هنا ، نقدم منهجية بسيطة وقوية ومتعددة الاستخدامات للتحقيق في بقاء الخلايا العصبية على الإجهاد السام للخلايا في الخلايا العصبية القشرية الأولية ذات الدقة الخلوية في الوقت الفعلي أو في مادة ثابتة.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
هنا ، نقدم منهجية بسيطة وقوية ومتعددة الاستخدامات للتحقيق في بقاء الخلايا العصبية على الإجهاد السام للخلايا في الخلايا العصبية القشرية الأولية ذات الدقة الخلوية في الوقت الفعلي أو في مادة ثابتة.
يعد فقدان الخلايا العصبية في صميم العديد من الأمراض العصبية ، بما في ذلك السكتة الدماغية ومرض الزهايمر ومرض باركنسون. تم تطوير طرق مختلفة لدراسة عملية بقاء الخلايا العصبية عند الإجهاد السام للخلايا. تعتمد معظم الطرق على مناهج كيميائية حيوية لا تسمح بحل الخلية الواحدة أو تنطوي على منهجيات معقدة ومكلفة. يقدم هنا نموذجا تجريبيا متعدد الاستخدامات وغير مكلف وفعال لدراسة بقاء الخلايا العصبية. تستفيد هذه الطريقة من وضع العلامات الفلورية المتناثرة للخلايا العصبية متبوعا بالتصوير الحي والقياس الكمي الآلي. لهذا الهدف ، يتم تزويد الخلايا العصبية بالكهرباء للتعبير عن علامات الفلورسنت وزراعتها مع الخلايا العصبية غير المثقبة بالكهرباء لتنظيم كثافة الخلايا بسهولة وزيادة البقاء على قيد الحياة.
يسمح وضع العلامات المتناثرة عن طريق التثقيب الكهربائي بقياس تلقائي بسيط وقوي. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن دمج الملصقات الفلورية مع التعبير المشترك لجين ذي أهمية لدراسة مسارات جزيئية محددة. هنا ، نقدم نموذجا للسكتة الدماغية كنموذج سام للأعصاب ، وهو اختبار الحرمان من الأكسجين والجلوكوز (OGD) ، والذي تم إجراؤه في غرفة ناقصة التأكسج محلية الصنع بأسعار معقولة وقوية. أخيرا ، يتم وصف مهام سير عمل مختلفة باستخدام IN Cell Analyzer 2200 أو ImageJ مفتوح المصدر لتحليل الصور لمعالجة البيانات شبه التلقائية. يمكن تكييف سير العمل هذا بسهولة مع النماذج التجريبية المختلفة للسمية وتوسيع نطاقه للفحص عالي الإنتاجية. في الختام ، يوفر البروتوكول الموصوف نموذجا ودودا وبأسعار معقولة وفعالا في المختبر للسمية العصبية ، والذي يمكن أن يكون مناسبا لاختبار أدوار جينات ومسارات معينة في التصوير الحي وفحص الأدوية عالي الإنتاجية.
تتطلب دراسة الاضطرابات العصبية نماذج تجريبية قابلة للتحليلات الجينية والجزيئية والخلوية. الخلايا العصبية القشرية الأولية هي نموذج قوي جدا لدراسة بقاء الخلايا العصبية والسمية1،2،3،4. في ظل الظروف المناسبة ، ستعمل الخلايا العصبية الأولية تدريجيا على تطوير اتصالات متشابكة وتظهر السمات المميزة للخلايا العصبية الناضجة. لذلك ، فإن هذا النموذج أكثر موثوقية من خطوط الخلايا الخالدة في نمذجة فسيولوجيا الخلايا العصبية وأكثر قابلية للتلاعب من النماذج الحيوانية. ومع ذلك ، بالمقارنة مع خطوط الخلايا ، يصعب نقل الخلايا العصبية القشرية الأولية وهشة نسبيا. علاوة على ذلك ، قد يؤدي التشكل المعقد للخلايا العصبية القشرية إلى تعقيد التصوير والتحليل في الثقافات عالية الكثافة. على العكس من ذلك ، فإن الثقافات العصبية الأولية منخفضة الكثافة أسهل في التحليل ولكنها تميل إلى أن تكون أكثر هشاشة.
مع أخذ كل هذا في الاعتبار ، تقدم هذه الورقة سير عمل في المختبر ميسور التكلفة ومتعدد الاستخدامات وقابل للتطوير لنمذجة بقاء الخلايا العصبية والتحقيق فيها (الشكل 1). النقاط الرئيسية لهذا البروتوكول هي أنا) طريقة التثقيب الكهربائي في المختبر للخلايا العصبية بعلامة فلورية للسماح بوضع العلامات المتناثرة وتصوير الخلايا الحية. ب) تعدد استخداماته في نماذج مختلفة من السمية الخلوية ؛ و iii) التحليل شبه الآلي أو الآلي.
