male+germ+cell+transplantation:+an+experimental+approach+with+a+clinical+perspective.">Male germ cell transplantation: an experimental approach with a clinical perspective.</a> Br. Med. Bull. 56, 824-836 (2000).</li><li>Walantus, W., Castaneda, D., Elias, L., Kriegstein, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+utero+intraventricular+injection+and+electroporation+of+E15+mouse+embryos.">In utero intraventricular injection and electroporation of E15 mouse embryos.</a> J. Vis. Exp. (6), (2007).</li><li>Matsui, A., Yoshida, A. C., Kubota, M., Ogawa, M., Shimogori, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mouse+in+utero+electroporation:+controlled+spatiotemporal+gene+transfection.">Mouse in utero electroporation: controlled spatiotemporal gene transfection.</a> J. Vis. Exp. (54), (2011).</li><li>Blackshaw, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+electroporation+of+developing+mouse+retina.">In vivo electroporation of developing mouse retina.</a> J. Vis. Exp. (52), (2011).</li><li>Yomogida, K., Yagura, Y., Nishimune, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electroporated+transgene-rescued+spermatogenesis+in+infertile+mutant+mice+with+a+sertoli+cell+defect.">Electroporated transgene-rescued spermatogenesis in infertile mutant mice with a sertoli cell defect.</a> Biol. Reprod. 67, 712-717 (2002).</li><li>Ryoki, S., Park, H., Ohmori, Y., Shoji-Tanaka, A., Muramatsu, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+integrase+facilitates+long-lasting+foreign+gene+expression+in+vivo+in+mouse+spermatogenic+cells.">An integrase facilitates long-lasting foreign gene expression in vivo in mouse spermatogenic cells.</a> J. Biosci. Bioeng. 91, 363-367 (2001).</li><li>Umemoto, Y., 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=Gene+transfer+to+mouse+testes+by+electroporation+and+its+influence+on+spermatogenesis.">Gene transfer to mouse testes by electroporation and its influence on spermatogenesis.</a> J. Androl. 26, 264-271 (2005).</li><li>Muramatsu, T., Shibata, O., Ryoki, S., Ohmori, Y., Okumura, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Foreign+gene+expression+in+the+mouse+testis+by+localized+in+vivo+gene+transfer.">Foreign gene expression in the mouse testis by localized in vivo gene transfer.</a> Biochem. Biophys. Res. Commun. 233, 45-49 (1997).</li><li>Hibbitt, O., 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=In+vivo+gene+transfer+by+electroporation+allows+expression+of+a+fluorescent+transgene+in+hamster+testis+and+epididymal+sperm+and+has+no+adverse+effects+upon+testicular+integrity+or+sperm+quality.">In vivo gene transfer by electroporation allows expression of a fluorescent transgene in hamster testis and epididymal sperm and has no adverse effects upon testicular integrity or sperm quality.</a> Biol. Reprod. 74, 95-101 (2006).</li><li>Yamazaki, Y., Yagi, T., Ozaki, T., Imoto, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+gene+transfer+to+mouse+spermatogenic+cells+using+green+fluorescent+protein+as+a.">In vivo gene transfer to mouse spermatogenic cells using green fluorescent protein as a.</a> J. Exp. Zool. 286, 212-218 (2000).</li><li>Dhup, S., Majumdar, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transgenesis+via+permanent+integration+of+genes+in+repopulating+spermatogonial+cells+in+vivo.">Transgenesis via permanent integration of genes in repopulating spermatogonial cells in vivo.</a> Nat. Methods. 5, 601-603 (2008).</li><li>Huang, Z., 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=In+vivo+transfection+of+testicular+germ+cells+and+transgenesis+by+using+the+mitochondrially+localized+jellyfish+fluorescent+protein+gene.">In vivo transfection of testicular germ cells and transgenesis by using the mitochondrially localized jellyfish fluorescent protein gene.</a> FEBS Lett. 487, 248-251 (2000).</li><li>Majumdar, S. 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=A+method+for+rapid+generation+of+transgenic+animals+to+evaluate+testis+genes+during+sexual+maturation.">A method for rapid generation of transgenic animals to evaluate testis genes during sexual maturation.</a> J. Reprod. Immunol. 83, 36-39 (2009).</li><li>Yomogida, K., Yagura, Y., Tadokoro, Y., Nishimune, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dramatic+expansion+of+germinal+stem+cells+by+ectopically+expressed+human+glial+cell+line-derived+neurotrophic+factor+in+mouse+Sertoli+cells.">Dramatic expansion of germinal stem cells by ectopically expressed human glial cell line-derived neurotrophic factor in mouse Sertoli cells.</a> Biol. Reprod. 69, 1303-1307 (2003).</li><li>Ike, 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=Transient+expression+analysis+of+the+mouse+ornithine+decarboxylase+antizyme+haploid-specific+promoter+using+in+vivo+electroporation.">Transient expression analysis of the mouse ornithine decarboxylase antizyme haploid-specific promoter using in vivo electroporation.</a> FEBS Lett. 559, 159-164 (2004).</li><li>Gonzalez-Gonzalez, E., Lopez-Casas, P. P., Del, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gene+silencing+by+RNAi+in+mouse+Sertoli+cells.">Gene silencing by RNAi in mouse Sertoli cells.</a> Reprod. Biol. Endocrinol. 6, 29 (2008).</li><li>Tang, H., Kung, A., Goldberg, E. <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+murine+lactate+dehydrogenase+C+(Ldhc)+gene+expression.">Regulation of murine lactate dehydrogenase C (Ldhc) gene expression.</a> Biol. Reprod. 78, 455-461 (2008).</li><li>Yomgogida, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mammalian+testis:+a+target+of+in+vivo+electroporation.">Mammalian testis: a target of in vivo electroporation.</a> Dev. Growth Differ. 50, 513-515 (2008).</li><li>Hayes, K. E., 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=An+Evaluation+of+Analgesic+Regimens+for+Abdominal+Surgery+in+Mice.">An Evaluation of Analgesic Regimens for Abdominal Surgery in Mice.</a> J Am Assoc Lab Anim Sci. 6, 18-23 (2000).</li></ol>

