Este protocolo describe la derivación de gliales Precursores restringidos de fetales médulas espinales y mantuvieron in vitro ya sea para el trasplante o para el estudio de linaje oligodendrocíticos.
Artículo de método
Este protocolo describe la derivación de gliales Precursores restringidos de fetales médulas espinales y mantuvieron in vitro ya sea para el trasplante o para el estudio de linaje oligodendrocíticos.
Este es un protocolo para la derivación de los precursores gliales restringidas (GRP), las células de la médula espinal de E13 fetos de ratones. Estas células son precursores de los primeros dentro del linaje de células oligodendrocíticos. Recientemente, estas células han sido estudiadas como fuente potencial de las terapias de restauración en las enfermedades de la sustancia blanca. Leucomalacia periventricular (LPV) es la principal causa de la no-enfermedad genética materia blanca en la infancia y afecta hasta un 50% de los recién nacidos extremadamente prematuros. Los datos sugieren una mayor susceptibilidad del cerebro en desarrollo a la hipoxia-isquemia, estrés oxidativo y excitotoxicidad que se dirige selectivamente la materia blanca naciente. Gliales precursores restringidos (GRP), las células progenitoras de oligodendrocitos (OPC) y oligodendrocitos inmaduros (preOL) parecen ser los principales actores en el desarrollo de LPV y son objeto de continuar los estudios. Además, estudios previos han identificado un subgrupo de tejido del SNC que ha aumentado la susceptibilidad a la excitotoxicidad del glutamato comoasí como un patrón de desarrollo a esta susceptibilidad. Nuestro laboratorio está investigando el papel de los progenitores de oligodendrocitos en las células de CVP y el uso en la etapa de Fibra de desarrollo. Nosotros utilizamos estas células derivadas de PRFV en varios paradigmas experimentales para probar su respuesta para seleccionar las tensiones en consonancia con LPV. Células GRP puede ser manipulado in vitro en los OPC y preOL de experimentos de trasplante con los modelos de ratón de CVP y en modelos in vitro de PVL-como insultos como hipoxia-isquemia. Mediante el uso de células cultivadas y en estudios in vitro no se reduce la variabilidad entre los experimentos que facilita la interpretación de los datos. Las células cultivadas también permite el enriquecimiento de la población de GRP y reducir al mínimo el impacto de la contaminación de las células de no-GRP fenotipo.
Introducción
En este protocolo se muestra cómo extraer, seleccionar y placa de precursores gliales restringidas (GRP), las células de la médula espinal de E13 fetos de ratones. Estas células son precursores de los primeros dentro de los linajes de células oligodendrocíticos y los astrocitos y se definen por su expresión de A2B5. En el medio de GRP suplementado con FGF-2, los GRPs A2B5 + comenzará expresar la temprana oligodendrocíticos linaje marcadores PDGFαR y 1,2 NG2. Estas células del linaje de oligodendrocitos pasar a través de una serie de distintas etapas fenotípicos, cada uno de ellos caracterizado por cambios morfológicos, así como la expresión de marcadores específicos a las etapas de desarrollo.
Estas células precursoras se está estudiando actualmente como una fuente potencial de células basadas en enfoques terapéuticos en los trastornos de la materia blanca del sistema central nervioso, incluyendo la esclerosis múltiple, leucodistrofias y la leucomalacia periventricular (LPV) 3,4,5,6 6,7,8,9. Estas células precursoras gliales también se han utilizado en estudios de otros modelos de la sustancia blanca de enfermedades tales como la lesión de la médula espinal y la esclerosis lateral amiotrófica 10,11,12,13.