يوفر نظام التثقيب الكهربائي (انظر جدول المواد) إجراء مفتوحا وغير مكلف لا يتضمن مجموعات وحلول محددة4،5،6. علاوة على ذلك ، يمكن تكييف هذه الطريقة بسهولة للحصول على كفاءة تحويل مثالية وكثافة الخلايا العصبية المنقولة ، وخلط الخلايا الكهربائية مع الخلايا غير المثقلة بالكهرباء. تعمل الزراعة المشتركة مع الخلايا العصبية الساذجة (غير المثقبة بالكهرباء) على تحسين قابلية الخلايا المثقبة بالكهرباء بشكل كبير مقارنة بالثقافات منخفضة الكثافة. علاوة على ذلك ، فإنه يتيح وضع العلامات المتناثرة بكثافة قابلة للتعديل للخلايا العصبية المثقبة بالكهرباء ، مما يحافظ على مستوى ثابت من التعبير الجيني. من المهم استهداف 3-5٪ من الخلايا العصبية الكهربائية في فحوصات البقاء على قيد الحياة.
يسهل وجود ملصقات متفرقة بشكل أساسي أتمتة تحليل الصور لأن الخلايا مفصولة جيدا ويمكن تمييزها بسهولة. والجدير بالذكر أن هذا النموذج التجريبي يمكن تكييفه لاختبار جينات متعددة ذات أهمية من خلال الزراعة المشتركة للخلايا العصبية في نفس الوقت مع علامات الفلورسنت العصارية الخلوية المختلفة (على سبيل المثال ، بروتين الفلورسنت السماوي ، والبروتين الفلوري الأحمر (RFP) ، والبروتين الفلوري الأخضر (GFP)) في نفس البئر. على غرار فحوصات السمية الخلوية الأخرى (على سبيل المثال ، يوديد البروبيديوم أو نازعة هيدروجين اللاكتات) ، يعتمد الاختبار الموصوف هنا على حقيقة أن موت الخلايا العصبية مصحوب بتمزق غشاء الخلية. هذا يثير إطلاق بروتينات العصارة الخلوية عن طريق الانتشار ، وبالتالي فقدان مضان GFP.
يتم تقديم نموذج المختبر للسكتة الدماغية ، وهو نموذج OGD ، كمثال على السمية العصبية7،8،9. يستلزم هذا البروتوكول تعريض الخلايا العصبية الأولية لمخزن ملحي مشابه للسائل الدماغي النخاعي الاصطناعي ولكنه محروم من الأكسجين والجلوكوز. على الرغم من تقديم هذا النموذج كمثال على الإجهاد العصبي السام ، إلا أنه يمكن اختبار الظروف السامة للخلايا المختلفة بنفس سير العمل8،9. أخيرا ، يتيح وضع العلامات المتناثرة بسهولة تطوير تحليل التصوير الآلي. هنا ، تم إنشاء بروتوكول يعتمد على التألق المناعي القياسي وتحليل ImageJ في إعداد أصغر. بعد ذلك ، تم تكييف سير العمل هذا وتوسيع نطاقه باستخدام نظام تصوير الخلية الذي يسمح بتحليل آلي في التصوير المباشر في أوضاع الإنتاجية المتوسطة والعالية. في الختام ، تقدم هذه الورقة منهجية مرنة وبأسعار معقولة وقابلة للتطوير لدراسة بقاء الخلايا العصبية في نماذج تجريبية مختلفة للسمية باستخدام التصوير الحي والقياس الكمي الآلي.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يجب الإشراف على جميع الإجراءات التي تستخدم من قبل لجنة أخلاقيات البيولوجيا للحيوانات التابعة للمعهد وتنفيذها وفقا للوائح المحلية. تمت الموافقة على الإجراءات المعروضة هنا من قبل السلطة المفوضة وتتوافق مع اللوائح في إسبانيا وأوروبا.
1. الثقافة العصبية الأولية
ملاحظة: يتم تنفيذ جميع الخطوات داخل غطاء المزرعة ، باستخدام مواد ومحاليل معقمة للحفاظ على الظروف المعقمة.
| سطح | حجم PLL (مل) |
| أغطية 15 مم | 0.2 |
| أغطية 13 مم | 0.18 |
| 96 لوحة بئر | 0.07 |
| 24 طبق بئر | 0.3 |
| 6 صحن بئر | 2 |
| لوحة 60 مم | 4.5 |
الجدول 1: الأحجام المثلى من poly-L-lysine وفقا لمساحة السطح.
