Questo protocollo descrive la derivazione di precursori gliali limitati dal midollo spinale del feto e mantenute in vitro sia per trapianto o per lo studio del lignaggio oligodendrocitario.
Articolo metodologico
Questo protocollo descrive la derivazione di precursori gliali limitati dal midollo spinale del feto e mantenute in vitro sia per trapianto o per lo studio del lignaggio oligodendrocitario.
Questo è un protocollo per la derivazione di gliali ristrette precursore (GRP), le cellule dal midollo spinale di feti di topo E13. Queste cellule sono i primi precursori all'interno della linea cellulare oligodendrocitario. Recentemente, queste cellule sono state studiate come fonte potenziale di terapie rigeneranti nelle malattie della sostanza bianca. Leucomalacia periventricolare (PVL) è la principale causa di non-malattia genetica della sostanza bianca durante l'infanzia e colpisce fino al 50% dei neonati estremamente prematuri. I dati suggeriscono una accresciuta sensibilità del cervello in via di sviluppo di ipossia-ischemia, stress ossidativo ed eccitotossicità che colpisce selettivamente nascente della sostanza bianca. Gliali precursori ristrette (GRP), cellule progenitrici degli oligodendrociti (OPC) e gli oligodendrociti immaturi (preOL) sembrano essere i giocatori chiave per lo sviluppo della PVL e sono oggetto di studi continui. Inoltre, studi precedenti hanno identificato un sottogruppo di tessuto del SNC che ha aumentato la sensibilità al glutammato come eccitotossicitànonché uno schema di sviluppo a questa suscettibilità. Il nostro laboratorio sta studiando il ruolo dei progenitori degli oligodendrociti in cellule PVL e l'uso nella fase di sviluppo GRP. Utilizziamo queste cellule derivate vetroresina in diversi paradigmi sperimentali per testare la loro risposta alle sollecitazioni selezionare coerenti con PVL. GRP cellule possono essere manipolate in vitro e in OPCs preOL per esperimenti di trapianto con il mouse i modelli PVL e in modelli in vitro di PVL-come insulti tra ipossia-ischemia. Utilizzando cellule in coltura e in studi in vitro ci sarebbe ridotta variabilità tra esperimenti che facilita l'interpretazione dei dati. Cellule in coltura consente anche per l'arricchimento della popolazione GRP, riducendo al minimo l'impatto della contaminazione di cellule non-GRP fenotipo.
Introduzione
In questo protocollo si mostra come estrarre, selezionare e piastra gliali ristrette precursore (GRP), le cellule dal midollo spinale di feti di topo E13. Queste cellule sono i primi precursori all'interno delle linee cellulari oligodendrocitario e astrociti e sono definite dalla loro espressione di A2B5. Nel medio GRP integrato con FGF-2, i A2B5 GRPs + inizierà esprimere primi oligodendrocitario lignaggio marcatori PDGFαR e NG2 1,2. Queste cellule della linea oligodendrociti passano attraverso una serie di distinte fasi fenotipici, ognuno caratterizzato da cambiamenti morfologici, nonché l'espressione di marcatori a specifici stadi di sviluppo.
Queste cellule precursori sono attualmente in fase di studio come una fonte potenziale di approcci terapeutici basati su celle a disordini della materia bianca del sistema nervoso centrale, inclusa la sclerosi multipla, leucodistrofie e leucomalacia periventricolare (PVL) 3,4,5,6 6,7,8,9. Queste cellule precursori gliali sono state utilizzate anche in studi condotti su altri modelli della materia bianca malattie come le lesioni del midollo spinale e la sclerosi laterale amiotrofica 10,11,12,13.