Nuestro laboratorio ha desarrollado un postnatal temprano hipoxia-isquemia modelo de ratón con el que están evaluando la eficacia de estas células derivadas de la médula espinal GRP como un enfoque restaurativo en el LPV, la principal causa de la parálisis cerebral 14,15,16. También hay un cerebro de roedores derivado modelo OPC que ha sido ampliamente utilizado para el estudio de lesiones sustancia blanca ya que las células GRP tienen una tendencia a diferenciarse en la vía astrocítico 17. El fenotipo OPC ya ha entrado en la vía linaje de los oligodendrocitos, un fenómeno que parece irreversible. Sin embargo, estamos interesados en evaluar la respuesta de un espectro más amplio de los progenitores de oligodendrocitos como GRPs y, posiblemente, incluso los derivados NEPs en E10.5. Por esta razón, hemos adoptado el modelo de la médula espinal deriva de GRP para nuestro trabajo.
Además de la utilización de GRP para el reemplazo de células, la derivación de estas células de tipo salvaje y modelos transgénicos de roedores de las enfermedades de la sustancia blanca permite el estudio adicional en la diferenciación glial en condiciones normales y la enfermedad en una configuración en in vitro. Publicaciones previas muestran evidencia de la vulnerabilidad selectiva de las células del linaje oligodendrocíticos precursor de diversos factores de estrés externos, como la excitotoxicidad del glutamato dependiente de la maduración, el estrés oxidativo y los factores implicados en la neuroinflamación seleccionados 18,19. Nuestros estudios se han centrado en la comprensión de los mecanismos celulares y moleculares subyacentes al desarrollo de estas lesiones de sustancia blanca, la evaluación de la susceptibilidad de las células en elel espectro de linaje de los oligodendrocitos a insultar, así como el análisis de supuestos enfoques terapéuticos.
Materiales
Todos los procedimientos con animales se ajustan a la política de PHS y el IACUC JHU. Todos los procedimientos se debe realizar en una campana de flujo laminar a fin de mantener condiciones asépticas. Comúnmente disecciones se realizan en una campana de flujo horizontal y en el trabajo in vitro en una campana de flujo vertical. Todos los medios utilizados frío durante la disección. Los ratones usados en nuestro estudio son un tipo salvaje cepa CD-1 y un transgénico GFP en un fondo C57/BL6. Un CD-1 presa de ratón produce normalmente 10 + fetos que son suficientes para semillas 1-2 T25 frascos. Típicamente, dos diques se sacrifican a la vez y fetales médulas espinales reunieron y se sembraron en un matraz T25 por presa. Una vez que las células han sido derivados que se pueden expandir y caracterizado in vitro para estudios posteriores.
1. Preparación de los Medios de Comunicación y Frascos
2. Instrumentos y otros material
3. La determinación de temporizado Pregnancy
Presas embarazadas del ratón o bien se ordenó a partir de fuentes comerciales que especifican la entrega en el día embrionario E12 o E13 del desarrollo del feto o el embarazo determina en casa. En resumen, dos mujeres se colocan junto a un macho en el final de la tarde y dejó toda la noche juntos. Al día siguiente las hembras se observó la presencia de la clavija de moco vaginal localizado. El tapón de moco es sólo una indicación de que se haya producido tan apareamiento animales se pesaron diariamente posteriormente para controlar la tasa de aumento de peso. El día se observa el tapón mucoso se define como un día embrionario (E1).
