成人の人間の脳から自由に浮遊するスライス培養を準備するプロトコルが提示される。このプロトコルは、膜挿入物を用いた広く用いられているスライス培養法のバリエーションである。これは、シンプルで費用対効果が高く、年齢に関連する脳疾患の背後にある神経変性のメカニズムを解明することを目的とした短期アッセイを実行するために推奨されます。
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成人の人間の脳から自由に浮遊するスライス培養を準備するプロトコルが提示される。このプロトコルは、膜挿入物を用いた広く用いられているスライス培養法のバリエーションである。これは、シンプルで費用対効果が高く、年齢に関連する脳疾患の背後にある神経変性のメカニズムを解明することを目的とした短期アッセイを実行するために推奨されます。
オルガオティピック、またはスライス培養物は、インビトロで機能する中枢神経系の側面をモデル化するために広く採用されている。神経科学におけるスライス培養の可能性にもかかわらず、成人の神経組織を用いた研究は、特にヒトの被験者からのもので、そのような培養物を調製する研究はまだ少ない。スライス培養を調製するための成人ヒト組織の使用は、げっ歯類(通常新生児)から産生されるスライスに欠ける成熟したヒト脳の典型的な特性を保持するので、ヒト神経病理学の理解を高めるために特に魅力的である神経組織。このプロトコルは、切除脳外科手術に提出された生きているヒトドナーから採取された脳組織を使用して、短期的な自由浮遊スライス培養を準備する方法を記述する。これらの培養物を用いた生化学的および細胞生物学アッセイを維持・実行する手順も提示される。代表的な結果は、典型的なヒト皮質積層がインビトロ(DIV4)で4日後にスライスに保存され、主要な神経細胞型の存在が予想されることを示す。さらに、DIV4のスライスは、有毒刺激(H2O2)に挑戦すると堅牢な細胞死を受け、このモデルが細胞死アッセイのプラットフォームとして機能する可能性を示します。この方法は、膜挿入物を使用して広く使用されているプロトコルに代わる、よりシンプルで費用対効果の高い代替手段であり、主に年齢に関連する脳疾患の背後にある神経変性のメカニズムを解明することを目的とした短期アッセイを実行するために推奨される。最後に、プロトコルは、薬剤耐性側頭葉てんかんの外科的治療に提出された患者から採取された皮質組織を使用することに専念しているが、他の脳領域/状態から採取された組織もすべきであると主張されている。同様のフリーフローティングスライスカルチャーを生成するためのソースとみなされます。
研究におけるヒトサンプルの使用は、人間の脳の病理を研究するための素晴らしい選択肢であり、現代の技術は、患者由来の組織を使用して堅牢かつ倫理的な実験のための新しい方法を開きました。成人の人間の脳から調製されたオルガノチピック/スライス培養のような方法は、光遺伝学1、電気生理学2、3、4、5、可塑性などのパラダイムでますます使用されている6,7,8,9, 神経毒性/神経保護10,11,12,13, 細胞療法14,薬物スクリーニング15,16,17, 遺伝学と遺伝子編集12,18,19,20, とりわけ、 より良い戦略として成人期の神経疾患を理解する。
ヒト脳病理の根底にあるメカニズムの理解は、多数の被験者を必要とする実験戦略に依存する。逆に、スライス培養の場合、ヒトサンプルへのアクセスは依然として困難であるが、単一の皮質サンプルから最大50個のスライスを生成する可能性は、複数のボランティアを募集する必要性を部分的に回避する。収集された組織21当たりの複製および実行アッセイの数。
脳の組織学的/スライス培養のためのいくつかのプロトコルが記載されています,古典的なオキュロドラフト22,23,ローラーチューブ24,25,26, 半透過性膜インターフェイス 27、28、29、30、およびフリーフローティングスライス31、32。実験計画の特異性に応じて、各手法には独自の長所と短所があります。成人ヒト脳からの短期、自由浮遊スライス培養は、Stoppiniら27で使用される方法よりも有利な場合もあるが、インビトロでの長期細胞生存は通常、評価する際に大きな関心事であるという事実を考慮すると培養方法では、多くの実験において、培養中の短期間のみが必要である12、31、32、33、34、35。これらの条件下で、自由浮遊培養物の使用は、よりシンプルで費用対効果が高いという利点を提示するだけでなく、2〜3週間にわたって培養中に保持されるスライスよりも、元のヒト組織の状態に正確に似ています。
スライス培養が神経科学に及む可能性があるにもかかわらず、成人の神経組織を用いてこのような培養物を調製する研究は、特にヒトの被験者からはまだ不足している。この記事では、切除脳手術に提出された生きているヒトドナーから収集した脳組織を使用して、自由浮遊スライス培養を準備するプロトコルについて説明する。これらの培養物を用いた生化学的および細胞生物学アッセイを維持・実行する手順を詳しく説明する。このプロトコルは、成人期に関連する神経病理学のメカニズムに関する研究において、生存率および神経機能を分析するために貴重であることが証明されている。