Il nostro laboratorio ha sviluppato un precoce postnatale ipossia-ischemia modello di topo con i quali stiamo valutando l'efficacia di queste cellule derivate dal midollo spinale GRP come un approccio restauro in PVL, la principale causa di paralisi cerebrale 14,15,16. Vi è anche un cervello roditore derivato modello OPC che è stato ampiamente utilizzato per studiare lesioni materia bianca poiché le cellule GRP hanno la tendenza a differenziarsi nel percorso astrocitica 17. Il fenotipo OPC è già entrato nel percorso degli oligodendrociti lignaggio, un fenomeno che sembra irreversible. Tuttavia, siamo interessati a valutare la risposta di un più ampio spettro di cellule progenitrici degli oligodendrociti tra GRP e forse anche la NEP derivati a E10.5. Per questo motivo abbiamo adottato il modello di midollo spinale derivato GRP per il nostro lavoro.
Oltre all'uso di GRPs per la sostituzione delle cellule, la derivazione di queste cellule di tipo selvatico e modelli di roditori transgenici di malattie della sostanza bianca consente ulteriori studi in differenziazione gliale in condizioni normali e di malattia in un ambiente in vitro. Pubblicazioni precedenti mostrano segni di vulnerabilità selettiva delle cellule precursori oligodendrocitario di derivazione per vari fattori di stress esterni, come eccitotossicità del glutammato maturazione dipendente, stress ossidativo, e di selezionare i fattori implicati nella neuroinfiammazione 18,19. I nostri studi si sono concentrati sulla comprensione dei meccanismi cellulari e molecolari alla base dello sviluppo di queste lesioni della sostanza bianca, valutare la sensibilità di cellule inlo spettro degli oligodendrociti lignaggio di insultare così come l'analisi putativi approcci terapeutici.
Materiale
Tutte le procedure che coinvolgono animali sono conformi alle politiche e il PHS IACUC JHU. Tutte le operazioni devono essere eseguite in una cappa a flusso laminare per mantenere condizioni asettiche. Comunemente dissezioni vengono eseguite in una cappa a flusso orizzontale ed in vitro di lavoro in una cappa a flusso verticale. Tutti i mezzi utilizzati freddo durante dissezioni. I topi utilizzati nel nostro studio sono un tipo selvaggio CD-1 e un ceppo transgenico GFP in uno sfondo C57/BL6. Un CD-1 diga del mouse si ottiene in genere da 10 feti + che sono sufficienti per seme 1-2 T25 fiaschi. In genere, due dighe sono sacrificati in un momento e midollo spinale del feto in pool e placcato in 1 T25 pallone per diga. Una volta che le cellule sono state derivate possono essere espansi e caratterizzati in vitro per studi successivi.
1. Preparazione di Media e fiaschi
2. Strumenti e Other Materiale
3. Determinazione Timed Pregnancy
Dighe del mouse in stato di gravidanza o sono ordinati da fonti commerciali che specificano la consegna il giorno embrionale E12 o E13 dello sviluppo fetale o di gravidanza, riscontrata in-house. In breve, due femmine sono messi insieme con un maschio nel tardo pomeriggio e lasciato tutta la notte insieme. Il giorno successivo le femmine sono osservate per la presenza della spina muco vaginale posizione. Il tappo di muco è solo un'indicazione che si sia verificato così l'accoppiamento animali vengano successivamente pesati quotidianamente per monitorare la frequenza di aumento di peso. Il giorno si osserva il tappo di muco è definito come giorno uno embrionale (E1).