Marten Michaelis, Alexander Sobczak, und Joachim M. Weitzel beschäftigt am Institut für Reproduktionsbiologie, Leibniz-Institut für Nutztierbiologie (FBN), Dummerstorf, Deutschland, erklären, dass sie keine finanziellen Interessen konkurrieren.

Die Forschung im Bereich der Reproduktionsbiologie, insbesondere im Bereich der männlichen Fruchtbarkeit und Spermatogenese zwangsläufig beruht auf Lebewesen. Um Hodenfunktion zu untersuchen, hat keine ausreichende Zellkultur / in vitro-System wurde reflektieren kann alle entscheidenden morphologischen Veränderungen von einer diploiden Spermatogonie zu einem haploiden Spermium reifen 1,2 etabliert. Somit ist die Erzeugung von gentechnisch veränderten Tieren oft eine notwendige un...

Säugetier Spermatogenese wird als eine anspruchsvolle Prozess der Selbst-Erneuerung Stammzellen nacheinander Mitose, Meiose und Differenzierung, um zu reifen Spermien haploid entwickeln. Diese morphologischen Veränderungen sind durch unterschiedliche Zelltypen orchestriert und trotz tiefen Versuche ist es immer noch unmöglich, diese Verfahren in Zellkultur 1,2 imitieren. Daher Forschung auf die Spermatogenese bisher beruht auf lebende Organismen in vivo-Modellen. Im allgemeinen werden die Genfunktion Untersuchungen üblicherweise auf transgene Tiere basiert. Jedoch erzeugendes und aufrechterhalt diese Art von Tiermodell ist zeitaufwendig, kostenintensiv und sehr aufwendig. Dies wird auf die erforderliche lange Züchtungsprozess zum Erzeugen und Aufrechterhalten des Transgens über die Generationen zurückzuführen. Zusätzlich ist die genetische Manipulation des gesamten Organismus oder die transgene Knockout-Ansatz anfällig für physiologische Beeinträchtigungen führen, wenn Targeting genen mit essentiellen Funktionen in mehreren Regionen, beispielsweise außerhalb der Hoden oder systemisch. Ferner werden einige transiente Transfektion Verfahren mit einigen entscheidenden Nachteilen verbunden. Beispielsweise typische Nachteile von virusvermittelten Gentransfer sind die möglichen Provokation der Immunreaktionen und weitere Sicherheitsbestimmungen, während Lipofektion 3 und 4 Mikropartikelbeschuss kann das Gewebe beschädigt werden und auf einen bestimmten Zelltiefe ausreichend Transfektionseffizienz beschränkt. Im Gegensatz dazu Elektroporation (EP) als eine weitere gemeinsame Weg von transienter Transfektion, scheint eine vielversprechende Technik zur Aktivierung in vivo Transfektion und konsequent in vivo Gen-Analyse darstellen. Im allgemeinen wird EP als dynamisches Phänomen, das auf der lokalen Membranspannung folglich vermittelte Poren in Nanosekunden abhängig bezeichnet. Diese Lücken können für Millisekunden gehalten werden, ausreichend to Zugriff gewähren, um DNA, RNA oder kleinen Molekülen 5. Wenn die angelegte Spannung zu hoch ist, wird das in der Regel vorübergehend Charakter des EP durch die Wärmeproduktion und die Induktion von zu umfassend Permeabilisierung mit der Folge einer irreversiblen Schädigung der Zelle 5 entgegengewirkt. Hier zeigen wir, dass die Elektroporation ist eine effektive und kostengünstige Transfektion System, das in der Lage ist für die genetische Transformation Hoden, um Hoden Gen Eigenschaften in vivo aufzuklären genutzt wird. Dieser Artikel behandelt Plasmid-Präparation, die Mikroinjektion über den Ausführungsgang und die anschließende Elektroporation von Maus Hoden. Dieses Verfahren kann das Mittel der Wahl, um schnelle, spezifische und effiziente Transfektion von Samenleiter der Maus-Hoden in vivo, um die Prozesse der Spermatogenese zu untersuchen erreichen.

