نحن نقدم بروتوكولات مفصلة لتوليد وتوصيف 2D و 3D المستحثة بالإنسان الخلايا الجذعية متعددة القدرات (hIPSC) القائمة على تطوير القشرة المخية الحديثة بالإضافة إلى منهجيات تكميلية تمكن من التحليل النوعي والكمي للنشأة الحيوية الأولية (PC) ووظيفتها.
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
نحن نقدم بروتوكولات مفصلة لتوليد وتوصيف 2D و 3D المستحثة بالإنسان الخلايا الجذعية متعددة القدرات (hIPSC) القائمة على تطوير القشرة المخية الحديثة بالإضافة إلى منهجيات تكميلية تمكن من التحليل النوعي والكمي للنشأة الحيوية الأولية (PC) ووظيفتها.
الأهداب الأولية (PC) هي عضيات ديناميكية غير متحركة قائمة على الأنابيب الدقيقة تبرز من سطح معظم خلايا الثدييات. وهي تخرج من المريكز الأقدم خلال مرحلة G1 / G0 من دورة الخلية ، بينما تتفكك مع عودة الخلايا إلى دورة الخلية عند حدود مرحلة G2 / M. وهي تعمل كمحاور إشارة ، من خلال اكتشاف ونقل الإشارات خارج الخلية الحاسمة للعديد من عمليات الخلايا. على غرار معظم أنواع الخلايا ، فقد ثبت أن جميع الخلايا الجذعية والسلفية العصبية القشرية الجديدة (NSPCs) تؤوي جهاز كمبيوتر يسمح لها باستشعار ونقل إشارات محددة مطلوبة للنمو القشري الدماغي الطبيعي. هنا ، نقدم بروتوكولات مفصلة لإنشاء وتوصيف النماذج القائمة على الخلايا ثنائية الأبعاد (2D) وثلاثية الأبعاد (3D) من الخلايا الجذعية متعددة القدرات التي يسببها الإنسان (hIPSCs) لزيادة تشريح مشاركة الكمبيوتر الشخصي أثناء تطوير القشرة المخية الجديدة. على وجه الخصوص ، نقدم بروتوكولات لدراسة التكوين الحيوي للكمبيوتر الشخصي ووظيفته في NSPCs المشتقة من الوردة العصبية 2D بما في ذلك نقل مسار القنفذ الصوتي (SHH). للاستفادة من التنظيم ثلاثي الأبعاد (3D) للعضويات الدماغية ، نصف طريقة بسيطة للتصوير ثلاثي الأبعاد للعضويات الدماغية الملطخة بالمناعة. بعد التطهير البصري ، يسمح الاكتساب السريع للعضويات بأكملها بالكشف عن كل من الجسيمات المركزية والكمبيوتر الشخصي على أسلاف القشرة المخية الجديدة والخلايا العصبية للعضوي بأكمله. أخيرا ، نقوم بتفصيل الإجراء الخاص بالتلطيخ المناعي وتطهير الأقسام العضوية السميكة العائمة بحرية مع الحفاظ على درجة كبيرة من المعلومات المكانية 3D والسماح بالحصول على دقة عالية المطلوبة للتحليل النوعي والكمي المفصل للتكوين الحيوي للكمبيوتر الشخصي ووظيفته.
