פרוטוקול זה מציג דרך ייחודית ליצירת תרביות תאים של מערכת העצבים המרכזית ממוחות עכברים עובריים ביום ה-17 לצורך מחקר נוירו(אימונו)לוגי. ניתן לנתח מודל זה באמצעות טכניקות ניסיוניות שונות, כולל RT-qPCR, מיקרוסקופיה, ELISA וציטומטריית זרימה.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
פרוטוקול זה מציג דרך ייחודית ליצירת תרביות תאים של מערכת העצבים המרכזית ממוחות עכברים עובריים ביום ה-17 לצורך מחקר נוירו(אימונו)לוגי. ניתן לנתח מודל זה באמצעות טכניקות ניסיוניות שונות, כולל RT-qPCR, מיקרוסקופיה, ELISA וציטומטריית זרימה.
מודלים של מערכת העצבים המרכזית (CNS) חייבים לשחזר את הרשת המורכבת של תאים מחוברים הנמצאים in vivo. מערכת העצבים המרכזית מורכבת בעיקר מנוירונים, אסטרוציטים, אוליגודנדרוציטים ותאי מיקרוגליה. בשל המאמצים הגוברים להחליף ולהפחית את השימוש בבעלי חיים, פותחו מגוון מערכות תרבית תאים במבחנה כדי לחקור תכונות תאים מולדות, המאפשרות פיתוח טיפולים לזיהומים ופתולוגיות במערכת העצבים המרכזית. בעוד ששאלות מחקר מסוימות יכולות להיות מטופלות על ידי מערכות תרבית תאים מבוססות אדם, כגון תאי גזע פלוריפוטנטיים (מושרים), לעבודה עם תאים אנושיים יש מגבלות משלה לגבי זמינות, עלויות ואתיקה. במאמר זה אנו מתארים פרוטוקול ייחודי לבידוד וטיפוח תאים ממוחות עכברים עובריים. תרביות התאים העצביות המעורבות המתקבלות מחקות מספר אוכלוסיות תאים ואינטראקציות הנמצאות במוח in vivo. בהשוואה לשיטות המקבילות כיום, פרוטוקול זה מחקה באופן הדוק יותר את מאפייני המוח וגם מגייס יותר תאים, ובכך מאפשר לחקור יותר תנאי ניסוי מעכבר הרה אחת. יתר על כן, הפרוטוקול קל יחסית וניתן לשחזור מאוד. תרביות אלה עברו אופטימיזציה לשימוש בקני מידה שונים, כולל מסכי תפוקה גבוהה מבוססי 96 בארות, ניתוח מיקרוסקופיה של 24 בארות ותרביות 6 בארות לניתוח ציטומטריית זרימה ותגובת שרשרת פולימראז כמותית של שעתוק לאחור (RT-qPCR). שיטת תרבית זו היא כלי רב עוצמה לחקור זיהום וחסינות בהקשר של חלק מהמורכבות של מערכת העצבים המרכזית עם הנוחות של שיטות חוץ גופיות .
שיפור ההבנה שלנו של מערכת העצבים המרכזית (CNS) הוא קריטי לשיפור האפשרויות הטיפוליות עבור מחלות נוירו-דלקתיות וניווניות רבות. מערכת העצבים המרכזית, רשת מורכבת של תאים המחוברים זה לזה במוח, בעמוד השדרה ובעצבי הראייה, כוללת נוירונים, אוליגודנדרוציטים, אסטרוציטים ותאי מערכת החיסון המולדת שלהם, מיקרוגליה1. גישה חוץ-גופית יכולה לעתים קרובות להפחית באופן דרסטי את מספר העכברים הדרושים לביצוע מחקר משמעותי; עם זאת, האופי המורכב של מערכת העצבים המרכזית אינו מאפשר לשחזר את המצב in vivo באמצעות קווי תאים. תרביות תאים עצביים מעורבים מספקות כלי מחקר בעל ערך רב לחקר שאלות נוירו(אימונו)לוגיות במודל רלוונטי, בהתאם לעקרונות החלפה, הפחתה ועידון (3Rs) 2,3.
תומסון ועמיתיו תיארו שיטת תרבית תאים המשתמשת בתאי חוט שדרה טרום לידתי המתמיינים לכל סוגי תאי CNS העיקריים שהוזכרו לעיל4. למערכת זו יש גם היווצרות סינפסות, אקסונים מיאלינטים וצמתים של Ranvier. המגבלה העיקרית של שיטת תרבית זו היא שבהיותו חוט השדרה, הוא אינו מודל שימושי של המוח, והתא מניב מיום עוברי 13 (E13) חוטי השדרה מתכווצים. לפיכך, זה מגביל את מספר תנאי הניסוי שניתן לחקור. לכן, מחקר זה נועד לפתח מערכת תרבית תאים חדשה המשחזרת את מאפייני המוח עם תפוקת תאים מוגברת כדי להפחית את הדרישות לבעלי חיים.
