כאן אנו מציגים פרוטוקול המתאר את ההגדרה של cellulo ב BBB (מחסום הדם-מוח)-Minibrain פוליאסטר נקבובי ממברנה תרבות להוסיף מערכת על מנת להעריך את התחבורה של מולקולות או מדבקים BBB האנושית שלהם ההשפעה הפיזיולוגית על תאי המוח שכנות.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
כאן אנו מציגים פרוטוקול המתאר את ההגדרה של cellulo ב BBB (מחסום הדם-מוח)-Minibrain פוליאסטר נקבובי ממברנה תרבות להוסיף מערכת על מנת להעריך את התחבורה של מולקולות או מדבקים BBB האנושית שלהם ההשפעה הפיזיולוגית על תאי המוח שכנות.
בתחילת ההקרנה של תרופות במערכת העצבים רלוונטי, אמין במודל BBB cellulo עבור חדירה שלהם והאינטראקציה שלהם עם מכשול ההפרדה לבין parenchyma המוח עדיין צורך. כדי למלא את הפער הזה, תיכננו 2D במודל cellulo, BBB-Minibrain, על ידי שילוב של פוליאסטר נקבובי ממברנה תרבות הוספה האנושי BBB דגם עם Minibrain נוצר על ידי tri-תרבות של תאי מוח אנושי (הנוירונים, האסטרוציטים ותאים microglial). BBB-Minibrain מאפשרת לנו לבחון את התעבורה של מועמד סמים neuroprotective (למשל, Neurovita), דרך BBB, כדי לקבוע את פילוח מסוים של מולקולה זו את הנוירונים וכדי להראות כי המאפיין neuroprotective של הסם השתמר לאחר התרופה חצה BBB. גם הראו שכל BBB-Minibrain מהווה מודל מעניין כדי לזהות את המעבר של חלקיקי וירוס על פני המכשול תאי אנדותל וכדי לפקח הזיהום של Minibrain על ידי חלקיקי וירוס neuroinvasive. BBB-Minibrain היא מערכת אמין, קל לטפל עבור חוקר מיומן בטכנולוגיית התרבות תאים, חזוי של הפנוטיפים תאי המוח לאחר טיפול או עלבון. הריבית על כך בבדיקת cellulo תהיה כפולה: היכרות עם derisking צעדים מוקדם בהתפתחות סמים מצד אחד וצמצום השימוש מצד ניסויים בבעלי חיים.
המוח מופרדת מן הלב מחזור מערכתי במבנה שאינו חדיר המגבילה חילופי בין parenchyma במוח ובדם, קרא את מחסום הדם - מוח (BBB). בעיקר מורכב מוחי תאי אנדותל, BBB באופן דינמי אינטראקציה עם האסטרוציטים, perivascular מיקרוגלייה, הנוירונים parenchyma המוח שכנות. שלושת התפקודים העיקריים של BBB הן היצירה ואת התחזוקה של הומאוסטזיס יוניים פונקציות עצביים, אספקה של המוח עם חומרים מזינים, והגנה מפני פציעות רעילים או ערך של פתוגנים1,2, אשר תורמים שמירה על הומאוסטזיס המוח ו שלה פונקציות3. מחסום זה כל כך יעיל, כי רק מספר תרופות יכולים לחצות את BBB4,5. בזמן הנוכחי, השיטות הזמינות כדי לחזות אם מולקולה לעבור BBB, טשטוש לתוך המוח מורכב ex-vivo מחקרים על הנתיחה גשמי, תמונת מעקב במוח של מתנדבים אנושיים על ידי חיית המחמד (המיקום פליטה או MRI (הדמיית תהודה מגנטית) טומוגרפיה) או pharmacodynamics ומחקרים פרמוקוקינטיים פרה בבעלי חיים-6,-7,-8. מודלים וטכניקות אלה יש מגבלות מסוימות, כגון את הרזולוציה מוגבלת של חיית המחמד ואת הרגישות הנמוכה של6,MRI8, הקושי לכמת מולקולות (קרי, מולקולות הנוגדן מבוסס למשל) זה גרוע לחדור את המוח7, עבור פרה מחקרים שלהם עלות גבוהה, אתר הנופש של הניסויים בחיות.
