Ce protocole décrit la dérivation de précurseurs gliales fœtales restreintes de la moelle épinière et maintenues in vitro, soit à la transplantation ou à l'étude de la lignée oligodendrogliome.
Article de méthode
Ce protocole décrit la dérivation de précurseurs gliales fœtales restreintes de la moelle épinière et maintenues in vitro, soit à la transplantation ou à l'étude de la lignée oligodendrogliome.
Il s'agit d'un protocole pour la dérivation de la gliales restreints précurseurs (GRP), les cellules de la moelle épinière de fœtus de souris E13. Ces cellules sont les signes précurseurs de la lignée cellulaire oligodendrogliome. Récemment, ces cellules ont été étudiées en tant que source potentielle de thérapies réparatrices dans les maladies de la substance blanche. Leucomalacie périventriculaire (PVL) est la principale cause de non-maladie génétique de la substance blanche dans l'enfance et touche jusqu'à 50% des grands prématurés. Les données suggèrent une sensibilité accrue du cerveau en développement à l'hypoxie-ischémie, le stress oxydatif et l'excitotoxicité qui cible sélectivement naissante de la substance blanche. Gliales précurseurs restreintes (GRP), des cellules progénitrices oligodendrocytes (OPC) et les oligodendrocytes immatures (preOL) semblent être des acteurs clés dans le développement de PVL et font l'objet de poursuite d'études. En outre, des études antérieures ont identifié un sous-ensemble du tissu du SNC qui a augmenté la sensibilité au glutamate excitotoxicité queainsi que d'un modèle de développement à cette sensibilité. Notre laboratoire étudie actuellement le rôle de progéniteurs d'oligodendrocytes dans les cellules PVL et l'utilisation à l'étape de GRP de développement. Nous utilisons ces cellules dérivées GRP dans plusieurs paradigmes expérimentaux pour tester leur réaction à sélectionner des contraintes compatibles avec PVL. Cellules GRP peut être manipulé in vitro dans les OPC et preOL pour des expériences de transplantation avec des modèles de souris et de PVL dans les modèles in vitro de PVL-comme les insultes, y compris l'hypoxie-ischémie. En utilisant des cellules en culture et dans les études in vitro il serait réduit la variabilité entre les expériences qui facilite l'interprétation des données. Les cellules cultivées permet également à l'enrichissement de la population GRP, tout en minimisant l'impact de contaminer les cellules de phénotype non-GRP.
Introduction
Dans ce protocole, nous montrons comment extraire, sélectionnez et la plaque gliales restreints précurseurs (GRP), les cellules de la moelle épinière de fœtus de souris E13. Ces cellules sont les signes précurseurs au sein des lignées cellulaires oligodendrogliome et astrocytaire et sont définies par leur expression de A2B5. Dans le milieu de GRP complétée avec le FGF-2, les A2B5 GRP + seront commencer à exprimer au début des années oligodendrogliome lignée marqueurs PDGFαR et NG2 1,2. Ces cellules de la lignée des oligodendrocytes passer à travers une série de phases distinctes phénotypiques, chacun d'eux caractérise par des changements morphologiques, ainsi que l'expression de marqueurs spécifiques à des stades de développement.
Ces cellules précurseurs sont actuellement à l'étude comme une source potentielle pour la cellule à base approches thérapeutiques dans les troubles de la question du système nerveux central blanc, y compris la sclérose en plaques, les leucodystrophies et la leucomalacie périventriculaire (PVL) 3,4,5,6 6,7,8,9. Ces cellules précurseurs gliales ont aussi été utilisés dans les études d'autres modèles blancs maladie de la substance comme lésion de la moelle épinière et la sclérose latérale amyotrophique 10,11,12,13.