4. Derivación del tejido
5. Cultura Establecimiento
6. Immunopanning la población GRP
7. Congelación y almacenamiento de las células derivadas de
De CO 2 no se utiliza para anestesiar al animal, debido a los posibles efectos aguas abajo de la viabilidad de los fetos y en última instancia, las células derivadas. Además, será muy difícil de eliminar totalmente las meninges de la médula espinal durante el procedimiento de derivación, pero la combinación de medio de GRP y immunopanning eliminará estas células de crecimiento rápido. Del mismo modo, la médula espinal entera se cosecha a pesar de una mayor concentración ventral de la población GRP debido a su origen en la médula espinal ventral y dorsal, la migración de 20. Sin embargo el medio GRP selecciona para el fenotipo de GRP y que la población se maximiza por A2B5 immunopanning. Después de enchapado tejidos de la médula espinal, los cultivos in vitro se incuban durante dos pasajes, o alrededor de una semana. Después de 2 días en cultivo, las células de diferentes morfologías se puede observar en los matraces de cultivo de tejidos que indican el heteroheterogeneidad de la población, pero el medio GRP selecciona para el fenotipo de GRP. Estas células son una combinación de A2B5 + GRP, E-NCAM + precursores neuronales restringidas (PNR) y nestin + y A2B5-neuroepiteliales y células, posiblemente, la fibronectina + meníngeos. Además, los fenotipos más maduras pueden estar presentes marcadores que expresan incluyendo doublecortin y Tuj1 para linaje neuronal, para GFAP astrocitos y PDGFaR y Galc para linaje oligo A fin de maximizar una población altamente enriquecido de GRP de la piscina de partida heterogéneos (Figura 1A), las células pueden ser doble immunopanned para seleccionar y eliminar los NCAM-E + células seguido por la selección para la A2B5 + población de GRP vez densidad celular ha aumentado hasta aproximadamente 85-90% de confluencia en frascos T75. Estas células GRP mantener su capacidad de convertirse en astrocitos pesar de estar en un medio que selecciona para el fenotipo oligodendrocitos tan posterior A2B5 immunopanning puede ser necesario para mantener una población altamente enriquecido de GRP. Immunopanning Generrendimientos aliado hasta un 95% A2B5 + células pero para un rendimiento aún mayor A2B5 perlas magnéticas conjugadas (Miltenyi Biotec Corp.) se puede utilizar para proporcionar un rendimiento de hasta 97%. Vigilancia en las culturas de mantenimiento GRP como cambios en los medios regulares minimizar la proliferación de tipos de células no-GRP. Incluso en ausencia de BMP-4 los astrocitos pueden todavía ser encontrados y el agotamiento de los medios de comunicación, en particular, parece inducir la diferenciación a un fenotipo astrocitos. Aunque el suplemento B27 contiene triyodotironina hormona (T3), no ha habido ninguna tendencia observada para diferenciarse en oligodendrocitos en la población de GRP, sólo cuando los niveles más altos de T3 se añaden al medio de este fenómeno se produce. Sin embargo, un T3 libre B27 suplemento puede ser sustituido si hay una preocupación por la contaminación por los oligodendrocitos maduros (Figura 1B). Estas células GRP pueden ser fácilmente identificados por su morfología de soma pequeño con 2 o 3 procesos cortos pero para la detección de otros tipos de células que pueden estar presentes, immunocytochemistry se puede realizar para los anteriormente nombrados marcadores comunes de desarrollo y tipo de células específicas. Hay normalmente será una pequeña población persistente de A2B5 células que son neuroepitelial (NEP) y capaz de convertirse en cualquiera de GRP o PNR. Afortunadamente, las células más largos se mantienen en el medio de GRP es más probable que el medio se selecciona para el fenotipo de GRP.

Figura 1. Una) chapados en las células de la médula espinal de morfología heterogénea se observan después de 2 días en cultivo. B) Immunopanning maximiza una altamente enriquecido de GRP población de la piscina de partida heterogénea.
Trastornos de la materia blanca del sistema central nervioso incluyen un gran número de causas, incluyendo las causas genéticas, inflamatorias, isquémica y tóxica 19,21,22,23,24. Aunque la esclerosis múltiple y vasculopatías son la principal causa de la enfermedad de la materia blanca en los adultos, leucomalacia periventricular asociada a la prematuridad es la causa más común de lesión de la sustancia blanca en la población infantil. Con el fin de definir con mayor precisión los mecanismos de la enfermedad de estudio del linaje de células ofoligodendrocytic, que se ven muy afectados por el insulto perinatal, es necesario. GRPs fueron aisladas de la médula espinal de embriones de roedores y han demostrado ser tripotential en la naturaleza, dando lugar a oligodendrocitos y dos poblaciones distintas astrocitos, pero no se diferencian en neuronas 2,25,26. Del mismo modo, las células precursoras de oligodendrocitos (OPC) derivados de nervio óptico de rata y en el cerebro postnatal tardía o principios de embriones de rata se ha demostrado que madurar y convertirse en oligodendrocitos que funcionan en las condiciones adecuadas de los medios de comunicación 27,28. Además, fetal o adulta humana derivada OPC han sido más manipulado en los fenotipos de oligodendrocitos más maduros 29,30.
