The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Swedish was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
1Department of Cell and Developmental Biology, Center for Stem Cell Biology, Vanderbilt University Medical Center, 2Department of Pharmacology, Center for Stem Cell Biology, Vanderbilt University Medical Center, 3Vanderbilt University Medical Center
This article is a part of JoVE Neuroscience. If you think this article would be useful for your research, please recommend JoVE to your institution's librarian.
Recommend JoVE to Your LibrarianCurrent Access Through Your IP Address
Current Access Through Your Registered Email Address
Pfaltzgraff, E. R., Mundell, N. A., Labosky, P. A. Isolation and Culture of Neural Crest Cells from Embryonic Murine Neural Tube. J. Vis. Exp. (64), e4134, doi:10.3791/4134 (2012).
Den embryonala neurallisten (NC) är en multipotent progenitorcell population som har sitt ursprung vid den dorsala aspekten av neuralröret, undergår en epitelial till mesenkymala övergång (EMT) och migrerar genom hela embryot, vilket ger upphov till olika celltyper 1-3. NC har också en unik förmåga att påverka differentiering och mognad av målorgan 4-6. När explanterade in vitro, NC föregångare genomgår självförnyelse, migrera och differentiera till olika vävnadstyper, inklusive neuroner, Glia, glatta muskelceller, brosk och ben.
NC multipotens beskrevs först från explantat av aviär neuralröret 7-9. In vitro isolering av NC cellerna underlättar studiet av NC dynamik, inklusive spridning, migration och multipotens. Fortsatt arbete i fågel-och råtta-system visade att explanterade NC cellerna behåller sin NC potential när transplanteras tillbaka till embryot 10-13. Eftersom dessa inneboende cellulära egenskaper bevaras i explanterade NC stamfäder ger neuralröret explantatet analys ett attraktivt alternativ för att studera NC in vitro.
För att uppnå en bättre förståelse av däggdjurs NC, har många metoder för att isolera NC populationer. NC-härledda stamceller kan odlas från post-flyttande platser i både embryot och vuxna för att studera dynamiken i post-flyttande NC föregångare 11,14-20, men isolering av NC föregångare när de utvandrar från neuralröret ger optimal bevara NC cell potential och flyttande egenskaper 13,21,22. Vissa protokoll utnyttjar fluorescensaktiverad cellsortering (FACS) för att isolera en population NC anrikad på speciella progenitorer 11,13,14,17. Men när man startar med tidig embryon, cellantalen tillräckliga för analyser är svårt att få med FACS, vilket komplicerar isolering av tidiga NC populations från enskilda embryon. Här beskriver vi ett förhållningssätt som inte är beroende av FACS och resulterar i en cirka 96% ren NC befolkningen baserad på en Wnt1-Cre aktiverad härkomst reporter 23.
Metoden som presenteras här är anpassad från protokoll optimerade för odling av rått NC 11,13. Fördelarna med detta protokoll jämfört med tidigare metoder är att 1) ​​cellerna inte odlas på en feeder lager, 2) inte krävs för att få en relativt ren NC befolkning, 3) premigratory NC cellerna isoleras och 4 FACS) resultat är lätt kvantifieras. Vidare kan detta protokoll kan användas för isolering av NC från varje mutant mus-modell, som underlättar undersökning av NC egenskaper med olika genetiska manipulationer. Begränsningen med denna metod är att den NC avlägsnas från ramen av embryot, som är känd för att påverka överlevnaden, migreringen och differentiering av NC 2,24-28.
1. Förbereder Plattor
2. Förbereda SR Medium
3. Förbereda Wash Medium
4. Framställning kollagenas / dispas
5. Isolera vagala och Trunk neuralröret från 9,5 DPC embryon
6. Avlägsnande av icke-neural Ektoderm och mesoderm
7. Borttagning av neuralröret
8. Representativa resultat
Efter 24 timmars inkubation vid 37 ° C i hypoxiska betingelser, har NC celler migrerat bort från den neurala röret i en nästan ren population (figur 3a). Ibland kommer mindre än ideala kulturer inte ge robusta utväxter. Till exempel är det möjligt att efter 24 timmar tHan neuralröret kommer att ha hopkrupen på sig själv och NC kommer inte att migrera bort från det neurala röret (figur 3b). Ibland neuralröret inte fäster vid de fibronektinbelagda plattorna.
Enligt vår erfarenhet kan suboptimal NC migration eller problem med fastsättning av neuralröret påverkas negativt av normoxi tillstånd eller koncentrationen av fibronektin, respektive. Enzymatiska aktiviteten hos kollagenas / dispas varierar något från batch och koktiden måste justeras på lämpligt sätt, dock inte smälta inte vävnaden längre än femton minuter. Overdigestion av neuralröret som innehåller vävnad i kollagenas / dispas kommer också att resultera i brist utväxter. Om somit vävnad inte avlägsnas lätt från den neurala röret efter inkubation i kollagenas / dispas, kan det neurala röret inkuberades under längre än tio minuter. Ibland neuralröret inte kommer att fästa vid substratet. Om så är fallet, dubbelkolla fibronectenn koncentration och hypoxi villkoren.