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生きた成人脳組織は、薬剤耐性側頭葉てんかんの治療のために切除神経外科手術を受けている患者から得られた(図1A)。すべての手続きは、リベイラン・プレト医科大学(17578/2015)の診療所病院の倫理委員会によって承認され、患者(またはその法的責任者)は、インフォームド・コンセント条項に同意し、署名しました。組織の収集は、てんかん手術センター(CIREP - ブラジルのサンパウロ大学リベイランプレト医科大学のクリニック病院)の脳神経外科チームによって行われました。
1. 材料の殺菌
メモ:すべての材料および溶液は、使用前に殺菌する必要があります。
2. ソリューションの作成
3. スライス装置の設定
注:このプロトコルは、手術室でのサンプル収集のロジスティクスのために同僚の助けを借りて理想的に実行されます。
4. サンプルコレクション
注:このプロトコルでは、ヒト新皮組織を手術室で採取し、実験室に搬送した。
注意:人間のサンプルを扱う場合は、教育機関が定める適切な安全プロトコルに従ってください。
5. スライス
6. 文化
メモ:滅菌環境下の層流キャビネットでこのステップを実行します。
7. 培養スライスにおける健康、形態、機能の評価
注:代表的な結果において例示を目的とした細胞死を誘導するために、いくつかのスライスを酸化ストレス誘導剤H2O2で24時間処理に提出した。ステップ7.1.2および7.1.3は、細胞死を誘導するためにH2O2の使用について説明する。
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培養スライスの品質と健康を評価する重要な側面は、予想される神経細胞型、ニューロン、およびグリア細胞の存在と典型的な形態である。ヒト皮質積層の典型的なアーキテクチャはDIV4のスライスで観察され、神経免疫標識によって明らかになった(図2D)。また、ミクログリアおよびアストログリア(図2B,C)の存在も認められなかった。これらの結果は、組織アーキテクチャが外科的処置/サンプル処理またはインビトロの短期期間のいずれかによって有意に影響されないことを示す。これまでの知見に従って、NeuN免疫反応性はDIV0とDIV432の間で変化しないことが示された。これらの結果に基づいて、スライスの厚みを200μmに減少させたフリーフローティング培養形式(膜挿入物を使用する場合に広く使用されている300〜400μmと比較して)は、内細胞層への酸素および栄養素のより良い拡散に寄与した以前に培養スライスの健康に重要であることが実証...
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自由浮遊、短期スライス培養物を製造するためのこのプロトコルは、成人ヒトネオコルチカルスライスを培養するための代替方法である。スライス培養のためのこのようなプロトコルは、光遺伝学1、44、45、電気生理学2、3、4、5に関する研究に適している可能性があります。, 短期可塑性46,47, 長期可塑性48,49, 神経毒性/神経保護10<...
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著者たちは何も開示する必要はない。
この作品は、FAPESP(グラント25681-3/2017からAS)、CAPES(ポストドクターフェローシップPNPD/INCT-HSMからA.F.、博士前フェローシップからN.D.M.)、FAEPAによってサポートされています。G.M.A.はFAPESP(MS 2018/06614-4)から修士号を取得しています。N.G.C.はCNPqリサーチフェローシップを開催しています。我々は、この研究のために切除された組織を寄付してくれた患者とその家族に感謝する。サンパウロ大学リベイラン・プレト医科大学臨床病院の住民、看護師、技術者、CIREPチームの支援を受け付けています。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 2-プロパノール | メルク | 1096341000 | |
| アクリルアミド/ビスアクリルアミド、30%溶液 | シグマアルドリッチ | A3449 | |
| アガロー | シグマ アルドリッチ | A9539 | |
| 過硫酸アンモニウム | シグマ | A3678-25G | |
| アムホテリシン B | Gibco | 15290-018 | |
| 抗体抗 ERK 2 (ウサギ) | サンタクルーズ バイオテクノロジー | sc-154 | 希釈 1:1,000 in BSA 2.5% |
| 抗体抗 pERK (マウス) | サンタクルーズ バイオテクノロジー | sc-7383 | 希釈1:1,000 in BSA 2.5% |
| B27 | Gibco | 17504-044 | |
| BDNF | Sigma Aldrich | SRP3014 | |
| ウシ血清アルブミン | Sigma Aldrich | A7906 | |
| Bradford 1x Dye Reagent | BioRad | 500-0205 | |
| EDTA | Sigma | T3924 | RIPA バッファー |
| グルコース | メルク | で使用 108337 | |
| Glutamax | Gibco | 35050-061 | |
