Ein erweitertes ‚Brainbow‘-Toolkit zur Fluoreszenzmarkierung von Zellen in Mäusen

Die Komplexität des Gehirns und anderer Organe macht die Identifizierung der Verbindungen zwischen einzelnen Zellen zu einer gewaltigen Herausforderung. Die Entwicklung der „Brainbow“-Technologie hat große Fortschritte bei der Bildgebung ermöglicht, indem sie das Cre/lox-System nutzt, um jeder Zelle nach dem Zufallsprinzip eine einzigartige Kombination aus rot, gelb und blau fluoreszierenden Proteinen zuzuweisen (Livet et al. 2007). Das System funktioniert ähnlich wie Kathodenstrahlröhren, die rotes, grünes und blaues Licht kombinieren, um das gesamte Farbspektrum auf einem Fernsehbildschirm zu erzeugen. Kürzlich entwickelte Brainbow-Mäuse aus dem Labor von Joshua Sanes in Harvard erweitern das Instrumentarium um bessere Stämme, um zu untersuchen, wie Neuronen zusammenhängen (Cai et al. 2013), während andere verwandte Stämme die Brainbow-Technologie auf die gesamte Maus übertragen (Snippert et al. 2010; Tabansky et al. 2013).

Die neuen Brainbow-Linien (Brainbow 3.1 und 3.2 genannt) bieten mehrere Vorteile gegenüber den ursprünglichen Brainbow-Modellen:

• Im Gegensatz zu den ursprünglichen Stämmen gibt es keine Fluoreszenz vor der Cre-Rekombination, die die Bildgebung erschweren könnte.
• Das Anbringen der fluoreszierenden Proteine an Membranen ermöglicht eine bessere Visualisierung von neuronalen Prozessen und dendritischen Dornen.
• Die Fluoreszenz ist heller, insbesondere bei den Brainbow 3.2-Mäusen.

Das Jackson Laboratory vertreibt zwei verschiedene Brainbow 3.1-Stämme, STOCK Tg(Thy1-Brainbow3.1)3Jrs/J (021225) und STOCK Tg(Thy1-Brainbow3.1)18Jrs/J (021226), die auf viele Arten von Neuronen ausgerichtet sind. Ein Brainbow 3.2-Stamm mit verstärkter Fluoreszenzprotein-Expression ist als STOCK Tg(Thy1-Brainbow3.2)7Jrs/J (021227) erhältlich.

Brainbow ist nicht mehr nur für Gehirne gedacht. Die Technologie wurde für den allgemeinen Einsatz in Mäusen angepasst. Stämme wie „Confetti“, B6.129P2-Gt(ROSA)26Sortm1(CAG-Brainbow2.1)Cle/J (017492), tragen eine Insertion eines Brainbow-Transgens in den Rosa26-Lokus, das in der gesamten Maus exprimiert wird (Snippert et al. 2010). Einzelne Zellen können nun in praktisch jedem Gewebetyp markiert werden, indem Confetti-Mäuse mit Cre-transgenen Mäusen gepaart werden, die auf bestimmte Gewebe abzielen. Confetti-Mäuse wurden verwendet, um zu verstehen, wie sich Stammzellen im Darm, in der Lunge, im Knochenmark und in anderen Geweben teilen. B6(D2)-Tg(CAG-Brainbow1.0)2Eggn/J (021011) ist ein ähnlicher Stamm, der den Aktin-Promotor nutzt, um Zellen überall in der Maus nach Cre-Rekombination mit einer von bis zu 21 verschiedenen Farben zu markieren (Tabansky, et al. 2013).

Das erweiterte Brainbow-Toolkit enthält nun eine Vielzahl von Stämmen für die Darstellung verschiedener Gewebe in der gesamten Maus und zur Unterstützung der Untersuchung komplexer zellulärer Funktionen und Architekturen.