オリゴデンドロサイトは、中枢神経系の髄鞘細胞です。このプロトコルは、ラット皮質からそれらの前駆体であるオリゴデンドロサイト前駆細胞を単離および培養する方法、および実験要因に応答してin vitroでオリゴデンドロジェネシスを評価するための迅速で信頼性の高い定量的方法について説明しています。
方法論記事
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オリゴデンドロサイトは、中枢神経系の髄鞘細胞です。このプロトコルは、ラット皮質からそれらの前駆体であるオリゴデンドロサイト前駆細胞を単離および培養する方法、および実験要因に応答してin vitroでオリゴデンドロジェネシスを評価するための迅速で信頼性の高い定量的方法について説明しています。
効率的なオリゴデンドロジェネシスは、脊髄損傷、新生児低酸素症、多発性硬化症や横断性脊髄炎などの脱髄疾患を含む多くの研究分野の治療目標です。髄鞘形成は、中枢神経系内での迅速なインパルス伝播を促進するだけでなく、その下にある軸索に栄養サポートを提供するためにも必要です。オリゴデンドロサイト前駆細胞(OPC)は、in vitroで研究することで、オリゴデンドロサイトの分化を促進または阻害する可能性のある因子を特定することができます。これまで、このプロセスを評価するために利用可能な方法の多くは、一度に調査できる条件の数が限られているために多数の細胞を必要とするか、または手間のかかる定量化の方法のいずれかでした。ここでは、高純度のOPCを多数単離するためのプロトコルと、複数の条件から同時にオリゴデンドロジェネシスを測定するための高速で信頼性の高い方法について説明します。OPCは、P5-P7新生児ラット皮質から単離され、分化前の3日間in vitroで増殖されます。分化の4日後、オリゴデンドロジェネシスを二重赤外線蛍光スキャンアッセイを用いて評価し、ミエリンタンパク質の発現を決定します。
哺乳動物の中枢神経系(CNS)における効率的な神経伝導がオリゴデンドロサイトによって軸索の髄鞘形成を必要とします。開発中に、オリゴデンドロサイトは、開発前脳と神経管1の心室ゾーンから移行すると考えられているオリゴデンドロサイト前駆細胞(OPCの)のプールから生じます。移行後のOPCは、効率的なインパルスの伝播を促進するだけでなく、栄養サポート2と軸索を提供するだけでなく、オリゴデンドロサイトをミエリン形成、成熟へと分化します。成体CNSは、すべてのセル3の約百分の5から8までを含む、グレーと白質全体に分散されているOPCの豊富な人口を維持します。脱髄傷害後、OPCが、損傷部位に遊走増殖し、露出した軸索上の紛失または破損したミエリン鞘を置き換えるために分化します。しかし、いくつかの疾患/損傷の設定では、このプロセスは非効率的であることが見出されたまたは完全に4失敗することができます。同時に慢性脱髄は、症状5を軽減することができる疾患、効率的oligodendrogenesisおよび再ミエリン化の負担に追加すると考えられています。したがって、oligodendrogenesisに関する実験要因の影響を決定するために、in vitroでのOPCを研究するために注目されています。
乏突起膠細胞の分化の異なる段階への洞察は、ステージ特異的な細胞マーカーを同定することによって可能となりました。 8 -自己再生初期前駆細胞は、血小板由来増殖因子受容体α(PDGFRα)、神経/グリア抗原2(NG2)とA2B5 6の発現によって定義されます。 OPCには、それらの分化プログラムを開始し、細胞周期から撤退したように、彼らは、これらのマーカーの発現をダウンレギュレートし、環状ヌクレオチド3'-ホスホジエステラーゼ(CNPアーゼ)とO4を含むオリゴデンドロサイトをpremyelinatingを示すタンパク質を発現し始めます。最後に、より成熟したoligodendrocへの分化ytesは、ミエリン関連糖タンパク質(MAG)、プロテオリピドタンパク質(PLP)、およびミエリン塩基性タンパク質(MBP)などのミエリン関連タンパク質の発現によって特徴付けられます。 MBPは、細胞内の末梢膜タンパク質およびミエリン鞘の主要な成分です。 MBP欠損したマウスは、CNSミエリン形成が大幅に震え、痙攣、早期死亡9,10につながる減少している深刻な表現型を開発。髄鞘形成におけるMBPのこの重要な役割は、in vitroおよびin vivo 11 の両方のオリゴデンドロサイト分化のマーカーとしての使用につながっています。
MBPの定量化は、いくつかの異なる方法を用いて達成することができます。 RT-PCRおよびウェスタンブロット分析は、異なる治療計画の下MBPレベルの定量化を可能にします。免疫細胞化学は、カメラベースの顕微鏡手法が使用される場合にも、定量的であることができる共通の定性的なアプローチです。これらのシステムは、信頼性との基本であるが、オリゴデンドロサイト分化の研究では、それぞれが薬物スクリーニングにおけるそれらの使用を制限し、自分の欠点を有しています。まず、RT-PCRおよびウェスタンブロット分析のために必要とされる主要なOPCの量を同時に検査することができる変数の数を減少させます。免疫細胞化学のための細胞要件がはるかに低いですが定量化が目標である場合には、かなりの時間が各実験に専念しなければなりません。多数の画像が取り込まれ、その後、実験的な分析を容易にするために、定量化する必要があります。これらの注意事項は、高スループットの評価を必要とする研究のために考慮すべき重要な障害となります。ここでは、大幅に必要な細胞の数および定量分析が完了するまでの時間の両方を削減しながら、免疫細胞化学およびミエリン定量化のためのウェスタンブロット方法論の両方から基本的な側面を利用する方法について説明します。
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動物を対象とする手順は、施設内動物管理使用委員会(IACUC)と医学のジョンズ・ホプキンス大学によって承認されています。
1.アッセイプレートの調製、ストックソリューション、およびOPCベースメディア
注:ここで説明したラットOPCベース(佐藤)メディアは、以前に公開された研究12,13から導出されています。代替的な培地処方は、この手順と適合性であってもよいです。
2.ラット脳解剖
注:P5、P7の仔ラットは、このプロトコルで使用されています。各ラットの仔の皮質は、約1.5〜2.0×10 6 A2B5陽性細胞が得られます。
3.酵素と機械的組織解離
注:このステップでは、パパインベースの神経解離キットが推奨されます。数Neを使用しましたウラル解離キット(P)は、OPCの単離のために最適な特別な手順が記載されています。
4.アンチA2B5ビーズアプリケーション、カラム精製、及びめっき
4%パラホルムアルデヒドでOPC分化および固定の5誘導
注:oligodendrogenesisに小分子の効果をテストするとき、私たちは日常的にdissolv次いで、-80℃で保存し、0.1%DMSOの最終濃度を得るために直接SATO培地中に希釈することができる1,000倍ストックを調製するためのジメチルスルホキシド(DMSO)の電子薬剤。我々は、(データは示していない)DMSOのこの濃度を用いてOPCの増殖または分化のいずれかに変化が認められませんでした。
ミエリン塩基性タンパク質の6免疫細胞化学および定量化
注:24ウェルプレート中の液体取り扱い手順を実行する場合、細胞の乾燥を避けるために、高速に動作することをお勧めします。ここでは、マルチチャンネル真空吸引器とマルチチャンネルピペットの使用が推奨されています。
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A2B5陽性のOPCは、磁気カラム分離システムを使用して陽性細胞の選択によって単離されます。単離手順の前に、全脳はP5とP7の間にあるラットの子から削除されます。全脳を正常頭蓋骨から取り外されると、嗅球および小脳微細手術用鉗子( 図1A)を使用して除去されます。大脳皮質組織を単離するために視床下部、視床と中脳を慎重に解剖( 図1B)によって切除されています。次に、海馬および線条体を折り曲げ手術用鉗子( - D 図1C)を用いて除去されています。髄膜および血管系が除去されたときに分離工程を効率的に( 図1E)髄膜および線維芽細胞を排除するが、酵素消化が改善されています。最後に、1ミリメートルのx 1mmの組織ブロックは、 図 (その後の組織解離工程のために用意されていますURE 1F)。
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ここで紹介するプロトコルは、ラットのOPCを単離し、実験的な要因に応じて、 試験管 oligodendrogenesis に定量化するための高速かつ信頼性の高い方法を記載しています。正の選択を使用して、実行可能な、純粋なOPCの高い収率を実験目的のために直接使用されています。この方法は、1週間の時間枠に分離、培養、および分化工程を合理化し、固定された細胞は、好都合には、アッセイ感度を損なうことなく数週間4℃で保存することができます。
スキャナベースの蛍光アッセイの主な利点は、データの収集および分析が大きく、従来のカメラベースの顕微鏡技術に対して促進されることです。顕微鏡がOPC分化のインデューサーを同定するためのハイスループットスクリーニングにおいて首尾よく使用されてきたが、それは目に画像キャプチャシーケンスのプログラミング、データ収集の数時間、数百の分析を必要とするため、データ収集は本質的に遅いです正規化または解析18,19のための個々の細胞体を区別するための画像ファイル、およびユーザ定義のアルゴリズムousands。さら...
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著者らは、開示することは何もありません。
グラントスポンサー:国立衛生研究所。グラント番号:R37 NS041435。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 解剖 材料 | |||
| PBS Ca2+ および Mg2+ | Mediatech | 21-040-CV | 1x |
| 10 cm ポリスチレン ペトリ皿 | フィッシャーブランド | 0857512 | |
| 光解剖顕微鏡 | Motic | SM2-168 | |
| 解離材料 | |||
| チューブローテーター | Miltenyi Biotec | 130-090-753 | 解離チューブローテーター |
| 神経組織解離キット (P) | Miltenyi Biotec | 130-092-628 | 酵素解離キット |
| PBSとCa2+およびMg2+ | Corning | 20-030-CV | 1x |
| 40 μm セルストレーナー | Corning | 352340 | |
| A2B5 カラム精製 | |||
| Anti-A2B5 Microbeads | Miltenyi Biotec | 130-097-864 | ビーズ結合 A2B5 抗体 |
| LS カラム | Miltenyi Biotec | 130-042-401 | 磁気選択カラム |
| EDTA | Corning | 46-034-Cl | 2 mM |
| PBS Ca2+ および Mg2+ | Corning | 20-030-CV | 1x |
| ウシ血清アルブミン | Sigma-Aldrich | A9647 | 0.50% |
| Culture Materials | |||
| PDGF-AA | PeproTech Inc | 100-13A | 20 ng/ml |
| ジメチルスルホキシ | ド Sigma-Aldrich | D2650 | Hybri-Max 100 ml |
| トリヨードチロニン | Sigma-Aldrich | T6397 | 45 nM |
| クレマスチンフマル酸塩 | Sigma-Aldrich | SML0445-100MG | 1 μM |
| クエチアピン半フマル酸塩 | Sigma-Aldrich | Q3638-10MG | 1 μM |
| N-アセチルシステイン | Sigma-Aldrich | A9165 | 5 μg/ml |
| プロゲステロン | Sigma-Aldrich | P8783 | 60 ng/ml |
| ポリ-L-リジン | Sigma-Aldrich | P1524 | 10 μg/ml |
| プトレシン | Sigma-Aldrich | P7505 | 16 μg/ml |
| 亜セレン酸ナトリウム | Sigma-Aldrich | S5261 | 40 ng/ml |
| ヒドロコルチゾン | Sigma-Aldrich | H0135 | 50 ng/ml |
| d-ビオチン | Sigma-Aldrich | B4639 | 10 ng/ml |
| インスリン | Sigma-Aldrich | I6634 | 5 μg/ml |
| アポ-トランスフェリン | Sigma-アルドリッチ | T1147 | 100 μg/ml |
| ウシ血清アルブミン | Sigma-Aldrich | A4161 | 100 μg / ml |
| 微量元素B | コーニング | 25-022-CL | 1x |
| B-27 サプリ | ライフテクノロジー | 17504044 | 1x |
| ペニシリン/ストレプトマイシン | ライフテクノロジー | ズ 15140122 | 1x |
| DMEM | ライフテクノロジー | ズ11995-065 | 1x |
| 蓋付き24ウェルブラックVisiplate | Perkin Elmer | 1450-605 | 組織培養グレード |
| 免疫細胞化学および定量 | |||
| PFA | Sigma-Aldrich | 100-13A | 4% |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | 78787 | 0.10% |
| Normal Goat Serum | Jackson Immuno Research | 005-000-121 | 5% |
| マウスモノクローナル抗MBP | Biolegend | SMI-99P | 1:1,000 希釈 |
| ウサギポリクローナル抗アクチン | Santa Cruz Biotecnology | SC-7210 | 1:200 希釈 |
| ウサギポリクローナル抗オリ2 | ミリポア | AB9610 | 1:1,000 希釈 |
| ヤギ抗マウス 680RD | Licor | 926-68070 | 1:500 |
| ヤギ抗ウサギ800CW | Licor | 926-32211 | 1:500 希釈 |
| Alexa Fluor 594 ヤギ抗マウス | Life Technologies | A11032 | 1:1,000 希釈 |
| Alexa Fluor 488 ヤギ 抗ウサギ | Life Technologies | A11008 | 1:1,000 希釈 |
| Prolong Gold 退色剤 DAPI Life | Technologies | P36931 | |
| DPBS Ca2+ および Mg2+ | >Corning | 21-030-CV | |
| Licor オデッセイ CLX 赤外線イメージングシステム | Licor |
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