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方法文章

双荧光成像法鉴定分化的少突胶质细胞

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2025年5月29日

本文内容

摘要

来源: Schott, J. T., et al.大鼠少突胶质前体细胞培养物的制备及利用双红外荧光扫描定量少突胶质细胞生成.J. Vis. Exp. (2016)。

本视频展示了利用双荧光成像技术评估从幼鼠脑组织中分离的少突胶质前体细胞(OPCs)向少突胶质细胞分化的过程。该过程包括固定细胞、使用一抗及荧光标记的二抗对特定标志物进行染色,并通过荧光成像进行观察。表达髓鞘碱性蛋白(MBP)和少突胶质细胞转录因子2(Olig2)的已分化少突胶质细胞被识别出来,从而与仅表达Olig2的未分化前体细胞相区分。

方案

1. 检测板、储备液和少突胶质前体细胞基础培养基的制备

注意: 本文所述的大鼠 OPC 基础(Sato)培养基源自先前已发表的研究。其他培养基配方也可能适用于本实验流程。

  1. 将聚-L-赖氨酸(PLL)用无菌去离子水重悬至浓度为 10 µg/ml。将 400 μl 稀释后的 PLL 加入黑色侧壁、透明底的 24 孔组织培养级培养皿的每个孔中。
  2. 在 37 °C 组织培养箱中孵育 2 小时,或在 4 °C 冰箱中过夜,以完成组织培养皿的包被。
  3. 在接种细胞前至少 20 分钟吸除包被后的培养皿中的 PLL。将 24 孔板盖子部分打开,置于组织培养超净台中,使残留的 PLL 溶液自然干燥。接种分离的少突前体细胞(OPC)前需确认各孔已完全干燥。若塑料表面存在液态 PLL,细胞将无法贴附。
  4. 配制 N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)储备液(1,000 倍):将 100 mg N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)溶于 20 ml 的 Dulbecco 改良 Eagle 培养基(DMEM)中。分装后于 -20 °C 保存。
  5. 配制氢化可的松储备液(1,000 倍):向 1 mg 氢化可的松中加入 1 ml 乙醇,涡旋溶解。再加入 19 ml DMEM,混匀,分装后于 -20 °C 保存。已有研究表明,在基础培养基中添加氢化可的松可增强胶质细胞的存活率。
  6. 配制 d-生物素储备液(5,000 倍):将 2.5 mg d-生物素溶于 50 ml 磷酸盐缓冲液(PBS)中。加入 1–2 滴(每滴 5 µl)0.1 N NaOH 以助溶解。分装后于 -20 °C 保存。
  7. 配制胰岛素储备液(100 倍):将 25 mg 胰岛素溶于 50 ml 组织培养级水中。加入 250 µl 1 N HCl,混匀至溶液澄清。用 0.22 µm 滤器除菌,4 °C 保存,可使用长达 6 周。
  8. 配制 Sato 储备液(100 倍):
    1. 配制孕酮储备液(25 µg/µl):将 2.5 mg 孕酮溶于 100 µl 乙醇中。
    2. 配制亚硒酸钠储备液(400 ng/µl):将 4 mg 亚硒酸钠溶于 100 µl 0.1 N NaOH 中。加入 10 ml DMEM 并混匀。
    3. 向 100 ml DMEM 中加入 1 g 人脱铁转铁蛋白、1 g 牛血清白蛋白和 160 mg 腐胺,混匀至完全溶解。再加入 25 µl 孕酮储备液和 1,000 µl 亚硒酸钠储备液,混匀。分装后于 -20 °C 保存。
  9. 配制 OPC 基础培养基:每 100 ml DMEM(含 4.5 g/L D-葡萄糖、L-谷氨酰胺和 110 mg/L 丙酮酸钠),加入 100 µl NAC、100 µl 氢化可的松、20 µl d-生物素、1 ml 胰岛素、1 ml Sato 储备液、100 µl 微量元素 B、2 ml B-27 补充剂(50 倍)、1 ml 青霉素/链霉素(100 倍)。用 0.22 µm 滤器除菌,4 °C 保存。
  10. 配制血小板源性生长因子 AA(PDGF-AA)储备液(1,000 倍):将 250 μg 溶于含 0.1% 牛血清白蛋白(BSA)的 12.5 ml PBS 中,制成 20 μg/ml 溶液。分装后于 -80 °C 保存。
  11. 配制 OPC 增殖培养基:在 OPC 基础培养基中添加 20 ng/ml PDGF-AA。
  12. 配制 OPC 分化培养基:在 OPC 基础培养基中添加 45 nM 三碘甲腺原氨酸。
  13. 配制层析缓冲液:向 500 ml PBS 中加入 2.5 g BSA 和 2 ml 0.5 M 乙二胺四乙酸(EDTA),调节 pH 至 7.2。用 0.22 µm 滤器除菌,4 °C 保存。