| الطلاء المتوسط | |||
| MEM | 42.5 | مل | |
| 10٪ مصل الخيول أو FBS * | 5 | مل | |
| 30٪ جلوكوز (0.6٪ تركيز نهائي) | 1 | مل | |
| PS (البنسلين ، 10000 وحدة / مل ؛ الستربتومايسين ، 10 مجم / مل) ؛ | 0.5 | مل | |
| وسط التثقيب الكهربائي | |||
| أوبتي-ميم | |||
| الوسط العصبي | |||
| الوسط العصبي القاعدي | 48.5 | مل | |
| ب -27 | 1 | مل | |
| جلوتاماكس 200 ملي | 0.125 | مل | |
| PS (البنسلين ، 10000 وحدة / مل ؛ الستربتومايسين ، 10 مجم / مل) ؛ | 0.5 | مل | |
| OGD المتوسطة (Tasca، et al. 2014) | |||
| كلوريدالهواء 2 | 1 | المليمتر | |
| كيه سي إل | 5 | المليمتر | |
| كلوريد الصوديوم | 137 | المليمتر | |
| KH2PO4 | 0.4 | المليمتر | |
| نا2HPO4 | 0.3 | المليمتر | |
| مغنكلوريد2 | 0.5 | المليمتر | |
| MgSO4 | 0.4 | المليمتر | |
| هيبس | 25 | المليمتر | |
| NaHCO3 | 4 | المليمتر | |
الجدول 2: تكوين الوسائط المختلفة المستخدمة.
| مساحة سطح الآبار والصفائح | حجم العمل | |||
| 96 لوحة بئر | 0.32 | سم2 | 0.1 | مل |
| 24 طبق بئر | 1.9 | سم2 | 0.5 | مل |
| 12 طبق بئر | 3.8 | سم2 | 1 | مل |
| 6 صحن بئر | 9.5 | سم2 | 2.5 | مل |
| لوحة 60 مم | 21.5 | سم2 | 6 | مل |
الجدول 3: مساحة سطح الأنواع المختلفة من الألواح وأحجام العمل.
| ظروف التثقيب الكهربائي: نبض التثقيب | |||||
| طول | V | فترة | N | د. المعدل | قطبيه |
| 2 مللي ثانية | 175 | 50 | 2 | 10 | زائد |
| ظروف التثقيب الكهربائي: نبض النقل | |||||
| طول | V | فترة | N | د. المعدل | قطبيه |
| 50 | 20 | 50 | 5 | 40 | زائد / ناقص |
الجدول 4: إعدادات التثقيب الكهربائي ل NEPA21.
2. بناء غرفة نقص التأكسج
3. الحرمان من الأكسجين والجلوكوز (OGD)
ملاحظة: بروتوكول OGD مقتبس من Tasca et al.7
4. التحليل بواسطة التألق المناعي القياسي و ImageJ
ملاحظة: قد يختلف وقت الاسترداد من 1 إلى 24 ساعة حسب الظروف.
5. تحليل في الوقت الحقيقي باستخدام محلل الخلية IN 2200
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يهدف هذا البروتوكول إلى إنشاء نموذج في المختبر للسكتة الدماغية. من المهم الحصول على كثافة عصبية كافية ، مما سيسمح بالتعرف على الخلايا العصبية الفردية المثقبة بالكهرباء لتحليلها بشكل فردي. تعتبر مرحلة الثقافة العصبية بعد الطلاء أمرا بالغ الأهمية أيضا. نضوج الخلايا العصبية في الثقافة تدريجي. سيختلف الاعتماد على عوامل النمو ونمو العصبي والاتصال والنشاط الفيزيولوجي الكهربي اختلافا كبيرا اعتمادا على المرحلة. في هذه الظروف المحددة في 4-6 أيام في المختبر ، على الرغم من أن الخلايا العصبية ممتدة جيدا ، إلا أن ال...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يوضح هذا البروتوكول طريقة فعالة لنمذجة السكتة الدماغية في المختبر. لتحقيق هذا الهدف ، اقترحنا وضع العلامات المتفرقة على الخلايا العصبية القشرية باستخدام نظام التثقيب الكهربائي NEPA215. هذا نظام مفتوح يسمح بتخصيص البروتوكول بأقل تكلفة تشغيلية مقارنة بالأنظمة الأخرى التي تستخدم مجموعات أو أجهزة محددة. تسمح الثقافة المختلطة للخلايا العصبية الساذجة والمثقبة بالكهرباء بمزيد من المرونة والمتانة مقارنة بالثقافة العصبية منخفضة الكثافة. هذا يسمح بدراسة تأثير الجين...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإفصاح عنه.