<table><tbody><tr><td>Centrifuge</td><td>Sigma</td><td>1-15 PK</td><td></td></tr><tr><td>Spectrophotometer</td><td>Nanodrop</td><td>ND-1000</td><td></td></tr><tr><td>Micropipette puller</td><td>Narishige</td><td>PC-10</td><td>vertical capillary puller</td></tr><tr><td>Microinjection capillaries</td><td>Clark</td><td>GC100-10</td><td>borosilicate standard wall</td></tr><tr><td>Micropipette beveler</td><td>Bachofer</td><td>Typ 462</td><td>rotating disk beveler</td></tr><tr><td>Electroporator</td><td>Nepagene</td><td>CUY 21EDIT</td><td>square wave electroporator</td></tr><tr><td>Tweezer electrodes</td><td>Nepagene</td><td>CUY 650P5</td><td>5 mm &amp;Oslash; disk electrodes</td></tr><tr><td>Stereo microscope</td><td>Zeiss</td><td>Stemi 2000-C</td><td></td></tr><tr><td>Cold light source</td><td>Zeiss</td><td>KL 1500LCD</td><td></td></tr><tr><td>Microinjection pump</td><td>Eppendorf</td><td>Femtojet</td><td></td></tr><tr><td>Micromanipulator</td><td>homemade</td><td></td><td>XYZ cross table</td></tr><tr><td>Surgical instruments</td><td>FST</td><td></td><td>scissors, forceps, needle holder</td></tr><tr><td>Fine forceps</td><td>FST</td><td>Dumont #5, #7</td><td>efferent ducts preparation</td></tr><tr><td>Michel clip applying stapler</td><td>FST</td><td>Michel, 12029-12</td><td></td></tr><tr><td>Michel suture clips</td><td>FST</td><td>Michel, 12040-01</td><td>7.5 x 1.75 mm</td></tr><tr><td>Surgical suture</td><td>Catgut, Markneukirchen, Germany</td><td>Catgut 00</td><td></td></tr><tr><td>Syringe with 30 G needle</td><td>B. Braun</td><td>Omnican 40</td><td>to load micropipette and for anesthesia</td></tr><tr><td>Plasmid isolation kit</td><td>Promega</td><td>Cat. # A2495</td><td>plasmid Midiprep</td></tr><tr><td>Plasmid pEGFP-C1</td><td>Clontech</td><td>Cat. #6084-1</td><td>CMV-promoter + EGFP</td></tr><tr><td>Plasmid pDsRed2-N1</td><td>Clontech</td><td>Cat. #6084-1</td><td>CMV-promoter + DsRed2</td></tr><tr><td>Fast Green dye</td><td>Sigma</td><td>F7258-25G</td><td>for dilution in ddH&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O</td></tr><tr><td>10% Ketamine</td><td>Serum Werk, Bernburg, Germany</td><td>Urotamin</td><td>mix in a rate 1:1 with xylazine</td></tr><tr><td>2% Xylazine</td><td>Serum Werk, Bernburg, Germany</td><td>Xylazin</td><td>mix in a rate 1:1 with ketamine</td></tr><tr><td>Sterilium</td><td>Bode Chemie</td><td>Sterillium</td><td>disinfection</td></tr><tr><td>Vet ointment</td><td>S&amp;amp;K Pharma, GmbH</td><td>Kerato Biciron 5%, Augensalbe</td><td>opthalmic ointment to prevent eye dryness</td></tr><tr><td>To-Pro-3 iodide</td><td>Invitrogen</td><td>T3605</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;10x PBS, pH 7.4&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>1.37 M NaCl</td><td>Carl Roth</td><td>3957.1</td><td></td></tr><tr><td>Ibuprofen, Dolormin</td><td>Johnson &amp;amp; Johnson Consumer Health Care Germany</td><td>01094902</td><td>analgesic pediatric solution (NSAID) for postsurgery pain relief</td></tr><tr><td>27 mM KCl</td><td>Carl Roth</td><td>6781.1</td><td></td></tr><tr><td>100 mM Na&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;HPO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;&amp;middot;2H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O</td><td>Carl Roth</td><td>T106.2</td><td></td></tr><tr><td>18 mM KH&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;PO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;</td><td>Carl Roth</td><td>3904.1</td><td></td></tr></tbody></table>