4. Tissue Derivazione
5. Istituzione Cultura
6. Immunopanning della popolazione GRP
7. Congelamento e conservazione di cellule derivate
CO 2 non è utilizzato per anestetizzare l'animale a causa dei possibili effetti a valle sulla vitalità dei feti e, infine, le cellule derivate. Inoltre, sarà molto difficile da rimuovere completamente le meningi dal midollo spinale durante la procedura di derivazione, ma la combinazione di mezzo GRP e immunopanning eliminerà queste cellule in rapida crescita. Allo stesso modo, il midollo spinale è tutto raccolto, nonostante una maggiore concentrazione ventrale della popolazione GRP a causa della sua origine nel midollo spinale ventrale e la migrazione dorsalmente 20. Tuttavia il mezzo di GRP seleziona per il fenotipo GRP e che la popolazione è massimizzato A2B5 immunopanning. Dopo la placcatura del midollo spinale, le colture in vitro sono incubate per due passaggi o circa una settimana. Dopo 2 giorni di coltura, le cellule di morfologie differenti possono essere osservati in fiaschette per coltura dei tessuti indicanti il eterogeneità della popolazione ma il mezzo GRP seleziona per il fenotipo GRP. Queste cellule sono una combinazione di A2B5 + GRP, E-NCAM + precursori neuronali ristrette (PNR) e nestina + e A2B5-neuroepiteliale cellule e possibilmente fibronectina + meningee cellule. Inoltre, i fenotipi più mature possono essere presenti che esprimono i marcatori tra cui doublecortin e Tuj1 per lineage neuronale, GFAP per gli astrociti e PDGFaR e GALC per lignaggio oligo Al fine di massimizzare altamente GRP popolazione arricchito dal pool eterogeneo di partenza (Figura 1A), le cellule possono essere a doppio immunopanned per selezionare ed eliminare le e-NCAM + cellule seguite da selezione per la A2B5 + popolazione GRP, una volta la densità delle cellule è aumentata a circa il 85-90% di confluenza in fiasche T75. Queste cellule GRP mantenere la loro capacità di diventare astrociti, pur essendo in un mezzo che seleziona per il fenotipo degli oligodendrociti in modo conseguente A2B5 immunopanning può essere necessario per mantenere una popolazione altamente arricchito GRP. Immunopanning generendimenti alleato fino al 95% A2B5 + cellule, ma per la resa ancora maggiore A2B5 perline magnetiche coniugate (Miltenyi Biotec Inc.) può essere usato per fornire una resa fino al 97%. Vigilanza nelle culture GRP le funzioni di manutenzione come ad esempio le normali modifiche multimediali ridurrà al minimo la proliferazione di non-GRP tipi di cellule. Anche in assenza di BMP-4 astrociti possono ancora essere trovati e mezzi impoverito in particolare sembra indurre la differenziazione di un fenotipo astrociti. Sebbene l'integratore B27 contiene tri-iodotironina ormone (T3), vi è stata osservata alcuna tendenza a differenziarsi in oligodendrociti nella popolazione GRP, solo quando livelli più elevati di T3 vengono aggiunti al mezzo di questo fenomeno si verifica. Tuttavia, un T3 libero B27 integratore può essere sostituito se c'è una preoccupazione per la contaminazione da oligodendrociti maturi (figura 1B). Queste cellule GRP possono essere facilmente identificati dalla loro morfologia di soma con 2 o 3 processi brevi ma a schermo per altri tipi di cellule che possono essere presenti, immunocytochemistry può essere eseguita per i precedentemente citati marcatori comuni tipo di sviluppo e delle cellule specifiche. Ci sarà comunemente una piccola popolazione persistente di A2B5 le cellule che sono neuroepiteliale (NEP) e capace di diventare uno GRP o PNR. Fortunatamente, le cellule sono mantenute più a lungo nel terreno GRP più è probabile che il mezzo viene selezionato per il fenotipo GRP.

Figura 1. A) placcati in cellule del midollo spinale di morfologia eterogenei sono stati osservati dopo 2 giorni di coltura. B) Immunopanning GRP massimizza una popolazione altamente arricchito dal pool eterogeneo di partenza.
Malattie del sistema nervoso centrale sostanza bianca comprende un gran numero di eziologie, tra le cause genetiche, infiammatorie, ischemica e tossici 19,21,22,23,24. Mentre la sclerosi multipla e vasculopatie sono la principale causa di malattia della materia bianca negli adulti, leucomalacia periventricolare associata alla prematurità è la causa più comune di lesioni della sostanza bianca nella popolazione infantile. Al fine di delineare ulteriormente i meccanismi della malattia ulteriore studio di lignaggio ofoligodendrocytic cellule, che sono fortemente colpite dalla insulto perinatale, è necessaria. GRPs sono state isolate dal midollo spinale e roditore embrionale dimostrato di essere tripotential in natura, dando origine a oligodendrociti e due distinte popolazioni astrociti, ma non differenziano in neuroni 2,25,26. Allo stesso modo, le cellule precursori degli oligodendrociti (OPC) derivati da topi nervo ottico e alla fine il cervello embrionale o postnatale precoce ratti hanno dimostrato di maturare in oligodendrociti funzionanti nelle condizioni di appropriati mezzi 27,28. Inoltre, fetale o adulto derivato OPC umano sono stati ulteriormente manipolato in oligodendrociti fenotipi più maturi 29,30.
