Name: 3次元自己組織化ペプチドハイドロゲル中のヒト神経前駆細胞の栽培 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-01-11T12:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 1 s
Description: 学ぶ、自己組織化ペプチドハイドロゲルを用いたヒト神経前駆細胞の3次元培養と分化解析の手法。細胞をスカフォールドから遊離させ、フローサイトメトリーで神経分化率を定量化する効率的なプロトコルを紹介します。

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著者は、彼の優秀な技術サポートのためにノーマンクルーガーに感謝します。

1。パート1：PuraMatrixのhNPCsの文化<ol><li>ラミニンなしで0.25％のPuraMatrix濃度と足場の世代に、事前に以下の溶液を調製する必要があります。 </li><li> 20％ショ糖と滅菌蒸留水に溶解した10％ショ糖を含む溶液を含む溶液を準備します。 </li><li> 1.5ミリリットルコニカルチューブに蒸留水120μlの20％ショ糖溶液の溶液1ミックス120μlのために。 </li><li> 1.5ミリリットルコニカルチューブに20％ショ糖溶液60μlのあるPuraMatrix液の溶液2ミックス60μlのために。 </li></ol>以下の溶液を調製するラミニン（100μlのマトリックスごとに8μgの）1つのニーズを補充した0.25％のPuraMatrix濃度と足場の調製のための。 <ol class="lroman"><li> 20％ショ糖溶液を120μlのと1.5 mlのコニカルチューブに48μlのラミニンと蒸留水の溶液1を混合72μLのため。 </li><li>1.5ミリリットルコニカルチューブに20％ショ糖溶液60μlの溶液2を混合60μlのPuraMatrixソリューションのため。 </li></ol><ol start="5"><li> PuraMatrixの細胞の埋め込みのために4ウェル細胞培養プレートを用意し、2つのウェルで滅菌ガラス製カバースリップ（直径13ミリメートル）を置きます。後で使用するために、クリーンベンチ内でプレートを保管してください。ガラスカバースリップは、免疫細胞化学的研究に使用されます。ない免疫細胞化学的stainingsが意図されていない場合、このステップは省略することができます。 </li></ol> 3Dスキャフォールドのいずれかのカプセル化のためにhNPCsを準備するには、以下の溶液を調製する必要があります。 1:10.000の希釈率を使用して、トリプシン/ EDTA溶液中でのベンゾナーゼを希釈する。 Trypsin-Inhibitor/Benzonaseソリューションミックス：DMEM/F12 +ベンゾナーゼ25U/μl+ 1％HSA +トリプシン阻害剤（0.5mg/ml）。 <ol start="6"><li>インキュベーター中で5分間（37℃、5％CO 2）のために500μlのトリプシン/ベンゾナーゼソリューションとインキュベートを追加することによって細胞を剥離する。 Trypsin-Inhibitor/Benzonaseの溶液との反応を停止します。その後、3000 x gで5分間剥がれた細胞を遠心分離再び5 mlの10％ショ糖溶液と遠心で細胞を洗浄する。上清を捨てる。 </li><li> 10％のショ糖溶液で細胞を再懸濁し、最終的に細胞溶液は、1 × 10 6細胞/ ml含まれている必要があります。 </li></ol>次のステップ、1.8〜1.11、のための細胞に有害であるかもしれないPuraMatrixソリューション、の低pHから、可能な限り高速に実行する必要があります。 <ol start="8"><li>ソリューション1の細胞懸濁液の60μlを混合します。 </li><li>解決策2をコニカルチューブに、細胞を含む、溶液1の120μlを加え、慎重に混ぜる。 </li><li>各カバーの直後に混合物の代わりに100μlの4 - wellプレートに住んでスリップ。 </li><li>よく、別の200μlの2〜3分後ごとに徐々に200μlの細胞培養培地を追加。これは行列の自己組織化を開始します。 </li><li>インキュベートC37 ells ° C、加熱プレートまたは、クリーンベンチの加熱領域でクリーンベンチ内で1時間のため。