הנקודה האחרונה חשוב כי, על פי של 3R כללי, (החלפת, הפחתת ועידון של הניסויים בחיות) כמקובל רגולטוריות ביקשו כי החוקרים לפתח בדחיפות חלופה מדעית מדויקת חיה ניסויים9,10,11,12,13,14,15.
בעשורים האחרונים, מספר מודלים במבחנה של BBB הוצעו16,17,18 ע י טיפוח במסנן ממברנה מוסיף תאי אנדותל של מינים שונים כגון עכבר, חולדה, שור, חזיר. מבחינת המין האנושי, הזמינות נדירה וקשה של ראשי תאים תתבקש החוקרים לפתח מודלים אנושי המבוסס על תאי אנדותל מונצחים המוח או בתאי גזע האדם, נגזר19,20, 21. מחסומים אלה הם המחליפים במבחנה נאותה של BBB ובלבד שהן מבטאות תא אנדותל סמנים, סמנים צומת חזק, מסועי בזרימת, נושאות ממס, רצפטורים, מגיבים לגירויים אנדותל 20. מספר דגמים BBB באמצעות סנן ממברנה מוסיף מצופה תאי אנדותל ואת סוגי תאים אחרים (קרי, האסטרוציטים, הנוירונים או pericytes22,23,24) היו לבדיקה. המטרה של תרבויות משנה אלה היה כדי להגדיל את המאפיינים הפיזיים BBB על ידי ניצול של ההפרשה של גורמים מסיסים האסטרוציטים/נוירונים או pericytes.
למרות זאת, אף אחד המודלים האלה כולל המוח parenchyma ללמוד ואף לנבא גורלו של מועמד סמים ברגע זה עבר את המחסום. לכן, המטרה שלנו היא לבנות את cellulo בתוך הדם/מוח ממשק, BBB-Minibrain, על ידי שילוב של מודל BBB ותרבות של תאי המוח מעורב לתוך ערכת יחיד. BBB-Minibrain משתמש במערכת התרבות המורכב מסנן נקבובי מוכנס טוב של צלחת תרבות תא multiwell. המסנן מצופה hCMEC/D3 תאים, קו תא אנדותל המוח האנושי הוכח ואמינים עבור בדיקות26,25,27, כדי ליצור BBB סמים BBB. Minibrain, וזו תרבות משותפת הבדיל של נוירונים אנושיים, האסטרוציטים נגזר28,29 קו תא NTera/Cl2.D1 מעורבבים יחד עם הקו תא microglial האנושי – יחס המקביל30 CHME/Cl5 מיקרוגלייה לעומת נוירון-האסטרוציטים יחסי של המוח31, הוא טיפח בתחתית הצלחת היטב.
מלבד לימוד מעבר של סמים מעבר BBB, גורלם ב- parenchyma, הממשק דם-מוח במודל cellulo יכול להיות כלי רב עוצמה כדי לפנות את כניסתם של פתוגנים למוח (neuroinvasiveness), הפיזור למוח (neurotropism) הרעילות (neurovirulence) הם יכולים להפעיל על תאי המוח parenchyma. מחקרים Neurovirulence neuroinvasiveness להפיק תועלת פיתוח יעיל במודל cellulo, יתרון להחליף חייתיים. באמצעות את קיט BBB-Minibrain32, להדגים את פנוטיפ neuroinvasive של מוטציות ויראלי נדיר שהצטברו ב צרפתית Neurotropic וירוס מזן נגיף קדחת צהובה (קרי, FNV-YFV33,34) נהגה להכין הופסק תרכיב חי YFV ואת המעבר של biomolecule neuroregenerative, neuroprotective שנקרא Neurovita (כאל NV מעתה ואילך בכתב היד)35. כי NV גם באופן טבעי חוצה את קרום התא ולא BBB, NV היה התמזגו עם החלק המשתנה (VHH) של נוגדן שרשרת אחת לאמה חוצה את הקרומים הביולוגיים כולל BBB והוא מתפקד בתור תא חודר מולקולה (CPM)36. המאפיין CPM של VHH נראה תלויים על נקודה איזואלקטרית ואורך VHH37.