2. OPC 分化的诱导及使用 4% 多聚甲醛固定

注意:在检测小分子对少突胶质发生的影响时,我们通常将药物溶解于二甲基亚砜(DMSO)中,配制1,000倍浓缩储备液,储存于-80 °C,使用时直接稀释至SATO培养基中,最终DMSO浓度为0.1%。我们未观察到该浓度的DMSO对少突胶质前体细胞(OPC)的增殖或分化产生任何影响(数据未显示)。

  1. 将 OPC 基础培养基预热至 37 °C,并将药物处理储备液解冻至室温。若需进行重复实验,每个处理组在 1.5 ml 离心管中准备约 1.25 ml 培养基;对于三重复样本,使用 2 ml 容量的离心管以预留余量。
  2. 通过将处理储备液直接稀释至 OPC 基础培养基中,为重复孔制备处理母液。短暂涡旋或轻轻混匀每种母液,以确保处理成分均匀分布。
  3. 制备 45 nM 三碘甲腺原氨酸(T3)作为阳性对照,并选择适当的溶剂作为阴性对照。将 10 mM T3 储备液在 1 ml OPC 基础培养基中按 1:1,000 比例稀释,然后进一步在处理母液中稀释,以必要时降低 DMSO 的终浓度。
  4. 逐个处理组吸除培养孔中的培养基,以避免细胞干燥。在玻璃巴斯德吸管末端使用 200 µl 枪头,以避免刮下孔壁上的黑色物质并混入培养物中。
  5. 使用 1 ml 移液枪沿孔壁缓慢加入 500 µl 处理母液。
  6. 将培养物在所需时间范围内孵育,每 2–3 天用新鲜处理培养基完全更换一次。我们通常在分化培养基中培养 4 天后观察到 30–40% 的 MBP+ 细胞比例。
  7. 在所需处理期结束后,配制新鲜的 4% 多聚甲醛(PFA)或将冷冻储备液解冻至室温。注意: PFA 具有极高毒性,必须在通风橱中配制。
  8. 吸除培养基,并沿孔壁缓慢加入 400 µl PFA 以固定细胞。在室温下孵育 20 分钟。
  9. 吸除 PFA,并沿孔壁缓慢加入 500 µl 无菌 Dulbecco 磷酸盐缓冲液(D-PBS,含 Ca2+ 和 Mg2+)以洗涤细胞。总共重复洗涤两次。最后一次洗涤液不要吸除。
  10. 用封口膜包裹培养板,于 4 °C 保存以备后续处理,或直接进入下一步操作。培养板可保存数周。