الأهداب الأولية (PC) هي عضيات تعتمد على الأنابيب الدقيقة التي تستشعر وتنقل عددا كبيرا من الإشارات الكيميائية والميكانيكية من البيئة خارج الخلية. على وجه الخصوص ، الكمبيوتر الشخصي هو العضية المركزية لنقل مسار إشارات القنفذ في الفقاريات1,2. في حين أن معظم الخلايا العصبية قد ثبت منذ فترة طويلة أنها تؤوي جهاز كمبيوتر ، إلا أن مساهمة هذه العضية في تشكيل الجهاز العصبي المركزي قد تم التقليل من قيمتها منذ فترة طويلة. أدت الدراسات التي أجريت على تطور القشرة المخية الجديدة إلى اكتشاف العديد من الخلايا الجذعية العصبية والسلف (NSPCs) ، وكلها تؤوي جهاز كمبيوتر ، وقد اقترح أن يكون موقعه حاسما لتحديد مصير السلف 3،4،5،6،7. وقد ثبت أن الكمبيوتر الشخصي ضروري لآليات الخلايا المطلوبة للنمو القشري الدماغي الطبيعي ، بما في ذلك توسيع NSPC والالتزام 8،9،10،11،12 وكذلك القطبية القاعدية للسقالة الدبقية الشعاعية التي تدعم الهجرة العصبية13. بالإضافة إلى ذلك ، مطلوب جهاز كمبيوتر أثناء الهجرة العرضية بين الخلايا العصبية إلى اللوحة القشرية 14,15. أخيرا ، تم اقتراح دور للكمبيوتر الشخصي في إنشاء اتصالات متشابكة للخلايا العصبية في القشرة الدماغية16,17. وإجمالا، تجادل هذه النتائج بدور حاسم للكمبيوتر الشخصي في الخطوات الرئيسية للتطور القشري الدماغي18،19 وتثير الحاجة إلى التحقيق في تورطها في الآليات المرضية الكامنة وراء الشذوذ في التطور القشري الدماغي.
وقد حسنت الدراسات الحديثة إلى حد كبير فهمنا للاختلافات الخلوية والجزيئية الهامة بين التطور القشري في النماذج البشرية والحيوانية، مع التأكيد على الحاجة إلى تطوير أنظمة النماذج البشرية. في هذا الرأي، تمثل الخلايا الجذعية متعددة القدرات التي يسببها الإنسان (hIPSCs) نهجا واعدا لدراسة التسبب في الأمراض في سياق جيني وخليوي ذي صلة. تحتوي النماذج الخلوية ثنائية الأبعاد (2D) الملتصقة أو الورود العصبية على NSPCs مماثلة لتلك التي شوهدت في القشرة الدماغية النامية ، والتي تصبح منظمة في هياكل على شكل وردة تظهر قطبية أبيكوبازية صحيحة20،21،22. علاوة على ذلك ، يسمح نظام الاستزراع ثلاثي الأبعاد (3D) بتوليد عضويات الدماغ الأمامي الظهرية التي تلخص العديد من ميزات التطور القشري الدماغي البشري23،24،25،26. يقدم هذان النهجان التكميليان للنمذجة القائمة على الخلايا وجهات نظر مثيرة لتشريح مشاركة الكمبيوتر الشخصي أثناء التطور الطبيعي والمرضي للقشرة الدماغية.
هنا ، نقدم بروتوكولات مفصلة لتوليد وتوصيف الورود العصبية و NSPCs المشتقة وكذلك الأعضاء الظهرية في الدماغ الأمامي. كما نقدم بروتوكولات مفصلة لتحليل التكوين الحيوي ووظيفة الكمبيوتر الموجود على NSPCs من خلال اختبار نقل مسار القنفذ الصوتي وتحليل ديناميكيات الجزيئات الحاسمة المشاركة في هذا المسار. للاستفادة من تنظيم 3D من المواد العضوية الدماغية، ونحن أيضا إعداد طريقة بسيطة وفعالة من حيث التكلفة للتصوير 3D من في toto المناعية العضوية الدماغية مما يسمح اكتساب سريع، بفضل المجهر ورقة ضوء، من العضوية بأكملها، مع دقة عالية تمكن من تصور جهاز الكمبيوتر على جميع أنواع السلف القشرية الجديدة والخلايا العصبية من العضوية بأكملها. وأخيرا، قمنا بتكييف الكيمياء