מאמר שיטה

Microdissection לכידת לייזר של נוירונים מהתאים מובחנים Neuroprogenitor אדם בתרבות

DOI:

10.3791/50487

16 בספטמבר 2013

במאמר זה

סיכום

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

תאים אנושיים neuroprogenitor (NPCs) הורחבו בתנאים מתרבים. NPCs היו מובחן לתרבויות נוירון, עשיר בנוכחות שילוב של neurotrophins. סמנים עצביים זוהו על ידי מכתים immunofluorescence. כדי לבודד אוכלוסייה טהורה של נוירונים, NPCs הובדל בשקופיות קרום PEN וmicrodissection ללכוד לייזר בוצע.

תקציר

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

תאי Neuroprogenitor (NPCs) מבודדים מהמוח העוברי האנושי הורחבו בתנאי שגשוג בנוכחות גורם אפידרמיס צמיחה (EGF) וגורם גדילה פיברובלסטים (FGF) כדי לספק שפע של תאים. NPCs הובדלו בנוכחות שילוב חדש של גורם גדילה עצבי (NGF), גורם נוירוטרופי שמקורם במוח (BDNF), dibutyryl cAMP (DBC) וחומצה רטינואית על מנות מצופות פולי-L-ליזין וlaminin עכבר כדי להשיג נוירון עשירה בתרבויות. NPCs גם הובדלו בהעדר neurotrophins, DBC וחומצה רטינואית ובנוכחותו של גורם נוירוטרופי הריסים (CNTF) להניב תרבויות astrocyte עשיר. NPCs המובחן התאפיינו מכתים immunofluorescence לפנל של סמנים עצביים כוללים NeuN, synapsin, acetylcholinesterase, synaptophysin וGAP43. חלבון fibrillary גליה חומצי (GFAP) וSTAT3, סמני astrocyte, התגלו ב10-15% מNPCs המובחן. כדי להקל עלאפיון מולקולרי תאים מסוג מסוים, microdissection ללכוד לייזר בוצע לבודד את תאי עצב בתרבית על naphthalate פוליאתילן שקופיות קרום (PEN). השיטות שתוארו במחקר זה מספקים כלים רבי ערך כדי לקדם את ההבנה של המנגנון המולקולרי של ניוון מוחיים שלנו.

מבוא

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

נוירוגנזה חיים ארוכים ידועה להתרחש באזור subventricular של החדרים לרוחב ובשכבת subgranular של gyrus משוננת של המוח של היונקים הבוגרים 1. תאי Neuroprogenitor (NPCs) שמקורם באזורים אלה הם תאי multipotent שיכול להתמיין לתאי עצב, האסטרוציטים וoligodendrocytes 2. NPCs יצרו עניין בשל הפוטנציאל שלהם להיות מושתלים בחולים עם הפרעות ניווניות שונות, כולל מחלת פרקינסון, טרשת לרוחב amyotrophic, שבץ ומחלת אלצהיימר (AD) 3. מחקרים עם NPCs יש בדרך כלל מתמקדים בזווית ההשתלה הזה, אבל את הפוטנציאל של תאי עצב שמקורם בNPC כמודל תרבית תאים כדי לקבוע את המנגנון של ניוון מוחיים לא נוצל במלואו. מחקרים קודמים המשמשים בדרך כלל נוירונים לאחר mitotic בודדו מרקמות המוח מכרסם אשר צריכים להיות מבודדים עבור כל ניסוי כפי שהם לאחידוש עצמי. למרות שניתן להרחיב שורות תאי נוירובלסטומה האדם כולל SH-SY5Y ותאי SK-N-MC, אין להם את המאפיינים של נוירונים עיקרי. NPCs אדם, לעומת זאת, מציע גם יתרונות כי הם יכולים להיות מורחבים למעברים מרובים ויכולים להיות מובחן כדי לייצר אוכלוסיית תא עם המאפיינים של נוירונים העיקרי 4,5. במחקר הנוכחי, אנו מתארים פרוטוקול בידול חדש כדי להשיג אוכלוסיית נוירון עשיר עקבית מNPCs זמין מסחרי מבודד מהמוח העוברי אנושי. מכיוון שתרבויות אלה מכילות אחוז קטן של תאי גליה, אנחנו צריכים שיטות נוספות כדי לבודד אוכלוסייה טהורה של תאי עצב לאפיון מולקולרי. microdissection ללכוד לייזר (LCM) הוא טכניקה חדשנית שבו אוכלוסייה הומוגנית של תאים מקטע רקמה יכולה להיות שנתפסו באופן סלקטיבי לניתוח ביטוי גנים 6. המוח הוא רקמה הטרוגנית המורכבת של נוירונים, גליה וטאי הסלולרי האחרPES. LCM נעשה שימוש כדי לקבוע ביטוי נוירון הספציפי גן מנתח 7-10. אנחנו ביצענו בעבר LCM של נוירונים בהיפוקמפוס מחלקים לספירה (Tg2576) מוח עכבר כדי להראות ביטוי ירידה של חלבון מחייב אלמנט תגובת AMP המחזורי (CREB) וBDNF במיוחד בנוירונים בהיפוקמפוס 11. במחקר הנוכחי, אנו מתארים הליכים להרחבת NPCs אדם, בידול עצבי, מכתים immunofluorescent עבור סמנים עצביים ו LCM עבור הבידוד של נוירונים בתרבית בשקופיות קרום PEN.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. הרחבת NPCs האדם (איור 1)