Células GRP se han aislado tanto de la médula espinal de ratas E13.5 y E12-13.5 en los ratones. En las diferencias de rata se han reportado entre las células GRP-dorsal y ventral derivado-en su respuesta a las condiciones que promuevan la generación de oligodendrocitos, astrocitos o ventral, con derivados de GRPs que presenta una mayor tendencia a diferenciarse en los fenotipos más maduros 25,26,28. Esto es puede ser debido a la migración ventral a dorsal de las células GRP nacientes, que podrían ser menos receptivos a las señales de diferenciación. Immunopanning permite la subpoblación que expresa A2B5 que ser aislado y se recoge para el mantenimiento de la cultura.
Nuestras culturas GRP de ratón se derivan de tejido total de la médula espinal que produce una población heterogénea, agrupado de células de las cuales las células de PRFV son seleccionados por química (medio) y las técnicas basadas en anticuerpos. Aunque nuestros estudios han utilizado las derivadas de la médula espinal de ratones células GRP, que recientemente ha sido informado de la obtención de células progenitoras derivadas del cerebro del ratón de oligodendrocitos que también son capaces de transformarse en oligodendrocitos maduros 31. Aquí las células derivadas inicialmente se cultivaron como oligospheres que el uso del medio de cultivo apropiado son manipulados en un PDGFαR enriquecida +, la población de OPC 31. Nuestros estudios se han centrado en el efecto de nuestro modelo de insulto hipóxico-isquémica en las células en el espectro de linaje de los oligodendrocitos del A2B5 + y PDGFαR-GRP precursores de la proteína básica de mielina (MBP expresar XXX oligodendrocitos maduros. De hecho, nuestro In vitro ha demostrado que estas células inmaduras GRP madura en las células que expresan MBP, ya sea en monocultivo o en co-cultivos con las neuronas corticales. Estas células pueden ser manipuladas en cultivo en vías de diferenciación específicos para el estudio de los mecanismos implicados en la lesión perinatal materia blanca. Hay varios modelos de ratones de enfermedades de la sustancia blanca que implican las células del linaje de los oligodendrocitos y la disponibilidad de esta población permite una exhaustiva investigación sobre los mecanismos que provocan la lesión, así como para explorar la utilidad de las posibles opciones de terapia celular.
Este estudio fue financiado por el Instituto Nacional de Salud [P30HD024061 NICHD (PTA), NINDS K08NS063956 (AF), y R01NS028208 (MVJ)] y la Fundación de Neurología Infantil. El contenido de este informe son de exclusiva responsabilidad de sus autores y no representan necesariamente las opiniones oficiales del Instituto Nacional de Salud, DHHS. Los autores no tienen conflictos de interés relevante para este estudio.
Queremos agradecer a la Dra. Devin Gary por su visión y comentarios sobre el uso de células GRP.
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Nombre del reactivo | Empresa | Número de catálogo | |
| DMEM / F12 01:01 | Invitrogen | 11320033 | |
| B27 | Invitrogen | 17504044 | |
| N2 | Invitrogen | 17502048 | |
| HR-FGF-básico | Invitrogen | PHG0026 | |
| Tripsina (0,05%) con EDTA | De calidad biológica, Inc. | 118-087-721 | |
| Poli-L-lisina HBr | Sigma | P1274-25MG | |
| La laminina | Sigma | L2020-1mg | |
| DNasa 1 | Sigma | DN25 |