באמצעות תומסון ועמיתיו כנקודת מוצא, פיתחנו מודל של תרבית תאים שנגזר אך ורק ממוחות של עכברים לפני הלידה. לתרביות אלה יש את אותן אוכלוסיות תאים, קישוריות ואפשרויות טיפול כמו תרביות חוט השדרה, אלא שיש פחות מיאלינציה בהשוואה. עם זאת, מודל CNS in vitro עם תפוקת תאים גבוהה פי שלושה בקירוב הוא יעיל יותר, דורש פחות עכברים ופחות זמן עיבוד עוברים. ביצענו אופטימיזציה של מערכת תרביות ייחודית זו עבור יישומים ומאזניים מרובים במורד הזרם, כולל שימוש בכיסויי זכוכית לניתוח מיקרוסקופיה ובגדלים שונים של לוחות בארות פלסטיק, כולל לוחות 96 בארות למחקר בתפוקה גבוהה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל הניסויים בבעלי חיים עמדו בחוקים ובהנחיות המקומיים לשימוש בבעלי חיים, ואושרו על ידי ועדת הביקורת האתית המקומית באוניברסיטת גלזגו. בעלי החיים שוכנו בתנאים ספציפיים נטולי פתוגנים בהתאם לחוק הנהלים המדעיים של בעלי החיים בבריטניה 1986, בחסות רישיון פרויקט משרד הפנים הבריטי. במחקר זה נעשה שימוש בעכברי C57BL/6J בוגרים שגודלו בבית. מומלץ להשתמש בנשים צעירות (8-12 שבועות) בשל שיעור ההצלחה הגבוה יותר של ההריון; ניתן לעשות שימוש חוזר בזכרים למספר סבבי רבייה. איור 1 מייצג סקירה סכמטית של השיטה המתוארת ליצירת תרביות נוירונים וגליה מעורבות.
1. הכנת חומרים מתכלים של תרבות הרקמה
2. דיסקציה של המוח העוברי E17
3. ציפוי התאים
4. שמירה על התרבויות
הערה: תרבויות אלה דורשות האכלה שלוש פעמים בשבוע כדי לתמוך בגדילה ובהתמיינות אופטימליות. התרביות יגיעו לבריאות ובשלות אופטימליות לניסויים ב-DIV (ימים במבחנה) 21. תאים יכולים להישמר בתרבית עד 28 ימים, ולאחר מכן התרביות מתנוונות במהירות.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מיקרוסקופ
תרביות הגדלות על כיסויי זכוכית אידיאליות לניתוח במיקרוסקופיה. כדי להמחיש את התפתחות התרביות, הכיסויים נקבעו ב-4% פרפורמלדהיד (PFA) במספר נקודות זמן מ-DIV0 (לאחר חיבור התאים) ועד DIV28. התרביות הוכתמו לצורך דימות אימונופלואורסצנטי כפי שתואר קודם לכן5 באמצעות שלושה שילובי צביעה שונים: NG2 (אוליגודנדרוציטים לא בוגרים) ונסטין (תאי גזע/תאי אב) כסמנים התפתחותיים, SMI31 (אקסונים), MBP (מיאלין) ו-NeuN (גוף תא עצב) כסמנים עצביים, או CNP (אוליגודנדרוציטים), GFAP (אסטרוציטים) ו-...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מערכת העצבים המרכזית היא רשת מורכבת המשתרעת מהמוח ועד חוט השדרה ומורכבת מסוגי תאים רבים, בעיקר נוירונים, אוליגודנדרוציטים, אסטרוציטים ומיקרוגליה1. מכיוון שלכל תא יש תפקיד חשוב בשמירה על הומאוסטזיס וביצירת תגובות מתאימות לאתגרים במערכת העצבים המרכזית 9,10,11, מערכת תרבית המכילה את כל סוגי התאים הללו היא כלי שימושי ורב-תכליתי לחקור כיצד המוח עשוי להגיב לגירוי. היכולת לחקור תאים אלה, ואת יחסי הגומלין ביניהם...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
ברצוננו להודות לחברי מעבדות אדגר ולינינגטון, במיוחד לפרופ' כריס לינינגטון, ד"ר דיאנה ארסני וד"ר קטיה מוקליש, על עצותיהם, הערותיהם המועילות ועזרתם בהזנת התרבויות בזמן שהקמנו תרבויות אלה. תודה מיוחדת לד"ר Muecklisch על מתן נקודות ההתחלה עבור צינורות Cell Profiler. עבודה זו נתמכה על ידי האגודה לטרשת נפוצה (מענק 122) וקרן יורי ולורנה צ'רניובסקי לפרלמנט; מימון אוניברסיטת גלזגו ל-JC ול-MP; ו-Wellcome Trust (217093/Z/19/Z) ו-Medical Research Council (MRV0109721) ל-GJG.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 10x טריפסין | סיגמא | T4549-100 מ"ל | לעיכול רקמות |
| 140 מ"מ TC Dish | Fisher | 11339283 | לשים 8 צלחות 35 מ"מ לכל צלחת 1 140 מ"מ |
