我们提供了神经细胞类型中表面抗原和/或细胞内抗原的流式细胞术分析方案的详细说明。解释了实验计划的关键方面、分步方法程序和流式细胞术的基本原理,以便神经生物学家能够利用这项强大的技术。
方法文章
我们提供了神经细胞类型中表面抗原和/或细胞内抗原的流式细胞术分析方案的详细说明。解释了实验计划的关键方面、分步方法程序和流式细胞术的基本原理,以便神经生物学家能够利用这项强大的技术。
流式细胞术已广泛用于定义免疫学、血液学和肿瘤学中的细胞群。在这里,我们详细描述了神经细胞类型中分化簇 (CD) 表面抗原和细胞内抗原的流式细胞术分析方案。我们对方法学程序的逐步描述包括:收获神经体外培养物,可选的羧基荧光素琥珀酰亚胺酯 (CFSE) 标记步骤,然后用偶联的 CD 抗体(例如 CD24、CD54)进行表面抗原染色,随后通过一抗/二抗或荧光标记的 Fab 片段进行细胞内抗原检测(Zenon 标记)。该视频演示了最关键的步骤。此外,还简要解释了实验计划的原则、关键控制的包含和流式细胞术分析的基本原理(识别目标群体和排除碎片;设门策略;光谱重叠补偿),以便使流式细胞术先验知识有限或受过特定培训的神经生物学家能够评估其效用并更好地利用这种强大的方法。
流式细胞仪已被广泛利用免疫学,血液学和肿瘤学,通过内在的散射特性,细胞表面的抗原表达,和其他荧光参数1-3定义细胞群。我们的见解血统发育和疾病有结果后,其最初的实现4,5个显著程度这一方法的不断细化。流的数量和整体分析潜在的意识提高术最近鼓励其在干细胞研究更广泛地使用,并且可以使在一个较短的时间框架6同样深刻的进展。然而,流式细胞术的应用,特别是分析和分离的神经种群早已被认为是具有挑战性的。在对比的是天然存在于悬浮液中的造血细胞,神经细胞类型通常由过度复杂的来源,其可包括神经胶质细胞和各种O收获疗法周围细胞以及过程承载神经元的一个复杂的网络。因此,神经生物学仍未实施流式细胞仪的多功能性,它在日常研究套路完整的潜力。然而,只要是可行的单细胞悬浮液可以产生(和协议已经设计和优化用于该目的7),流式细胞术和荧光激活细胞分选(FACS)可以被认为是在神经生物学分析剧目的一个有价值的元件8-11。

图1原理的流式细胞术分析和流量的部件仪的流式细胞仪包括三个主要系统:流体学,光学和电子学。细胞在悬浮液中简化的流被鞘flui完成(从主组织或离体培养的方法制备)通过水动力ð对焦,限制样品其中心的核心。该光学部件是由激光器照射细胞和光学过滤器,引导信号到相应的检测器的流。检测被转换成电子信号,然后由计算机处理和可视化的数据分析和门控在监视器上的光信号。 请点击此处查看该图的放大版本。
流式细胞方法利润的基本面,包括流式细胞仪的积木至少有一个基本的了解用户(审查见12,13;另参见图1)。的激光束相交一个流体动力学聚焦流体流包含该细胞悬浮液,这反过来又通过在“单一文件'相继的激光束。该intercepti上的小区(或任何其它粒子,就此而言)与激光产生的光的,从该询问点的散射。散射光可在延续激光方向(前方散射,与颗粒的大小有关),垂直以及其方向来检测(侧向散射;反射颗粒/细胞的granulosity)。这些上述的散射特性不要求特定的标签,这是为什么未标记样品(或还细胞碎片,气泡等 ),将生成的二元前向散射与侧向散射图中常用的初始门控信号(事件)。通过使用适当的激光和特异于相应的激发和发射光谱过滤器,一个细胞可以为它的阳性,强度的水平,或不存在的荧光标记进行分析。大多数流式细胞应用已经通过细胞表面抗原的集中表征。不同于造血lineag即,在神经系一直根据表面抗原的表达模式5少广泛定义。利用表面抗原的一个优点是,活细胞能够进行细胞分选范式诸如FACS。与此相反,细胞内抗原染色,需要固定和透化步骤,以介导的表位 - 抗体相互作用,排除需要活菌下游应用。值得注意的是,这样的方法仍然允许众多的定量分析14以及下游分析为RNA和蛋白质的表达15。血液学,免疫学和肿瘤学经常用来十多标记结合来定义特定亚群16。此外,质谱术或CyTOF现在可以用来分析多达30个参数同时17,18。
对神经干细胞的应用,以及原代培养14,19,20细胞在异质体外是一种常见的现象21-23。不表示感兴趣的目标人群的细胞体现为实验读数24,25一个潜在的混杂因素。方便的是,在异构细胞悬浮液存在于不同的细胞亚群承受不同的(已知的或尚待解码)抗原的表达谱,这可以被用来确定这些不同的人群。流式细胞仪可因此在解决细胞异质性起到至关重要的作用,并且由此促进生物医学应用( 体外测定法,细胞疗法),并通过集中最相关子集24,26上优化的定量读数。各种表面抗原组合已经确定,在过去几年中,以允许特定的神经细胞类型的定量和隔离。这包括CD133为神经干细胞的27中,CD15 / CD24 / CD29表面抗原的NSC的分离的组合,不同点的富集泰德神经元和神经嵴细胞28或CD15 / CD24 / CD44 / CD184 / CD271隔离神经胶质子集25,其他签名29,30之间。