前脳と小脳のスライス培養システムを使用してNG2細胞とオリゴデンドロサイトを研究する技術が説明されています。 この方法により、オリゴデンドロサイト系統内の細胞の増殖と分化のダイナミクスを調べることができ、組織の細胞構造を維持しながら細胞外環境を容易に操作できます。
方法論記事
前脳と小脳のスライス培養システムを使用してNG2細胞とオリゴデンドロサイトを研究する技術が説明されています。 この方法により、オリゴデンドロサイト系統内の細胞の増殖と分化のダイナミクスを調べることができ、組織の細胞構造を維持しながら細胞外環境を容易に操作できます。
NG2を発現する細胞(polydendrocytes、オリゴデンドロサイト前駆細胞)は、中枢神経系における第四の主要なグリア細胞集団である。胚および生後発育の間、彼らは積極的に増殖し、ミエリンオリゴデンドロサイトを生成します。これらの細胞は、一般的に、一次解離し文化、ニューロン共培養において、および固定された組織で研究されてきた。新たに利用可能なトランスジェニックマウス系統は、培養系をスライス使用すると、前脳および小脳の両方の灰白質と白質領域においてオリゴデンドロサイト系譜細胞の増殖および分化を調査するために使用することができる。スライス培養は、生後初期のマウスから調製され、最大1ヶ月間培養物中で維持される。これらのスライスは、細胞の挙動および相互作用を調査するために、培養期間にわたって複数回撮像することができる。この方法は、NG2細胞分裂の可視化との詳細な分析を可能にしながら、オリゴデンドロサイト分化を導くステップ地域に依存可能にするカミカゼNG2細胞とオリゴデンドロサイトの機能異質。これは、密接にインビボで見出さことに似ている細胞環境において経時的にこれらの細胞に影響を与える内因性および外因性のシグナルを調査するために使用することができる強力な技術である。
4 -中枢神経系のOrganoytpicスライス培養はsemiintactシステム1において、ニューロンおよびグリア細胞生物学を研究するために極めて有用であることが証明されている。 9 -これらの培養物を採用し、そのような細胞外環境の操作を繰り返し、長期生細胞イメージングのための容易なアクセスおよび電気生理学的記録5と、一次解離細胞培養の多くの利点を保持することは比較的簡単である。また、スライス培養は、3次元組織細胞構築、地域の神経接続を維持し、ほとんどの主要な細胞型がシステムに存在している。これらの特性は、これらの培養ユニークで便利なシステムは、セルラーと環境の相互作用を持つ単一細胞の挙動や生理学を調査することにします。
NG2細胞は増殖およびmを生成し続ける、哺乳動物の中枢神経系におけるグリア細胞の集団である胚および生後発育10の間にオリゴデンドロサイトをyelinating。それらは、広範囲に解離した初代細胞培養物において研究されており、蛍光タンパク質のNG2細胞特異的発現を有するトランスジェニックマウス系統の最近の開発は、急性スライス標本におけるインビボでの運命マッピングおよび電気生理学的記録に容易になった。でも、これらの研究で、少しはNG2細胞の増殖およびオリゴデンドロサイト分化の時間的なダイナミクスについてはほとんど知られていない。解離した細胞培養が広く薬理学的および遺伝的操作の相対的機能のために使用されるが、それは細胞の微小環境のコンテキストを維持することが望ましい場合に特に異なる脳領域におけるこれらの細胞の機能的な違いを問い合わせるには適していない。スライス培養は、細胞の薬理学的操作に適しているとオリゴデンドロサイトミエリン形成11,12を調査するために使用されている単純な代替物を提供する(LPC)をリゾレシチンまたは抗体誘発性脱髄13,14、および薬理学的治療15を介して再ミエリンの誘導後ウラル応答。
前脳および小脳の両方から採取した器官型スライス培養におけるNG2細胞増殖およびオリゴデンドロサイト分化の分析をライブイメージングし、固定組織(または後固定)を調査し、実行するための方法が記載されている。これは、分割後に単16 NG2細胞の細胞運命を研究するために、成長因子誘導されるNG2細胞増殖の17地域および年齢依存性の違いを発見するために使用できる強力な方法である。この比較的単純な技術はさらに、これらのグリア細胞の生理学および神経活動またはミエリン損傷への応答を調節する細胞内因性および/または環境のメカニズムを調査する、広くアクセス可能です。
