ここでは、3Dマトリックスで軸を成長させる行動を分析し、その自然な発達を模倣する方法を提供する。
ここでは、3Dマトリックスで軸を成長させる行動を分析し、その自然な発達を模倣する方法を提供する。
このプロトコルは、自然なタイプIコラーゲンを使用して、軸生成長を監視および分析するための3次元(3D)ヒドロゲルを生成します。このプロトコルは、ラット尾腱由来I型コラーゲンによって形成された3Dヒドロゲル内の胚または早期産後げっ歯類の脳の小片を特定の多孔性を持つ培養に集中する。組織片はヒドロゲル内で培養され、特定の脳断片または遺伝子組み換え細胞凝集体に直面して、多孔質マトリックス内の勾配を作成するのに適した分子を生成し、分泌する。このプロトコルの手順はシンプルで再現可能ですが、開発中に慎重に検討する重要な手順が含まれています。さらに、成長軸子の挙動は、免疫細胞化学的方法による固定後の位相コントラスト顕微鏡またはモノ/マルチフォトン蛍光顕微鏡を使用して直接監視および分析することができる。
軸次成長コーンで終わる神経軸子は、適切な標的に到達するために、特定の経路上の胚の細胞外マトリックス(ECM)を通して長い距離を移動する。成長コーンは軸の遠位部分であり、細胞1、2の物理的および分子環境を感知することに特化している。分子の観点から、成長コーンは少なくとも4つの異なる分子メカニズムによって導かれる:接触引力、化学的魅力、接触反発、および異なる軸方向ガイダンスキュー3、4によって引き起こされる化学脈動,5,6.接触媒介プロセスは、マイクロパターン基板上の2次元(2D)培養物(例えば、分子を含むストライプ7、8またはスポット9)で部分的に監視することができる。しかし、軸ゴンは、環境4、5、10のガイドポスト細胞からいくつかの魅力的で反発性の分子を感知することによって、非拡散的な方法で標的にナビゲートすることができます。ここでは、分泌分子が軸子の発達に化学的または化学的な効果を誘導するかどうかを確認するための3-D培養の簡単な方法について説明する。
軸次誘導キューの効果を決定することを目的とした最も初期の研究は、生体内条件11,12でシミュレートする勾配を生成するために3次元(3-D)行列に植生培養物を使用した。このアプローチは、生体内実験と共に、ネトリン、スリット、セマフォリン、およびエフリン4、5、6の4つの主要な家族の同定を可能にした。これらの分子キューおよび他の因子13は、成長する軸ソンによって統合され、接着複合体のダイナミクスを引き起こし、細胞骨格14、15、16を介して機械的力を伝達する。軸次ナビゲーションのための3D培養物中の分子勾配を生成するために、先駆的な研究者は、プラズマ血栓基板17を使用し、これはまた、組織性スライス製剤18に使用された。しかし、1958年に、3-Dコラーゲンヒドロゲルを生成する新しいプロトコルは、マキシモ・イズ・デバイス19、培養プラットフォーム、顕微鏡観察20に適したいくつかの研究で使用される研究のために報告された。別の先駆的研究は、創傷治癒プロセス21における筋線維芽細胞の分化を研究するためのヒト線維芽細胞を埋め込むためのツールとしてコラーゲンゲルを報告した。並行して、ラムズデンとデイヴィスはウシ真皮からコラーゲンを適用し、感覚神経線維22の誘導に対する神経成長因子(NGF)のプテプティブ効果を解析した。異なる企業や研究室による新しい培養プラットフォーム(例えば、マルチウェルプレート)の開発に伴い、コラーゲン培養はこれらの新しいデバイス6、23、24、25に適応しました。 、26.並行して、エンゲルブレス-ホルム-スウォーム腫瘍細胞株に由来するECM材料の抽出物は、これらの研究27を拡大するために市販された。
最近では、3Dヒドロゲル(例えば、コラーゲン、フィブリンなど)を用いた軸次ガイダンスにおいて、置き方の役割を有する分子勾配を生成するいくつかのプロトコルが開発されている。28.あるいは、候補分子は、多孔質マトリックス中の異なる濃度(例えば、NGF29)で固定化するか、分子を分泌する3-Dヒドロゲル細胞凝集体の小さな領域で培養することによって生成され、放射状を生成することができる。グラデーション4,23,24,25,26.最後の可能性は、このプロトコルで説明されます。
ここで提示される手順は、胚マウス脳の3-ヒドロゲル培養における軸生成長の分析に基づく、簡単で迅速かつ高い再現性の方法である。他の方法と比較して、プロトコルは、非訓練を受けた研究者に適しており、短いトレーニング(1-2週間)後に完全に開発することができます。このプロトコルでは、まず成ラットの尾からコラーゲンを分離し、遺伝子改変された細胞凝集体が胚性神経組織の前で培養される3Dマトリックスをさらに生成する。これらの細胞凝集体は、成長する軸子に対する応答を引き出す候補分子の放射状化学勾配を形成する。最後に、成長軸石に対する分子の効果の評価は、相コントラスト顕微鏡または、あるいは、あるいは、免疫細胞化学的方法を用いて容易に行うことができる。
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すべての動物実験は、バルセロナ大学の動物実験倫理委員会(CEEA)のガイドラインとプロトコルの下で行われ、この研究でげっ歯類を使用するためのプロトコルは、CEEAによってレビューされ、承認されました。バルセロナ大学(CEEAの承認#276/16と141/15)。
ラットテールコラーゲンの精製
2. 細胞の調製(COS1)遺伝子組み換え3-Dコラーゲンヒドロゲル中の候補分子を分泌するために遺伝子組み換え
