עבודה זו מציגה פרוטוקול להניב התרבויות תאים הומוגנית של מנוע התנועה הראשוני, trochlear, ומנועי השדרה נוירונים. תרבויות אלה ניתן להשתמש לניתוחים השוואתיים של מורפולוגית, תאית, מולקולרית, ו אלקטרופיזיולוגיה המאפיינים של נוירונים מנוע העינית השדרה.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
עבודה זו מציגה פרוטוקול להניב התרבויות תאים הומוגנית של מנוע התנועה הראשוני, trochlear, ומנועי השדרה נוירונים. תרבויות אלה ניתן להשתמש לניתוחים השוואתיים של מורפולוגית, תאית, מולקולרית, ו אלקטרופיזיולוגיה המאפיינים של נוירונים מנוע העינית השדרה.
מניע הנוירונים (CN3s) ו עצב סליל נוירונים (CN4s) התערוכה התנגדות יוצאת דופן למחלות ניווניות מוטוריים מנוע כגון טרשת נפוצה amyotrophic (ALS) כאשר לעומת נוירונים מנוע השדרה (smns). היכולת לבודד את העכבר הראשי CN3s, CN4s ו-SMNs יספק גישה למנגנוני לימוד המשמשים את הפגיעות הסלקטיבית. עד היום, רוב הפרוטוקולים משתמשים בתרביות תאים הטרוגנית, שיכולות לבלבל את הפרשנות של תוצאות נסיוניות. כדי למזער את הבעיות הקשורות לאוכלוסיות מעורבות של תאים, תרבויות טהורות הן חיוניות. כאן, הפרוטוקול הראשון מתאר בפרוטרוט כיצד לטהר ביעילות ולטפח CN3s/CN4s לצד SMNs מקבילים מאותם עוברים באמצעות היום העובריים 11.5 (E 18.5) איי: העוברים העכבר הטרנסגניים gfp . הפרוטוקול מספק פרטים על ניתוח והדיסוציאציה של רקמות, בידוד התא מבוסס FACS, ובטיפוח מחוץ גופית של תאים מ CN3/CN4 ו-SMN גרעיני. פרוטוקול זה מוסיף רומן במערכת התרבות CN3/CN4 מתורבת לפרוטוקולים קיימים ובמקביל מספק תרבות SMN טהורה של מינים וגילאים בהתאמה להשוואה. ניתוח התמקדות במאפיינים מורפולוגיים, סלולר, מולקולריים ואלקטרופיסיולוגיים של נוירונים מוטוריים הם אפשריים במערכת זו תרבות. פרוטוקול זה יאפשר מחקר לתוך המנגנונים המגדירים את פיתוח תא העצב המוטורי, פגיעות סלקטיבית ומחלות.
התרבות של הנוירונים המוטוריים העיקרי הוא כלי רב עוצמה אשר מאפשר את המחקר של התפתחות עצבית, תפקוד, ורגישות לטרדוגני. תרביות נוירונים מוטוריים שימושיים במיוחד לחקר מחלות ניווניות כגון טרשת amyotrophic לרוחב (ALS)1,2, אשר מנגנוני המחלות שלהם מובנים לחלוטין. מעניין, למרות מוות משמעותי התא של נוירונים מנוע השדרה (smns) בשני als חולים ו als מודל עכברים, מוות תאים בנוירונים (CN3s) ו עצב סליל נוירונים (CN4s) הם נדירים יחסית1,3,4,5,6,7,8,9. לפיכך, ניתוח השוואתי של תרבויות טהורות של CN3s/CN4s ו-SMNs יכול לספק רמזים חשובים לגבי מנגנונים בעלי פגיעות יחסית. למרבה הצער, מכשול גדול לניתוחים כאלה כבר חוסר יכולת לצמוח תרבויות מטוהרים של אלה נוירונים מוטוריים.