  1. להחיות את המניה הקפואה של NPCs אדם מהמוח העוברי (Lonza, Walkersville, MD, ארצות הברית) ותרבותם בהשעיה בT-75 צלוחיות כneurospheres (איור 1 א) במדיום neurobasal המכילה תוספי התפשטות, EGF (10 ng / ml) ו FGF (10 ng / ml).
  2. אחרי 3 ימים בתרבות, להעביר את neurospheres לצינור 15 מיליליטר ו צנטריפוגות ב 500 סל"ד במשך 5 דקות.
  3. בטל supernatant והותיר אחריו ~ 100 בינוני μl מעל התא גלולה ולהעביר לתוך צינור Eppendorf. גלולה 100 תא μl מספיק להתפצל ל2 T-75 צלוחיות. אם פחות, לצמצם את מספר צלוחיות כתאי neuroprogenitor מצליחים להתרבות אם לפצל דק.
  4. Triturate את הכדור עם קצה μl 200 50x, תוך שמירה על קצה 200 μl נגד החלק התחתון של הצינור. מחלקים את ההשעיה התא באופן שווה לשני חלקים ולהוסיף אותם ל2 T-75 צלוחיות (1-2 מפוצל), אחת להמשיךהתרחבות ונוספת לבידול.
  5. המשך התרבות של תאי neuroprogenitor להרחבה (בקבוק הראשון) על ידי שינוי הבינוני כל 4-5 ימים עד neurospheres להגיע לגודלם המקורי של 300-500 מיקרומטר. השנה בינונית על ידי צנטריפוגה (סל"ד 500; 5 דקות), לבטל את המדיום הישן ולהוסיף מדיום חדש.

2. בידול של NPCs האדם לתרבות Neuron עשירה (איור 2)

  1. להתמיינות של תאי neuroprogenitor לתרבות עשירה של תאי עצב, במקום coverslip יחיד לבאר כל צלחת 24 גם ומעיל עם 100 / מיליליטר מיקרוגרם של פולי-L-ליזין על ידי הוספת 500 μl לכל אחד. דגירה את הכלים ל30 דקות ב RT.
  2. לשאוב-L-ליזין פולי הפתרון ולשטוף את הצלחת עם מים סטריליים.
  3. בשלב בא, מעיל הבארות של הצלחת עם 500 μl 5 laminin עכבר מיקרוגרם / מיליליטר ו דגירה במשך 30 דקות. לאחר דגירה, לשטוף את הבארות עם PBS.
  4. 4 ימים לאחר splitting התאים (שלב 1.4), להעביר את neurospheres הקטנה בבקבוק שכותרתו 'לבידול' לכלים מצופים בצפיפות של ~ 500 neurospheres לכל טוב של צלחת 24 גם.
  5. לאחר 6 שעות, כאשר neurospheres לצרף הצלחת, להסיר את מדיום ההתפשטות ולהוסיף בינוני בידול בהיקף של מדיום neurobasal, תוסף B27, NGF (20 ng / ml), BDNF (10 ng / ml), DBC (100 מ"מ), וחומצה רטינואית (2 מיקרומטר).