3. 培養用胚性移植の生成
4. コラーゲンヒドロゲルにおける3D共培養物の調製
5. 移植細胞凝集共培養物の固定化と免疫細胞化学的手順
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ここでは、胚性マウス神経系の3Dヒドロゲルコラーゲン培養における軸上成長を研究するために広くアクセス可能な方法論を提示する。この目的のために、成体ラットの尾からコラーゲンを単離し、ネトリン-1またはSema3Eを発現する遺伝子組み換え細胞凝集体を培養した3Dマトリックスを生成し、胚性神経組織(例えば、海馬のCA領域)と対峙した。これらの細胞凝集体は、コラーゲンマトリックス内の候補分子の放射状に分布する勾配を形成した。最後に、異なる分子に対する神経応答を評価するために、免疫サイト化学的方法(例えば、α-TUJ-1)を用いて培養物を標識し、簡潔で簡単な定量法を適用することにより、プタギュレーションの効果を決定するのに十分なデータを得た。軸上の行動の候補。
我々の実験では、海馬軸がNetrin-1に直面したとき、これらの軸がNetrin-1の供給源に向かって優先的に成長し、Netrin-1がこれらの軸子の化学魅力的な分子として作用することを示す(図1B)。対照的に、Sema3E分泌細胞と対峙した...
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アクソンの開発の成長は主に侵襲的であり、ECMの劣化および改造を含む。ここで提示される手順を使用して、研究者は、軸質(または細胞)が生体内で行うように遺伝子組み換え細胞によって分泌される化学勾配に応答することができる天然タイプIコラーゲンによって形成された均質な3Dマトリックスを得ることができます。魅力的または阻害性の手がかり(タンパク質、脂質など)の勾配に対する異なる軸応答は、特定の対照(模擬トランスフェクト細胞)と容易に比較することができる。利点として、腱は分離しやすく、実際に動物実験の残骸となりうることを言及する必要があります。また、腱は、皮膚や肺31などの他の組織と比較して濃縮された高いコラーゲンである。
ここで説明する方法は簡単に実行できますが、プロセス中に特別な注意が必要な手順がいくつかあります。コラーゲン抽出に関しては、コラーゲンの純度とゲル化の質を向上させるために、尾腱から不要な血管や皮膚の破片を除去することが不可欠です。また、無菌層流フードの下でいくつかのステップを実行し、使用前に手術用具を殺菌することにより、滅菌条...
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著者は何も開示していない。
著者は、編集上のアドバイスのためのトム・ヨハンナンと技術的な援助のためのM.セグラ・フェリウに感謝します。この研究は、CERCAプログラムとイノベーション学科、大学、およびカタルーニャ総局の企業の大学と研究委員会(SGR2017-648)によって資金提供されました。この研究は、BFU2015-67777-RとRTI2018-099773-B-100、スペインプリオンネットワーク(プリオネットスペインAGL2017-90665-REDT)、および研究所カルロIII(CIBERN)を通じてスペインの研究イノベーション大学(MEICO)によって資金提供されました。PRY-2018-2)。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| Material | |||
| 3,3′-ジアミノベンジジン四塩酸塩10 mg錠剤(DAB) | Sigma | D5905 | |
| 成体Sprague-Dawleyラット(8〜9週齢) | Criffa-Credo, Lyon, France | ||
| アビジン-ビオチン-ペルオキシダーゼ複合体 (ABC) | Vector Labs | PK-4000 | |
| B27 serum-free supplement 50x | Invitrogen | 17504-044 | |
| ビシンコニン酸(BCA)タンパク質アッセイキット | Pierce | 23225 | |
| cDNA プラスミドベクター | |||
| COS1細胞株 | ATTC | CRL-1570 | |
| D-(+)-グルコース | Sigma | 16325 | |
| D-(+)-グルコース (45% 水溶液) 完全神経基礎培地 | Sigma | G8769 | |
| D-MEM(Dulbecco's Modified Eagle Medium 1x ) for COS1 culture medium | Invitrogen | 41966-029 | |
| Dulbecco'培養用 S リン酸緩衝生理食塩水 10x (Ca2+ および Mg2++) (D-PBS) 培養用 | Invitrogen | 14200 | |
| Ethanol | merck | 108543 | |
| エチレンジアミン四酢酸二水和物二ナトリウム塩 (EDTA) | Sigma | E5134 | |
| 蛍光封入剤 (Fluoromount-G など) | Electron Microscopy Sciences (EMS) | 17984-25 | |
| ゼラチン粉末 | Sigma | G1890 | |
| 氷酢酸 (Panreac, カタログ番号 211008) | Panreac | 211008 | |