פרוטוקולים רבים תוארו לטיהור של SMNs מדגמי בעלי חיים. רוב הפרוטוקולים הללו משתמשים בדחיסות מעבר הצבע צנטריפוגה10,11,12 ו/או p75ntr-נוגדנים מבוססי-מיון-הנוגדן טכניקות13,14,15,16. צפיפות מעבר הצבע צנטריפוגה לנצל את הגודל הגדול של SMNs יחסית לתאי השדרה האחרים, בעוד p75Ntr הוא חלבון מתוך מסחטות מבוטא בלעדית על ידי smns בחוט השדרה. כמעט 100% התרביות smn טהור נוצרו על ידי אחד או שניהם פרוטוקולים11,12,14. עם זאת, פרוטוקולים אלה לא הצליחו ביצירת CN3/CN4 בתרבויות משום שCN3s/CN4s אינם מבטאים p75Ntrוסמנים CN3/CN4 ספציפיים אחרים לא זוהו. הם גם קטנים יותר SMNs, ולכן, קשה יותר לבודד בהתבסס על גודל. במקום זאת, במחקרים חוץ גופית של CN3s או CN4s הסתמך על הנתק17,18,19,20,21, לחקור17,22,23,24,25,26, ו פרוסה27,28 התרבויות, אשר מורכב סוגי תאים הטרוגנית, ולא קיימים פרוטוקולים עבור ה בידוד ותרבות של CN3s ראשי או CN4s.
כאן, פרוטוקול מתואר עבור ההדמיה, בידוד, טיהור, וטיפוח של CN3s, CN4s, ו SMNs מאותו יום עובריים 11.5 (E 11.5) איי: העכברים gfp הטרנסגניים29 (איור 1, איור 2א). איי. איי. אם : gfp במיוחד לתוויות נוירונים מוטוריים עם gfp מקומי המונע את קרום התא. פרוטוקול זה מאפשר למינים-ולגיל השוואה בין סוגים מרובים של נוירונים מוטוריים כדי להבהיר מנגנונים פתולוגיים במחלת העצב המוטורי.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל הניסויים ניצול חיות מעבדה בוצעו בהתאם הנחיות NIH לטיפול ושימוש בחיות מעבדה ובאישור של הוועדה לטיפול בבעלי חיים והשימוש של בית החולים לילדים בבוסטון.
1. הגדרת מעבר מתוזמן לפני החיתוך
2. מצבי חיתוך והכנת כלים
3. PDL/למינציה של כיסוי מנות/כיסויים
הערה: תרבות המונתק נוירונים מוטוריים הראשי ב 96 היטב או 24 לוחות טוב, בהתאם למספר התאים הדרושים עבור היישום. תאים יכולים להיות מאופטים ישירות בלוח התרבות של הרקמה, ללא שימוש בכיסויים, אם הבארות שקופות והעוביים תואמים להדמיה.
4. הכנת מדיה לחיתוך, תא עצב מוטורי ופתרונות דיסוציאציה
הערה: ריכוזים בסוגריים מציינים את הריכוזים הסופיים של כל מגיב.
5. המוח הגחוני ובחוט השדרה ניתוח
הערה: בצע את כל השלבים הבאים למעט שלבים 5.1.1-5.1.3 ו-5.1.5-5.1.6 מתחת לstereomicroscope ניתוח של קרינה פלואורסצנטית. זמן הניתוח הכולל לניסוי הוא בדרך כלל 3-5 h, בהתאם לקיאות בטכניקת החיתוך ומספר הנוירונים המוטוריים הדרושים לכל ניסוי.
6. רקמת דיסוציאציה
הערה: סה כ זמן דיסוציאציה הוא בדרך כלל 1.5 h לכל ניסוי.
7. מיון תאים פלואורסצנטית-פעיל (FACS)
הערה: פרוטוקול זה היה מיטבי באמצעות סדרן FACS מצויד עם 15 mw 405 ננומטר לייזר סגול, a 100 mw 488 nm לייזר כחול, a 75 mw 594 לייזר כתום nm, ו-40 mw 640 לייזר אדום nm. תאים ממוינים כנוזל נדן ב-PBS סטרילי תחת תנאים אספטי באמצעות זרבובית 100 יקרומטר. על מנת למזער את לחץ התאים, שיעור הזרימה נקבע ללחץ מדגם של 1-3, כך שנרכשו מקסימום 1000-4000 אירועים לשניה. סה כ זמן ה-FACS הוא בדרך כלל 1-2 h לכל ניסוי.
8. תרבות מטוהרים הראשי מוטוריים נוירונים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מטרת הפרוטוקול הזה היה לטהר ולתרבות הן העיקרי CN3s/CN4s ו-SMNs לטווח ארוך כדי לאפשר ניתוח השוואתי של המנגנונים בבסיס הפרעות נוירונים מוטוריים (ראה איור 1 ואיור 2 לסקירה).