in vivo microinjection and electroporation of mouse testis

Dieses Video und Artikel Beitrag gibt eine umfassende Beschreibung der Mikroinjektion und Elektroporation von Maus Hoden in vivo. Diese besondere Technik für die Transfektion Hodenzellen der Maus ermöglicht die Untersuchung von einzigartigen Prozesse in der Spermatogenese. Das folgende Protokoll konzentriert sich auf die Transfektion von Zellen mit der Maus Hoden Plasmid-Konstrukte. Insbesondere verwendeten wir die Reportervektor pEGFP-C1, das verstärkt grün fluoreszierendes Protein (eGFP) und die pDsRed2-N1-Vektor exprimiert, rot fluoreszierendes Protein (DsRed2) exprimieren. Beide Reportergene codiert wurden unter der Kontrolle des humanen Cytomegalovirus Immediate-early-Promotor (CMV). Für die Durchführung Gentransfer in Mäusehoden werden die Reporter-Plasmid-Konstrukte in Hoden von lebenden Mäusen injiziert. Zu diesem Zweck ist der Hoden eines betäubten Tieres ausgesetzt und die Seite der Mikroinjektion hergestellt wird. Unsere bevorzugten Ort derInjektion ist der Ausführungsgang, mit dem letztlich verbunden Rete testis als anatomische Transportweg der Spermien zwischen Hoden und Nebenhoden. Auf diese Weise wird die Befüllung der Samenleiter nach der Mikroinjektion sehr gut verwaltet und gesteuert durch die Verwendung von gefärbten DNA-Lösungen. Nach der Feststellung einer ausreichenden Füllung des Hodens von seinen gefärbten Tubulus Struktur wird das Organ elektroporiert. Dies ermöglicht die Übertragung der DNA-Lösung in den Hodenzellen. Nach 3-tägiger Inkubation wird die Hoden entfernt und unter dem Mikroskop für die grüne oder rote Fluoreszenz untersucht, veranschaulicht die Transfektion Erfolg. Generell kann dieses Protokoll für die Bereitstellung von DNA-oder RNA-Konstrukte eingesetzt werden in lebenden Maus Hoden, um (über) ausdrückliche oder knock down Gene, die Erleichterung in vivo Analyse der Genfunktion. Darüber hinaus eignet sich für das Studium Reporterkonstrukte oder vermeintlichen Gen Regula ist esTory-Elemente. So sind die Hauptvorteile der Elektroporation Technik sind schnelle Performance in Kombination mit geringem Aufwand als auch die moderate technische Ausrüstung und Fähigkeiten im Vergleich zu alternativen Techniken.

Die Versuchsanordnung für die Durchführung der Mikroinjektion und Elektroporation von Maus-Hoden in vivo, wie es verwendet wird, gemäß dem Protokoll ist in 1 dargestellt. Obwohl es möglich ist, industriell hergestellten Mikro erwerben, bevorzugt man, indem (1A unseren eigenen Pipetten erzeugen ) und Anfasen (Abbildung 1B) Glaskapillaren montiert, so dass sie unsere Bedürfnisse. Die Ausrüstung für die Mikroinjektion und Elektroporation in 1C</str...

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In Vivo Microinjection and Electroporation of Mouse Testis

Dieser Artikel beschreibt die Mikroinjektion und Elektroporation von Maus Hoden in vivo als Transfektionstechnik für Hodenzellen der Maus, um einzigartige Prozesse der Spermatogenese zu untersuchen. Das vorgestellte Protokoll beinhaltet Schritte Glaskapillare Vorbereitung, die Mikroinjektion über den Ausführungsgang und Transfektion durch Elektroporation.

In-vivo-Mikroinjektion und Elektroporation von Maus-Hoden

This video and article contribution gives a comprehensive description of microinjection and electroporation of mouse testis in vivo. This particular ...

in-vivo-microinjection-and-electroporation-of-mouse-testis

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Biology

In Vivo Microinjection and Electroporation of Mouse Testis

27.8K Aufrufe.  Leibniz Institute for Farm Animal Biology (FBN).  Dieser Artikel beschreibt die Mikroinjektion und Elektroporation von Maus Hoden in vivo als Transfektionstechnik für Hodenzellen der Maus, um einzigartige Prozesse der Spermatogenese zu untersuchen. Das vorgestellte Protokoll beinhaltet Schritte Glaskapillare Vorbereitung, die Mikroinjektion über den Ausführungsgang und Transfektion durch Elektroporation. 

Serie: In Vivo Microinjection and Electroporation of Mouse Testis

In Utero Intraventricular Injection and Electroporation of E15 Mouse Embryos

In-utero in-vivo injection and electroporation of the embryonic mouse neocortex provides a powerful tool for the manipulation of individual progenitors lining the walls of the lateral ventricle. This technique is now widely used to study the processes involved in corticogenesis by over-expressing or knocking down genes and observing the effects on cellular proliferation, migration, and differentiation. In comparison to traditional knockout strategies, in-utero electroporation provides a rapid means to manipulate a population of cells during a specific temporal window. In this video protocol we outline the experimental methodology for preparing mice for surgery, exposing the uterine horns through laporatomy, injecting DNA into the lateral ventricles of the developing embryo, electroporating DNA into the progenitors lining the lateral wall, and caring for animals post-surgery. Our laboratory uses this protocol for surgeries on E13-E16 mice, however, it is most commonly performed at E15, as shown in this video. 

In Utero intraventrikuläre Injektion und Elektroporation von E15 muriner Embryonen

In-utero in-vivo injection and electroporation of the embryonic mouse neocortex provides a powerful tool for the manipulation of individual progenitors ...

