L'ippocampo fu descritto per la prima volta da un anatomista bolognese, Giulio Cesare Aranzio, nel 15001. Nel nominare questa nuova struttura, Aranzio è stato probabilmente ispirato dalla sua strana somiglianza con il cavalluccio marino del genere Hippocampus1. L'ippocampo è coinvolto nelle risposte allo stress, ma è ampiamente noto per il suo ruolo nell'apprendimento e nella memoria. Più specificamente, l'ippocampo è responsabile della codifica e del recupero della memoria dichiarativa e spaziale1.
L'ippocampo, o ippocampo vero e proprio, è diviso nei sottocampi CA1 (cornu ammonis), CA2 e CA31. Rispetto al resto del sistema nervoso, l'ippocampo ha diverse caratteristiche distintive uniche, tra cui la sua plasticità e il potenziale per la neurogenesi in corso2. La neurogenesi è il processo di proliferazione e differenziazione delle cellule staminali neurali, seguito dalla loro integrazione nella rete neuronale preesistente. La neurogenesi è limitata alla zona subgranulare del giro dentato e alla zona subventricolare dei ventricoli laterali (e dei bulbi olfattivi)3. Mentre la neurogenesi è abbondante nell'embriogenesi, è un processo permanente 3,4. Come tale, questa discussione si concentrerà sulla neurogenesi adulta nell'ippocampo.
Le zone subventricolari e subgranulari sono nicchie neurogeniche contenenti cellule ependimali e vascolari, nonché lignaggi immaturi e maturi di cellule staminali neurali5. Le microglia contribuiscono a queste nicchie come cellule immunitarie per regolare la neurogenesi6. Le cellule progenitrici neurali sono progenie di cellule non staminali delle cellule staminali neurali7. Tre tipi di progenitori neurali sono presenti nella zona subventricolare: cellule radiali di tipo B simili a glia, progenitori di tipo C che amplificano il transito e neuroblasti di tipo A 3,8. Le cellule progenitrici neurali di tipo B che si dividono lentamente nella zona subventricolare possono differenziarsi in cellule di tipo C8 che si dividono rapidamente. Successivamente, le cellule di tipo C si differenziano in cellule di tipo A8. Questi neuroblasti migrano attraverso il flusso migratorio rostrale verso il bulbo olfattivo prima di differenziarsi in interneuroni o oligodendrociti9. Questi interneuroni a bulbo olfattivo sono fondamentali per la memoria olfattiva a breve termine e l'apprendimento associativo, mentre gli oligodendrociti mielinano gli assoni del corpo calloso9. La maggior parte della neurogenesi adulta si verifica nella zona subgranulare del giro dentato, dove si trovano progenitori neurali radiali di tipo 1 e non radiali di tipo 23. La maggior parte delle cellule progenitrici neurali sono destinate a diventare neuroni granulari dentati e astrociti10. Collegati da giunzioni gap, gli astrociti formano reti per modulare la plasticità, l'attività sinaptica e l'eccitabilità neuronale5. Come neurone eccitatorio primario del giro dentato, le cellule del granulo forniscono input dalla corteccia entorinale alla regione CA311.
Le popolazioni di cellule staminali neurali possono essere isolate utilizzando strategie di isolamento immunomagnetico o immunofluorescente12,13. Il tessuto neurale è particolarmente difficile da dissociare; gli sforzi per farlo spesso si traducono in campioni con scarsa vitalità cellulare e/ o non riescono a produrre la necessaria sospensione unicellulare per l'analisi a valle. La dissociazione neurale può essere condotta tramite dissociazione meccanica (come l'uso di filtri, tecniche di taglio o triturazione di pipette), digestione enzimatica o una combinazione di tecniche14,15. In uno studio che ha valutato i metodi di dissociazione neurale, sono state confrontate la vitalità e la qualità della dissociazione meccanica manuale mediante triturazione di pipette rispetto alle combinazioni di triturazione e digestione delle pipette con vari enzimi15. La qualità è stata classificata in base alla quantità di grumi cellulari e DNA o detriti subcellulari nella sospensione preparata15. Le sospensioni di tumori gliali sottoposti a dissociazione meccanica manuale da sole avevano una vitalità cellulare significativamente inferiore rispetto ai trattamenti con dispasi o una combinazione di DNasi, collagenasi e ialuronidasi15. Volovitz et al. hanno riconosciuto la variazione di vitalità e qualità tra i diversi metodi e hanno sottolineato che una dissociazione inadeguata può ridurre l'accuratezza dell'analisi a valle15.
In uno studio separato, gli autori hanno confrontato oltre 60 diversi metodi e combinazioni di dissociazione di cellule neuronali in coltura14. Questi metodi includevano otto diverse varianti di dissociazione meccanica manuale mediante triturazione a pipetta, un confronto dell'incubazione con cinque singoli enzimi a tre diversi intervalli e varie combinazioni di dissociazione meccanica con digestione enzimatica o la combinazione di due enzimi14. Nessuno dei metodi meccanici ha prodotto una sospensione a cella singola14. Quattro dei singoli trattamenti enzimatici, dieci dei trattamenti enzimatici combinati e quattro delle combinazioni di dissociazione meccanica con digestione enzimatica hanno prodotto una sospensione monocellulare14. Digestione enzimatica con TrypLE seguita da Campioni di Tripsina-EDTA più efficacemente dissociati14. Per inciso, i campioni trattati con TrypLE e/o Tripsina-EDTA tendevano a formare grumi gelatinosi14. Mentre questo studio è stato eseguito su cellule in coltura, parla delle carenze della triturazione della pipetta o della digestione enzimatica da sola.
Mancano confronti affiancati tra dissociazione meccanica manuale e automatica. Tuttavia, un gruppo ha eseguito la citometria a flusso per confrontare la dissociazione meccanica manuale e semi-automatizzata di interi cervelli di topo in combinazione con kit di dissociazione enzimatica commerciale di papaina o tripsina16. L'elaborazione con il dissociatore ha prodotto in modo più coerente cellule vitali16. A seguito della dissociazione, gli autori hanno anche isolato le cellule Prominin-1, le cellule precursori neuronali e la microglia16. Per due delle tre popolazioni cellulari isolate, la purezza delle cellule isolate era leggermente superiore quando i campioni venivano elaborati con il dissociatore, rispetto a16 manualmente. Reiß et al. hanno osservato che la variabilità da persona a persona nella tecnica di pipettaggio ostacola la riproducibilità della resa della popolazione cellulare vitale nella dissociazione dei tessuti16. Gli autori hanno concluso che la dissociazione meccanica automatizzata standardizza l'elaborazione dei campioni16.
Il metodo di dissociazione delineato in questo manoscritto è una combinazione di dissociazione meccanica completamente automatizzata e digestione enzimatica, utilizzando soluzioni che accompagnano un kit commerciale di dissociazione cerebrale per adulti17. A differenza dei protocolli standard, questo protocollo ottimizzato riduce la manipolazione del campione, produce una sospensione monocellulare altamente praticabile ed è destinato all'elaborazione di quantità minime di tessuto iniziale.