このプロトコルの目標は、蛍光活性化細胞選別(FACS)技術を使用して、細胞型特異的な遺伝子発現、エピジェネティックマーカー、およびまたはタンパク質発現のその後の解析のために、特定のタイプの神経細胞を選別することです。
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このプロトコルの目標は、蛍光活性化細胞選別(FACS)技術を使用して、細胞型特異的な遺伝子発現、エピジェネティックマーカー、およびまたはタンパク質発現のその後の解析のために、特定のタイプの神経細胞を選別することです。
脳は、ニューロン、アストロサイト、ミクログリア、オリゴデンドロサイトの4つの主要な細胞タイプで構成されています。ニューロンは脳内で最も豊富な細胞タイプではありませんが、行動に影響を与える直接的な役割を考えると、これらの細胞タイプの中で最も広く研究されています。脳内の他の細胞タイプも、それらが産生するシグナル伝達分子を介してニューロンの機能と行動に影響を与えます。神経科学者は、脳内の細胞タイプ間の相互作用を理解して、これらの相互作用が神経機能や疾患にどのように影響するかをよりよく理解する必要があります。今日まで、タンパク質または遺伝子発現を分析する最も一般的な方法は、細胞の種類に関係なく、通常は血液を含む全組織サンプルの均質化を利用しています。このアプローチは、神経機能や行動に影響を与える可能性のある遺伝子やタンパク質の発現の一般的な変化を調べるための有益なアプローチです。しかし、この解析方法は、細胞型特異的な遺伝子発現や、細胞間コミュニケーションが神経機能に及ぼす影響について、より深く理解するのには役立ちません。行動エピジェネティクスの解析は、デオキシリボ核酸(DNA)構造の修飾が長期的な遺伝子発現と挙動にどのように影響するかを調べることで、ますます注目されている分野です。しかし、この情報は、個々の神経細胞タイプの特定の遺伝子に存在する可能性のある異なる系統、したがってエピジェネティックなマーカーを考慮すると、細胞タイプ特異的な方法で分析された場合にのみ関連性を持つ可能性があります。以下で説明する蛍光活性化セルソーティング(FACS)技術は、遺伝子発現、タンパク質発現、またはDNAのエピジェネティックな修飾のその後の解析のために、個々の神経細胞を単離するためのシンプルで効果的な方法を提供します。この手法は、脳内のより特異的な神経細胞タイプを分離するように変更して、その後の細胞タイプ特異的な解析に用いることもできます。
以下に記載されたプロトコルの目的は、細胞型特異的遺伝子発現、タンパク質発現、あるいはエピジェネティックマーカーのその後の分析のために、神経組織の不均質な集団から個々の細胞型を単離することです。脳は、異なる前駆細胞に由来する多くの細胞型で構成され、それは、細胞型特異的な特性及び機能を有します。これらの違いにもかかわらず、これらの異なる神経細胞型は、測定または従来の方法を使用して、細胞型特異的に解釈することは困難で、これらの複数のユビキタスタンパク質の分析を行う類似の受容体および細胞内シグナル伝達分子を発現することができます。神経科学者は、脳内のこれらの異なる細胞型の機能および活性化を識別する必要があり、これは最終的には神経学的および神経精神疾患のためのより具体的な薬剤および治療標的を同定するための最初のステップになるように、彼らは個別に動作に影響を与えることができる方法。 Tにもかかわらず、神経科学研究の彼の包括的な目的は、遺伝子またはタンパク質発現、シグナル伝達分子の活性化、またはDNAにエピジェネティックマーカーの修飾を分析するための脳からの個々の神経細胞型を単離することは困難であっできます。細胞型特異的マーカーの追加の染色と組み合わせた場合、これは適切にタンパク質を染色することができる特異的な抗体に依存しているが、現在使用されている技術のうち、免疫組織化学は、細胞型特異的な様式でタンパク質の発現を同定することができます興味のある、それはin situハイブリダイゼーションでは 、脳内の個々の細胞内メッセンジャーリボ核酸(mRNA)の特定の局在を同定することができる。定量化することは困難であるが、これは、特定の細胞型の同時分析を制限する骨の折れるプロセスであり、のみ関心のある1または多分少数の遺伝子の分析を可能にします。レーザーキャプチャーマイクロダイセクションは、視覚化される細胞の亜集団を単離するためにレーザーを使用して顕微鏡を介して、しかし、このプロセスの時間がかかり、自然と比較的低い収率が著しく、これらの分子の発現はそもそも低い場合は特に、タンパク質またはmRNAレベルのその後の分析を制限することができます。蛍光活性化細胞選別(FACS)は、神経科学の分野では比較的新しい技術は、遺伝子発現1および/ またはエピジェネティックなターゲット2のその後の分析のために脳からの個々の細胞型を単離することです。このプロセスは、細胞型特異的遺伝子発現、タンパク質発現、またはエピジェネティックマーカーのその後の分析のために神経細胞の特定のタイプを分類するために使用することができます。 FACSは、物理的または生化学的特徴3のいずれかに基づいて異なる細胞をカウントし、ソートするために、このような数十年のための癌および免疫学などの医学研究のフィールドの数で使用されています。また、フローサイトメトリー古典特異的な抗体を用いて、セルごとにタンパク質の発現を分析するために使用されているフロー。以下の手順は、分子生物学のエンドポイントの、その後の分析のために個々の細胞型を単離するために、古典的なフローサイトメトリー技術を利用します。フローサイトメーターは、上述した技術への迅速かつ効率的な代替手段になります第二に、数千の細胞を分析することができます。さらに、細胞は、特定のタンパク質(例えば、神経伝達物質受容体)、または2つ以上のタンパク質(特定の細胞型における複数のタンパク質の共局在化)の組み合わせの細胞の発現に基づいて単離することができます。これにより、ユーザは、脳内でそれらの機能を識別するために、それらの分子の特性に基づいて、非常に選択的な神経細胞タイプを単離することができます。