3. הכתמה Immunofluorescence של NPCs הבדיל (איור 3)

  1. בעקבות התרבות של תאי neuroprogenitor במדיום בידול עצבי במשך שבועיים, תרבות נוירון עשיר מתקבלת. יש לשטוף את תאי העצב פעם אחת ב PBS ולאחר מכן לתקן אותם בparaformaldehyde 4% במשך 30 דקות. ברגע שנקבע, יש לשטוף את התאים שלוש פעמים עם PBS.
  2. דגירה התאים עם חיץ permeabilization (BSA 5% ו0.2% טריטון X-100 PBS) ב RT עבור 60 דקות.
  3. דגירה הצלחות O / N ב 4 i C °שייקר na עם השילוב הבא של polyclonal ונוגדנים חד שבטיים בBSA 3% ב-PBS: NeuN (1:250) וsynapsin (1:250); אצטיל כולינסטרז (1:500) וsynaptophysin (1:250); BDNF (1 : 500) וGAP43 (1:250); STAT3 (1:500) וGFAP (1:1,000).
  4. שטוף את coverslips שלוש פעמים עם PBS ולאחר מכן דגירה אותם עם נגד ארנב-Cy3 ונוגדנים משני אנטי עכבר FITC ב RT בחושך במשך 90 דקות. לאחר דגירה, לשטוף את coverslips שלוש פעמים עם PBS.
  5. הנח 10 μl של מדיום הרכבה על גבי זכוכית, להוציא את coverslip ממנת התרבות עם מלקחיים, ולמקם אותו במהופך על ההרכבה בינונית. בעדינות, לנגב כל מדיום הרכבה עודף וסוגר את הקצוות עם לק.
  6. לבחון את הנוירונים immunostained במיקרוסקופ פלואורסצנטי.

4. Microdissection לכידת לייזר של נוירונים (איור 4)

  1. להבדיל NPCs לתרבות נוירון עשיר בשקופית קרום PENs מצופה laminin פולי-L-ליזין והעכבר בעקבות ההליכים המתוארים באיור 2.
  2. לבצע את כל השלבים הבאים בתנאי RNase חינם.
  3. כתם התרבויות באמצעות HistoGene כתם (ארקטורוס) כדי להמחיש את התאים.
  4. מצא האזורים של אוכלוסיות נוירונים טהורות נטולות האסטרוציטים באמצעות תמונת מפת הדרכים של כל השקופית עם מערכת Veritas LCM. סמן את תאי העצב באמצעות כלי הציור.
  5. מבצע לכידת לייזר של אזורים אלה באמצעות דיוק מבוקר מחשב ואוטומציה בתהליך בן שני שלבים. ראשית, IR (אינפרא אדום) הוא ירה בנקודות מרובות עם הגדרת חשמל לייזר של 70 mW ודופק של 2,500 μsec כדי לקבל הקרום לצרף את הכובע. בשלב בא, באזור המסומן הוא נכרת באמצעות כלי חיתוך UV בהגדרת רמה נמוכה של 10 mV.
  6. שילוב של תהליכים אלה באופן סלקטיבי לוכד את האזורים המסומנים מן הקרום PEN על כובעי מאקרו CapSure LCM. כאשר הכובע הוא הרים, הקרום עם neurons שומרת על הכובע.
  7. בודד RNA הכולל דגימות LCM באמצעות ערכת PicoPure RNA בידוד (ארקטורוס) ולטפל עם DNase.
  8. להגביר את RNA הבודד באמצעות ערכת ההגברה RiboAMP RNA הבאה הוראות מהערכה.
  9. לבצע ניתוח בזמן אמת RT-PCR באמצעות בדיקות TaqMan לזהות שרשרת כבדה neurofilament האנושי (hNFHc).

