פרוטוקול זה נוצר כאמצעי לייצר אורגנואידים המוח באופן פשוט, עלות נמוכה ללא גורמי צמיחה אקסוגני או מטריקס קרום המרתף תוך שמירה על מגוון של סוגי תאי המוח ותכונות רבות של ארגון הסלולר.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
פרוטוקול זה נוצר כאמצעי לייצר אורגנואידים המוח באופן פשוט, עלות נמוכה ללא גורמי צמיחה אקסוגני או מטריקס קרום המרתף תוך שמירה על מגוון של סוגי תאי המוח ותכונות רבות של ארגון הסלולר.
אורגנואידים המוח האנושי הבדיל מתאי גזע עובריים להציע את ההזדמנות הייחודית לחקור אינטראקציות מסובכות של סוגי תאים מרובים במערכת תלת ממדית. כאן אנו מציגים שיטה ברורה יחסית וזולה אשר מפיקה אורגנואידים במוח. בפרוטוקול זה האדם בתאי גזע רב עוצמה מנותקים לאשכולות קטנים במקום תאים בודדים גדל במדיה בסיסית ללא מטריצה הטרוולוגי מטריקס מטריצות או גורמי גדילה אקסוגניים, המאפשר רמזים התפתחותיים מהותי כדי לעצב את ה גידול של אורגאיד. מערכת פשוטה זו מייצרת מגוון של סוגי תאי המוח כולל התאים גליה ו microglial, בתאי גזע, ונוירונים של המוח הקדמי, אמצע המוח, ו הראש. אורגנואידים שנוצר מפרוטוקול זה גם להציג את הסימנים של הזמן המתאים וארגון מרחבית הפגינו על ידי תמונות ברייטפילד, היסטולוגיה, immunofluorescence ובזמן אמת הפוכה כמותית התגובה שרשרת פולימראז ( רביעיית-PCR). מכיוון שאורגנואידים אלה מכילים סוגי תאים מחלקים שונים של המוח, הם יכולים להיות מנוצלים ללימוד מספר רב של מחלות. לדוגמה, במאמר האחרון הדגמנו את השימוש באורגנואידים שנוצר מפרוטוקול זה לחקר ההשפעות של היפוקסיה על המוח האנושי. גישה זו יכולה לשמש כדי לחקור מערך של קשה אחרת ללמוד תנאים כגון מגבלות נוירולוגיים, הפרעות גנטיות, ומחלות נוירולוגיות.
בשל מגבלות מעשיות ואתיות רבות, יש קושי רב בלימוד המוח האנושי. בעוד מחקרים ניצול מכרסמים היו קריטיים להבנה שלנו של המוח האנושי, המוח העכבר יש הרבה וני1,2. מעניין, עכברים יש צפיפות עצבית כי הוא לפחות 7 פעמים פחות מאשר המוח הפרימטים3,4. למרות הפרימטים קרובים יותר לבני אדם מאשר מכרסמים מבחינה אבולוציונית, זה לא מעשי עבור רוב החוקרים לעבוד איתם. המטרה של פרוטוקול זה היתה לסכם תכונות חשובות רבות של המוח האנושי באמצעות שיטה פשוטה וזולה יותר ללא צורך במרתף הטרוולוגי מטריקס קרום או גורמי צמיחה אקסוגני תוך שמירה על מגוון תאי המוח וארגון הסלולר.
עבודת המעצבים מן המעבדה sasai בשימוש סרום חופשי התרבות של embryoid גופים (sfebq) שיטה לייצר שני ותלת מימדי התאים העצביים מתאי גזע עובריים (escs)5,6. הרבה שיטות של אורגנואיד של המוח האנושי הלכו בדרך דומה יחסית של escs7,8. לעומת זאת, פרוטוקול זה מתחיל עם אשכולות של escs האדם הפרטי (hESCs), בדומה לשלבים הראשוניים של עבודה הזרע של מעבדות תומסון ו ג'אנג לפני שלבי הציפוי9,10 , כמו גם את השלב ההתחלתי של פרוטוקול המוח אורגנואיד של המעבדה pasca לפני התוספת של גורמי צמיחה אקסוגני11. מטריצות קרום מרתף (למשל, מטריצות) כבר נוצלו בפרוטוקולים מאורגאיד של המוח הרבים וזה הוכח להיות הגרדום האפקטיבי8. עם זאת, הנפוץ ביותר מטריצות קרום המרתף לא בא ללא סיבוכים כפי שהם שיתוף לטהר עם כמויות לא ידועות של גורמי גדילה עם אצווה לשונות אצווה במהלך הייצור12. בנוסף, מטריצות אלה יכולים לסבך את ההדמיה, ולהגדיל את הסיכון של זיהום ועלות.
