אנו מתארים פרוטוקול לבידוד תאי מיקרוגליאה מההיפותלמוס של העכבר (או מבני מוח קטנים מקבילים) באמצעות מיון תאים מופעל מגנטית (MACS), בזמן קצר יחסית. מיקרוגליה היפותלמית ממוינת MACS יכולה לשמש לניתוח ex vivo וניתן לצפות אותה לביצוע בדיקות חוץ גופיות .
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
אנו מתארים פרוטוקול לבידוד תאי מיקרוגליאה מההיפותלמוס של העכבר (או מבני מוח קטנים מקבילים) באמצעות מיון תאים מופעל מגנטית (MACS), בזמן קצר יחסית. מיקרוגליה היפותלמית ממוינת MACS יכולה לשמש לניתוח ex vivo וניתן לצפות אותה לביצוע בדיקות חוץ גופיות .
מיקרוגליה, כמקרופאגים השוכנים במוח, חיוניים לשמירה על הומאוסטזיס במוח. הם מעצבים מעגלים עצביים במהלך ההתפתחות, סוקרים את סביבתם לאיתור פסולת או תאים מתים, כמו גם מגיבים לזיהום ופציעה במוח, בין פונקציות רבות אחרות. עם זאת, תפקידם החשוב בפיתוח עצבי ופלסטיות סינפטית ופתופיזיולוגיה לא הוגדר במלואו, מה שמדגיש את הצורך בחקירה נוספת. כדי לקבל הבנה מקיפה יותר של תפקיד תאי המיקרוגליה בתהליכים האלה, עלינו לבודד תאי מיקרוגליה ולאפיין אותם גנטית, מטבולית ותפקודית. אולם הבידוד של תאי מיקרוגליה מעכברים בוגרים, במיוחד ממבני מוח קטנים, הוא מאתגר מכיוון שהם מייצגים אחוז קטן מכלל תאי המוח, והתשואה של תאי מיקרוגליה מבודדים היא לעתים קרובות נמוכה מדי. כאן, הבידוד המגנטי של תאי מיקרוגליה באמצעות מיקרו-כדוריות CD11b+ מאפשר לנו למיין תאי מיקרוגליאה מההיפותלמוס של מוח עכבר בוגר שזה עתה נוקב. השיטה הנוכחית מאפשרת לנו להגיע לטוהר ותנובה גבוהים יחסית בתקופה קצרה תוך שמירה על כדאיות התא.
מיקרוגליה מהווים 5-20% מכלל התאים העצביים והם תאי הגליה היחידים שמקורם באבות אריתרומיאלואידים בשק החלמון ומתחילים ליישב את המוח המתפתח סביב היום העוברי E9.5 1,2. מדובר בתאים מאריכי חיים בעלי יכולת התחדשות עצמית איטית, ללא תלות בתאים שמקורם במח עצם3. כחלק מהתאים הדינמיים ביותר, הם מסוגלים לרכוש פנוטיפים מגוונים בתגובה לרמזים הקשריים וסביבתיים 2,4. בין האותות המסוגלים לווסת את פעילותם, נזק למערכת העצבים המרכזית (CNS), פעילות עצבית, כמו גם חומרים מזינים, הם החזקים ביותר. גוף הולך וגדל של מחקרים הוכיח את התפקיד המרכזי של תאי מיקרוגליה בפציעות, מחלות נוירודגנרטיביות והשמנת יתר 2,5,6. עם זאת, התפקיד המדויק של מיקרוגליה הן בתהליכים פיזיולוגיים והן בפתופיזיולוגיה דורש מחקר נוסף. לכן, אפיון השעתוק, חילוף החומרים והתפקוד שלהם בתנאים שונים הוא בעל חשיבות רבה ומחייב את בידודם, שכן מחקרים באתרם מתאימים ללוקליזציה של DNA, RNA וחלבונים והשוואות איכותניות, כמו גם אפיון מורפולוגי של מיקרוגליה.
ישנן טכניקות שונות המתוארות לבידוד מיקרוגליה, ביניהן שיטת שיפוע פרקול7, מיון תאי ציטומטריה זרימה (FACS)8, ומיון תאים מופעלים מגנטית (MACS). בחירת השיטה המתאימה תלויה במטרות המחקר וברמת הטוהר הנדרשת ליישומים במורד הזרם. הבידוד של תאי מיקרוגליה טהורים ממוחו של עכבר בוגר, במיוחד ממבני מוח קטנים כמו ההיפותלמוס, הוא מאתגר בשל המספר המוגבל של תאי מיקרוגליה. הדיסוציאציה האוטומטית והעדינה של ההיפותלמוס באמצעות טכנולוגיית Miltenyi מאפשרת טיהור של תפוקת מיקרוגליה גבוהה יחסית בזמן קצר עם היכולת להמשיך עד שמונה דגימות בו זמנית עם דיסוציאטור Octo עדין של MACS.