קיצורים:

לספירה, מחלת אלצהיימר; BDNF, גורם נוירוטרופי שמקורם במוח; CREB חלבון, מחזורי אלמנט תגובת AMP מחייב; DBC, AMP המחזורי Dibutyryl; EGF, גורם הגדילה באפידרמיס, FGF, גורם גדילה פיברובלסטים; GFAP, חלבון חומצי fibrillary גליה; LCM, לייזר ללכוד microdissection; NGF, גורם גדילה עצבי; NPC, neuroprogenitor תא; PEN, naphthalate פוליאתילן.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הרחבת NPCs (איור 1)

כאשר neurospheres מפורקים להשעית תא בודדת על ידי טחינה דקה, קצה פיפטה צריך לגעת בתחתית של התחתית, כך שיש התנגדות מסוימת, כאשר השעית pipetted למעלה ולמטה. את מספר הפעמים של טחינה דקה ינוע בין יחידים וצריך להיות מוכרע על ידי ניסוי וטעייה על ידי בחינת ההשעיה תא וכתוצאה מכך מתחת למיקרוסקופ. זה קריטי כדי לספק צפיפות מספקת של השעיה תא בגלל הריבוי יהיה בקצב מהיר יותר כאשר NPCs בא במגע ק...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

אנו מתארים במחקר זה מודל הנוירון עשיר בתרבית תאים בהתמיינות של תאי neuroprogenitor אנושיים עצמי חידוש ושיטה לבודד את אוכלוסייה טהורה של תאי עצב על ידי microdissection ללכוד לייזר. יש לנו השתמשתי בשילוב של NGF, BDNF, DBC וחומצה רטינואית לבידול עצבי של NPCs. DBC משמש להפעלת CREB, גורם שעתוק שמשפר את הנוירוגנזה 12. חומצה הרטינואית גורמת ליציאת מחזור התא ומפחיתה את אוכלוסיית גליה 13. השיטה המתוארת במחקר זה משלבת שינויים על הדוח הקודם שלנו 14. אנחנו קוד...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

אין ניגודי אינטרסים להכריז.

תודות

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

עבודה זו נתמכה על ידי מענק הצטיינות סקירה (NEUD-004-07F) מהמנהל הוותיקים (לSP).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
תאי נוירו-פרוגניטור (NPCs) LonzaPT-2599
Neurocult NS-A מדיום בסיסי אנושיטכנולוגיית תאי גזע5750
Neurocult NS-A תוסף התפשטותטכנולוגיית תאי גזע5753
Neurocult NS-A תוסף התמיינותטכנולוגיית תאי גזע5754
תוסף B-27 (50x) Invitrogen17504-044
גורם גדילה אפידרמלי אנושיטכנולוגיית תאי גזע2633
גורם גדילה פיברובלסטים סיגמאF0291
איתות תאיגורם נוירוטרופי שמקורו במוח 3897S
גורם גדילה עצבי Invitrogen13257-019
דיבוטיריל מחזורי AMPסיגמאD-0627
פולי-L-ליזין סיגמאP-5899
למינין עכבר סיגמאL-2020
חומצה רטינואיתסיגמאR-2625
STAT3 נוגדןאיתות תאים9132
נוגדן GFAPאיתות תאים3670
GAP43מעבדות העברת נוגדנים612262
נוגדן BDNFMilliporeAB1534SP
נוגדן אצטיל כולינאסטראז Santz cruzSc-11409
נוגדן SynaptophysinAbcamab18008-50
נוגדןNeuN ChemiconMAB377
נוגדן סינפסיןNovusNB300-104
אנטי עכבר FITCJackson Immuno115-095-146
מעבדות
אנטי ארנב Cy3Jackson Immuno711-165-152
מעבדות
BSASigmaA1653
Triton-X 100Acros21568-2500
Paraformaldehye Fisher4042
Coverslip (החלקת כיסוי עיגול גדול)Fisherbrand12-545-102
מדיום הרכבה (זהב מאריך)InvitrogenP36930
ממברנת עטיישומית ביו-מערכות יישומיותLCM0521
ערכת צביעת חתך קפוא Histogene LCMביו-מערכות יישומיותKIT0401
ערכת הגברת RNA RiboAmpביו-מערכות יישומיותKIT0201
ערכת בידוד RNA של Picopureביו-מערכות יישומיותKIT0202
Capsureכובעי LCMשל Macro ביו-מערכות יישומיותLCM0211
מחקרמחקר

