2011年2月3日
我们介绍一种制备海马组织切片的方法,该方法可轻松适用于其他脑区。将脑切片置于多孔膜上,使培养基形成液-气界面。此方法可在培养中维持海马整体结构长达两周。
本实验的总体目标是培养海马区脑片。首先通过解剖分离出海马体,实验的第二步是将海马体切成薄片。
该实验步骤的第三步是分离并筛选海马体切片。实验步骤的最后一步是培养海马体切片。最终,可通过解剖镜或显微镜观察,获得显示健康有机海马体切片的结果。
大家好,我叫Jimena Opitz,是华盛顿大学Andres Bar博士实验室的一名科研人员。我将在西雅图演示海马体器官型离体培养(organotypic hippocampus, LICs culture)的操作流程。通常,初次接触该方法的研究人员会面临一定困难,原因在于需要快速解剖并切取海马组织,同时必须防止污染,确保无菌解剖溶液和切片培养的洁净条件。
培养基可提前最多三周配制,并按照书面方案中的描述在 4 摄氏度下保存。在进行海马脑片培养前,需先准备好培养物。必须对组织培养罩以及解剖过程中将使用的器械进行彻底灭菌。
首先,用70%乙醇擦拭组织培养罩的内表面。然后将解剖显微镜和所有解剖器械放入罩内。通过在载物台上放置一张干净的聚四氟乙烯片并安装新刀片,来准备组织切片机。
将组织切片机置于超净工作台内,使用紫外灯对所有表面和设备进行15分钟的消毒。紫外消毒程序完成后关闭紫外灯。在超净工作台内进行操作。
首先,准备用于培养海马脑片的六孔组织培养板。将750微升SEM加入六孔板的每个孔中。然后使用无菌镊子,将细胞培养插件放入组织培养板的每个孔中。
注意操作时不要在插入物下方困住气泡。每个细胞培养插入物的膜必须被脑片培养基润湿,这一点非常重要。如果膜是干燥的,请检查是否存在气泡。
如果膜位于 SCM 弯月面之上,可向孔中添加更多培养基。将制备好的培养板放入组织培养箱中,在 35 摄氏度、5% 二氧化碳条件下孵育,直至使用。
最后,准备一个冰桶,装入冰盐混合物,并将其放置在通风橱内的断头操作区域旁边。取一个100毫升的烧杯,加入解剖液,将烧杯插入冰盐混合物中,并用5%二氧化碳和95%氧气混合气体对溶液鼓泡10至20分钟,直至溶液颜色由粉红色变为橙色。
解剖液形成由冷冻和液体溶液组成的浆状混合物。现在,解剖环境和组织培养板已准备好用于解剖。P3至P7包裹。
本实验使用幼鼠进行操作。每次可同时制备最多三只幼鼠的脑片培养,本流程将以单只幼鼠为例进行说明。
迅速从断头的幼鼠身上取出脑组织,放入盛有100毫升解剖液Slurry Chill的烧杯中,浸泡1分钟。在此期间,向60毫米组织培养皿底部加入约10毫升冰冻解剖液,制备解剖皿。使用圆头小勺或显微铲,将脑组织从100毫升烧杯转移至盛有冷解剖液的60毫米培养皿中。确保脑组织完全浸没于解剖液中。
将含有脑组织的培养皿置于解剖显微镜下。通过解剖显微镜观察并定位脑组织。使用无菌解剖镊将脑组织移至视野中央。
用解剖镊子夹住脑组织的中线位置,并将其压在培养皿底部。使用海马体解剖工具,轻轻将大脑皮层半球从中脑区域剥离,同时保持中脑原位不动;理想情况下,不要将皮层半球从脑的其他部分完全分离,此时海马体已暴露。取海马体解剖工具,从一侧半球中挖出海马体。
然后使用解剖针尽可能清除海马体以外的组织。待第一个海马体分离并清理完毕后,从另一侧半球重复此过程以获取第二个海马体。接下来,使用无菌剪刀剪掉 P 1000 滤芯吸头的尖端。
将移液枪吸头安装到无菌的 P 1000 移液枪上。轻柔地吸取一个海马体,并将其移至组织切片机的聚四氟乙烯膜片上。然后以同样方式将第二个海马体放置到切片机上。
将海马半球置于其凹面侧,使其与刀片垂直对齐,并用特氟龙片吸去多余液体。将刻度盘或千分尺调至零位。将海马切成400 µm的切片。
另取一个剪去尖端的 P 1000 滤芯吸头,安装到无菌的 P 1000 移液器上。将约 10 毫升冷的 SCM 培养基倒入一个 60 毫米的无菌组织培养皿中。使用移液器吸取适量培养基,将海马脑片从切片机转移到培养皿中。
在对所有切片重复转移操作后,避免产生气泡,将培养皿置于解剖显微镜下。最后,使用虹膜刮匙和直刮匙,轻轻地将切片彼此分离。
将结构完整且无损伤的脑片与受损脑片分离开。结构清晰的海马脑片现已准备好进行培养。从培养箱中取出预先准备好的六孔组织培养板(内含 SCM 培养基和细胞培养插件),使用带有剪去尖端的宽口吸头的 P1000 移液器,将每张膜上转移 4 至 5 个独立脑片。
必要时,使用虹膜铲分离切片。注意不要将切片放置得过于靠近插入壁或彼此之间距离过近。小心操作,避免触碰切片,吸去细胞培养上表面多余的培养基。
插入膜。最后,将含有海马脑片培养物的培养板放回组织培养箱中,设置温度为35摄氏度,二氧化碳浓度为5%。
48 小时后,从组织培养罩内的培养箱中取出培养板。用移液器吸除培养基。每孔加入 750 µL 新鲜预热的 SCM。
再次确认细胞培养小室膜下无气泡产生。此为一个健康的海马脑片,已准备好进行培养。海马体的CA1、CA3和齿状回区域清晰可见且未受损伤。
图中显示的是一个受损的海马脑片,未用于培养。最后,这是一个海马脑片在培养四天后的健康示例。请注意,该脑片在解剖显微镜下呈白色,且表面洁净。
海马体中的 CA1、CA3 和齿状回区域清晰可见且未受损伤。一旦掌握,该技术若操作得当,约需一小时即可完成。
在进行该操作时,必须牢记使用适当的类固醇技术,并对组织操作轻柔。观看本视频后,您应能够充分掌握如何培养器官型组织及进行海马组织裂解。
感谢您的使用,祝您的实验顺利成功。
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本文介绍了一种培养海马区脑片的方法,该方法可适用于其他脑区。此技术可在体外培养中维持海马结构长达两周。
海马组织切片培养提供了一个生理学上相关的体外系统,可用于研究突触机制,在保持组织天然结构的同时实现精确的遗传和药理学操控。该平台支持神经科学药物研发中的早期靶点验证和机制性风险评估,弥合了体外实验与体内模型之间的差距。其灵活性和可重复性使其成为药物研发管线筛选和转化研究连续性的重要工具。
海马组织切片培养模型贯穿从早期靶点验证到先导化合物筛选及临床前研究的整个发现过程,支持迭代式假设检验和机制评估。