Celle in vetroresina sono stati isolati sia dal midollo spinale dei ratti e E12 E13.5-13.5 nei topi. Nelle differenze di ratto sono state riportate tra le cellule GRP-dorsali e ventrali derivato nella loro risposta a condizioni che promuovono la generazione di oligodendrociti o astrociti con ventrale derivati GRPs che presenta una maggiore propensione a differenziarsi in i fenotipi più maturi 25,26,28. Questo può essere dovuto alla migrazione di ventrale dorsale delle cellule GRP nascenti, che potrebbero essere meno sensibile ai segnali di differenziazione. Immunopanning consente la sottopopolazione che esprime A2B5 essere isolato e raccolte per la manutenzione in coltura.
Le nostre culture del mouse in PRFV sono derivati dal totale tessuto del midollo spinale che produce un eterogenea, della popolazione studiata di cellule da cui vengono selezionate le cellule in vetroresina con mezzi chimici (media) e le tecniche di base di anticorpi. Mentre i nostri studi hanno utilizzato i derivati del midollo spinale di topo le cellule in vetroresina, è stato segnalato più recentemente la derivazione di cellule progenitrici derivate cervello di topo oligodendrociti, che sono anche in grado di svilupparsi in oligodendrociti maturi 31. Qui le cellule derivate sono inizialmente coltivate come oligospheres che l'utilizzo del mezzo adeguato cultura sono manipolati in un PDGFαR arricchito +, la popolazione OPC 31. I nostri studi si sono concentrati sugli effetti del nostro modello di insulto ipossico-ischemico sulle cellule nello spettro lignaggio degli oligodendrociti da A2B5 + e PDGFαR in PRFV precursori della proteina basica della mielina (MBP + esprimere) oligodendrociti maturi. Infatti il nostro In vitro ha dimostrato che queste cellule immature in vetroresina mature in cellule MBP che esprimono sia in monocolture o in co-colture con i neuroni corticali. Queste cellule possono essere manipolati in cultura in percorsi di differenziazione specifici per lo studio dei meccanismi coinvolti nella perinatale lesioni della sostanza bianca. Ci sono diversi modelli murini di malattie della sostanza bianca che coinvolgono le cellule del lignaggio degli oligodendrociti e la disponibilità di questa popolazione permette un'indagine approfondita dei meccanismi che causano pregiudizio, come pure per esplorare l'utilità delle possibili opzioni di terapia cellulare.
Questo studio è stato finanziato dal National Institute of Health [NICHD P30HD024061 (AWP), NINDS K08NS063956 (AF), e R01NS028208 (MVJ)] e la Fondazione Child Neurology. Il contenuto di questo rapporto sono di esclusiva responsabilità degli autori e non necessariamente rappresentano le opinioni ufficiali del National Institute of Health, DHHS. Gli autori non hanno conflitti di interesse rilevanti per questo studio.
Desideriamo ringraziare il Dr. Gary Devin per la sua intuizione e feedback su l'impiego di cellule in vetroresina.
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Nome del reattivo | Azienda | Numero di catalogo | |
| DMEM / F12 01:01 | Invitrogen | 11320033 | |
| B27 | Invitrogen | 17504044 | |
| N2 | Invitrogen | 17502048 | |
| rH-FGF-base | Invitrogen | PHG0026 | |
| Tripsina (0,05%) EDTA | Qualità biologica, Inc. | 118-087-721 | |
| POLY-L-lisina HBr | Sigma | P1274-25mg | |
| Laminina | Sigma | L2020-1MG | |
| DNasi 1 | Sigma | DN25 |