פעם נוירונים היו מבודדים בהצלחה גדל בתרבות, כמעט טהור CN3/CN4 ותרבויות SMN התקבלו (איור 5A,B) ונשמר עבור לפחות 14 DIV (איור 4
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
היסטורית, במחקרים חוץ גופית של CN3 ו/או נוירונים מוטוריים CN4 הסתמך על תרבויות הטרוגנית כגון הנתק17,18,19,20,21, לחקור17,22,23,24,25,26, ו פרוסה2...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים לא מצהירים. על ניגוד אינטרסים
אנו מודים לבריז פטימן (ביוגן, קיימברידג ', MA, ארה ב) להוראה בשיטות הניתוח של SMN; דנה פרבר סרטן המכון זרימה Cy, מתקן לטיפול באימונולוגיה, מתקן המחקר של החטיבה לרפואה של הרווארד, מרכז הסוכרת של חוסה ליבה cy, ובריגהם ובית החולים לנשים הארגון cy, ובוסטון החולים לילדים זרימה cy, מחקר מתקן לבידוד FACS של נוירונים מוטוריים ראשי; א. א. נוג'נט, א. צ. טניי, א. י., א סמולר נגוין, M.F. רוז, מעבדה נוספת Engle, ו-Project ALS הקונסורציום חברים לסיוע טכני ודיון מתחשב. מחקר זה נתמך על ידי Project ALS. בנוסף, ממומן על ידי קרן לב יפן/באייר יאקוהין מחקר מענק בחו ל ומענק הכשרה NIH בגנטיקה T32 GM007748; ג'יג'י נתמכת על ידי תוכנית ההכשרה של NIH/ניי בבסיסים המולקולריים של מחלות עיניים (5T32EY007145-16) דרך מכון מחקר עין של שיעטים ועל ידי הכשרה נוירולוגיה התפתחותית תוכנית מלגת פוסט דוקטורט (5T32EY007145-19) דרך בית החולים לילדים של בוסטון; M. C. W היה נתמך על ידי בני (5K08EY027850) והילדים של בית החולים לרפואת עיניים (פרס דיסקברי הפקולטה); ו-E.C.E. הוא חוקר מכון רפואי הווארד יוז.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| Alexa Fluor 488-מצומד עז אנטי-עכבר IgG (H+L) | Thermo Fisher Scientific | A-11001 | 1:400 |
| Alexa Fluor 594-מצומד F(ab')2 עז אנטי-ארנב IgG (H+L) | Thermo Fisher Scientific | A-11072 | 1:400 |
| B27 תוסף (50x), ללא סרום | Thermo Fisher Scientific | 17504-044 | |
| BD FACSAria llu SORP Flow Cytometer | BD Bioscience | - | יש לו 4 מערכות לייזר המצוידות בלייזרים 405, 488, 594 ו-640 ננומטר. |
| BD Falcon 70μ m מסנני תאי ניילון | CORNING | 352350 | לסינון התאים המתנתקים לפני FACS. |
| מבחנות תחתון עגול BD Falcon עם כובע הצמד | CORNING | 352054 | |
| BDNF Human | ProSpec-Tany TechnoGene, Ltd. | CYT-207 | |
| מיקרו-צלחת תרבית תאים, 96 באר, PS, F-bottom (באר ארובה) | Greiner Bio-One International | 655090 | ניסינו מספר מנות של 96 בארות וזה היה הטוב ביותר לתרבית וניתוחים לאחר |
| משקפי כיסוי עגולים ICC למיקרוסקופיה | קארל הכט & מסייע | 1001/14 | השתמשנו בכיסוי זה מכיוון שהשטח היה גדול (קוטר: 14 מ"מ). |
| CNTF אנושי | ProSpec-Tany TechnoGene, בע"מ | CYT-272 | |
| חומצה ציקלופיאזונית מ- Penicillium cyclopium | Sigma-Aldrich | C1530 | CPA. אחד מגורמי הלחץ בחדר המיון. |
| 4′,6-diamidino-2-phenylinodole (DAPI) | Thermo Fisher Scientific | D1306 | |
| דימתיל סולפוקסיד | Sigma-Aldrich | D2650 | DMSO |