הומוגניזציה של רקמות מלווה בטיהור מיקרוגליה באמצעות טכנולוגיה מבוססת עמודות MACS וחרוזי CD11b+ בגודל ננומטרי סופר-מגנטי. לכן, כל הדגימות מעובדות בדיוק באותו אופן ומניבות תאי CD11b + שלמים. ראוי לציין כי CD11b אינו קיים באופן בלעדי במיקרוגליה, אלא מתבטא גם בתאי שושלת מיאלואידים אחרים, כולל מקרופאגים ומונוציטים9. כדי להגביל זאת, זילוח המוח עם תמיסת מלח קרה כקרח לפני מיצוי ההיפותלמוס (ראה פרוטוקול שלב 2.6) מבטיח חיסול של רוב התאים המיאלואידים, משאיר רק חלק קטן פוטנציאלית של מקרופאגים תושבים או אלה שנצמדו לכלי הדם. המקרופאגים והמונוציטים של מערכת העצבים המרכזית במצב יציב ובריא מהווים אחוז קטן מכלל תאי החיסון במוח (~10% ו-<2% בהתאמה)10,11. לכן, כאשר תאי המוח ממוינים עם חרוזי CD11b+, ניתן לבודד גם מיקרוגליה וגם מקרופאגים, אם כי רובם המכריע הם מיקרוגליה.
התשואה הסופית של תאי מיקרוגליה ושמירה על יכולת הקיום שלהם מאפשרים לנו לבצע ex vivo, כמו גם בדיקות במבחנה, עם היתרון של ניתוח אזורי עניין ספציפיים במוח. הראיות האחרונות הראו כי אוכלוסיית תאי המיקרוגליה הטרוגנית מאוד, ומייצגת ביטוי גנים ספציפיים לאזור ומאפיינים מורפולוגיים ותפקוד 2,12,13. לכן, הפרוטוקול הנוכחי נועד לבודד ולנתח מיקרוגליה בוגרים באופן ספציפי לאזור. ואכן, אנו יכולים לאפיין את הפרופילים הגנטיים, השעתוק והתרגומים של מיקרוגליה היפותלמית בוגרת באמצעות שיטות כמו RT-qPCR וריצוף RNA, כמו גם ביצוע ניתוח פונקציונלי במבחנה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל הניסויים בבעלי חיים שתוארו נערכו תוך ציות קפדני להמלצות האיחוד האירופי (2013/63/EU) ואושרו על ידי הוועדה האתית המקומית של אוניברסיטת בורדו (CEEA50) והמשרד הצרפתי להשכלה גבוהה, מחקר וחדשנות (סיכום לא טכני של הפרויקט המאושר NTS-FR-619193 v.1, 23-12-2022).
הפרוטוקול הבא מבוצע על עכברי C57BL/6 בוגרים בגיל ממוצע של 2-4 חודשים. עם זאת, זה יכול להתבצע בכל הגילאים והתנאים של עכברים תוך התחשבות בכך שנוף תאי החיסון של מערכת העצבים המרכזית עשוי להשתנות ואחוז המקרופאגים והמונוציטים המקומיים עשוי להיות מוגבר (למשל בהזדקנות וניוון עצבי).
1. הכנת פתרונות
הערה: אמצעי האחסון והפתרונות הבאים מופנים אך ורק לבידוד של תאי Cd11b+.
2. הסרת המוח
3. דיסוציאציה של רקמות
הערה: יש לבצע את כל השלבים על קרח. אין לערבל את השעיית התא בכל שלב; יש לערבב בזהירות רק עם פיפטה של 1,000 מיקרוליטר.