Notre laboratoire a mis au point un premier modèle de la souris postnatale hypoxie-ischémie avec laquelle nous évaluons l'efficacité de ces cellules dérivées moelle épinière GRP comme une approche réparatrice en PVL, la principale cause de la paralysie cérébrale 14,15,16. Il ya aussi un cerveau de rongeur modèle dérivé OPC qui a été largement utilisé pour l'étude des blessures de la substance blanche, car les cellules GRP ont tendance à se différencier en la voie astrocytaire 17. Le phénotype OPC est déjà entré dans la voie de la lignée des oligodendrocytes, un phénomène qui semble irreversible. Cependant, nous sommes intéressés à évaluer la réponse d'un spectre plus large de progéniteurs d'oligodendrocytes, y compris PEB et peut-être même les PES dérivés à E10.5. Pour cette raison, nous avons adopté la moelle épinière provenant modèle GRP pour notre travail.
En plus de l'utilisation de PEB pour le remplacement des cellules, la dérivation de ces cellules de type sauvage et des modèles de rongeurs transgéniques des maladies de la substance blanche permet une étude plus approfondie dans la différenciation gliale dans des conditions normales et la maladie lors d'un réglage in vitro. Les publications précédentes montrent des signes de vulnérabilité sélective des cellules précurseurs oligodendrogliome lignée à divers facteurs de stress extérieurs tels que l'excitotoxicité du glutamate de maturation dépend, stress oxydatif, et les facteurs impliqués dans certains neuroinflammation 18,19. Nos études ont porté sur la compréhension des mécanismes cellulaires et moléculaires sous-tendent le développement de ces blessures de la substance blanche, d'évaluer la sensibilité des cellules àle spectre lignée oligodendrocyte d'insulter ainsi que l'analyse des approches thérapeutiques putatifs.
Matériels
Toutes les procédures impliquant des animaux conformes à la politique du PHS et le JHU IACUC. Toutes les procédures doivent être effectuées dans une hotte à flux laminaire afin de maintenir des conditions d'asepsie. Couramment dissection sont réalisées dans une hotte à écoulement horizontal et dans travail vitro dans une hotte à écoulement vertical. Tous les médias utilisés à froid pendant des dissections. Les souris utilisées dans notre étude sont d'un type sauvage souche CD-1 et une GFP transgénique dans un contexte C57/BL6. Un CD-1 du barrage de la souris donne généralement de 10 foetus + qui sont suffisants pour semences 1-2 flacons T25. En règle générale, deux barrages sont sacrifiés à la fois et la moelle épinière du fœtus en commun et étalées dans 1 flacon T25 par barrage. Une fois que les cellules ont été obtenues, ils peuvent être étendues et caractérisées in vitro pour des études ultérieures.
1. Préparation des milieux et des flacons
2. Instruments et M Autreatériel
3. Déterminer Timed Pregnancy
Barrages de souris enceintes sont soit commandés auprès de sources commerciales précisant la livraison le jour embryonnaire E12 ou E13 du développement du fœtus ou de grossesse constatée dans la maison. En bref, deux femelles sont placés ensemble avec un mâle dans l'après-midi et laissé une nuit ensemble. Le lendemain, les femelles sont observées pour la présence du bouchon muqueux situé par voie vaginale. Le bouchon muqueux est seulement une indication que l'accouplement a eu lieu pour que les animaux sont ensuite pesés quotidiennement pour surveiller le rythme d'augmentation du poids. Le jour où le bouchon muqueux est observé est défini comme jour embryonnaire un (E1).