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注:すべての動物の手順は、ガイドラインに従っているとコネチカット大学の施設内動物管理使用委員会(IACUC)によって承認されている。
注:それぞれ用いたYFPレポーター20(JAX#006148)ライン:これらの実験のために、構成NG2cre 18(JAX番号008533)および誘導性NG2creER 16(JAX番号008538)トランスジェニックマウスは、Z / EG 19(JAX#003920)またはgtRosa26交配画像NG2細胞とその子孫。画像成熟したオリゴデンドロサイトには、21を使用したトランスジェニックマウスをPLPDsRed。一貫性の生存のために、スライスは、アップ前脳と小脳の両方から生後10日目にマウスから単離することができる。
1スライスの準備
2 NG2細胞分裂のタイムラプスイメージングおよびオリゴデンドロサイト分化
注:私たちはNG2creを使用NG2細胞の増殖および分化のタイムラプスイメージングを実行するには:ZEGマウス16NG2細胞およびそれらの子孫( 図1C-E)でEGFPを発現する。この行のレポーター発現は、直ちに少なくとも4週間の期間にセクショニングの後のスライスでGFP +細胞のライブ画像を得るために十分に堅牢である。鮮明な画像を、培養の最初の3〜5日間で発生したスライスの初期間伐期間後に得られる。
スライス培養で誘導レポータートランスジェニックマウスを使用したNG2細胞子孫の3運命のマッピング
注:培養物中の特定の時点からNG2細胞の運命を追跡するために、誘導性NG2creER:YFPトランスジェニックマウスを使用することができる。
4。スライス免疫組織化学
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ZEG、NG2creER:YFP及びPLPDsRedトランスジェニックマウス系統の代表的なデータの例は、P8 NG2creの前脳および小脳の両方からスライス培養を用いて得られたその下に示す。 NG2細胞は、前脳および小脳切片における日間( 図1B-D、ビデオ1)の上に画像化することができ、これらの細胞の表現型は、固定およびNG2およびCC1抗体による免疫染色( 図1E)後に決定することができる。リアルタイム画像に加えて、細胞増殖はまた、Ki67に( 図1F)のような細胞増殖マーカーについて免疫組織化学的染色を用いて評価することができる。これらのデータは、個別のセル単位でNG2の細胞分裂後のオリゴデンドロサイト分化の時間的な動力学の詳細な分析を可能にする。 YFPマウス( 図2):NG2細胞の運命マッピングはNG2creERで4OHTでスライスにおけるCre組換えの誘導後に行うことができる。 YFPレポーター発現NG2 +の細胞は、foをした二日間の培養培地( 図2A)...
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中枢神経系の髄鞘形成は、効率的な神経細胞のコミュニケーションと軸索の生存22に不可欠である。 25 -ほとんどの脳領域16,23における居住人口を維持しながら、NG2細胞は、継続的に大人になってミエリンオリゴデンドロサイトを生成します。これらの細胞の分化を調節するいくつかの遺伝的および分子メカニズムを説明してきたが、多くは発見されていない。器官型スライス培養は、これらの解剖学的領域を維持することの彼らのユニークな特性のためのメカニズム、細胞外環境の容易な操作、堅牢髄鞘、すべての主要な細胞型の存在を調査するための便利なツールです。これらの特性は、NG2細胞、オリゴデンドロサイトおよび軸索11,26間の短期および長期的な相互作用の研究を促進する。さらに、細胞移植は、実行するのが比較的容易であり、領域依存dは調査するために使用することができ細胞の挙動17にifferences。さらに、薬理学的治療は、正常17,27,28にNG2細胞の増殖および/ または分化に影響する分子機構および脱髄培養物15,2...