Forschung

Biologie

Transfection of Mouse Retinal Ganglion Cells by in vivo Electroporation

The targeting and refinement of RGC projections to the midbrain is a popular and powerful model system for studying how precise patterns of neural connectivity form during development. In mice, retinofugal projections are arranged in a topographic manner and form eye-specific layers in the Lateral Geniculate Nucleus (dLGN) of the thalamus and the Superior Colliculus (SC). The development of these precise patterns of retinofugal projections has typically been studied by labeling populations of RGCs with fluorescent dyes and tracers, such as horseradish peroxidase1-4. However, these methods are too coarse to provide insight into developmental changes in individual RGC axonal arbor morphology that are the basis of retinotopic map formation. They also do not allow for the genetic manipulation of RGCs.
Recently, electroporation has become an effective method for providing precise spatial and temporal control for delivery of charged molecules into the retina5-11. Current retinal electroporation protocols do not allow for genetic manipulation and tracing of retinofugal projections of a single or small cluster of RGCs in postnatal mice. It has been argued that postnatal in vivo electroporation is not a viable method for transfecting RGCs since the labeling efficiency is extremely low and hence requires targeting at embryonic ages when RGC progenitors are undergoing differentiation and proliferation6. 
In this video we describe an in vivo electroporation protocol for targeted delivery of genes, shRNA, and fluorescent dextrans to murine RGCs postnatally. This technique provides a cost effective, fast and relatively easy platform for efficient screening of candidate genes involved in several aspects of neural development including axon retraction, branching, lamination, regeneration and synapse formation at various stages of circuit development. In summary we describe here a valuable tool which will provide further insights into the molecular mechanisms underlying sensory map development.

Transfection of Mouse Retinal Ganglion Cells by in vivo Electroporation

We demonstrate an in vivo electroporation protocol for transfecting single or small clusters of retinal ganglion cells (RGCs) and other retinal cell types in postnatal mice over a wide range of ages. The ability to label and genetically manipulate postnatal RGCs in vivo is a powerful tool for developmental studies.

Die Transfektion von Maus retinalen Ganglienzellen durch In vivo Elektroporation

The targeting and refinement of RGC projections to the midbrain is a popular and powerful model system for studying how precise patterns of neural ...

Neurowissenschaften

In vivo Electroporation of Developing Mouse Retina

The functional characterization of genes expressed during mammalian retinal development remains a significant challenge. Gene targeting to generate constitutive or conditional loss of function knockouts remains cost and labor intensive, as well as time consuming. Adding to these challenges, retina expressed genes may have essential roles outside the retina leading to unintended confounds when using a knockout approach. Furthermore, the ability to ectopically express a gene in a gain of function experiment can be extremely valuable when attempting to identify a role in cell fate specification and/or terminal differentiation.
We present a method for the rapid and efficient incorporation of DNA plasmids into the neonatal mouse retina by electroporation. The application of short electrical impulses above a certain field strength results in a transient increase in plasma membrane permeability, facilitating the transfer of material across the membrane 1,2,3,4. Groundbreaking work demonstrated that electroporation could be utilized as a method of gene transfer into mammalian cells by inducing the formation of hydrophilic plasma membrane pores allowing the passage of highly charged DNA through the lipid bilayer 5. Continuous technical development has resulted in the viability of electroporation as a method for in vivo gene transfer in multiple mouse tissues including the retina, the method for which is described herein 6, 7, 8, 9, 10. 
DNA solution is injected into the subretinal space so that DNA is placed between the retinal pigmented epithelium and retina of the neonatal (P0) mouse and electrical pulses are applied using a tweezer electrode. The lateral placement of the eyes in the mouse allows for the easy orientation of the tweezer electrode to the necessary negative pole-DNA-retina-positive pole alignment. Extensive incorporation and expression of transferred genes can be identified by postnatal day 2 (P2). Due to the lack of significant lateral migration of cells in the retina, electroporated and non-electroporated regions are generated. Non-electroporated regions may serve as internal histological controls where appropriate. 
Retinal electroporation can be used to express a gene under a ubiquitous promoter, such as CAG, or to disrupt gene function using shRNA constructs or Cre-recombinase. More targeted expression can be achieved by designing constructs with cell specific gene promoters. Visualization of electroporated cells is achieved using bicistronic constructs expressing GFP or by co-electroporating a GFP expression construct. Furthermore, multiple constructs may be electroporated for the study of combinatorial gene effects or simultaneous gain and loss of function of different genes. Retinal electroporation may also be utilized for the analysis of genomic cis-regulatory elements by generating appropriate expression constructs and deletion mutants. Such experiments can be used to identify cis-regulatory regions sufficient or required for cell specific gene expression 11. Potential experiments are limited only by construct availability.

In vivo Electroporation of Developing Mouse Retina

A method for the incorporation of plasmid DNA into murine retinal cells for the purpose of performing either gain- or loss of function studies in vivo is presented. This method capitalizes on the transient increase in permeability of cell plasma membranes induced by the application of an external electrical field.

In-vivo-Elektroporation von Entwicklung Maus Retina

The functional characterization of genes expressed during mammalian retinal development remains a significant challenge.  Gene targeting to generate ...