نود أن نشكر كارلوس دوتي على مشاركة خبرته في الثقافة العصبية. كما نشكر أليسيا مارتينيز روميرو من مرفق Cytomics Core التابع لمركز التحقيقات Principe Felipe (CIPF) ، والذي يدعمه تمويل FEDERER الأوروبي. يتم دعم المشروع من قبل وزارة الاقتصاد والقدرة التنافسية الإسبانية للكواشف والمواد و SAF2017 رواتب YDC و PF. يتم دعم PF أيضا من خلال المنحة RyC-2014-16410. يتم دعم CGN و PF من قبل Conselleria de Sanitat of Generalitat Valenciana ، بالإضافة إلى AGM (ACIF / 2019/015). يتم دعم Ángela Rodríguez Prieto من قبل وزارة العلوم والابتكار والجامعات الإسبانية ، بمنحة PRE2018-083562.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| أطباق بتري 10 سم | فيشر ساينتفيك ، SL | 1130-9283 | |
| 3.5 سم أطباق بتري | Sterilin | ||
| 75 سم 2< / sup> قارورة | Corning | 430641U | |
| B-27 | Life Technologies | 17504-044 | |
| لوحات زراعة الخلايا | Corning incorporation Costar & reg ؛ | 3513 | |
| حاضنة خلية | شركة Thermo Electron Corporation | موديل 371 | |
| مصفاة خلية 70 & ميكرو ؛ m | Falcon | 352350 | |
| أضواء باردة | Schott | 223488 | KL 1500 أغطية LCD |
| (15 مم) | Marienfeld | 111530 | |
| CU500 Cuvette Chamber | Nepa Gene | ||
| CU600 Cuvette Stand Holder | Nepa Gene | ||
| DAPI | Sigma-Aldrich Quimica، S. L. | D9542-10MG | 1: 2000 |
| DMSO | Panreac | A3672 | |
| ملقط دومون الناعم | FST | 11254-20 | |
| ملقط دومون الناعم | FST | 11252-00 | |
| EC-002S NEPA أكواف التثقيب الكهربائي ، مصفاة | نيبا | ||
| فالكون | 352350 | ||
| مقص ناعم - حاد | FST | 14028-10 | |
| مقص فاين - ToughCut r | FST | 14058-09 | |
| دجاج GFP IgY | Aves Labs | GFP-1010 | 1: 600 |
| جلوكوز | سيجما | 68769-100 مل | |
| مكمل غذائي جلوتا ماكس I 200 ملم 100 مل | فيشر ساينتفيك | 35050-061 | |
| HBSS | ثيرموفيشر | 14175-095 | https://www.thermofisher.com/es/es/home/technical-resources/media-formulation.156.html |
| هيبس 1 م | ثيرموفيشر | 15630-080 | |
| مصل الحصان | Invitrogen | 26050088 | |
| MEM | Thermofisher | 11095080 | https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/11095080#/11095080 |
| شريحة مجهر (بوليسين) | VWR 631-0107 | الأبعاد: 25 × 75 × 1 ملم | |
| ميول 4-88 | سيجما ألدريتش كيميكا ، إس إل. | 81381-250G | |
| إبر صفراء ، 30 مقياس | BD Microlance & trade ؛ 3 | 304000 | |
| NEPA21 جهاز الثقب الكهربائي | Nepa Gene | ||
| Neubauer | Blau العلامة التجارية | 717805 | |
| Neurobasal Medium | ThermoFisher | 21103-49 | |
| Opti-MEM | Invitrogen | 31985-062 | |
| Parafilm | كول بارمر | PM996 | |
| بارافورمالدهيد (PFA) ، 95٪ | سيجما ألدريتش كيميكا ، إس إل. | 158127-500G | استخدم الحل: 4٪ |
| PEI | Polysciences | 23966-1 | |
| Plasmid ل GFP | pCMV-GFP-ires-Cre ، الموصوف في Fazzari et al. ، Nature ، 2010 | ||
| Poly-L-Lysine | SIGMA | P2636 | |
| PS (البنسلين ، الستربتومايسين) | ملقط ThermoFisher | 15140122 | |
| المسننة | FST | 11152-10 | |
| مجهر | عالمي للأدوات | ||
| محاقن | BD Plastipak 1 مل | 303176 | |
| تريتون X-100 | سيجما ألدريتش كيميكا ، إس إل | رقم MDL: MFCD00128254 | |
| 25300054 | غير أيونية Trypsin-EDTA | ThermoFisher | |
| 15 مل | فيشر | 05-539-4 | |
| أنابيب 50 مل | VWR | 21008-242 | |
| Tupperware | - | تابروير محكم مع غطاء لولبي. SP بيرنر - تفتق 1 لتر ريدوندو يخدع روسكا. يمكن شراء أي Tupperware محكم المكافئ في أي سوبر ماركت. | |
| حمام مائي | مختبر شيلدون موديل 1224 | 1641951 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
