$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
אנו מתארים מערכת תרבות תאי מאסנפפלית (VM) ראשית לטווח ארוך לניתוח תוכן גבוה של אפופטוזיס בתיווך גלוטמט בנוירונים. מחקרים העסיקו תרביות דופאמין המוח האמצעי העיקרי כדי להכליל מנגנונים excitotoxic בהקשר של מודלים PD11,12. במחקר זה, אנו משתמשים בגישה קומבינטורית באמצעות מחווני סידן מקודדים גנטית (GECIs) כדי למדוד פעילות Ca2+ ולשייך פעילות זו עם שינויים מולקולריים במורד הזרם, כגון חניכה של מפלים איתות אפופטוטי4. לשיטה יתרונות מרובים למערכות אחרות של תרבות תאים דומות. כפי שיש לנו עניין מיוחד ב-excitotoxicity בהקשר של מחלת פרקינסון, באמצעות תרביות תאי VM ראשי הוא אידיאלי. על ידי שימוש בטכניקות שונות רילוקיישן שדה, כגון כיסויים ממוסמרים או שלב מיקרוסקופ XY ממונע בשילוב עם TH immunostaining, אנחנו יכולים ישירות ללמוד את סוג התא השפעות ספציפיות של אפופטוזיס גלוטמט בתיווך גלוטמט בנוירונים אמצע המוח הגחוני. בנוסף, מודל תרבות התא 3 שבועות מאפשר נוירונים לפתח את הפרופיל המולקולרי המלא שלהם, בוגר, המשקף נוירונים DA למבוגרים9. שיטות קודמות התמקדו בעיקר בשינויים מולקולריים בעקבות excitotoxicity בתיווך גלוטמט13,14. המודל הוא ייחודי ביכולתו לתאם שינויים אקוטיים בפיזיולוגיה עצבית עם אירועים מולקולריים במורד הזרם בסוגי תאים מזוהים. מגבלה אחת של מודל התרבות העיקרית היא כי טכניקת הניתור לוכדת את המוח האמצעי הגחני כולו, כולל DA ו נוירונים GABAergic, כמו גם נוירונים SNc ו- VTA. ראיות עכשיו עולה כי נוירונים DA של SNc יש פגיעות סלקטיבית סידן ובסופו של דבר מוות תאים בהשוואה לנוירונים DA של VTAהשכן 15. למרבה הצער, בידול SNc מנויונים VTA בתרבויות עובריות הוכיח קשה עם כמה ציוני דרך אנטומיים כדי להגדיר מבנים אלה במוח העוברי.
אנו מדגימים כי טכניקת התרבות העיקרית מאפשרת לכמת פעילות הטרוגנית ספונטנית Ca2+ (איור 1). לכן, זהו מודל אידיאלי של מערכת תרבות התא ללמוד תאים פעילים tonically, כגון נוירונים דופאמין קצב של המוח האמצעי, נוירונים neocortical, נוירונים GABAergic של הגרעין suprachiasmatic (SCN)16,17. ברוב היישומים, Ca2+ הדמיה אינה משיגה את אותה רזולוציה זמנית כמו אלקטרופיזיולוגיה. לכן, סביר להניח כי אירוע Ca2+ יחיד מקביל פרץ של פוטנציאל פעולה עצבית. זה יכול להתפרש אומר כי Ca2+ הדמיה מאפשרת אמצעים מדויקים יחסית של פעילות מתפרצת חריגה בתאי pacemaking ולכן מתאים מסך תוכן גבוה של Ca2 +- מוותתאי excitotoxic בתיווך.
כדי להשיג ולתחזק פעילותספונטנית Ca 2+ , חשוב לטפל בשתי נקודות מפתח בפרוטוקול. הראשון הוא צפיפות הציפוי של התאים לאחר הקטף. עבור נוירונים VM העיקריים, מחקרים קודמים השתמשו סביב 100,000 תאים /ס"מ 29,10. התאמנו את הפרוטוקול כדי צלחת צפיפות של 200,000 תאים / ס"מ 2 , אשר יוצרמגווןהטרוגני של פעילות ספונטנית ומגדיל את מספר נוירונים VM דופאמין נוכח על כל כיסוי. מאז נוירונים קצב שונים יש מאפייניירי שונים 16, צפיפות הציפוי צריך להיות מותאם אישית לסוג התא נחקר אופטימיזציה על מנת להשיג רמות אידיאליות של פעילות ספונטנית. השני הוא זמן הדגירה בעקבות זיהום נגיפי של AAVs. כמו צפיפות ציפוי, זה יהיה תלוי בהקשר הספציפי של שאלת המחקר וסוג AAV בשימוש. עבור AAV ספציפי בשימוש כאן, 5 ימים של דגירה בעקבות זיהום נגיפי הוא אידיאלי כדי להשיג את רמות ביטוי החלבון הרצוי, המאפשר שינויים דינמיים בפלואורסציט GCaMP על מנת להקליט Ca2+ פעילות. גורמים רבים קובעים באיזו מהירות וביעילות AAV תבטא את המטען שלה, שרבים מהם נמצאים מחוץ לתחום השיטה הזו, אך בקצרה, חשוב לשקול את פעילות היזם ואת הקצב שבו חלבון המטען מתבגר ומתקפל.
יתרון נוסף של השיטה הוא שהיא מאפשרת גמישות ניכרת בפורמט, וקטורים ביטוי, שימוש בציוד הדמיה, ואת מגוון השאלות המדעיות שניתן לטפל. בנוסף, השיטה מאפשרת בירור במגוון רחב של שאלות ספציפיות המקיפות את ההתעוררות בתיווך גלוטמט ב-PD, ומודלים אחרים של תפקוד לקוי של מערכת העצבים. לדוגמה, excitotoxicity בתיווך גלוטמט כרוך קולטנים מרובים מפלים איתות5. על ידי שימוש בשיטה, כפי שהוכח עם חוסם AMPAR, NBQX באיור 1, ניתן לנתח רכיבים ספציפיים של תגובת גלוטמט excitotoxic ברמה פיזיולוגית ומולקולרית. סביר להניח, גישה דומה באמצעות מעכבים של מערכות שליח שני יכול לשמש כדי לקבוע את תרומתם לרגשות. בנוסף, AAVs בשימוש כאן יכול להיות מותאם לבטא GECIs עם יזמים ספציפיים לתא או חיישנים אופטוגנטיים AAV-הביע שיכול לשמש כדי למדוד פרמטרים אחרים כגון שחרור מוליך עצבי.
מלבד ניתוחים עובריים ראשוניים והדמיה קונקודית, חלק גדול מהפרוטוקול משתמש בכישורי מעבדה בסיסיים שלא דורשים הכשרה מיוחדת. לכן, המגבלות על המודל כוללות את הקושי של טכניקת הניתוח העוברי, משך הזמן שבו יש לתורבת את התאים כדי להגיע לבגרות, וגישה למיקרוסקופ קונפוקאלי, או לאביזר הדמיה דומה. היתרונות והגמישות הרבים של השיטה עולה על מגבלות אלה, מה שהופך את זה מודל אידיאלי ללמוד את התפקיד גלוטמט בתיווך excitotoxicity בהפרעות במערכת העצבים. לבסוף, מודל זה יכול להיות כלי יעיל כדי לסנן תרכובות רומן עבור אפקטים אנטי אפופטוטיים והיכולת שלהם לשמר את בריאות הנוירון DA.