Gen- und Medikamentenabgabetechnologien (wie virale Vektoren und Nanopartikel) sind zu einem leistungsfähigen Werkzeug geworden, das angewendet werden kann, um bessere Einblicke in spezifische molekulare Pfade zu gewinnen, die bei neurodegenerativen Erkrankungen verändert wurden, und für die Entwicklung innovativer therapeutischer Ansätze1,2,3. Die Optimierung dieser Werkzeuge beruht auf der Quantifizierung von: (1) dem Ausmaß der Penetration im ZNS auf verschiedenen Verabreichungswegen und (2) der Ausrichtung auf bestimmte Zellpopulationen. Histologische Analysen werden in der Regel angewendet, um fluoreszierende Reportergene oder fluoreszierend markierte Nanopartikel in verschiedenen ZNS-Bereichen und über verschiedene Zelltypen hinweg zu visualisieren, die durch Immunfärbung für bestimmte Zellmarker identifiziert werden4,5. Obwohl dieser Ansatz wertvolle Informationen über die Bioverteilung des verabreichten Gens oder der Instrumente zur Medikamentenabgabe liefert, kann die Technik zeitaufwändig und arbeitsintensiv sein, da sie Folgendes erfordert: (1) Gewebefixierung, Kryokonservierung oder Paraffineinbettung und Schneiden; (2) Färbung für bestimmte zelluläre Marker, die manchmal Antigen-Retrieval erfordern; (3) Erfassung durch Fluoreszenzmikroskopie, die in der Regel die Analyse einer begrenzten Anzahl verschiedener Marker innerhalb desselben Experiments ermöglicht; (4) Bildverarbeitung, um eine ordnungsgemäße Quantifizierung des Interessensignals zu ermöglichen.
Die Durchflusszytometrie ist zu einer weit verbreiteten Technik geworden, die sehr spezifische Fluoreszenzmarker nutzt, um nicht nur eine schnelle quantitative Auswertung verschiedener Zellphänotypen in Zellsuspensionen zu ermöglichen, basierend auf der Expression von Oberflächen- oder intrazellulären Antigenen, sondern auch funktionelle Messungen (z. B. Apoptoserate, Proliferation, Zellzyklusanalyse usw.). Die physikalische Isolierung von Zellen durch fluoreszierende aktivierte Zellsortierung ist ebenfalls möglich, was weitere nachgelagerte Anwendungen (z.B. Zellkultur, RNAseq, biochemische Analysen usw.) ermöglicht. 6,7,8.
Die Gewebehomogenisierung ist ein kritischer Schritt, der notwendig ist, um eine Einzelzellsuspension zu erhalten, um zuverlässige und reproduzierbare zytometrische Auswertungen nachdemdurchzuermöglichen. Für die Homogenisierung des Gehirns und des Gehirngewebes wurden verschiedene Methoden beschrieben, hauptsächlich mit dem Ziel, Mikrogliazellen9,10,11zu isolieren; sie können insgesamt in zwei Hauptkategorien eingeteilt werden: (1) mechanische Dissoziation, die Schleif- oder Scherkraft durch einen Dounce Homogenisator (DH) verwendet, um Zellen aus ihren Nischen zu reißen und eine relativ homogenisierte Einzelzellsuspension zu bilden, und (2) enzymatische Verdauung, die auf inkubation von hackenden Gewebestücken bei 37 °C in Gegenwart von proteolytischen Enzymen wie Trypsin oder Papain beruht, was den Abbau der extrazellulären Matrix begünstigt, um eine fair homogeneZellezu erzeugen.
Unabhängig davon, welche Methode verwendet wird, wird nach der Gewebehomogenisierung ein Reinigungsschritt empfohlen, um Myelin durch Zentrifugation auf einem Dichtegradienten oder durch magnetische Selektion9,12zu entfernen, bevor man zu den nachgeschalteten Anwendungen übergeht.
Hier beschreiben wir ein Gewebeverarbeitungsverfahren auf Basis der Papainverdauung (PD), gefolgt von der Reinigung auf einem Dichtegradienten, optimiert, um lebensfähige heterogene Zellsuspensionen aus dem Maushirn oder Rückenmark zeitempfindlich und für die Durchflusszytometrie geeignet zu erhalten. Darüber hinaus beschreiben wir ein 9-farbene Strömungszytometrie-Panel und die Gating-Strategie, die wir im Labor angenommen haben, um die gleichzeitige Diskriminierung verschiedener ZNS-Populationen, lebender/toter Zellen oder Positivität für fluoreszierende Reporter wie grünes fluoreszierendes Protein oder Rhodaminfarbstoff zu ermöglichen. Durch die Anwendung dieser zytometrischen Durchflussanalyse können wir verschiedene Methoden der Gewebeverarbeitung, d.h. PD versus DH, in Bezug auf die Erhaltung der zellulären Lebensfähigkeit und der Erträge verschiedener Zelltypen vergleichen.
Die Details, die wir hierin angeben, können die Entscheidung über das Homogenisierungsprotokoll und die Antikörperkombination in der Durchflusszytometrie-Platte auf der Grundlage der spezifischen Zelltypen von Interesse und der nachgelagerten Analysen (z. B. temperaturempfindliche Anwendungen, Verfolgung spezifischer Fluoreszenzmarker, In-vitro-Kultur, funktionelle Analysen).