FACSを実施するために、神経細胞は、それらが光ビームと分析のためのレーザを通して単一ファイルを通過するように細胞を搬送し、整列フローセルを通過する単一の細胞懸濁液中に調製されます。コンピュータは、各セルとpからデータを取得します。指定されたパラメータ(サイズ、粒度、および蛍光)の分析のためのヒストグラム上たくさんそれを。これらのパラメータに基づいて、細胞はすぐに記憶し、所望の任意のエンドポイントの、その後の分析のために別々のチューブに選別することができます。以下に記載されているプロトコルは、(分化分子11B、のCD11b抗体のクラスタを使用して)(胸腺細胞抗原1、はThy1抗体を使用して)、ニューロン、アストロサイト(グリアグルタミン酸トランスポーター、GLT1抗体を使用して)、およびミクログリアをソートする3つの抗体を利用しています。以下に説明する、または1つが自分の実験のために隔離したい細胞のタイプに応じて異なる抗体で修飾されたように、このプロトコルを使用することができます。
このプロトコルは、特定の実験のために適切であるかどうかを判断する際に考慮すべきいくつかの注意事項があります。一つの大きな注意点は1つが隔離したい特定の細胞型に関係することができます。このプロトコルでは、使用される3つの抗体は、その細胞外の抗体であります実験者は、このように内部のRNA、DNAおよびタンパク質の完全性を維持し、染色手順の間、無傷の細胞型を維持することを可能にします。それは一つだけで、特定の細胞内で発現されるタンパク質を同定する抗体を使用して、特定の神経細胞型を単離することを望む可能性があります。例えば、1はヒドロキシラーゼをチロシンまたはコリンアセチルトランスフェラーゼに対する抗体を用いたアセチルコリン神経細胞を単離するために抗体を用いてドーパミン作動性ニューロンを分離することができます。これらのタンパク質は、細胞内であり、従って、適切な抗体を用いたその後の染色のために細胞膜の固定および透過処理を必要とします。これは、4,5の前に行われてきたが、このプロセスはかなりこれらの透過性細胞からのRNAまたはDNAの収量を減少させることができます。もう一つの注意点は、すべての抗体は、FACSに適していることであってもよいです。例えば、1は現在、ウェスタンブロットのために非常にうまく機能する抗体、Dを必要と技術を使用してもよいですタンパク質のenaturation。この抗体は、必ずしもタンパク質がこのプロトコルのいずれかの時点で変性されていないので、抗体は、その固有の抗原に結合する方法がないことが指定されたFACSを使用してこれらの細胞型の同定に適していないかもしれません。企業は、抗体が承認されたアプリケーションを特定仕様書を提供しています。抗体は、フローサイトメトリーのために承認されていない場合には、特定の抗体を用いて、このプロトコルを試みてから1を妨げるべきではありません。しかし、人はそれをFACSのために動作することが保証されていないことに注意する必要があります。このプロトコルの第三の注意点は1つが隔離しようとしている細胞の数に関係しています。 FACSは、組織の小さな作品から可能なほとんどの細胞を得るための優れた手法であるが、それは1つが比較的小さな脳の領域から細胞の比較的まばらな集団を単離する場合は、一匹の動物からの収量がすることも可能であり、本質的に低いこと。この場合には、とすることができますその後の分析のために必要な細胞数を得るために同一の治療群の数匹の動物からの脳組織をプールすることが必要。しかしながら、最近の刊行物は、遺伝子発現を分析することが可能であることを示す、より大きなセットソートニューロンから起動ニューロン(5〜6%)の少数の遺伝子発現のその後の分析のためのcDNAの遺伝子標的プレ増幅を使用してい動物6この技術の最後の警告を大量にプールすることなく、神経細胞の小さなサブセットから一つが離れすぎていないセルソーターへのアクセス権を持つべきであるということです。セルソーターは、それを適切に使用するにはかなりの訓練を必要とする複雑な機械です。したがって、これらのマシンは、多くの場合、中核施設で資格のある技術者によって運営されています。また、この手順の目標は、おそらく(、神経組織を解離特異的抗体のためにそれを染色し、直ちに短時間でソータにこれらのサンプルを取ることです半日)。この時間枠は、単離された細胞の生存率および収率を増加させ、後続の処理および分析のための細胞の完全性を維持するのに役立ちます。上述のこれらのパラメータの全てが満たされている場合、FACSは、神経組織からの遺伝子およびタンパク質の細胞型特異的発現を分析するための優れた方法です。