| 15 מ"ל Falcon | Sarstedt | 62554502 | לאיסוף תאים לגלולה להשעיה מחדש באמצעי ציפוי |
| 18 G מחט | Henke Sass Wolf | 4710012040 | לטריטורציה של דגימה |
| 21 גרם מחט | BD | 304432 | לטריטורציה של דגימה |
| 23 גרם מחט | Henke Sass Wolf | 4710006030 | לטריטורציה של דגימה |
| 35 מ"מ | TC Dish Corning | 430165 | צלחת החוצה 3 כיסויים מצופים PLL לכל צלחת 1 35 מ"מ |
| מזרק 5 מ"ל | פישר | 15869152 | לטריטורציה של |
| מדגם 6 צלחת | באר Corning | 3516 | לצלחת תאים עבור RT-qPCR, וזרימה ציטומטריה |
| 7 מ"ל Bijoux | Fisher | DIS080010R | לשים מוחות |
| intp 96 צלחת | באר קורנינג | 3596 | לצלחת תאים לבדיקת תפוקה גבוהה |
| נוגדן ACSA-2, נגד עכברים, PE | Miltenyi | 130-123-284 | לצביעה ציטומטרית זרימה של אסטרוציטים |
| מלקחיים זוויתיים | Dumont | 0108-5/45-PO | לדיסקציה |
| ביוטין | סיגמא | B4501 | עבור DM+/- |
| חומצה בורית | סיגמא | B6768-500G | עבור חומצה בורית חומצה |
| מבריקה סגול 421 נגד עכבר CD24 נוגדן, שיבוט M1-69 | Biolegend | 101825 | לצביעה ציטומטרית זרימה של נוירונים ואסטרוציטים |
| סגול מבריק 605 נגד עכבר CD45 נוגדן, שיבוט 30-F11 | Biolegend | 103139 | לצביעה ציטומטרית זרימה של מיקרוגליה |
| סגול מבריק 785 נגד עכברים/אנושי CD11b נוגדן, שיבוט M1/70 | Biolegend | 101243 | לצביעה ציטומטרית זרימה של מיקרוגליה |
| BSA Fraction V | Sigma | A3059-10G | עבור מעכב SD |
| CNP | Abcam | AB6319 | אוליגודנדרוציטים בוגרים |
| Coverslip | VWR | 631-0149 | לצלחת תאים למיקרוסקופיה |
| דיסקציה מספריים | סיגמא | S3146-1EA | לדיסקציה |
| DMEM גלוקוז גבוה, נתרן פירובט, L-גלוטמין | Gibco | 21969-035 | עבור DM+/-, ולציפוי |
| מדיה DNase I | Thermofisher | 18047019 | למעכב SD, יכול להשתמש ב-DNA זה או אחר מ-sigma |
| DNase I | Sigma | D4263 | עבור מעכב SD, יכול להשתמש ב-DNA זה או אחר מ-thermofisher |
| eBioscience Fixable Viability Dye eFluor 780 | Thermofisher | 65-0865-14 | מלקחיים עדינים כתם חי / מת |
| Dumont | 0102-SS135-PO | לדיסקציה | |
| GFAP | Invitrogen | 13-0300 | אסטרוציטים |
| HBSS w Ca Mg | Sigma | H9269-500ML | לציפוי מדיה |
| HBSS w/o Ca Mg | Sigma | H9394-500ML | להוספת מוחות |
| לסרום | סוסיםGibco | 26050-070 | לציפוי מדיה |
| הידרוקורטיזון | סיגמא | H0396 | עבור DM+/- |
| Iba1 | Alpha-Laboratories | 019-1971 | אינסולין מיקרוגליה |
| סיגמא | I1882 | עבור DM+ | |
| Leibovitz L-15 | GIbco | 11415-049 | עבור מעכב SD |
| MBP | Bio-Rad | MCA409S | מיאלין |
| עכבר CCL5/RANTES DuoSet ELISA Kit | BioTechne | DY478-05 | ELISA Kit לכימות ריכוז CCL5 בסופרנטנטים של 96 באר צלחת |
| N1 תוסף מדיה | Sigma | N6530-5ML | עבור DM+/- |
| Nestin | Merck | MAB353 | תאי גזע/אב עצביים |
| NeuN | Thermofisher | PA578499 | גוף תא עצבי |
| NG2 | Sigma | AB5320 | אוליגודנדרוציטים לא בשלים |
| נוגדן O4, אנטי אנושי/עכבר/חולדה, APC | Miltenyi | 130-119-155 | לצביעה ציטומטרית זרימה של אוליגודנדרוציטים |
| עט/סטרפטוקוק | סיגמא | P0781-100ML | עבור DM+/-, ולציפוי חומרי |
| Poly-L-Lysinehydrobromide | Sigma | P1274 | עבור תמיסת חומצה בורית / פולי-L-ליזין לציפוי כיסויים |
| SMI31 | BioLegend | 801601 | אקסונים |
| נתרן טטרבוראט | סיגמא | 221732-100G | עבור חומצה בורית מאגר |
| טריזול | תרמופישר | 15596026 | עבור תאים ליזינג עבור מעכב RT-qPCR |
| טריפסין מפולי סויה | סיגמא | T9003-100MG | עבור מעכב SD |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.