Mouse in Utero Electroporation: Controlled Spatiotemporal Gene Transfection

In order to understand the function of genes expressed in specific region of the developing brain, including signaling molecules and axon guidance molecules, local gene transfer or knock- out is required. Gene targeting knock-in or knock-out into local regions is possible to perform with combination with a specific CRE line, which is laborious, costly, and time consuming. Therefore, a simple transfection method, an in utero electroporation technique, which can be performed with short time, will be handy to test the possible function of candidate genes prior to the generation of transgenic animals 1,2. In addition to this, in utero electroporation targets areas of the brain where no specific CRE line exists, and will limit embryonic lethality 3,4. Here, we present a method of in utero electroporation combining two different types of electrodes for simple and convenient gene transfer into target areas of the developing brain. First, a unique holding method of embryos using an optic fiber optic light cable will make small embryos (from E9.5) visible for targeted DNA solution injection into ventricles and needle type electrodes insertion to the targeted brain area 5,6. The patterning of the brain such as cortical area occur at early embryonic stage, therefore, these early electroporation from E9.5 make a big contribution to understand entire area patterning event. Second, the precise shape of a capillary prevents uterine damage by making holes by insertion of the capillary. Furthermore, the precise shape of the needle electrodes are created with tungsten and platinum wire and sharpened using sand paper and insulated with nail polish 7, a method which is described in great detail in this protocol. This unique technique allows transfection of plasmid DNA into restricted areas of the brain and will enable small embryos to be electroporated. This will help to, open a new window for many scientists who are working on cell differentiation, cell migration, axon guidance in very early embryonic stage. Moreover, this technique will allow scientists to transfect plasmid DNA into deep parts of the developing brain such as thalamus and hypothalamus, where not many region-specific CRE lines exist for gain of function (GOF) or loss of function (LOF) analyses.

Mouse in Utero Electroporation: Controlled Spatiotemporal Gene Transfection

A gene transfer method into the developing mouse brain is described by using a unique surgical method and special shape of electrodes. This unique technique allows transfection of plasmid DNA temporally and spatially, which will aid many neuroscientists in studying brain development.

Maus in Utero Elektroporation: Kontrollierte Spatiotemporal Gene Transefection

In order to understand the function of genes expressed in specific region of the developing brain, including signaling molecules and axon guidance ...

Gene Transfer to the Developing Mouse Inner Ear by In Vivo Electroporation

The mammalian inner ear has 6 distinct sensory epithelia: 3 cristae in the ampullae of the semicircular canals; maculae in the utricle and saccule; and the organ of Corti in the coiled cochlea. The cristae and maculae contain vestibular hair cells that transduce mechanical stimuli to subserve the special sense of balance, while auditory hair cells in the organ of Corti are the primary transducers for hearing 1. Cell fate specification in these sensory epithelia and morphogenesis of the semicircular canals and cochlea take place during the second week of gestation in the mouse and are largely completed before birth 2,3. Developmental studies of the mouse inner ear are routinely conducted by harvesting transgenic embryos at different embryonic or postnatal stages to gain insight into the molecular basis of cellular and/or morphological phenotypes 4,5. We hypothesize that gene transfer to the developing mouse inner ear in utero in the context of gain- and loss-of-function studies represents a complimentary approach to traditional mouse transgenesis for the interrogation of the genetic mechanisms underlying mammalian inner ear development6.
The experimental paradigm to conduct gene misexpression studies in the developing mouse inner ear demonstrated here resolves into three general steps: 1) ventral laparotomy; 2) transuterine microinjection; and 3) in vivo electroporation. Ventral laparotomy is a mouse survival surgical technique that permits externalization of the uterus to gain experimental access to the implanted embryos7. Transuterine microinjection is the use of beveled, glass capillary micropipettes to introduce expression plasmid into the lumen of the otic vesicle or otocyst. In vivo electroporation is the application of square wave, direct current pulses to drive expression plasmid into progenitor cells8-10. 
We previously described this electroporation-based gene transfer technique and included detailed notes on each step of the protocol11. Mouse experimental embryological techniques can be difficult to learn from prose and still images alone. In the present work, we demonstrate the 3 steps in the gene transfer procedure. Most critically, we deploy digital video microscopy to show precisely how to: 1) identify embryo orientation in utero; 2) reorient embryos for targeting injections to the otocyst; 3) microinject DNA mixed with tracer dye solution into the otocyst at embryonic days 11.5 and 12.5; 4) electroporate the injected otocyst; and 5) label electroporated embryos for postnatal selection at birth. We provide representative examples of successfully transfected inner ears; a pictorial guide to the most common causes of otocyst mistargeting; discuss how to avoid common methodological errors; and present guidelines for writing an in utero gene transfer animal care protocol.

Gene Transfer to the Developing Mouse Inner Ear by In Vivo Electroporation

The mouse inner ear is a placode-derived sensory organ whose developmental program is elaborated during gestation. We define an in utero gene transfer technique consisting of three steps: mouse ventral laparotomy, transuterine microinjection, and in vivo electroporation. We use digital video microscopy to demonstrate the critical experimental embryological techniques.

Gentransfer an sich entwickelnden Maus Innenohr<em&gt; In Vivo</em&gt; Die Elektroporation

The mammalian inner ear has 6 distinct sensory epithelia: 3 cristae in the ampullae of the semicircular canals; maculae in the utricle and saccule; and ...