כך במבחן cellulo יהיה ניתן למיין מולקולות פוטנציאלי יכול לחצות BBB לפני ביצוע פרמוקוקינטיים וניתוח pharmacodynamics בבעלי חיים, ובאופן אידיאלי בו זמנית כדי להיות מסוגל לחזות את התנהגותם, עצבנית parenchyma. מערכת זו היא ביולוגית הרלוונטי וקל להפעלה ולשימוש לטפל על ידי אנשי מקצוע מיומן היטב תא תרבות26,29,30,38. הריבית על כך בבדיקת cellulo תהיה כפולה: הפחתת העלויות של בדיקות פרה מצד אחד וצמצום השימוש בחיות מצד.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. התא תרבות העבודה של Ntera/CL2. D1 להכין תרבות משותפת של פוסט-mitotic hNeurons ו- hAstrocytes (NT2-n/A)
הערה: זה המרכיב Minibrain (איור 1).
2. תא עבודה התרבות של האדם microglial תאים CHME/Cl5
הערה: זהו הרכיב microglial של Minibrain (איור 1).
3. תרבות עבודה עם hCMEC/D3 מעיל מוסיף נקבובי ולהכין BBB
4. בנייה ובקרת איכות של BBB-Minibrain (איור 2)
5. השימוש BBB-Minibrain כדי להדגיש את הנוכחות של חלקיקים נגיפיים נוירו-פולשנית דוגמאות חיסון נגד נגיף קדחת צהובה, הווירוס צרפתית Neurotropic, YFV-FNV- 34 (איור 3)
6. שימוש BBB-Minibrain ללמוד חוצה BBB ו המוח תא פילוח של biomolecule
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
BBB-Minibrain הוא cellulo בתוך ניסיוני מודל של ממשק מוח-דם.
BBB-Minibrain מוגדר במערכת הוספה תרבות ממברנה פוליאסטר לחקות תא דם במפלס העליון של תא המוח בקומה התחתונה של הממשק דם-מוח (איור 2 אב'). זה מורכב תא luminal עם hCMEC/D3 תאי אנדותל מסנן ויוצרים BBB תא abluminal, אשר מכיל Minibrain tri-התרבות האנושית של תאים במוח (הנוירונים, האסטרוציטים ותאים microglial). התאים...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
במאמר זה להדגים כיצד לבנות את cellulo בתוך הדם/מוח ממשק, BBB-Minibrain, על ידי שילוב של מודל BBB ותרבות של מעורב במוח תאים במוח (Minibrain) לתוך ערכת יחיד. מערכת זו היא ביולוגית רלוונטית, קל להגדיר ולטפל עבור ניסויים מיומן היטב בתרבות התא.
באשר במבחנה מודל אחר של BBB, תוצאות אמינות מתקבלת אם פקד דרסטית הלוחצת של המכשול מוחל. מוסיף, אליו צריך להיבדק בקפידה עבור חדירות והוספה כלשהו עם חדירות לקוי ערכים (קרי, PeLY גבוה יותר-1.2) צריכים להיות מושלך.
דוגמאות F...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
קניין רוחני של המערכת הייתה הפטנטים שאוזכרו 32, 35 , 38.