| Dumont #5 מלקחיים גודל קצה אינוקס 0.05 מ"מ x 0.01 מ"מ טיפים ביולוגיים | מכשיר כירורגי Roboz | RS-5015 | |
| Forskolin | Thermo Fisher Scientific | BP25205 | |
| GDNF Human | ProSpec-Tany טכנוג'ין בע"מ | תוסף CYT-305 | |
| GlutaMAX | תרמו פישר סיינטיפיק | 35050-061 | |
| הנקס' תמיסת מלח מאוזנת (HBSS) | Thermo Fisher Scientific | 14175-095 | |
| Hibernate E | BrainBits | HE | |
| Hibernate E פלואורסצנטי נמוך | BrainBits | HELF | פלואורסצנטי המעכב תצפית על ביטויי ה-GFP של העובר צריך להיות נמוך. |
| סרום סוסים, מושבת בחום, ממוצא ניו זילנדי | Thermo Fisher Scientific | 26050-070 | |
| IBMX | Tocris Cookson | 2845 | Isobutylmethylxanthine |
| Laminin | Thermo Fisher Scientific | 23017-015 | |
| Leibovitz' s L15 בינוני | תרמו פישר 11415064 | ||
| מדעי 2-מרקפטואתנול | Sigma-Aldrich | M6250 | |
| מספריים מיקרו ניתוח | Roboz מכשיר כירורגי | RS-5913 | |
| מיקרו סכין 4.75 אינץ' 1.7 מ"מ x 27 מ"מ להב | Roboz מכשיר כירורגי | RS-6272 | |
| מוריה מיני כף מחוררת | כלי מדע עדינים | 10370-19 | |
| נוגדן חד שבטי של עכבר לסוג עצבי III β-tubulin (TUBB3) | BioLegend | 801202 | 1:500, TUJ1 |
| Nikon Perfect Focus Eclipse Ti מיקרוסקופ פלואורסצנטי של תאים חיים ותוכנת אלמנטים | תמונות ניגודיות של הפרעות דיפרנציאליות ותמונות אימונוציטוכימיה של תרביות התאים נלכדו עם ציוד זה | ||
| חומצה חנקתית 90%, אידום (ACS מוסמך) | פישר Scientific | A202-212 | לשטיפת כיסויים |
| אולימפוס 1.7 מ"ל מיקרו-צינורות, Clear | Genesee Scientific | 22-281 | אלה הצינורות שתיארנו "צינורות מיקרו-צנטריפוגה 1.7 מ"ל" בהקשר. |
| מערכת דיסוציאציה פפאין | Worthington Biochemical Corp | LK003150 | תמיסת פפאין ותמיסת מעכב אלובומין-אובומוקואיד מוכנות מהערכה זו. |
| פניצילין-סטרפטומיצין (10,000 U/mL) | Thermo Fisher Scientific | 15140-122 | |
| תמיסת מלח חוצצת פוספט (PBS) | Thermo Fisher Scientific | 10010-023 | |
| Poly D-lysin (PDL) | MilliporeSigma | A-003-E | |
| נוגדן חד שבטי ארנב לאי 1 | Abcam | ab109517 | 1:200 |
| SMZ18 ו-SMZ1500 זום סטריאומיקרוסקופים עם DS-Ri1 המצלמה | Nikon-Dissection | בוצעה ותמונות של עוברים ורקמות מנותחים נלכדות תחת מיקרוסקופים פלואורסצנטיים אלה. | |
| Sylgard 170 Black Silicone Encapsulant - ערכת A+B 0.9 ק"ג | Dow Corning | 1696157 | אנו מכינים כלי חיתוך באמצעות ערכה זו. |
| כלים שטופלו ב- TC, 100 מ"מ x 20 מ"מ | Genesee Scientific | 25-202 | אנו מכינים כלי חיתוך באמצעות מנה זו. |
| מלקחיים חבישה Thum 4.5 "משוננים 2.2 מ"מ קצה | רוחב Roboz מכשיר כירורגי | RS-8100 | |
| מתמר עבור LOGOQ e VET | GE Healthcare | L8-18i-RS | לאולטרסאונד על עכברים נקבות |
| מכונת אולטרסאונד וטרינרית | GE Healthcare | LOGOQ e VET | לאולטרסאונד על עכברים נקבות |
| Zeiss LSM 700 סדרת לייזר סריקת מיקרוסקופ קונפוקלי ותוכנת זן | קארל זייס | - | תמונה קונפוקלית של העובר צולמה עם ציוד זה |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.