DNA Transfection of Mammalian Skeletal Muscles using In Vivo Electroporation

A growing interest in cell biology is to express transgenically modified forms of essential proteins (e.g. fluorescently tagged constructs and/or mutant variants) in order to investigate their endogenous distribution and functional relevance. An interesting approach that has been implemented to fulfill this objective in fully differentiated cells is the in vivo transfection of plasmids by various methods into specific tissues such as liver1, skeletal muscle2,3, and even the brain4. We present here a detailed description of the steps that must be followed in order to efficiently transfect genetic material into fibers of the flexor digitorum brevis (FDB) and interosseus (IO) muscles of adult mice using an in vivo electroporation approach. The experimental parameters have been optimized so as to maximize the number of muscle fibers transfected while minimizing tissue damages that may impair the quality and quantity of the proteins expressed in individual fibers. We have verified that the implementation of the methodology described in this paper results in a high yield of soluble proteins, i.e. EGFP and ECFP3, calpain, FKBP12, &beta;2a-DHPR, etc. ; structural proteins, i.e. minidystrophin and &alpha;-actinin; and membrane proteins, i.e. &alpha;1s-DHPR, RyR1, cardiac Na/Ca2+ exchanger , NaV1.4 Na channel, SERCA1, etc., when applied to FDB, IO and other muscles of mice and rats. The efficient expression of some of these proteins has been verified with biochemical3 and functional evidence5. However, by far the most common confirmatory approach used by us are standard fluorescent microscopy and 2-photon laser scanning microscopy (TPLSM), which permit to identify not only the overall expression, but also the detailed intracellular localization, of fluorescently tagged protein constructs. The method could be equally used to transfect plasmids encoding for the expression of proteins of physiological relevance (as shown here), or for interference RNA (siRNA) aiming to suppress the expression of normally expressed proteins (not tested by us yet). It should be noted that the transfection of FDB and IO muscle fibers is particularly relevant for the investigation of mammalian muscle physiology since fibers enzymatically dissociated from these muscles are currently one of the most suitable models to investigate basic mechanisms of excitability and excitation-contraction coupling under current or voltage clamp conditions2,6-8.

DNA Transfection of Mammalian Skeletal Muscles using In Vivo Electroporation

We describe detailed procedures for the efficient transfection of plasmid DNA into the fibers of foot muscles of live mice using electroporation and the subsequent visualization of protein expression using fluorescence microscopy.

DNA Transfektion von Säuger Skelettmuskulatur mit In Vivo Elektroporation

 A growing interest in cell biology is to express transgenically modified forms of essential proteins (e.g. fluorescently tagged constructs and/or mutant ...

Somatic Genome-Engineered Mouse Models Using In Vivo Microinjection and Electroporation

Germline genetically engineered mouse models (G-GEMMs) have provided valuable insight into in vivo gene function in development, homeostasis, and disease. However, the time and cost associated with colony creation and maintenance are high. Recent advances in CRISPR-mediated genome editing have allowed the generation of somatic GEMMs (S-GEMMs) by directly targeting the cell/tissue/organ of interest.
The oviduct, or fallopian tube in humans, is considered the tissue-of-origin of the most common ovarian cancer, high-grade serous ovarian carcinomas (HGSCs). HGSCs initiate in the region of the fallopian tube distal to the uterus, located adjacent to the ovary, but not the proximal fallopian tube. However, traditional mouse models of HGSC target the entire oviduct, and thus do not recapitulate the human condition. We present a method of DNA, RNA, or ribonucleoprotein (RNP) solution microinjection into the oviduct lumen and in vivo electroporation to target mucosal epithelial cells in restricted regions along the oviduct. There are several advantages of this method for cancer modeling, such as 1) high adaptability in targeting the area/tissue/organ and region of electroporation, 2) high flexibility in targeted cell types (cellular pliancy) when used in combination with specific promoters for Cas9 expression, 3) high flexibility in the number of electroporated cells (relatively low frequency), 4) no specific mouse line is required (immunocompetent disease modeling), 5) high flexibility in gene mutation combination, and 6) possibility of tracking electroporated cells when used in combination with a Cre reporter line. Thus, this cost-effective method recapitulates human cancer initiation.

Somatic Genome-Engineered Mouse Models Using In Vivo Microinjection and Electroporation

This protocol describes microinjection and in vivo electroporation for regionally restricted CRISPR-mediated genome editing in the mouse oviduct.

Somatic Genom-Engineered Mausmodelle mit In-vivo-Mikroinjektion und Elektroporation

Germline genetically engineered mouse models (G-GEMMs) have provided valuable insight into in vivo gene function in development, homeostasis, and disease. ...

Krebsforschung

Germ Cell Transplantation and Testis Tissue Xenografting in Mice

Germ cell transplantation was developed by Dr. Ralph Brinster and colleagues at the University of Pennsylvania in 19941,2. These ground-breaking studies showed that microinjection of germ cells from fertile donor mice into the seminiferous tubules of infertile recipient mice results in donor-derived spermatogenesis and sperm production by the recipient animal2. The use of donor males carrying the bacterial &beta;-galactosidase gene allowed identification of donor-derived spermatogenesis and transmission of the donor haplotype to the offspring by recipient animals1. Surprisingly, after transplantation into the lumen of the seminiferous tubules, transplanted germ cells were able to move from the luminal compartment to the basement membrane where spermatogonia are located3. It is generally accepted that only SSCs are able to colonize the niche and re-establish spermatogenesis in the recipient testis. Therefore, germ cell transplantation provides a functional approach to study the stem cell niche in the testis and to characterize putative spermatogonial stem cells. To date, germ cell transplantation is used to elucidate basic stem cell biology, to produce transgenic animals through genetic manipulation of germ cells prior to transplantation4,5, to study Sertoli cell-germ cell interaction6,7, SSC homing and colonization3,8, as well as SSC self-renewal and differentiation9,10.
Germ cell transplantation is also feasible in large species11. In these, the main applications are preservation of fertility, dissemination of elite genetics in animal populations, and generation of transgenic animals as the study of spermatogenesis and SSC biology with this technique is logistically more difficult and expensive than in rodents. Transplantation of germ cells from large species into the seminiferous tubules of mice results in colonization of donor cells and spermatogonial expansion, but not in their full differentiation presumably due to incompatibility of the recipient somatic cell compartment with the germ cells from phylogenetically distant species12. An alternative approach is transplantation of germ cells from large species together with their surrounding somatic compartment. We first reported in 2002, that small fragments of testis tissue from immature males transplanted under the dorsal skin of immunodeficient mice are able to survive and undergo full development with the production of fertilization competent sperm13. Since then testis tissue xenografting has been shown to be successful in many species and emerged as a valuable alternative to study testis development and spermatogenesis of large animals in mice14.