| Hank's Balanced Salts | Sigma Aldrich | H1387-10X1L | |
| Hepes | Sigma Aldrich | H4034 | |
| 塩酸 | Merck | 1003171000 | |
| 過酸化水素 (H2O2) | Vetec | 194 | |
| マウス IgG、HRP 結合全 Ab (抗マウス) | GE | NA931-1ML | |
| NaCl | メルク | 1064041000 | RIPA バッファー |
| ニューロベース A | Gibco | 10888-022 | |
| 脱脂粉乳 (Molico) | Nestlé | 膜ブロッキングに使用 | |
| PBSバッファー pH 7,2 | ラボクリン | 590338 | |
| ペニシリン/ストレプトマイシン | シグマ アルドリッチ | P4333 | |
| 塩化カリウム | メルク | 1049361000 | |
| プライムウェスタンブロッティング検出試薬 | GE | RPN2232 | |
| Rabbit IgG, HRP結合全Ab (抗ウサギ) | GE | NA934-1ML | |
| SDS | Sigma | L5750 | RIPAバッファーに使用 |
| TEMED | GE | 17-1312-01 | |
| チアゾリルブルーテトラゾリウムブロマイド(MTT) | Sigma Aldrich | M5655 | |
| Tris | Sigma | T-1378 | RIPAバッファーに使用 |
| Triton x-100 | Sigma | X100 | RIPAバッファーに使用 |
| 超純水 | ミリポア | MiliQ 純<水製造装置 | |
| ストロング>イクイップメントおよびマテリアル | |||
| 24ウェルプレート | コーニング | CL S3526 | フラットボトム、蓋付き |
| マシャムポトランプレミアム(ニトロセルロースメンブレン)由来の滅菌水 | GE | 29047575 | |
| カルボゲン混合物 | ホワイト マーティン | 95% O2、5% CO2 | |
| インキュベーター | ニューブランズウィック サイエンティフィック | CO-24 | スライスのインキュベーション 5% CO2、36ºC |
| マイクロプレートリーダー | 分子デバイス | ||
| マイクロチューブ | グライナー | 001608 | 1,5mLマイクロチューブ |
| 電動乳棒 | キンブルチェイス | ||
| プラスチックスプーン | デザートスプーンのサイズ | ||
| カミソリの刃 | ビック | クロムプラチナ、ビブラトームでスライスに使用 | |
| メスの刃 | ベクトン・ディッキンソン(BD) | 番号24 | 組織のスライスに使用;推奨サイズまたはそれより小さい |
| 瞬間接着剤(ロックタイト・スーパー・ボンダー) | ヘンケル | 組成:エチルシアノアクリラート;2-プロペン酸;6,6'-ジ-テルク-ブチル-2,2'-メチレノジ-p-クレゾール;ホモポリマー | |
| ・ビブラートーム | ライカ | 14047235612 - VT1000S | |
| 免疫組織化学用材料名/装置 | |||
| 抗体抗NeuN(マウス) | ミリポア | MAB377 | 希釈 1:1,000 in Phosphate Buffer |
| 抗体 anti-GFAP (mouse) | Merck | MAB360 | Dilution 1:1,000 in Phosphate Buffer |
| Antibody anti-Iba1 (rabbit) | Abcam | EPR16588 - ab178846 | 希釈 1:2,000 in Phosphate Buffer |
| Biotinylated anti-mouse IgG Antibody (H+L) | Vector | BA-9200 | |
| DAB | Sigma Aldrich | D-9015 | |
| Entellan | Merck | 107960 | |
| エタノール | Merck | 1.00983.1000 | |
| ゼラチン | シンセ | 00G1002.02.AE | スライド |
| ミクロトーム | ライカ | SM2010R | 凍結ステージ (BFS-10MP, Physiotemp) を装備し、-40º に設定。C |
| ノーマル ロバ 血清 | ジャクソン イムノ リサーチ | 017-000-121 | |
| パラホルムアルデヒド | シグマ アルドリッチ | 158127 | |
| ウサギ IgG, HRP リンク全 Ab (抗ウサギ) | GE | NA934-1ML | |
| スライド (スターフロスト) | ニット グレイザー | ゼラチンコーティングスライド | |
| ショ糖 | ベテック | 60REAVET017050 | |
| ベクタステイン ABC HRP キット (ペルオキシダーゼ、標準) | Vector | PK-4000, キット標準 | |
| キシレン | シンセ | 01X1001.01.BJ |
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