בעוד מאורגנואידים המוח האנושי יכול לשמש כדי לענות על שאלות רבות, יש מגבלות מסוימות לזכור. עבור אחד, החל בתאי גזע עובריים, אורגנואידים דומה יותר למוח בוגר מאשר המוחות הישנים וככזה לא יכול להיות מודלים אידיאליים עבור מחלות המתרחשות בגיל הזקנה, כמו מחלת אלצהיימר. שנית, בעוד הפרוטוקול שלנו מצאו סמנים של המוח הקדמי, אמצע המוח התפתחות המוח אשר שימושיים כדי ללמוד את ההשפעה של טיפול או מחלה על תאים מאזורי מוח מרובים בהופעה, ניתן לעקוב אחר פרוטוקולים אחרים כדי להתרכז באזורי מוח ספציפיים13,14. לבסוף, הגבלה נוספת של מודלים אורגנואיד הוא זה של גודל, בעוד האורך הממוצע של המוח האנושי כ 167 מ"מ, אורגנואידים המוח עשה עם שימוש של עצבנות לגדול עד 4 מ"מ8 ואת האורגנואידים שנוצר על ידי פרוטוקול זה לגדול ל 1-2 מ"מ ידי 10 שבועות. למרות זאת, פרוטוקול זה מספק כלי חשוב לחקר רקמת המוח האנושי והאינטראקציה של סוגי תאים מרובים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. תחזוקת תאי גזע
2. דיסוציאציה של hESCs לתרבות ארגונית
3. הדור של אורגנואידים
4. הוצאת רנ א והכנה
5. אימונוהיסטוכימיה
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
איור 1 מציג נציג ברייטפילד תמונות של מספר נקודות זמן כדי להדגים מה התאים/האורגנואידים נראים כמו בכל השלבים השונים של הפרוטוקול. HESCs הוסרו מלוח התרבות רקמה, שבור לחתיכות קטנות, והניח בתוך T75 מצורף אולטרה נמוך בקבוקון שבו הם יצרו כדורים. חשוב לציין כי התאים נראים בהירים ודומים בגודלם, ללא תאים אפלים ומתים במרכזים של אשכולות אלה. התאים הוסלו בהדרגה. ביום 5, הם הושמו בתקשורת השראה עצבית והם נשארו בתקשורת הזאת לאורך תקופת התרבות. למרות האורגנואידים לקבל גדול יותר ולכן כהה יותר לאורך זמן, חשוב ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בדומה למודלים אורגנואיד אחרים, זוהי מערכת מלאכותית המגיעה עם מספר אזהרות. למרות שהיה אצווה קטנה וריאציה אצווה במונחים של רמות הביטוי הכולל, אורגנואידים בודדים הראו הבדלים. לדוגמה, המיקום של האזורים החיוביים של סוקס-2 לא היה זהה בכל אורגנואיד (איור 3). בעוד qPCR מתאים לחפש שינויים כוללים באצוות של תאים, שיטות נוספות כגון RNAseq תא יחיד יהיה מנוצל במחקרים עתידיים כדי לאסוף מידע נוסף על בסיס תא אחר תא. מגבלה נוספת של מערכת זו, היא שהיא אינה משלבת את ואצלב בתוך האורגנואידים כפי שנעשה בכמה מחקרים שנעשו לאחרונ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
S.G.K. הוא חבר SAB עבור Dansar IT ו ג'ין בתוך התא.