Medan normoxiska förhållanden kan användas för att odla vildtyp NC, hypoxiska betingelser närmare efterlikna miljön in vivo 29,30. Enligt vår erfarenhet blev hypoxiska förhållanden kritisk när odling mutant NC. Till exempel, när Foxd3 mutanten NC odlades i normoxiska förhållanden, hade stammen NC en mycket reducerad cellutväxt jämfört med kontroller. Denna skillnad i utväxten storlek togs bort när explantaten odlades under hypoxiska förhållanden (Figur 4). Vidare, när vildtyp neuralröret explantat odlades i normoxi var antalet av kaspas-positiva celler större än den hos liknande explantat som odlats i hypoxi (data ej visade). Genom att upprätthålla alla NC kultur i hypoxi, kan jämförelser lättare kan göras mellan dynamiken i kontroll och muterade kulturer.

3% O2 hypoxiska betingelser.

Figur 2. Stegvis avlägsnande av neuralröret från explantatet. Neuralröret ska tas bort efter 24-48 timmar för att förhindra kontaminering med icke-NC celler. A) Lägg märke till gränsen mellan den neurala röret och NC utväxt (heldragen linje). B) skär utmed kanten av det neurala röret med en insulin nål. C) Kassera neurala röret och ersätta mediet med färskt självförnyelse medium. Streckad linje anger omfattningen av utväxt. Förkortning: NT, neuralröret.

Figur 4. In vitro-analyser av NC explantatodlingarna i normoxi kontra hypoxi. Kontroll (vildtyp) NC cellerna migrerat från neuralrörsdefekter explantat efter 48 timmar i normoxiska odlingsbetingelser. I motsats härtill Foxd3 mutantenNC har minskat kraftigt cell utväxter i normoxi (röda konturer markerar kanterna på NC utväxter). När jämförbara explantat odlades under hypoxiska förhållanden växte Foxd3 muterade NC explantaten jämförbart med kontroller, så att efterföljande analyser. Observera detta beteende korrelerade väl med hur Foxd3 mutant NC in vivo.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Noggrann uppmärksamhet bör ägnas åt utvecklingsstadium embryo för att säkerställa framgång i detta tillvägagångssätt. Räkna somiter av tidiga musembryon är avgörande både för scen matcha embryon inom en kull och bestämma rätt regionerna neuralröret för isolering. En variant av en eller två somiter mellan embryon är inom ett rimligt antal utvecklings timing, beroende på upplösningen av genomfört experimentet. Ett embryo mellan 9 och 9,5 DPC kommer att ha mellan 17 och 25 somiter. Om embryot har mer än 25 somiter är NC ytterligare framsteg i utvecklings-tid, och NC utväxter kommer att vara mindre robust i kulturen. Staging embryon baserade på somit antalet underlättar precision i experiment då utvecklingsstadium av embryot, och därför NC, kan påverka resultatet av experimenten. I en 9,5 DPC embryo vandrar vagala NC från den dorsala neuralröret i definierade anterior-posterior gränser: från mitten av örat placode till somit 7.På samma sätt vandrar trunk NC från neuralröret på nivåer somit 8 till somit 24. För att isolera distinkta populationer av NC föregångare som beskrivs i detta protokoll är diskreta sub-regioner inom vart och ett av dessa domäner isolerad. Regionen av neuralröret som används kommer att variera baserat på utformningen av experimentet och den främre-bakre regionen av NC som studeras.
De odlingsbetingelser som beskrivits ovan, innefattande mediet och inkubationsbetingelser, är särskilt anpassad för odling av murin NC. Liknande SR medium användes först för odling av rått NC 11. I våra händer, ger detta råtta medium med tillsats av Neurobasal Medium, en robust utväxt av murina NC stamfäder. Vidare, till skillnad från tidigare arbete avian odling NC celler, är ett matarskikt onödig för odling av däggdjurs-NC med denna metod 11,13,21,22. Även om det finns många protokoll detalj beskriver både fågelinfluensa och däggdjur NC kultur i normoxisk conditi ons 9,22, vi 23 (Figur 4), tillsammans med andra i området 20, har funnit att odla murina NC celler i hypoxiska förhållanden som beskrivs här mycket hjälpmedel överlevnad och självförnyelse, förmodligen på grund hypoxi närmare efterliknar fysiologiska syrehalter inom embryot 20,29,30.