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著者らは、競合する金銭的利益はないと宣言している
この研究は、全米多発性硬化症協会(RG4179からA.N.へ)、国立衛生研究所(NIH R01NS073425およびR01NS074870からA.N.へ)および国立科学財団)からの助成金によって資金提供されました。 Frank Kirchhoff博士(ザールラント大学、ホンブルク、ドイツ)にPLPDsRedトランスジェニックマウスを提供していただいたことに感謝します。トランスジェニックマウスコロニーの維持に協力してくれたYoufen Sunに感謝します。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| Slice Culture Medium | |||
| Minimum Essential Medium | Invitrogen | 11090 | 50% |
| Hank'S Balanced Salt Solution | Invitrogen | 14175 | 25% |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H-4034 | 25mM |
| L-Glutamine | Invitrogen | 25030 | 1mM |
| インスリン | Sigma-Aldrich | I6634 | 1mg/L |
| アスコルビン酸 | Sigma-Aldrich | A-0278 | 0.4mM |
| 馬血清 | Hyclone | SH30074.03 | 25% |
| NaOHでpH 7.22に滴定し、ボトルトップフィルターでフィルターし、摂氏 | |||
| Dissection Buffer | |||
| NaCl Sigma-Aldrich | S3014 | 124mM | |
| KCl | Sigma-Aldrich | P5405 | 3.004mM |
| KH2PO4 | Sigma-Aldrich | P5655 | 1.25mM |
| MgSO4 (無水) | Sigma-Aldrich | M7506 | 4.004mM |
| CaCl2 2H2O | Sigma-Aldrich | C7902 | 2mM |
| NaHCO3 | Sigma-Aldrich | S5761 | 26mM |
| D-(+)-グルコース | Sigma-Aldrich | G7021 | 10mM |
| アスコルビン酸 | Sigma-Aldrich | A-0278 | 2.0mM |
| アデノシン | Sigma-Aldrich | A4036 | 0.075mM |
| Filter ボトルトップフィルター付きで、摂氏4度で保存し、95%O25%CO2で酸素化します | |||
| Other Reagents and Supplies | |||
| 4-hydroxy tamoxifen (4OHT) | Sigma-Aldrich | H7904 | 100nM |
| パラホルムアルデヒド (PFA) | EM Sciences | 19200 | 4% |
| L-リジン | Sigma-Aldrich | L-6027 | 0.1M |
| メタ過ヨウ素酸ナトリウム | Sigma-Aldrich | S-1878 | 0.01M |
| ウサギ抗NG2抗体 | Chemicon (Millipore) | AB5320 | 1:500 |
| Mouse anti CC1 antibody | Calbiochem (Millipore) | OP80 | 1:200 |
| マウス抗Ki67抗体 | Vision Biosystems | NCL-Ki67-MM1 | 1:300 |
| マウス抗NeuN抗体 | Chemicon (Millipore) | MAB377 | 1:500 |
| 種特異的二次抗体 | Jackson Immunoresearch | ||
| Normal Goat Serum (NGS) | 5% | ||
| Triton X-100 | 0.10% | ||
| 封入剤DAPI | Vector Labs | H-1200 | |
| ミリセル培養メンブレンインサート付き 0.45μm 細孔径 | フィッシャー・サイエンティフィック | PICM03050 | |
| ボトルトップフィルター | フィッシャー・サイエンティフィック | 09-740-25E | |
| エタノール | |||
| 95% O2 5% CO2 ガスミックス | |||
| リン酸緩衝生理食塩水 (PBS) | |||
| 滅菌 6 ウェルプレート | |||
| 解剖(海馬)または計量ヘ | |||
| 手動または自動ティッシュチョッパー | |||
| カミソリの刃 | |||
| 使い捨てトランスファーピペット | |||
| 35mmおよび60mmの滅菌ペトリ皿 | |||
| 立体顕微鏡 | |||
| 逆位相顕微鏡 | |||
| 層流、フード | |||
| 組織培養インキュベーター | |||
| 倒立、蛍光、マイクロコープ | |||
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