מקורות

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Doetsch, F. The glial identity of neural stem cells. Nat Neurosci. 6, 1127-1134 (2003).
  2. Galli, R., Gritti, A., Bonfanti, L., Vescovi, A. L. Neural stem cells: an overview. Circ. Res. 92, 598-608 (2003).
  3. Kim, S. U., de Vellis, J. Stem cell-based cell therapy in neurological diseases: a review. J. Neurosci. Res. 87, 2183-2200 (2009).
  4. Breier, J. M., et al. Neural progenitor cells as models for high-throughput screens of developmental neurotoxicity: state of the science. Neurotoxicol. Teratol. 32, 4-15 (2010).
  5. Christie, V. B., et al. Retinoid supplementation of differentiating human neural progenitors and embryonic stem cells leads to enhanced neurogenesis in vitro. J Neurosci Methods. 193, 239-245 (2010).
  6. Bonner, R. F., et al. Laser capture microdissection: molecular analysis of tissue. Science. 278, 1481-1483 (1997).
  7. Vincent, V. A., DeVoss, J. J., Ryan, H. S., Murphy, G. M. Analysis of neuronal gene expression with laser capture microdissection. J. Neurosci. Res. 69, 578-586 (2002).
  8. Robles, Y., et al. Hippocampal gene expression profiling in spatial discrimination learning. Neurobiol. Learn Mem. 80, 80-95 (2003).
  9. Su, J. M., et al. Comparison of ethanol versus formalin fixation on preservation of histology and RNA in laser capture microdissected brain tissues. Brain Pathol. 14, 175-182 (2004).
  10. Shimamura, M., Garcia, J. M., Prough, D. S., Hellmich, H. L. Laser capture microdissection and analysis of amplified antisense RNA from distinct cell populations of the young and aged rat brain: effect of traumatic brain injury on hippocampal gene expression. Brain Res. Mol. Brain Res. 122, 47-61 (2004).
  11. Pugazhenthi, S., Wang, M., Pham, S., Sze, C. I., Eckman, C. B. Downregulation of CREB expression in Alzheimer's brain and in Abeta-treated rat hippocampal neurons. Mol. Neurodegener. 6, 60(2011).
  12. Dworkin, S., Mantamadiotis, T. Targeting CREB signalling in neurogenesis. Expert Opin. Ther. Targets. 14, 869-879 (2010).
  13. Trujillo, C. A., et al. Novel perspectives of neural stem cell differentiation: from neurotransmitters to therapeutics. Cytometry A. 75, 38-53 (2009).
  14. Pugazhenthi, S., et al. Varicella-zoster virus infection of differentiated human neural stem cells. J. Virol. 85, 6678-6686 (2011).
  15. Kamme, F., et al. Single-cell microarray analysis in hippocampus CA1: demonstration and validation of cellular heterogeneity. J. Neurosci. 23, 3607-3615 (2003).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

Neuronal DifferentiationImmunofluorescent StainingNeuron Rich CulturePEN Membrane SlidesGene Expression AnalysisNeurotrophic Growth FactorsCell IsolationRNA Amplification

מאמרים קשורים