4. בידוד מגנטי של תאי CD11b+
5. ניתוחים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הערכת התשואה הסופית מסתמכת על רמת הטוהר והכמות של תאים מבודדים והיא יכולה להיקבע על ידי RT-qPCR, ספירת תאים וכימות חלבונים. טוהר התאים המגנטיים המבודדים מההיפותלמוס אושר על-ידי ניתוח ביטוי גנים של CD11b, C1qa, Gad1 ו-GFAP עם RT-qPCR (איור 1). CD11b ו- C1qa מבוטאים בעיקר על ידי מיקרוגליה במצב יציב, CNS16 ו- Gad1 ו- GFAP משמשים כסמן עצבי ואסטרוציטי בהתאמה. ה-cDNA הכולל מהיפותלמוס אחד נע בין 55 ל-98 ננוגרם. ראוי לציין כי רק החלק החיובי הציג ביטוי CD11b ו- C1qa, המציין את...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הפרוטוקול הנוכחי מציג את הבידוד של תאי מיקרוגליה היפותלמיים ממוח עכבר בוגר שזה עתה נוקב על ידי מיון תאים המופעל על ידי מגנטית. התוצאות שהוצגו לעיל מאשרות את הטוהר והכדאיות של תאים מבודדים, כמו גם את יעילותה של שיטה זו לאפיון פונקציונלי של מיקרוגליה ex vivo, למשל באמצעות פעילות פגוציטית וכימות ייצור ROS. שיטות קלאסיות לבידוד אוכלוסיית תאים מסוימת יכולות לשמש גם עבור תאי מיקרוגליה. שבירת שיפוע צפיפות היא שיטה ידועה להפרדת תאים שונים וחלקיקיהם בהתאם לגודלם ו/או צפיפותם. טכניקה זו יכולה להיות מיושמת עבור בידוד ותרבי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים כי אין להם ניגודי עניינים.
AN נתמך על ידי המכון האוניברסיטאי של צרפת (IUF), אוניברסיטת בורדו, הקרן הצרפתית לחקר המוח (FRC), GLN (קבוצת תזונת שומנים) והסוכנות הלאומית למחקר (ANR, PRC 2023-MicroNRJ). CA נתמכה על ידי Fondation pour la Recherche Médicale (FRM-ARF201809006962). פרויקט זה קיבל מימון מתוכנית המחקר והחדשנות Horizon Europe של האיחוד האירופי במסגרת MSCA Doctoral Networks 2021, No. 101072759 (FuElThEbRaiNIn healtThYaging ומחלות הקשורות לגיל, ETERNITY.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| ערכת דיסוציאציה של מוח למבוגרים | Miltenyi | 130-107-677 | הערכה מכילה בופר Z, מאגר Y, אנזימים A ו- P, תמיסת פינוי פסולת, מאגר A (להמסת אנזים A). |
| אלבומין בקר FrV BSA | EuroMedex | 04-100-812-C | |
| CD11b (מיקרוגליה) מיקרו-חרוזים, אדם ועכבר - גודל קטן | Miltenyi | 130-093-636 | |
| CellROX Green Flow Cytometry Assay Kit | Invitrogen | C10492 | |
| צינור צנטריפוגה, מכסה Snap-Pop 15 מ"ל | CellTreat | 978449 | |
| DPBS, סידן, מגנזיום, גלוקוז, פירובט | Gibco | 14287-072 | |
| gentleMACS C Tubes | Miltenyi | 130-093-237 | |
| gentleMACS Octo Dissociator עם מחממים | Miltenyi | 130-096-427 | |
| קוקטייל מעכב פוספטאז עצור (100x) | Thermofisher | 78420 | |
| קוקטייל מעכב פרוטאז להפסיק, ללא EDTA (100x) | Thermofisher | 78437 | |
| HBSS (10x), סידן, מגנזיום, ללא פנול אדום | Thermofisher | 14065056 | |
| חרוזי לטקס, פוליסטירן מעובד בקרבוקסילט, אדום פלואורסצנטי | Sigma-Aldrich | L3280 | |
| LightCycler 480 SYBR ירוק I מאסטר | רוש | 4707516001 | מגיב זה שימש לביצוע PCR. |
| מסננות MACS SmartStrainers (70 ומיקרו; m) | Miltenyi | 130-110-916 | |
| ערכת בדיקת חלבון Micro BCA | Thermofisher | 23235 | |
| M-PER מאגר מיצוי יונקים | Thermofisher | 78503 | |
| MS עמודות | Miltenyi | 130-042-201 | המכונה עמודות קטנות בפרוטוקול. |
| מפריד MultiMACS Cell24 פלוס | Miltenyi | 130-098-637 | |
| PBSS, pH 7.4 | Thermofisher | 10010023 | |
| qScript XLT cDNA SuperMix | Quanta biosciences | 733-1177 | הערכה שימשה לסינתזה של cDNA. |
| ReliaPrep RNA Miniprep Systems | Promega | Z6011 | הערכה מכילה 1-תיוגליצרול ומאגר BL (המכונה מאגר ליזה בפרוטוקול) והיא שימשה לבידוד RNA כולל. |
| ואקוטיינר בטיחות-לוק 21 גרם | בקטון דיקינסון | 367282 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.