4. Dérivation des tissus
5. Mise en place de la culture
6. Immunopanning la population GRP
7. Congélation et de stockage de cellules dérivées
CO 2 n'est pas utilisé pour anesthésier l'animal en raison de l'effet possible en aval sur la viabilité des fœtus et, finalement, les cellules dérivées. En outre, il sera très difficile d'éliminer totalement les méninges de la moelle épinière au cours de la procédure de dérivation, mais la combinaison de milieu GRP et immunopanning permettra d'éliminer ces cellules à croissance rapide. De même, le cordon médullaire est récolté toute en dépit d'une plus grande concentration ventrale de la population GRP en raison de sa originaires de la moelle épinière ventrale et dorsale migration 20. Toutefois, le milieu de GRP sélectionne pour le phénotype GRP et que la population est maximisée par A2B5 immunopanning. Après étalement des tissus de la moelle épinière, les cultures in vitro sont incubées pendant deux passages, soit environ une semaine. Après 2 jours de culture, les cellules de morphologies différentes peuvent être observées dans les flacons de culture tissulaire indiquant l'hétérohétérogénéité de la population, mais le milieu de GRP sélectionne pour le phénotype GRP. Ces cellules sont une combinaison de A2B5 + de fibre de verre, E-NCAM + de neuronales précurseurs restreintes (PNR) et nestine +, des cellules neuro-A2B5 et éventuellement la fibronectine + méningés cellules. En outre, les phénotypes les plus matures peuvent être présents y compris les marqueurs exprimant doublecortine et Tuj1 pour la lignée neuronale, GFAP pour les astrocytes et PDGFaR et GalC pour la lignée oligo Afin de maximiser hautement enrichi GRP de la population de la piscine à partir hétérogène (figure 1A), les cellules peuvent être à double-immunopanned pour sélectionner et d'éliminer les E-NCAM + de cellules suivie par la sélection pour la A2B5 + de la population GRP fois la densité des cellules a augmenté à environ 85-90% de confluence dans des flacons T75. Ces cellules GRP maintenir leur capacité à devenir des astrocytes en dépit d'être dans un milieu qui sélectionne pour le phénotype des oligodendrocytes afin ultérieure A2B5 immunopanning peut être nécessaire pour maintenir une population hautement enrichi GRP. Immunopanning GENERrendements allié jusqu'à 95% A2B5 + de cellules, mais pour le rendement encore plus A2B5 billes magnétiques conjuguées (Miltenyi Biotec Inc) peut être utilisé pour fournir un rendement de jusqu'à 97%. Vigilance dans les cultures GRP de maintenance telles que les changements de supports réguliers permettra de minimiser la prolifération des types de cellules non-GRP. Même en l'absence de la BMP-4 astrocytes peuvent encore être trouvés et appauvri les médias, en particulier, semble induire la différenciation d'un phénotype astrocytaire. Bien que le supplément B27 contient l'hormone de tri-iodothyronine (T3), il n'y a pas la tendance observée à se différencier en oligodendrocytes dans la population GRP, uniquement lorsque des niveaux plus élevés de T3 sont ajoutés au milieu de ce phénomène ne se produit. Toutefois, un T3 libre B27 supplément peut être substitué si il ya une préoccupation pour la contamination par les oligodendrocytes matures (figure 1B). Ces cellules GRP peuvent être facilement identifiés par leur morphologie du soma petite avec 2 ou 3 processus courts, mais à l'écran pour d'autres types cellulaires qui peuvent être présents, immunocytochemistry peut être effectuée que pour les communes précédemment cités marqueurs de type de développement et de la cellule spécifiques. Il y aura généralement une petite population persistante de A2B5 des cellules qui sont neuroépithéliale (NEP) et capable de devenir soit GRP ou PNR. Heureusement, les cellules les plus longues sont maintenues dans le milieu GRP plus il est probable que le milieu sera sélectionné pour le phénotype GRP.

Figure 1. A) plaqué cellules de la moelle épinière de morphologie hétérogène sont observées après 2 jours de culture. B) Immunopanning maximise une très GRP enrichi la population de la piscine à partir hétérogène.
Les troubles de la matière blanche du système nerveux central comprend un grand nombre d'étiologies, y compris génétiques, les causes inflammatoires, ischémiques et toxiques 19,21,22,23,24. Bien que la sclérose en plaques et vasculopathies sont la principale cause de la maladie de la substance blanche chez les adultes, la leucomalacie périventriculaire associée à la prématurité est la cause la plus fréquente de blessures de la substance blanche dans la population infantile. Afin de mieux délimiter les mécanismes des maladies une étude plus approfondie de la lignée des cellules ofoligodendrocytic, qui sont fortement touchés par l'insulte périnatale, est nécessaire. PEB ont été isolés à partir de la moelle épinière des rongeurs embryonnaire et se sont révélés tripotential dans la nature, donnant lieu à des oligodendrocytes et astrocytes deux populations distinctes, mais ne se différencient en neurones 2,25,26. De même, les cellules précurseurs d'oligodendrocytes (OPC) provenant du nerf optique chez le rat et à la fin du cerveau embryonnaire ou postnatale précoce chez le rat ont été démontrées à échéance en oligodendrocytes qui fonctionnent dans les conditions appropriées médias 27,28. En outre, fœtales ou adultes dérivées de l'homme OPC ont encore été manipulés en plus matures phénotypes oligodendrocytes 29,30.