אנו מודים לליבת תאי הגזע של ייל (YSCC), ומרכז הסרטן של ייל (YCC) לסיוע. אנחנו מודים לד ר יונג קים. על סקירת הנוירופתולוגיה שלו עבודה זו נתמכה על ידי הרפואה הרגנרטיבית של קונטיקט הקרן, מארס של מטבעות המלך, ו nhlbi R01HL131793 (S.G.K.), מרכז הסרטן של ייל ואת אוניברסיטת ייל ביולוגיה אימון תוכנית nci CA193200 (אי) ומתנה נדיבה מוגבלת של יוסף ו . לוסיל מאסי
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| Alexa Fluor 488 עז נגד עכבר | Thermo Fisher Scientific, וולת'אם, MA, ארה"ב | A11029 | |
| Alexa Fluor 546 עז נגד ארנב | Thermo Fisher Scientific, וולת'אם, MA, ארה"ב | A11035 | |
| B27 תוסף | Gibco, וולת'אם, MA, ארה"ב | 17504-044 | |
| bFGF | Life Technologies, קרלסבד, קליפורניה, ארה"ב | PHG0263 | |
| BSA | סיגמא-אולדריץ', סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | A9647 | |
| BX43 מיקרוסקופ | אולימפוס, שינג'וקו, טוקיו, יפן | ||
| כתם DAPI | Thermo Fisher Scientific, וולת'אם, MA, ארה"ב | D1306 | |
| Dispase | STEMCELL Technologies, ונקובר, קנדה | 07913 | |
| DMEM/F12 | Thermo Fisher Scientific, וולת'אם, MA, ארה"ב | 11330-032 | |
| DPBS | Gibco, Waltham, MA, USA | a href="https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/10010023" target="_blank">10010023 | |
| FluroSave | MilliporeSigma, Burlington, MA | 345789 | |
| נוגדן GFAP | NeuroMab, Davis, CA | N206A/8 | |
| גורם גדילה מופחת מטריג'ל (מטריקס) | קורנינג, קורנינג, ניו יורק, ארה"ב | 356231 | |
| H9 hESCs | WiCell, מדיסון, ויסקונסין, ארה"ב | WA09 | |
| הפרין | סיגמא-אולדריץ', סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | 9041-08-1 | |
| iQ SYBR Green Supermix | Bio-Rad, הרקולס, קליפורניה, ארה"ב | 1708880 | |
| iScript cDNA Synthesis Kit | Bio-Rad, הרקולס, קליפורניה, ארה"ב | 1708891 | |
| L-גלוטמין | Gibco, וולת'אם, MA, ארה"ב | 25030-081 | |
| מונותיוגליצרול | סיגמא-אולדריץ', סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | M6145 | |
| mTESR media | STEMCELL Technologies, ונקובר, קנדה | 85850 | |
| N2 NeuroPlex | Gemini Bio Products, מערב סקרמנטו, קליפורניה, ארה"ב | 400-163 | |
| Nanodrop | Thermo Fisher Scientific, וולת'אם, MA, ארה"ב | ND-2000 | |
| NEAA | Gibco, וולת'אם, MA, ארה"ב | 11140-050 | |
| סרום חמור רגיל (NDS) | ImmunoResearch Laboratories Inc., ווסט גרוב, פנסילבניה, ארה" | ב017-000-121 | |
| OCT | סאקורה פינטק, טורנס, קליפורניה, ארה"ב | 25608-930 | |
| PFA מדעי מיקרוסקופיה אלקטרונית, האטפילד, פנסילבניה | RT15710 | ||
| מכונת qPCR | Bio-Rad, CFX96, הרקולס, קליפורניה, ארה"ב | 1855196 | |
| ערכת RNeasy | Qiagen, הילדן, גרמניה | 74104 | |
| Sox2 | MilliporeSigma, ברלינגטון, MA | AB5603 | |
| TMS-F מיקרוסקופ | ניקון, מלוויל, ניו יורק, ארה"ב | ||
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich, סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | T8787-100ML | |
| צלוחיות T75 מצורפות אולטרה-נמוכה | קורנינג, קורנינג, ניו יורק, ארה"ב | 3814 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.