النسيجية المناعية على أقسام 150 ميكرومتر العائمة الحرة مع التطهير والاقتناء اللاحق باستخدام المجهر البؤري الضوئي الرنين مما يسمح بالحصول على صورة عالية الدقة، وهو أمر مطلوب للتحليل التفصيلي للتكوين الحيوي للكمبيوتر الشخصي ووظيفته. على وجه التحديد ، يسمح برنامج التصوير ثلاثي الأبعاد بإعادة بناء الكمبيوتر الشخصي 3D مع التحليل اللاحق للمعلمات المورفولوجية بما في ذلك طول الكمبيوتر وعدده واتجاهه بالإضافة إلى قياس كثافة الإشارة للمكونات الهدبية على طول axoneme.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. توليد نماذج 2D hIPS القائمة على الخلايا لتطوير القشرة المخية الجديدة
2. توليد عضويات الدماغ الأمامي الظهرية
3. في toto المناعي ، والمقاصة ، والحصول على ورقة الضوء من المواد العضوية الظهرية في الدماغ الأمامي
4. تلطيخ مناعي وتطهير الأجزاء العائمة الحرة من عضويات الدماغ الأمامي الظهرية
5. ورقة الضوء والمسح الرنانة تحليل البؤري
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
نماذج 2D hIPS القائمة على الخلايا لدراسة التخلق الحيوي الأولي للسيليوم ووظيفته
تم تكييف البروتوكول المفصل هنا من الدراسات المنشورة سابقا20،21،22. يسمح هذا البروتوكول بتوليد هياكل وردة عصبية تحتوي على أسلاف قشرة جديدة وخلايا عصبية مشابهة لتلك التي شوهدت في القشرة المخية الجديدة النامية. يمكن إجراء التحقق التفصيلي من خلال تحليل التلطيخ المناعي التقليدي باستخدام صانعي محددين3. على سبيل ال...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعتبر الكمبيوتر الشخصي الآن عضيات رئيسية تنظم الخطوات الحاسمة أثناء التطور القشري الدماغي الطبيعي18،19،31 بما في ذلك توسيع NSPC والالتزام 8،9،10،11،12 وكذلك الهجرة العصبية13،14 وتكوين التشابك العصبي16،<...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ويعلن صاحبا البلاغ عدم وجود تضارب في المصالح.
تم دعم هذا العمل من خلال منح من الوكالة الوطنية للبحوث (ANR) إلى S.T. (ANR-17-CE16-0003-01) و N.B.B. (ANR-16-CE16-0011 و ANR-19-CE16-0002-01). يتم دعم LB من قبل ANR في إطار برنامج Investissements d'avenir (ANR-10-IAHU-01) ومؤسسة Bettencourt Schueller (برنامج MD-PhD). يتم دعم معهد Imagine بتمويل حكومي من ANR في إطار برنامج Investissements d'avenir (ANR-10-IAHU-01 ، مشاريع CrossLab) وكجزء من برنامج Investissements d'Avenir الثاني (ANR-17-RHUS-0002).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 2-ميركابتو é ثانول (50 ملم) | ThermoFisher Scientific | 31350010 | |
| 6 آبار شفافة قاع مسطح منخفض للغاية مرفق متعدد ألواح الآبار Corning | 3471 | ||
| 96 جيدا شفافة القاع المستدير المرفق فائق المنخفضة ملحقة Microplate | Corning | 7007 | |
| B-27 مكمل غذائي (50X) ، ناقص فيتامين أ | ThermoFisher Scientific | 12587010 | |
| B-27 (50X) ، خالي من المصل | ThermoFisher Scientific | 17504044 | |
| CellAdhere التخفيف عازلة | StemCell Technologies | 7183 | |
| DMEM / F-12 ، Glutamax | ThermoFisher Scientific | 31331028 | |
| DMSO | ATCC | 4-X | |
| Dorsomorphin | StemCell Technologies | 72102 | |