除了 神经元,神经胶质标记包括A2B5 31,CD44 25,NG2 32和33 GLAST。最近的出版物开发的脑floorplate前体标记CORIN 34,35,以丰富的多巴胺的前体帕金森细胞移植范式36。光盘的分子不仅是标记物,但是细胞-细胞相互作用和当中的小区的能力功能相关介体从细胞外基质分子响应线索和生长因子37。进一步提高组合的CD抗原库表征神经系的发展策略之一是使用一种称为胞内标记筛选并确定CD抗原组合感兴趣的特定细胞类型。最近,我们利用这种方法,并确定了CD4部9f - / CD200 高组合的表达模式作为一种新的方法用于富集从neurally分化诱导多能干细胞培养系统38的神经元亚群。在这里,我们包括与讨论后者协议(和可选的变体),其中表面染色和细胞内染色,可同时用于通过流式细胞术确定的神经细胞亚群。

实验协议选项图2的流程图。该图描述中涉及的协议的主要步骤的示意性表示。可选步骤(CFSE染料或细胞内的抗原标记)被浅灰色方框表示。收获后,有必要进行评估之前的细胞表面染色的神经细胞悬浮液的活力和细胞数目。积极作为以及阴性对照需要包含除所关注的样品。样品可以通过流式细胞仪进行分析和/或细胞分选范例使用。 请点击此处查看该图的放大版本。
虽然我们以前使用与二次抗体结合第一抗体细胞内染色38,我们现在通过荧光Fab片段(泽农标签),为轻微的变化引进第一抗体的非共价标记,从而减少了细胞操作39的步骤。此外,作为协议的通用性的又一个例子中,我们通过羧基琥珀酰亚胺酯(CFSE)表面抗原染色前使用的一个实验性的子集的可选标记。这样的CFSE预标记使两个细胞系或实验条件下立即直接比较(CFSE标记的VS。未标记的)单一样品管,减少变异或孵化时间的细微差异,节约抗体内。 CFSE是通常用于细胞跟踪40,在增殖41,42和条形编码实验43,44既定荧光染料。最后,虽然实际的分拣步骤(FACS,免疫细胞分离或immunopanning)不是该协议的一部分,在原则上,此处描述的收集和标识程序做,可以进行表面抗原或细胞内标记为基础分类应用收率样品15 25,28。
在本文中,我们的目标是:总结出可行的表面抗原染色协议25,28,总结了检测细胞内目标的协议,以及结合表面和细胞内的抗原分析38,出现细胞内CFSE染料标记步骤41,45作为实验选项COMparative分析神经细胞群,总结方法流式细胞仪分析(适当控制13,46,门控策略和数据呈现47)。
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1.神经细胞收获
2.细胞内染料标记用CFSE(图3)

图3.检测通过CFSE染料标记。的SH-SY5Y成神经细胞瘤细 胞两种细胞系之间的差分的CD表面抗原表达的是预先标记相比,未标记的BJ成纤维细胞用CFSE用于随后鉴定。共染色混合样品(右图)与表面标志物CD24或CD54(两者结合到APC)的证明,细胞系很容易分辨由于CFSE染色(箭头= SH-SY5Y;箭头= BJ成纤维细胞)。大多数的SH-SY5Y细胞表达CD24但不CD54(ICAM-1)。相比之下,BJ成纤维细胞(CFSE阴性)是CD54阳性,但主要是负面的CD24。“https://www.jove.com/files/ftp_upload/52241/52241fig3highres.jpg”目标=“_空白”>点击此处查看该图的放大版本。
3.细胞表面染色
| 管没有。 | 样品名称 | 抗原荧光 | 稀释 |
| 1 | 未染色细胞 | - | |
| 2 | 单染 | CD24-APC | 1时50 |
| 3 | 单染 | TUJ1-的Alexa Fluor 488nm的 | 1:2000 |
| 4 | 双染 | CD24-APC | 1:50 |
| TUJ1-的Alexa Fluor 488nm的 | 1:2000 | ||
| 五 | 单染 | 二级只:的Alexa Fluor 488nm的 | 1:2000 |
被包括在一个典型的流式细胞仪实验表1。L管IST。下表显示了一组所需的这个视频文章中描述的共染色实验样品管的最小的。一个理想的实验需要包括所有必要的控制(阴性,阳性以及补偿控制)对所获得的结果准确解释。
| 抗原 | 电池类型 | 参考 |
| CD15 | 神经干细胞 | [28,67] |
| CD24 | 神经细胞 | [28,68] |
| CD29 | 神经干细胞 | [28,69,70] |
| CD44 | 神经胶质细胞 | [25] |
| CD49f的 | 神经干细胞 | [38] |
| CD56(NCAM) | 神经细胞 | [71] |
| CD133 | 神经干细胞 | [27] |
| CD184 | 神经干细胞和神经胶质细胞 | [25] |
| CD200 | 神经细胞 | [38] |
| CD271 | 神经嵴干细胞 | |
| A2B5 | 神经胶质细胞 | [31] |
| CORIN | 多巴胺的前体 | [35,36] |