Protocols for germ cell transplantation and testis tissue xenografting are described. Germ cell transplantation results in donor-derived spermatogenesis in recipient testes and represents a functional reconstitution assay for identification of spermatogonial stem cells (SSCs). Testis tissue xenografting reproduces testis development and spermatogenesis of various donor species in recipient mice.

Germ Cell Transplantation und Hodengewebe in Mäusen Xenografting

Germ cell transplantation was developed by Dr. Ralph Brinster and colleagues at the University of Pennsylvania in 19941,2. These ground-breaking studies ...

Novel Method of Plasmid DNA Delivery to Mouse Bladder Urothelium by Electroporation

Genetically engineered mouse models (GEMMs) are extremely valuable in revealing novel biological insights into the initiation and progression mechanisms of human diseases such as cancer. Transgenic and conditional knockout mice have been frequently used for gene overexpression or ablation in specific tissues or cell types in vivo. However, generating germline mouse models can be time-consuming and costly. Recent advancements in gene editing technologies and the feasibility of delivering DNA plasmids by viral infection have enabled rapid generation of non-germline autochthonous mouse cancer models for several organs. The bladder is an organ that has been difficult for viral vectors to access, due to the presence of a glycosaminoglycan layer covering the urothelium. Here, we describe a novel method developed in lab for efficient delivery of DNA plasmids into the mouse bladder urothelium in vivo. Through intravesical instillation of pCAG-GFP DNA plasmid and electroporation of surgically exposed bladder, we show that the DNA plasmid can be delivered specifically into the bladder urothelial cells for transient expression. Our method provides a fast and convenient way for overexpression and knockdown of genes in the mouse bladder, and can be applied to building GEMMs of bladder cancer and other urological diseases.

We describe a novel method for the delivery of DNA plasmid into the urothelial cells of mouse bladder in vivo through urethra catheterization and electroporation. It offers a fast and convenient way for generating autochthonous mouse models of bladder diseases.

Neuartige Methode der Transport der Plasmid-DNA zu Maus Blase Urothel durch Elektroporation

Genetically engineered mouse models (GEMMs) are extremely valuable in revealing novel biological insights into the initiation and progression mechanisms ...

Functional Assessment of Kinesin-7 CENP-E in Spermatocytes Using In Vivo Inhibition, Immunofluorescence and Flow Cytometry

In eukaryotes, meiosis is essential for genome stability and genetic diversity in sexual reproduction. Experimental analyses of spermatocytes in testes are critical for the investigations of spindle assembly and chromosome segregation in male meiotic division. The mouse spermatocyte is an ideal model for mechanistic studies of meiosis, however, the effective methods for the analyses of spermatocytes are lacking. In this article, a practical and efficient method for the in vivo inhibition of kinesin-7 CENP-E in mouse spermatocytes is reported. A detailed procedure for testicular injection of a specific inhibitor GSK923295 through abdominal surgery in 3-week-old mice is presented. Furthermore, described here is a series of protocols for tissue collection and fixation, hematoxylin-eosin staining, immunofluorescence, flow cytometry and transmission electron microscopy. Here we present an in vivo inhibition model via abdominal surgery and testicular injection, that could be a powerful technique to study male meiosis. We also demonstrate that CENP-E inhibition results in chromosome misalignment and metaphase arrest in primary spermatocytes during meiosis I. Our in vivo inhibition method will facilitate mechanistic studies of meiosis, serve as a useful method for genetic modifications of male germ lines, and shed a light on future clinical applications.

Functional Assessment of Kinesin-7 CENP-E in Spermatocytes Using In Vivo Inhibition, Immunofluorescence and Flow Cytometry

This article reports an in vivo inhibition of CENP-E through abdominal surgery and testicular injection of GSK923295, a valuable model for male meiotic division. Using the immunofluorescence, flow cytometry and transmission electron microscopy assays, we show that CENP-E inhibition results in chromosome misalignment and genome instability in mouse spermatocytes.

Funktionelle Bewertung von Kinesin-7 CENP-E in Spermatozyten mittels In-vivo-Inhibition , Immunfluoreszenz und Durchflusszytometrie

In eukaryotes, meiosis is essential for genome stability and genetic diversity in sexual reproduction. Experimental analyses of spermatocytes in testes ...