| Hank'の平衡塩溶液 | Invitrogen | 24020083 | |
| 熱不活化ウシ胎児血清 | Invitrogen | 10108-165 | |
| 熱不活化ウマ血清 | Invitrogen | 26050-088 | |
| 過酸化水素 (H2O2、32 to 33% in water) | Sigma | 316989 | |
| L-グルタミン 200 mM 溶液 (100x) for complete Neurobasal and COS1 medium | Invitrogen | 25030-024 | |
| Lipofectamine 2000 Reagent | Invitrogen | 11668-019 | |
| マウス妊娠女性(胚日12.5〜16.5;E12.5-16.5) | Criffa-Credo, Lyon, France | ||
| Modified Minimum Essential Medium Eagle (MEM) | Invitrogen | 11012-044 | |
| Monoclonal antibody against class III &β;-tubulin (clone TUJ-1) | Biolegend | 801201 | |
| N-2 supplement 100x | Invitrogen | 17502-048 | |
| 神経基礎培地 | Invitrogen | 21103049 | |
| パラホルムアルデヒド | メルク | 1,040,051,000 | |
| ペニシリン/ストレプトマイシン溶液 100x | Invitrogen | 15140-22 | |
| 免疫細胞化学用リン酸緩衝生理食塩水10x(PBS) | Invitrogen | AM9624 | |
| 二次抗体:ビオチン化ウマ抗マウス | Vector Labs | BA-2000 | |
| 無血清培地 (Opti-MEM) | Invitrogen | 11058-021 | |
| アジ化ナトリウム | パンレアック | 162712 | |
| 重炭酸ナトリウム溶液7.5% | Invitrogen | 25080-094 | |
| 無菌培養グレード H2O | シグマ | W3500 | |
| トライトン X-100 | Sigma | X100 | |
| Trizmaベース | Sigma | T1503 | |
| Trypsin-EDTA (Trypsin (0.05% (wt/vol) with EDTA (1x) | Invitrogen | 25300-054 | |
| Equipment | |||
| 剖用の大1本と1本の小さな湾曲したはさみ | ファインツール機器または類似の | ||
| 1.5 mLコニカル遠心チューブ | エッペンドルフまたは類似の | ||
| 15 mLコニカル遠心チューブ | コーニングまたは類似の | ||
| 2止血剤 | ファインツール機器または類似の | ||
| ストレート解剖ハサミ2 | ファインツール機器または同様の | ||
| 遠心分離用200mL遠心分離チューブ | Nalgeneまたは同様の | ||
| 200mL滅菌ガラス円錐フラスコ2L | |||
| ガラスビーカー4 | |||
| ウェルおよび6ウェル培養プレート | Nunc | 176740および140675 | |
| 自動ピペットポンプと使い捨ての10 mLおよび25 mLフィルター入り滅菌プラスチックピペット。 | ギルソン、ブランド、エッペンドルフまたは類似のもの | ||
| 自動ピペット、滅菌フィルターチップおよび現在の滅菌チップ | Gilson、Eppendorf、または同様の | ||
| 角度固定ローター付きベンチトップ微量遠心分離機 | エッペンドルフ、ベックマン・コールター、または同様の | ||
| ベンチトップ冷蔵遠心分離機、スイングバケットローター付き(1.5、15、50 mLチューブアダプター付き) | エッペンドルフ、ベックマン・コールター、または同様の | ||
| 細胞培養インキュベーター、37°C;C、5% CO2および95%空気 | |||
| 透析チューブセルロースメンブレン | Sigma | D9402 | |
| 析チューブクロージャー | Sigma | Z37101-7 | |
| ディスポーザブルガラスピペット | |||
| 暗視野光学系解剖顕微鏡 | オリンパスSZ51または同等品 | ||
| 高速冷蔵ベックマン・コールター遠心分離機または角度固定ローター | |||
| 層流フード | |||
| 大100mm、60mm、小35mm Ø細胞培養皿 | ヌンク | 150679、150288、150318、それぞれ | |
| マグネティックスターラーとマグネティックスピンバー | IKAまたは類似の | ||
| McIlwain組織チョッパー | Mickle Laboratory Engineering | ||
| 1対の細いまっすぐな鉗子と1対の湾曲した鉗子 | ファインツール、器具、または類似の | ||
| もの、ティッシュチョッパー | |||
| メス(番号15および11)、 | |||
| コラーゲンとティッシュピースを移すための2組の細かいヘラ | ファインツール、器具、または同様の |
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