| FORSE1 | 神经干细胞(NSC) | [72] |
| GLAST | 神经胶质细胞 | [33] |
| NG2 | 神经胶质细胞 | [32] |
表2.选择的神经表面抗原。此表提供发现由各种神经细胞类型被表示在举例用于表征神经谱系表面抗原的增加面板表面表位的列表。注意,这个选择是远未完成,大多数这些标记也通过一系列其他神经和非神经细胞中的表达。因此,将需要的几个标记物的组合,以更好地确定和分离指示神经子集。
4.固定和透38
5.细胞内抗原染色的38(图4)

图4.共染色的表面和细胞内的蛋白质。流式细胞术数据举例说明了主+二级抗体为基础的对与表面染色组合泽农荧光素为基础的细胞内染色的比较。在y轴(左上象限)和x轴(右下象限)独家阳性细胞显示染色MAP2和CD24,分别。后共染色,共用MAP2和CD24的表达可以看出,在右上象限(右图)。使用比较的Alexa Fluor 488(最高; AF488)与泽农荧光素(底)部MAP2标签产生类似的结果,请点击这里查看该图的放大版本。
6.流式细胞仪分析
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这里介绍的协议允许多功能的实验方法( 图2)。在其最短的版本( 步骤1,3和6),它可以被认为是表面抗原的简单染色的指南。在它的更复杂的形式,一些共标记的范例与一系列胞内抗原可以追求(任选的步骤2和/或4至5)。此外,将CFSE标记步骤举例说明它的应用程序,用于细胞-细胞相互作用的研究细胞标记/亚群的跟踪或流式细胞条码实验( 步骤2)。存活细胞群体(来自步骤2获得和/或3)是适合于细胞分拣范式(FACS)和下游分析,包括后排序细胞培养物。另一方面,将合并的细胞内和细胞表面抗原染色( 步骤3至5)提供在自己的权利的分析读出的机会。例如,确定共定位于神经细胞群的特定子集某些CD抗原(由我们Turaç 等 38应用到识别CD49f的
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这里介绍的协议是公认的用于从人干细胞来源的神经细胞培养物,但也可以同样适用于其他的神经细胞来源,包括原代组织或神经细胞系。除了 胚胎来源,神经干细胞或祖细胞,可以提取自成人脑27的神经区域。此外,流式细胞仪和FACS可以被利用来量化,分 析和分离各种细胞群体,包括成熟的神经元54,星形胶质细胞33,小胶质细胞55,少突56,或内皮细胞57从出生后的脑组织。
不管来源如何,对于实验每种细胞类型被确定为固定和透化需要的最佳条件,如过量的任一步骤的可能导致影响流式细胞读出散射特性的巨大变化。该协议的效率,还取决于STABIL表面分子的性张贴通透。应当注意的是,不同的表面抗原决定簇可以受细胞操作的程序,以不同程度的一部分。还酶促收获用胰蛋白酶更换或LIBERASE-1,例如,可能会影响到的范围内的细胞表面表位,但在较小的程度相比的Accutase或木瓜蛋白酶7的用法。
特定表...
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作者声明没有潜在的利益冲突。
我们的研究计划由德国研究基金会 (DFG) 的 Emmy Noether 计划资助,资助 PR1132/3-1。感谢弗莱堡大学 Müller-Fahnenberg 基金会的进一步支持。这项研究得到了德国研究基金会 (GSC-4, Spemann Graduate School) 的卓越倡议 (Excellence Initiative) 的部分支持。
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| 吐温-20 洗涤剂 | Calbiochem | 655205 | |
| 羧基荧光素琥珀酰亚胺酯 (CFSE) | eBioscience | 65-0850-84 | |
| DMSO | AppliChem | A1584 | |
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| 细胞培养处理的培养瓶 (T 25) | NUNC | 156367 | |
| 细胞培养处理的培养瓶 (T 75) | NUNC | ||
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| 移液器吸头(1-200 µl) | 康宁 | 4126 | |
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| 血清移液管,10 ml | 康宁 | 4101 | |
| 血清移液管,25 ml | 康宁 | 4251 | |
| 微量离心管 (0.5 ml) | Sarstedt | 72,699 | |
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