Utvärdering av uttrycket av molekylmarkörer underlättar i hög grad identifiering av NC-celler och deras differentierade derivat. Dessa innefattar expression av Foxd3, p75, och Sox10 för NC stamceller. Markörer av differentierad NC innefattar glattmuskel a-aktin (SMA) för myofibroblaster, gliafibrillärt surt protein (GFAP) för glia, mikroftalmi-associerad transkriptionsfaktor (MITF) för melanocyter, och beta-III-tubulin, protein-genprodukten 9,5 (PGP9.5 ) och periferin för nervceller. Dessa markörer kan användas för att bestämma effektiviteten explantatet och differentiering av ursprungsceller NC.
innehåll "> När denna teknik behärskar, kan odlas NC användas i en mängd olika analyser, inklusive kvantifiering av proliferation, celldöd, migration dynamik och / eller differentiering status. NC kan också vara klonalt odlas för att undersöka självförnyelse eller multipotens av individuella NC progenitorer 23. Efter det neurala röret avlägsnas från kulturerna, dissocierar NC-celler i 100 pl trypsin-EDTA (0,25%) i exakt 5 minuter vid 37 ° C. Reaktionen avbröts trypsin-EDTA i överskott tvättmedium (8-10 mLs) genom tillsats av 800 pl per brunn och överförs till individuella 15 ml rör innehållande tvättmedium. centrifugera försiktigt cellerna vid 150 x g under 3 minuter, avlägsna supernatanten och återsuspendera cellpelleten i 1 ml SR-medium. Räkna celler med användning av en hemocytometer och plattan dem vid en densitet av 25 celler / cm 2. Dessa kolonier seriellt kan passera för att analysera självförnyelse. att analysera multipotens, hålla NC cellerna vid klonal densitet i SR medium under 6 dagar och sedan byta till differentieringmedium (10 ng / ml bFGF och 1% kycklingembryo extrakt). Kultur cellerna i differentiering medium under hypoxi för 8 dagar före analysera kolonin komposition med molekylära markörer som ovan 11.Sammanfattningsvis ger denna metod för att isolera NC celler från musembryon en matare fri vidhäftande kultur av premigratory NC celler utan användning av FACS. Analys av experiment med användning av dessa celler kan lätt kvantifieras. Även om denna teknik är enkel, sina ansökningar för studier av NC egenskaper migration, självförnyelse och differentiering är stor. Vidare isolerar NC från genetiskt modifierade musembryon möjliggör direkt undersökning av speciella gener och vägar i samband med NC migrering, överlevnad och / eller differentiering.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Vi har inget att lämna ut.
Vi vill tacka för Marc Wozniak för video hjälp. Vi vill också tacka för Sean Morrison vid UT Southwestern för den ursprungliga protokollet för NC odling råttceller. Detta arbete stöddes Vanderbilt University Medical Center Academic programstöd och genom bidrag från NIH (HD36720 och HD036720-11S109) och AHA 11GRNT7690040 till PAL, predoctoral stipendier från AHA (0615209B) och NIH (NS065604) till NAM och ERP var stöds av en NIH utbildningsbidrag T32HD007502.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| DMEM (low glucose) | GIBCO, by Life Technologies | 11885 | |
| Neurobasal Medium | GIBCO, by Life Technologies | 21103 | |
| BSA | Sigma-Aldrich | A3912-10G | |
| dPBS | GIBCO, by Life Technologies | 14190-144 | |
| IGF1 | BD Biosciences | 354037 | Store in 50 μg/mL aliquots |
| bFGF | BD Biosciences | 354060 | Store in 25 μg/mL aliquots |
| Fibronectin | GIBCO, by Life Technologies | 33016-015 | Stored in 1mg/mL aliquots |
| Retinoic Acid | Sigma-Aldrich | R2625 | Put into solution with ethanol, make 35 μg/ml aliquots |
| 2-mercaptoethanol | Sigma-Aldrich | D-5637 | |
| N2 supplement | GIBCO, by Life Technologies | 17502-048 | |
| B27 supplement | GIBCO, by Life Technologies | 17504-044 | |
| Steriflip 0.22 µm filters | EMD Millipore | SCGP00525 | |
| Penicillin/streptomycin | Invitrogen | 15140122 | |
| 0.20 µm filters | Corning | 431219 | |
| Syringes (for filtration) | BD Biosciences | 301604 | |
| Four well plates | Thermo Fisher Scientific, Inc. | 176740 | |
| Collagenase/Dispase | Roche Group | 269 638 | Activity varies by batch. Stored in 100 mg/mL aliquots. |
| Insulin needles (29 ½ gage) | BD Biosciences | 309306 | |
| Hypoxia Chamber | Billups-Rothenberg, Inc. | ||
| Oxygen Analyzer | Billups-Rothenberg, Inc. | ||
| Forceps #5 | Fine Science Tools | For removing uterus and decidua. |