Cellules GRP ont été isolés à la fois de la moelle épinière de rats et E13.5 E12-13.5 chez la souris. Dans les différences de rat ont été signalés entre les cellules GRP dorsale et ventrale-dérivé dans leur réponse à des conditions qui favorisent la production d'oligodendrocytes, les astrocytes ou avec ventrale dérivés PEB présentant une plus grande propension à se différencier en des phénotypes plus matures 25,26,28. C'est peut être dû à la face ventrale de la migration dorsale des cellules GRP naissantes, qui pourraient être moins réceptifs aux signaux de différenciation. Immunopanning permet de la sous-population qui exprime A2B5 à être isolées et recueillies pour le maintien en culture.
Nos souris cultures GRP sont dérivées de tissus de la moelle épinière qui donne au total un groupe hétérogène, la population regroupée de cellules à partir desquelles les cellules GRP sont sélectionnés par des méthodes chimiques (moyennes) et les techniques de base d'anticorps. Bien que nos études ont utilisé la moelle épinière de souris des cellules dérivées GRP, il a plus récemment été rapporté la dérivation de cellules de cerveau de souris progénitrices oligodendrocytes dérivées qui sont également capables de développer en oligodendrocytes matures 31. Ici, les cellules dérivées sont initialement cultivées comme oligospheres que l'utilisation du milieu de culture approprié sont manipulées dans un PDGFαR enrichi +, la population OPC 31. Nos études ont porté sur l'effet de notre modèle de hypoxique-ischémique insulte sur les cellules dans le spectre de la lignée des oligodendrocytes A2B5 + et PDGFαR-GRP précurseurs de la protéine basique de myéline (MBP exprimant +) oligodendrocytes matures. En effet, notre In vitro Caractérisation a montré que ces cellules immatures GRP matures dans les cellules exprimant MBP soit en monoculture ou en co-cultures avec les neurones corticaux. Ces cellules peuvent être manipulées dans la culture en matière de voies de différenciation spécifiques pour étudier les mécanismes impliqués dans la question des blessures périnatale blanc. Il ya plusieurs modèles murins de maladies de la substance blanche impliquant des cellules de la lignée des oligodendrocytes et la disponibilité de cette population permet une enquête approfondie sur les mécanismes qui causent des blessures ainsi que d'explorer l'utilité des options possibles de thérapie cellulaire.
Cette étude a été financée par le National Institute of Health [P30HD024061 NICHD (AWP), NINDS K08NS063956 (AF), et R01NS028208 (MVJ)] et la Fondation Child Neurology. Le contenu de ce rapport n'engagent que la responsabilité de leurs auteurs et ne représentent pas nécessairement les vues officielles de l'Institut national de la Santé, DHHS. Les auteurs n'ont aucun conflit d'intérêt pertinent pour cette étude.
Nous tenons à remercier le Dr Gary Devin pour sa perspicacité et une rétroaction sur l'utilisation de cellules GRP.
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Nom du réactif | Entreprise | Numéro de catalogue | |
| DMEM / F12 01:01 | Invitrogen | 11320033 | |
| B27 | Invitrogen | 17504044 | |
| N2 | Invitrogen | 17502048 | |
| rH-FGF-base | Invitrogen | PHG0026 | |
| Trypsine (0,05%) EDTA | Qualité biologique, Inc | 118-087-721 | |
| POLY-L-LYSINE HBr | Sigma | P1274-25MG | |
| La laminine | Sigma | L2020-1MG | |
| DNase 1 | Sigma | DN25 |