3. 免疫细胞化学与髓鞘碱性蛋白的定量分析

注意: 在24孔板上进行液体操作时,建议操作迅速,以避免细胞干燥。此处推荐使用多通道真空吸液器和多通道移液器。

  1. 将培养板恢复至室温,吸去孔内液体,每孔加入 250 μl 含 0.1% Triton X-100 和 5% 正常山羊血清(NGS)的 D-PBS(含 Ca2+ 和 Mg2+)。在室温下轻轻振荡孵育 1 小时。
  2. 在含 5% NGS 的 D-PBS(含 Ca2+ 和 Mg2+)中,按 1:1,000 稀释小鼠单克隆抗 MBP 抗体,按 1:200 稀释兔多克隆抗肌动蛋白(Actin)抗体,配制一抗孵育液。或者,在混合胶质细胞培养物中,可使用 1:1,000 稀释的兔多克隆抗 Olig2 抗体进行少突胶质细胞特异性归一化。按每孔 250 µl 的量准备足量的一抗溶液。
  3. 将一抗在 4 °C 下孵育过夜,时间为 16–18 小时,并保持轻柔振荡。
  4. 吸去一抗孵育液,在室温下用 500 µl D-PBS(含 Ca2+ 和 Mg2+)轻轻振荡洗涤 3 次,每次 10 分钟。
  5. 在洗涤培养板的同时,于含 5% NGS 的 D-PBS(含 Ca2+ 和 Mg2+)中按 1:500 稀释抗小鼠 680 和抗兔 800 二抗。配制该溶液时应尽量避免环境光暴露。
  6. 吸去最后一次洗涤液,每孔加入 250 µl 二抗孵育液。避光孵育,在室温下轻轻振荡孵育 1 小时。
  7. 吸去二抗孵育液,在室温下用 500 µl D-PBS(含 Ca2+ 和 Mg2+)轻轻振荡洗涤 3 次,每次 10 分钟。
  8. 使用可检测 700 nm 和 800 nm 荧光发射的成像系统扫描培养板。初始设置时,将焦平面偏移设为 3,MBP 的灵敏度设为 1.5,Actin 设为 5.0,Olig2 设为 3.5。根据需要调整灵敏度,避免信号过曝。
  9. 使用基于软件的半自动化方法定量分析少突胶质生成的程度。
    1. 在软件中将培养板分析模式设为“24 孔”,并在扫描图像的各孔外周对齐圆形区域。将归一化通道设为“800”,导出 700 nm(MBP)和 800 nm(Olig2/Actin)通道的总荧光强度和相对荧光强度。
    2. 将 700 nm 处的荧光强度除以 800 nm 处的强度,得到以相对荧光单位表示的归一化 MBP 表达量。计算重复测量值的平均值,并根据分析需要将表达量相对于 Day 0 +PDGF 对照组进行标准化。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
培养材料
PDGF-AAPeproTech Inc100-13A20 ng/mL
二甲基亚砜Sigma-AldrichD2650Hybri-Max 100 mL
三碘甲腺原氨酸Sigma-AldrichT639745 nM
富马酸氯马斯汀盐Sigma-AldrichSML0445-100MG1 μM
富马酸喹硫平半盐Sigma-AldrichQ3638-10MG1 μM
N-乙酰半胱氨酸Sigma-AldrichA91655 μg/mL
孕酮Sigma-AldrichP878360 ng/mL
聚-L-赖氨酸Sigma-AldrichP152410 μg/mL
腐胺Sigma-AldrichP750516 μg/mL
亚硒酸钠Sigma-AldrichS526140 ng/mL
氢化可的松Sigma-AldrichH013550 ng/mL
D-生物素Sigma-AldrichB463910 ng/mL
胰岛素Sigma-AldrichI66345 μg/mL
脱铁转铁蛋白Sigma-AldrichT1147100 μg/mL
牛血清白蛋白Sigma-AldrichA4161100 μg/mL
微量元素BCorning25-022-Cl1 x
B-27补充剂Life Technologies175040441 x
青霉素/链霉素Life Technologies151401221 x
DMEMLife Technologies11995-0651 x
24孔黑色Visiplate培养板(带盖)Perkin Elmer1450-605组织培养级
免疫细胞化学与定量分析
PFASigma-Aldrich100-13A4%
Triton X-100Sigma-Aldrich787870.10%
正常山羊血清Jackson Immuno Research005-000-1215%
小鼠单克隆抗MBP抗体BiolegendSMI-99P1:1000 稀释
兔多克隆抗肌动蛋白抗体Santa Cruz BiotecnologySC-72101:200 稀释
兔多克隆抗Olig2抗体MilliporeAB96101:1000 稀释
IRDye 680RD标记山羊抗小鼠IgGLicor926-680701:500 稀释
IRDye 800CW标记山羊抗兔IgGLicor926-322111:500 稀释
Alexa Fluor 594标记山羊抗小鼠IgGLife TechnologiesA110321:000 稀释
Alexa Fluor 488标记山羊抗兔IgGLife TechnologiesA110081:000 稀释
含DAPI的Prolong Gold抗荧光淬灭封片剂Life TechnologiesP36931
含Ca2+和Mg2+的DPBSCorning21-030-CV
Licor Odyssey Clx红外成像系统Licor

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Olig2