全ての実験は、実験動物の管理と使用に関するデラウェア大学の施設内動物管理使用委員会(IACUC)と健康ガイドの国立研究所に従って行いました。
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1. ティッシュコレクションの準備 (15 – 30 分)
2. ティッシュコレクション
3. 組織解剖 (45分〜1時間)
4. 神経解離 (1 時間)
5. ミエリンの枯渇 (45分)
6. FACS用生細胞の染色(染色に1時間)
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ミエリン枯渇と組織灌流の重要性
図1は、ミエリンの枯渇の重要性を示しています。ミエリンの枯渇(上記のプロトコールのステップ5.1から5.12)は、単一細胞懸濁液をミエリン除去ビーズでインキュベートし、洗浄した後、磁気選別機のカラムを通過すると発生します。これらのステップの目的は、各サンプル中に存在する細胞破片の量を減らすことです。ニューロンが解離して粉砕されると、通常は有髄化されるプロセスを切断することができ、したがってThy1抗体で陽性に染色される可能性があります。その結果、有髄化デブリが発生し、最終的には抗体の染色や細胞の選別に支障をきたす可能性があります。さらに、各サンプルから取り出される細胞の相対的な数を減らすことができます。図1では、図の各パネルに描かれたポリゴンは、その後の選別のためにゲート化および分析される生細胞を示しています。この生細胞のゲートは、サイズの尺度である前方散乱光(FSC)と、その粒子を通過する光の粒度の尺度である側方散乱光(SSC)に基づいて描画され、最終的には死細胞や細胞の破片が除外...
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他の多くの組織やシステムと同様に、脳は不均一な細胞集団で構成されており、一緒に機能して行動に影響を与えます。その不均一な集団内の個々の細胞からの遺伝子発現、タンパク質発現、またはエピジェネティック修飾の分析は、システム全体の機能に関する情報を明らかにし、正常な行動と疾患プロセスの両方を調節する細胞プロセスを同定し、潜在的な治療のための細胞型特異的標的を提供する可能性があります。将来的には、脳内の単一細胞型の機能を変更することで、神経変性疾患や精神神経疾患をより特異的な方法で治療し、複数の細胞型に影響を与えることによって引き起こされる非特異的な副作用を軽減する鍵が解き放たれる可能性があります。したがって、将来の神経科学研究の重要な焦点は、脳内のさまざまな細胞型の相互作用と、それらが行動や病状にどのように影響するかを理解することを目指す必要があります。ここで説明するFACS技術の目的は、その後の分析のために個々の細胞集団を迅速に単離することです。また、関心のある研究に応じて、より特定の細胞タイプを分析するように変更することもできます。
プロトコル内には、この技術を使用して単離された神経...
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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。
著者は、技術支援のためにヘレン・F・グラハムがんセンターのデラウェア大学トランスレーショナルリサーチセンターのLynn Opdenaker氏に感謝し、デューク大学がん研究所フローサイトメトリー共有リソースのNancy Martin氏、そして方法とデータ収集の指導についてSusan H. Smith博士
に感謝したいと思います。Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 神経解離キット (P) | Miltenyi Biotec | 130-092-628 | |
| ミエリン除去ビーズ II | Miltenyi Biotec | 130-096-733 | |
| LSカラム | Miltenyi Biotec | 130-042-401 | |
| QuadroMACS セパレーター | Miltenyi Biotec | 130-090-976 | |
| MACS MultiStand | Miltenyi Biotec | 130-042-303 | |
| ナイロンメッシュシート | Amazon | CMN-0074-10YD | 40インチ幅、80ミクロンサイズメッシュ |
| FCブロック/抗CD32 | BD Biosciences BDB550270 | 反応 | |
| ラットAPC標識CD11b抗体 | Biolegend | 201809 | 反応性 |
| ラット ウサギ 抗GLT1 | Novus Biologicals | NBP1-20136 | 反応性 ラットまたはヒト |
| PE標識抗ウサギ二次抗体 | eBioscience | 1037259 | 抗GLT1に対する二次抗体 |
| FITC標識抗ラットCD90(Thy1)マウス抗体 | Biolegend | 202504 | reactivity for rat |
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