| Easy Grip 35 10mm | Falcon | 353001 | |
| EDTA | ThermoFisher Scientific | 15575020 | |
| EGF , 25 & micro; ز | Thermofischer | PHG0315 | |
| FGF2 ، 25 & micro ؛ g | Thermofischer | PHG0264 | |
| كاشف تفكك الخلايا اللطيفة | تقنيات الخلايا الجذعية | 7174 | |
| الأنسولين | ThermoFisher Scientific | 12585014 | |
| KnockOut Serum | ThermoFisher Scientific | 10828028 | |
| Laminin (1 مجم) | Thermofischer | 23017015 | |
| تقنيات الخلايا | الجذعية LDN193189 | 72147 | |
| عامل نمو Matrigel المخفض | Corning | 354230 | |
| MEM محلول الأحماض الأمينية غير الأساسية (100X) | ThermoFisher Scientific | 11140050 | |
| Mowiol 4-88 | Sigma Aldrich | 81381-250G | |
| mTeSR1 | StemCell Technologies | 85850 | |
| Thermofischer | العصبي القاعدي المتوسط | 21103049 | |
| شاكر مداري | دوتشر | 995002 | |
| PBS | ThermoFisher Scientific | 14190094 | |
| البنسلين الستربتومايسين (10،000 وحدة / مل) | ThermoFisher | Scientific 15140122 | |
| PFA 32٪ | علوم المجهر الإلكتروني | 15714 | |
| Poly-L-Ornithine (PO) | Sigma | P4957 | |
| المؤتلف BDNF البشري 10 & micro; ز | تقنيات الخلايا الجذعية | 78005 | |
| المؤتلف البشري FGF-basic | Peprotech | 100-18B | |
| rSHH | R & D Systems | 8908-SH | |
| SAG | Santa Cruz | Sc-202814 | |
| SB431542 | StemCell Technologies | 72232 | |
| Stembeads FGF2 | StemCulture | SB500 | |
| السكروز | سيجما ألدريتش | S7903-250G | |
| Superfrost Plus شرائح الالتصاق | الحرارية العلمية | J1800AMNZ | |
| Supplé ment N2- (100X) | ThermoFisher | Scientific 17502048 | |
| TDE 2،2'-Thiodiethanol | Sigma Aldrich | 166782-500G | |
| Vitronectin | StemCell Technologies | 7180 | |
| Y-27632 | تقنيات الخلايا الجذعية | 72304 | |
| <قوية >الأجسام المضادة الأولية< / قوي> | |||
| ARL13B | أبكام | AB136648 | 1 / 200e |
| ARL13B | Proteintech | 17711-1-AP | 1 / 500e |
| CTIP2 | Abcam | Ab18465 | 1 / 500e |
| GLI2 | R & D Systems | AF3526 | 1/100 |
| GPR161 | Proteintech | 13398-1-AP | 1/100 |
| N-Cadherin | BD Transduction | Lab 610921 | 1/500e |
| P-Vimentin | MBL | D076-3 | 1 / 500e |
| PAX6 | Biolegend | PRB-278P | 1 / 200e |
| PCNT Abcam | Ab4448 | 1 / 1000e | |
| S0X2 | R & D Systems | MAB2018 | 1 / 200e |
| SATB2 | Abcam | Ab51502 | 1 / 200e |
| TBR2 | Abcam | Ab216870 | 1 / 400e |
| TPX2 | NovusBio | NB500-179 | 1 / 500e |
| & gamma; < / sub> TUBULIN | Sigma Aldrich | T6557 | 1 / 500e |
| <قوي > الأجسام المضادة الثانوية < / قوي > | |||
| الحمار مضاد للأرانب AF488 | ThermoFisher Scientific | A21206 | 1 / 500e |
| الماعز المضاد للفأر AF555 | ThermoFisher Scientific | A21422 | 1 / 500e |
| الماعز المضاد للفأر AF647 | ThermoFisher Scientific | A21236 | 1/500 ه |
| الماعز المضادة للفئران AF555 | ThermoFisher Scientific | A21434 | 1 / 500e |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن