RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
ja
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
初代海馬ニューロンの低密度培養では、通常、神経栄養因子を供給し、寿命を維持するためにグリアフィーダー層が必要です。ここでは、高密度ニューロンフィーダー層の存在下でガラスカバースリップ上で超低密度ニューロンを培養する簡略化された方法について説明し、これにより特定のニューロン自律メカニズムの調査が容易になります。
in vitroで初代海馬神経細胞を培養し、神経発達の多くの側面の機構的な尋問を容易にします。解離胚の海馬ニューロンは、多くの場合、無血清条件下で高密度にカバーガラス上で正常に成長することができますが、低密度培養は、通常、グリアフィーダー層でそれらを共培養することにより、栄養因子の供給を必要とする、の準備には時間がかかることがあります骨の折れます。また、グリアの存在は、ニューロン特異的メカニズムに関する結果と排除して研究の解釈を混乱させることができます。ここでは、簡略化された方法は、無血清条件下およびグリア細胞のサポートなしで、超低密度(〜2000ニューロン/ cm 2)で、長期(> 3ヶ月)初代海馬神経細胞培養のために提示されています。低密度ニューロンをポリ-D-リシン被覆カバーガラス上で増殖させ、24ウェルプレート中で増殖させた高密度ニューロンに反転されます。代わりにbetweeスペースを作成するために、パラフィンドットを使用してのnは2ニューロン層、実験者は、単に低密度ニューロンの成長を助長する微小空間を作成するには、高密度のニューロンが存在する上、ウェルのプラスチック製の底をエッチングすることができます。共培養は、容易に、従って、これらのニューロンの形態学的および生理学的な研究を促進する、低密度ニューロンの有意な損失なし> 3ヶ月間維持することができます。この成功した培養条件を説明するために、データは、長期培養後の低密度細胞における多量のシナプス形成を示すために提供されます。この共培養系はまた、ポリ-D-リジン基質したがってautaptic接続の形成の島で増殖させたスパース個々のニューロンの生存を促進します。
インビトロ条件下での海馬神経細胞を成長させることは、観察し、 生体内で他の方法では不可能な、これらのニューロンの実験的操作を可能にします。この実験的なアプローチは、広く成長、極性、神経突起の仕様、輸送およびタンパク質の細胞内局在、シナプス形成および機能的成熟1の神経メカニズムを明らかにするために使用されます。後期胚期から採取するとき、これらのインビトロ培養海馬ニューロンは、錐体の形態2の比較的純粋な(> 90%)グルタミン酸細胞です。ニューロンがインビトロ条件下で2-D表面で増殖させたため、この方法は、単一の焦点面3を介して染色ライブイメージングまたは免疫細胞化学(ICC)のように、容易に観察できます。または、そのような薬物治療やトランスフェクション3-6のような操作、。高い密度で増殖させた場合、ニューロンがあるため、より高い共同の生存率が高い傾向にあります増殖培地から栄養支持に加えて、またために、神経突起接触依存性機構7の分泌された成長因子のncentrations。しかし、低密度海馬ニューロンは、個々のニューロンは、その全体が撮像されたまたはICC分析のために染色することができる形態学的研究のために望ましいです。低密度ニューロンが原因パラクリンサポートの欠如に培養中で維持するのは難しいですので、多くの場合、前の神経細胞培養の2に用意する必要があるグリア(典型的には皮質アストロサイト)フィーダー層からの栄養サポートを必要とします。時共培養グリア細胞フィーダー層を有する、低密度ニューロンをカバーガラス上で増殖させ、かつ低密度ニューロンおよびグリアが互いに対向するように、その後グリア層の上に反転されます。グリア細胞と神経細胞の間に小さな限られた空間は、「サンドイッチ」レイアウト2,8,9を作成するため、カバースリップの隅にパラフィンワックスのドットを配置することによって作成されます。低密度ニューロンはワット成長しますニューロンとグリアによって分泌された濃厚な要因と寛容な微小環境を作成し、グリア細胞とカバーガラスの間の限られた空間を、ithin。このアプローチは、したがって、ICC標識やライブイメージング研究を促進する、合理的に離れている低密度、完全に発達神経細胞が得られます。
ニューロン - グリア共培養の見かけ上の欠点は、脇に時間がかかり、面倒であることから、それはニューロン特異的、または細胞自律的、機構の研究を防ぐことです。このシステムははるかに複雑なin vivoでの神経組織よりもですが、分泌され、未完全に定義された要素を介してニューロンの発生にグリアの影響は実験10を混乱することができます。したがって、ニューロン特異的なメカニズムの研究、血清およびグリア支持層が必要で除去定義培養条件を必要とする実験です。以前の研究では、目を使用して(〜9000細胞/ cm 2)のニューロンの低濃度を培養することに成功しましたREE次元ヒドロゲルマトリクス11。比較的純粋な神経細胞集団は、グリアサポートなしで無血清条件下で高密度に培養することができるので、我々は、海馬神経細胞の超低密度で、高密度ニューロンでそれらを共培養することによって、無血清規定された培養培地中で増殖させることができるという仮説を立て従来採用ニューロン - グリア共培養に類似した方法。実際、「サンドイッチ」構成で高密度海馬ニューロン培養物は、最近、特殊な大細胞内分泌ニューロン12の小さな数をサポートするために使用されています。
したがって、高密度の神経細胞との共培養は、低密度ニューロンが長期生存を可能にするのに十分である栄養因子のサポートを受けることを可能にします。超低密度ニューロンを培養するこのプロトコルは、このように配合し、検証しました。プロトコルは、高密度を調製することにより、単一の実験内で実施することができる(〜250,000細胞/ ml)をDISsociated海馬ニューロンは、最初に、その後密度〜万ニューロンを得るために希釈を行う/ mLの(〜3,000の神経細胞/カバースリップ、または〜2,000の神経細胞/ cm 2)で大部分が低密度培養物を報告したよりもはるかに低い、2,3,9 、11,13。この培養条件は緩く「超低密度」培養と呼ばれ、「低密度」相互交換可能で使用されています。高密度ニューロンをポリ-D-リジンコートした24ウェルプレート上にプレーティングされます。低密度ニューロンをポリ-D-リシン被覆した12mmのガラスカバースリップ上に播種され、一方、別の24ウェルプレートの内側に配置されます。ニューロンが下降し、カバーグラスに添付された後に低密度ニューロンを付着させるとカバーガラスを2時間後に高密度ニューロンの上に反転しています。また、代わりに高密度ニューロン層、上記カバーガラスを上昇させるためにパラフィンワックスのドットを使用する、18 Gの注射針は、二つの平行なストライプで24ウェルプレートの底部をエッチングするために使用しました。その結果displプラスチックはガラスカバースリップのための高められたサポートを提供する隣接、出し抜か。このスペースは、一貫して濃縮された栄養因子との微小環境を提供しながら、十分な酸素と培地交換を可能にする150〜200ミクロンで測定されます。この状態で、低密度ニューロンが広範囲に成長し、培養3ヶ月を超えて生き残ることができます。これらのニューロンは、培養3週間後にGFPプラスミドでトランスフェクトされる場合には、樹状突起は、やたらと樹状突起棘がちりばめられています。原理の証明として、データは、この共培養系は、神経細胞が細胞の調査を容易にすることができるautaptic接続を形成し、ポリ-D-リジン「マイクロアイランド '上に播種した海馬神経細胞の超低密度培養物をサポートすることを示すために提示されています-autonomous、ネットワークに依存しないメカニズム。
マウスを含むすべての実験手順は、アリゾナ大学の施設内動物管理使用委員会によって承認され、NIHガイドラインに準拠しました。
海馬ニューロン文化1.組織源
2. 24ウェルプレート高密度ニューロン培養物の準備
注:胚の計画収穫前日(2-3)は、次の手順を実行します。
低密度ニューロン培養物3.カバースリップの準備
文化4.洗浄及びプレコンディショニングプレート
注:次の手順(4-9)は、組織の収穫の日に実施されます。
酵素消化のための5の完全培養培地の調製、およびトリプシンソリューション
手術器具の6準備
E16.5-E17.5マウス胚、および海馬の解剖から脳の7.取り外し
8.酵素消化、単一ニューロンに分離
ニューロンと長期共培養の9めっき
10.共培養支えます
実験操作・低密度ニューロンのトランスフェクションの11イラスト
注:低密度ニューロンでのトランスフェクションが所望される場合には、単純なリン酸カルシウムプロトコールを採用することができます。我々は、低密度培養物をDIV12前リン酸カルシウムプロトコルより良いトランスフェクション効率を有することを見出したが、それらは樹状突起棘が顕著でその間、DIV21以前にはるかに低い効率でトランスフェクトすることができます。培養された低密度ニューロンのトランスフェクションの実現可能性は(以下を参照)をpEGFP-C3プラスミドでニューロンをトランスフェクトすることによって示されています。
ここで説明するプロトコルは、フィーダー層としてのグリア細胞を必要とせずに成功した超低密度、純粋なグルタミン酸作動性ニューロンの長期培養を可能にします。プロトコルは、缶別々 (ポリ-D-リジンコーティングされたガラスカバースリップ上)(24ウェルをコーティングしたポリ-D-リジンで)高密度の調製および低密度ニューロンを含む図1に図解され、その後の共培養されます3ヶ月まで維持されます。
図2Aおよび2Bは、プレーティング後5日目に、高密度および低密度ニューロンの図です。低密度培養物は、密度の約30倍以下です。 Kaechとバンカー(2006)によって概説されるように、両方の神経細胞は、典型的な発達段階を経ます。 DIC画像( 図2Cによって明らかにされるように14日目に、高密度および低密度ニューロンの両方が、精巧な樹枝状構造を示し、D、エッチの位置によって示されるように、両方のパネルは、異なる焦点面と同じフィールドからのものであるに注意してください)。これらのニューロンは、樹状突起を明らかにするためにMAP2抗体で染色していない樹状突起の数に有意な差(T 13 = 1.27、P> 0.05;樹状チップ数で測定)されたときに、総樹状長さ(T 16 = 1.41、P> 0.05 )、高密度および低密度ニューロン間のニューロンあたりは( 図2E、F)発見されました。
免疫細胞化学標識は、機能的なグルタミン酸作動性シナプスを明らかにするために使用されます。我々は、NMDA受容体サブユニットNR1およびAMPA受容体サブユニットのGluR1( 図3A)、および容易に識別することができる機能的シナプス( 黄色で共局在涙点)を標識するために二重染色を使用して、ImageJのを使用して定量。低密度ニューロンはまた、樹状タンパク質マーカーMAP2に対する抗体で標識されています軸索タンパク質マーカーのpタウと組み合わせて含みます。この二重標識は、樹状突起と軸索( 図3B)の明確な区別を可能にします。 (DIV21でトランスフェクトされた場合、<0.2%の神経細胞)のトランスフェクション率は、後の段階で、典型的には非常に低いが、低密度培養物も成功、リン酸カルシウム法を用いて、DNAプラスミドでトランスフェクトすることができる。 図3Cは、EGFPのトランスフェクションは、ニューロンの形態を明らかにすることができることを示し、そして目に見える細かい樹状突起棘の構造をレンダリングします。最後に、概念の証明として、超低密度ニューロンはautapse形成( 図3D)を促進する条件下で増殖させることができます。ポリ-D-リジンコーティングした「マイクロ島の上に成長させたこれらの超低密度autapticニューロンは、この共培養プロトコルで2ヶ月を超えてに高密度フィーダニューロンによって持続させることができます。

<強い>図高密度および低密度共培養プロトコルの1模式図。(A)E16.5-E17.5マウス胚の脳が収集され、海馬を摘出し、トリプシンで消化されています。 (B)消化さ海馬単一ニューロンに分離し、洗浄し、24ウェルプレート(250,000細胞/ ml)を高い密度でプレーティングします。一方、低密度(10,000細胞/ ml)でニューロンをカバーガラス上にプレーティングします。高密度培養用ウェルをカバースリップのために高められたサポートを提供するために、18 Gの注射針を用いてエッチングされます。 (C)共培養のイラスト。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図2.高密度および低密度の両方のニューロンは共同を持っています共培養でmparable形態的発展。(A、B)、高密度および低密度層の両方の播種密度を示す顕微鏡写真。広範囲高い(C)の両方において神経突起の成長および低密度(D)ニューロンを示す(C、D)DIC画像。カバーガラス上に低密度ニューロンは右高密度ニューロンの上に休んでいます。隆起したプラスチック支持体の位置に注意してください。樹状タンパク質MAP2の(E)免疫細胞化学標識。総樹状突起の長さとニューロンあたりの樹状突起先端数の(F)定量(平均±SEM)。有意差(NS)は、高密度の共培養で増殖させた低密度ニューロン間見られませんでした。 (B、D)でのスケールバーは100μmが。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
FO:= "1">キープtogether.withinページ
図 共培養で増殖させた低密度ニューロンの 3 実験操作低密度培養物中の(A)免疫細胞化学標識は、のGluR1( 緑 )、NR1( 赤色 )の共標識により定義された機能的シナプスの同定を可能にします。 (B)、ニューロンの樹状タンパク質MAP2( マゼンタ )、軸索タンパク質p型タウ( 緑 )の同時標識。 (C)のpEGFP-C3プラスミドでトランスフェクトされた低密度の海馬ニューロン、多量の樹状突起棘を示します。 (D)低密度ニューロンをポリ-D-リジン「マイクロ島」を用意し、高密度ニューロンの上に成長させました。記録パッチ電極は、ニューロンの形態を明らかにするのAlexa-555ヒドラジドとニューロンを埋めます。 ADにおけるスケールバーは20μm。7fig3large.jpg "ターゲット=" _空白 ">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
著者らは、競合する金銭的利益はないと宣言している。
初代海馬ニューロンの低密度培養では、通常、神経栄養因子を供給し、寿命を維持するためにグリアフィーダー層が必要です。ここでは、高密度ニューロンフィーダー層の存在下でガラスカバースリップ上で超低密度ニューロンを培養する簡略化された方法について説明し、これにより特定のニューロン自律メカニズムの調査が容易になります。
この研究は、S.Q.(R00MH087628.へのNIH/NIMH助成金によって支援されました。
| 神経基礎媒体 | ライフテクノロジー | ズ 21103-049 | 光から保護する |
| B27 サプリメント | ライフテクノロジー | ズ 17504-044 | アリコート、0.6ml サイズで保存 |
| GlutaMAX-I | ライフテクノロジー | ズ 35050-061 | 希釈 100X |
| 抗生物質-抗真菌薬(AA) | Life Technologies | 15240-096 | 希釈100X |
| 完全培養培地 | ニューロベース液 1X B27、1X AA、1X GlutaMAX-I | ||
| ウォッシュ培地 | 「ニューロベースル培地」 | ||
| と同じ | 1X B27 サプリメント | ||
| DNAse I | Sigma-Aldrich | D5025 | ニューロベース0.6mg/ml |
| ポリ-D-リジン | Sigma-Aldrich | P6407 | M.W.70000-150000 |
| ホウ酸緩衝液 | Sigma-Aldrich | B6768 (ホウ酸); 71997 (ホウ砂) | 1.24g ホウ酸 & 1.9g ホウ砂 400ml H2O、pH 8.5 HCl |
| 12 mm 丸型ガラスカバースリップ | Glasswarenfabrik Karl Hecht GmbH | 1001/12 | No. 1 ガラス、カロライナ生物供給 |
| proFection トランスフェクションキット | Promega | E1200 | から購入 詳細については、プロトコル |
| を参照してください。2X HEPES緩衝生理食塩水(HBS) | Promega | E1200 | 詳細については、プロトコルを参照してください シ |
| リンジフィルター | Pall Corporation | 4192 | 0.2um孔径 |
| 抗MAP2抗体 | ミリポア | MAB3418 | マウス抗体、クローンAP20 |
| 調製のための | Qiagen | 12362 | |
| ミリポア | AB10417 | ウサギポリクローナル抗体 | |
| 抗NR1抗体 | ミリポア | MAB1586 | マウス抗体、クローンR1JHL |
| 抗GluR1抗体 | ミリポア | AB1504 | ウサギポリクローナル抗体 |
| ハンクの平衡塩溶液 | サーモフィッシャー | 14025092 | 500mlサイズ |