מחקר זה נתמך על ידי מענקים פנימי פסטר כולל של גרנט Incitative (PTR 435) ועל ידי מענק "Contrat דה Soutien à la רשרש" הניתנים על ידי סאנופי פסטר את פסטר. א דה קוסטה נתמך על ידי מענק סאנופי-פסטר פלוריאן Bakoa היא זוכת מענק PhD שסופקו על-ידי ANRT (האגודה נאסיונאל דה לה רשרש et de la Technologie). . אנחנו חבים יחסי ציבור פייר-אוליבייה Couraud, ד ר פלורנס מילר לדיונים מועיל.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 12 צלחות באר | קורנינג | 3336 | |
| 5-פלואורו-2' deoxyuridine | Merck-Sigma Aldrich | F0503 | |
| צלחת פטרי 85 מ"מ | Sarstedt | 83-3902-500 | |
| Anti-NF200 | Merck-Sigma Aldrich | N4142 | |
| β-מרקפטו-אתנול | Merck-Sigma Aldrich | M3148 | |
| CHME/Cl5 | Unité de Neuroimmunologie Virale | על פי בקשה לד"ר לאפון | |
| CMC | Calbiochem | 217274 | |
| ציטוזין ובטא;-D-arabinofuranoside | Merck-Sigma Aldrich | C1768 | |
| כהה 96 צלחות באר | Corning | 3915 | |
| DMEM F12 | Thermofisher Scientific | 31330-038 | |
| DMSO | Merck-Sigma Aldrich | D2650 | |
| Endogro IV | Millipore | SCME004 | מדיום תאי אנדותל |
| אתנול | קרלו ארבה | 529121 | |
| FBS | Hyclone | SV30015-04 | |
| פורמלדהיד | Merck-Sigma Aldrich | 252549 | |
| GIEMSA | RAL אבחון | 320310 | |
| עז-אנטי עכבר | ג'קסון מחקר חיסוני | 115-545-003 | |
| עיז-אנטי ארנב | תרמופישר Scientific | R37117 | |
| HBSS עם Ca2+-Mg2+ | Thermofisher Scientific | 14025-100 | |
| hCMEC/D3 | Cedarlane | CLU512 | |
| Hepes 1M | Thermofisher Scientific | 15630-070 | |
| Hoescht 33342 | Merck-Sigma Aldrich | 33263 | |
| Laminine | Merck-Sigma Aldrich | L6274 | |
| L-גלוטמין | Thermofisher Scientific | 25030-024 | |
| לוציפר צהוב | Merck-Sigma Aldrich | L0259 | |
| MEM 10X | Thermofisher Scientific | 21430 | |
| MEM 1X | Thermofisher Scientific | 42360 | |
| Ntera/Cl2D.1 | ATCC | CRL-1973 | |
| Paraformaldehyde | אלקטרונים מיקרוסקופיה מדעית | 15714 | |
| PBS ללא Ca2+-Mg2+ | Thermofisher Scientific | 14190 | |
| PBS-Ca2+-Mg2+ | Thermofisher Scientific | 14040-091 | |
| עט/סטרפטוקוס | Eurobio | CXXPES00-07 | |
| פולי-די-ליזין | Merck-Sigma Aldrich | P1149 | |
| Prolong Gold | Thermofisher Scientific | P36930 | |
| Qiashredder | QIAGEN | 79656 | |
| קולגן עכברוש I | Cultrex | 3443-100-01 | |
| חומצה רטינואית All-Trans | Merck-Sigma Aldrich | R2625 | |
| ערכת טיהור RNA | QIAGEN | 74104 | |
| SDS | Merck-Sigma Aldrich | L4509 | |
| נתרן ביקרבונט 5.6% | Eurobio | CXXBIC00-07 | |
| נתרן פירובט | Thermofisher Scientific | 11360 | |
| T75 תא + בקבוק | Sarstedt | 83-1813-302 | בקבוק פוליסטירן תרבית רקמות עם טיפול משטח ספציפי (Cell+) לתאים דבקים |
| רגישים Transwell | Corning | 3460 | פוליאסטר מוסיף תרבית ממברנה נקבובית פוליאסטר |
| Trypsin-EDTA | Merck-Sigma Aldrich | T3924 | |
| Ultra Pure Water | Thermofisher Scientific | 10977-035 | |
| Uridine | Merck-Sigma Aldrich | U3750 | |
| Versene | Thermofisher Scientific | 15040-033 | EDTA |
| YFV-FNV | בקבוקון | דקר |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה