2014年1月30日
成功研究小胶质细胞生物学的一个关键在于,从小胶质细胞从中枢神经系统组织中分离的过程中,保持其免疫功能的 ex vivo 状态。通过旋转振荡法分离小胶质细胞,可获得高纯度且具有免疫功能的细胞培养物,这一点在使用促炎刺激物脂多糖(LPS)和 Pam3CSK4(Pam)激活小胶质细胞后,通过荧光成像、免疫细胞化学和 ELISA 检测得以验证。
本实验的总体目标是从新生小鼠中分离皮层小胶质细胞。首先从新生小鼠中显微解剖获取皮层脑组织,然后在体外培养混合胶质细胞 17 至 21 天,以完成该过程。
接下来,从这些混合胶质细胞培养物中分离小胶质细胞。最后一步是将小胶质细胞接种到细胞培养板中,以进行后续实验。最终通过免疫荧光显微镜和ELISA检测,证明该分离方案能够保持小胶质细胞的免疫表型和功能特性。
该方法的可视化演示至关重要,因为显微解剖过程中涉及的步骤难以操作。成功实施该操作既需要速度,也需要准确性:操作过慢会降低细胞得率,而脑膜去除不完全则会污染胶质细胞培养物并阻碍胶质细胞生长。
首先制备小胶质细胞完全培养基(以下简称 MCM)。每只幼鼠准备一个烧瓶,并至少孵育一小时。此平衡步骤对成功至关重要。
接下来,准备分装并置于冰上冷却。每个幼鼠所需的所有培养基分装六毫升 MCM,并在解剖前于 37°C 水浴中预热。用 70% 乙醇擦拭水平气流工作台和解剖显微镜。
接下来,将手术所需的已灭菌外科器械放入工作区域。准备一个盛有解剖介质的无菌培养皿用于获取头部,另备一个用于解剖。将剪切介质分装至单独的培养皿中,用于剪切脑组织。
断头并取出脑组织后,将新鲜分离的脑置于解剖显微镜下观察脑膜,注意保持背侧朝上且干燥。用镊子尖插入中脑与皮层交界处固定脑组织。固定后,彻底去除背侧皮层的脑膜。
接下来,去除脑腹侧的脑膜,以最大限度提高小胶质细胞的纯度和得率。必须彻底清除所有脑膜组织。将大脑皮层与其他脑组织分离。
务必去除皮层腹侧或内侧可能残留的任何皮质脑膜。去除脑膜组织后,将皮层组织放入先前准备好的剪切皿中。在二级生物安全柜中操作,使用剪刀剪碎脑组织。
将剪碎的组织转移至一个15毫米的锥形管中。分别用一毫升消化液冲洗剪刀和剪碎组织用的培养皿,以最大限度提高收获量。收集冲洗液,并将其加入含有剪碎组织的15毫升锥形管中。
将组织悬液静置一到两分钟,使剪碎的组织沉降至管底。静置后,小心移除并弃去上清液2 mL,注意不要扰动已沉淀的组织碎片。向组织碎片中加入3 mL 预先预热的MCM,然后用力振荡混匀组织。
三棱针操作完成后,不应有明显的固体组织残留。使用同一移液枪头再加入三毫升MCM,以收集枪头内的残留匀浆样本。收集完毕后,离心剪碎的组织以沉淀细胞。
当离心完成后,将沉淀的细胞放回生物安全柜中。小心移除并弃去上清液。轻柔地重悬。
用两毫升预热的MCM重悬细胞沉淀,然后将重悬的细胞悬液加入先前准备好的培养瓶中。将细胞培养24小时。24小时后,轻轻将培养瓶叩击手掌,以分散组织碎片。
轻敲前后均需检查细胞,确保碎片已完全去除。随后,更换为新鲜的MCM培养基,并将培养瓶放回培养箱。每日观察细胞,以监测其生长状况和污染情况。
大约 17 到 21 天后,小胶质细胞将准备收获。为确定细胞是否已准备好,需在倒置相差显微镜下观察。当小胶质细胞达到约 40% 的汇合度时,即可进行收获。此时,它们呈现为微小、明亮的球形细胞,以单层形式生长于其他细胞之上。
为分离小胶质细胞,用力将培养瓶在实验台面上轻敲。这种震荡利用小胶质细胞黏附性较低的特性,有助于将其与其他胶质细胞分离。用多聚甲醛密封培养瓶瓶盖,将混合胶质细胞培养物置于温度可控、无加湿的旋转摇床中旋转5小时。
此后,需肉眼观察小胶质细胞是否已从培养瓶表面脱落。在倒置相差显微镜下,小胶质细胞呈明亮的球形悬浮细胞。培养瓶底部会残留一层星形胶质细胞和少突胶质细胞。
接下来,将含有小胶质细胞的上清液收集到无菌的锥形离心管中,并重悬。用温热的小胶质细胞生长培养基重悬小胶质细胞沉淀,并使用血细胞计数板测定细胞浓度。24小时后,在24孔板中的塑料或无菌玻璃盖玻片上接种细胞。
更换为新鲜的温热MGM培养基,以去除悬浮细胞和碎片。此步骤对细胞存活以及维持小胶质细胞的静息状态至关重要;完成换液后,小胶质细胞可立即用于实验,以评估小胶质细胞纯度。来源于内源性表达GFP的小胶质细胞的细胞培养物,使用IBA1抗体进行巨噬细胞抗原染色,并用DAPI复染。
为了观察细胞核,超过95%的细胞表现出GFP IBA1与dpi的共定位。在用LPS刺激细胞后,小胶质细胞从较小的双突起表型转变为类似阿米巴样的形态。P65的免疫荧光染色结果表明,在正常条件下,P65在细胞质中呈弥散分布。
然而,在经过两小时的Pam P处理后,P65免疫反应性显著转移至细胞核,从而证实分离得到的微胶质细胞保留了其生化免疫功能。在暴露于PAM或LPS后,检测了促炎性细胞因子TNFα的分泌情况。观看本视频后,您应能充分理解如何从新生小鼠中分离皮层微胶质细胞,以获得最佳实验结果。
保持无菌操作技术并彻底清除解剖皮层区域中的脑膜组织至关重要。
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本文介绍了一种从小鼠新生鼠中分离皮层小胶质细胞的方法,强调了在操作过程中保持小胶质细胞免疫功能的重要性。该分离方法包括显微解剖脑组织、培养混合胶质细胞,随后分离小胶质细胞用于实验。
从新生小鼠中分离功能性小胶质细胞,可保留其免疫表型及对炎症刺激的反应性,从而在神经免疫靶点验证中实现机制层面的风险评估。该体外模型通过维持与中枢神经系统疾病通路相关的静息态和激活态,提高了早期发现阶段的预测可信度。该方法为筛选免疫调节化合物及在临床前工作流程中评估靶点结合提供了具有疾病相关性的实验体系。
该分离方法通过提供可重复的小胶质细胞平台,适用于神经免疫学中的作用机制研究和表型筛选,从而契合从靶点验证到先导化合物发现的研究连续过程。