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Cellule staminali neurali (NSC) generare neuroni e cellule macroglial durante lo sviluppo della corteccia cerebrale. Al primi-corticogenesis, NSC sottoporsi a diversi cicli di divisione cellulare simmetrica ed espandere il pool di cellule progenitrici. Quindi, NSC dividono asimmetricamente per generare neuroni direttamente o indirettamente attraverso mediatori1. Solo a metà - alla fine-corticogenesis, progenitori passare per generare gli astrociti e oligodendrociti2,3,4. Tuttavia, i completare i meccanismi che controllano la proliferazione delle cellule e differenziazione, come pure il contributo dei progenitori destino-limitato alla generazione di tipi unici di neuroni o cellule macroglial rimangono una questione di intenso dibattito4,5,6. Il potenziale delle singole CSN corticale per generare neuroni, astrociti e oligodendrociti è stato estesamente studiato in vitro e in vivo utilizzando una miriade di tecniche come: live imaging in cella singola culture7,8,9,10,11,12,13; live imaging ad alta densità culture culture3,14,15; live imaging fetta culture16,17,18; analisi clonale utilizzando virale mediata da vettore genetico etichettatura ad alta densità culture14,15,19,20,21; analisi clonale in vivo utilizzando retrovirus22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33; e analisi clonale in vivo usando animali transgenici34.
Ognuna di queste tecniche presenta vantaggi e svantaggi. Per esempio, in vivo lignaggio traccia è suscettibile al lumping e scissione errori3, che porti a conclusioni contrastanti circa il potenziale dei singoli progenitori corticali. Inoltre, sia gli studi in vitro ed in vivo basano sull'etichettatura delle cellule progenitrici a intervalli di tempo iniziale e posteriore analisi delle stirpi delle cellule possono essere influenzata dall'avvenimento inosservato di morte delle cellule durante il lignaggio-progressione35. Di conseguenza, un sistema adatto per analizzare le potenzialità del singolo NSCs dovrà consentire l'identificazione di tutte le cellule generate, così come la caratterizzazione appropriata dei destini di cella all'interno della stirpe. Combinazione di colture cellulari primarie e live imaging fornisce questa impostazione. Utilizzando cella singola cultura e time-lapse video microscopia, Tempio et al hanno dimostrato l'interruttore del lignaggio della corteccia cerebrale individuale progenitori da neurogenesi al gliogenesis11. Più tardi, hanno usato lo stesso sistema per mostrare che i diversi tipi di neuroni sono generati da un unico progenitore corticale12. Tuttavia, questo sistema presenta un importante avvertimento: solo 1% dei progenitori corticali isolati alle prime corticogenesis generare cloni di 4 o più progenie9. Dopo l'aggiunta di FGF2, la frequenza delle cellule generando 4 o più celle aumenta a 8-10%9. Tuttavia, questo numero è troppo piccolo considerando che praticamente tutti i progenitori corticali sono proliferativi in questa fase. Inoltre, i potenziali effetti di FGF2 il destino-specifica non possono essere esclusa36. Per ovviare a queste limitazioni, abbiamo usato colture ad alta densità cellulari che supportano la proliferazione di entrambi ventricolare (Pax6-esprimendo) e subventricolare (Tbr2-esprimendo) corticale progenitori15. L'osservazione in tempo reale di queste culture ha inoltre dimostrato che diverse caratteristiche della progressione del lignaggio di NSC sono riprodotte in queste condizioni, come la modalità di divisione cellulare, allungamento del ciclo cellulare, il potenziale delle singole cellule per generare neuroni e cellule gliali, tra gli altri3,15. Più recentemente, abbiamo utilizzato questo sistema anche a dimostrare che CREB-segnalazione colpisce la sopravvivenza delle cellule dei neuroni immaturi corteccia cerebrale in topi37. Così, crediamo che Time-lapse video-microscopia della corteccia cerebrale murino primario le cellule coltivate in ad alta densità è uno strumento potente e accessibile per studiare i meccanismi cellulari e molecolari della progressione del ciclo cellulare, la modalità di divisione cellulare, la sopravvivenza delle cellule e cellula destino specifica. Quest'ultima può essere eseguita utilizzando animali transgenici, permettendo l'identificazione di destini cellulari specifiche tempo reale38,39,40 o l'uso di post-imaging immunocytochemistry3,38,41,42.
Qui, forniamo un protocollo passo dopo passo per preparare la corteccia cerebrale primaria coltura cellulare supporto proliferazione delle CSN e la successiva generazione dei neuroni e delle cellule macroglial. Inoltre discutiamo l'uso di transfezione mediata retrovirale per manipolare l'espressione genica delle cellule individuali, che possono essere identificati e monitorata a livello di singola cellula usando la microscopia video time-lapse. Questo protocollo può essere utilizzato per studiare la corteccia cerebrale primario cellule isolate dall'inizio alla fine del corticogenesis nei roditori, ma qualche aggiustamento può essere richiesto secondo la fase14. NSC isolate da altre fonti può essere studiata anche usando la microscopia video time-lapse di culture 2D, ma il sistema di coltura appropriato dovrebbe essere determinato comparando i comportamenti delle cellule in vitro e in vivo38,43.