これは行列の組み立てに危害を加える可能性があるとして、可能な限り板を移動しないでください。 </li><li>培地のほとんどを除去しますが、すべてではない、1000μlのピペットで、乾燥した下降行列を避けるために。 10分の行列を洗浄する培地500μlを添加します。最後に、培地を除去し、500μlの新鮮培地を追加し、インキュベーター（37℃、5％CO 2）の培養プレートを置きます。行列がプレートを衝撃に敏感であるため、可能であれば、別のインキュベーターでは、、可能な限り少ないように移動し、格納する必要があります。 </li><li>ここで使用されるhNPCsは、3D -足場と分化に7日間増殖された増殖因子13の撤退によって開始された。培地は2〜3日おきに交換した。 </li></ol> 2。第2部：行列全体の免疫細胞化学染色<ol><li>染色手順の前日は準備する必要があります。AB5％正常ヤギ血清とトリトンX - 100 PBS、0.1 M PBSに基づいて4％パラホルムアルデヒド溶液に溶解し、4とソリューション&#39;、6 - Diamidin - 2&#39;- phenylindoldihydrochloridを必要に応じて（の0.3％から成るロック緩衝溶液PBSに溶解した100ngのDAPI / mlを含有する核染色のためのDAPI）。サンプルはMowiol及びDABCOの混合物でマウントされた。 </li><li>行列は、1000μlのピペットで培地を除去し、5分間PBSで1回足場を洗う洗浄する。 </li><li>足場を修正するにはPBSを除去し、各ウェルにパラホルムアルデヒド400μlの（0.1 M PBS中4％）を追加し、室温で30分間の行列をインキュベートする。固定足場は数ヶ月〜数週間までに0.02％4でのNaN 3 ° Cを添加したPBS中で保存することができます。 </li><li>染色の前に5分間PBSで足場を洗う。 </li><li>緩衝溶液をブロッキングに足場をインキュベートする。ブロッキング溶液は3回2〜3時間おきとsubsequを変更されましたently足場は4℃で一晩ブロッキング溶液でインキュベートした。℃で</li><li>ブロッキング緩衝溶液を除去し、1％正常ヤギ血清を添加したPBSに溶解した一次抗体を追加し、4℃で一晩行列をインキュベート℃に</li><li>一次抗体溶液を除去し、洗浄は4で一晩4 2時間の時間とその後の足場° CをPBSで。 </li><li> PBSを除去し、PBSに溶解した二次抗体とソリューションを、追加するには、暗所で室温で4時間、1％正常ヤギ血清を補充した。 </li><li> 4℃一晩1時間、その後℃の暗所でのPBS 4-6回でサンプルを洗浄してください。 </li><li>核染色用のものは30分間のDAPI溶液400μlを追加することができます。 </li><li>いずれかの顕微鏡スライドを必要とするサンプルをマウントする。顕微鏡スライド上に50μlのMowiol / DABCOを追加。 4ウェルプレートからカバーガラスを取り外し、取り付け媒体上に慎重にそれらを置く。 </li><li>ここでは、Biozero 8000使用単一の顕微鏡写真とz -スタックを取得するために顕微鏡（キーエンス、ドイツ、カールスルーエ）。各スタックは1〜2μmの距離を30つの画像が含まれています。 Z -スタックの完全な予測が生産される前に対応するアナライザソフトウェアを使用して蛍光に固有のぼかしが削除されました。 </li></ol> 3。パート3：フローサイトメトリー解析のための足場からhNPCsのリリース<ol><li>足場からの細胞の放出に事前に500μlのHBSSで足場が洗う。 </li><li>細胞培養培地を含む15 mlのコニカルチューブに1000μlのピペットを用いて足場を移す。 </li><li>足場を混乱させるためには機械的に1000μlのピペットで細胞溶液を数回再懸濁し、続いて5分、3000 × gで解決策を遠心する。 </li><li>ピペットで上清を除去、トリプシン/ベンゾナーゼ溶液500μlを追加し、細胞ペレットを数回懸濁します。 </li><li> 5分間細胞をインキュベート37℃でトリプシン/ベンゾナーゼソリューションのC。反応は、1mlのTrypsin-inhibitor/Benzonaseのソリューションを追加し、上下に数回ピペッティングして停止する。 </li><li>細胞懸濁液を3000 × gで5分間遠心し、上清を除去し、2mlのHBSS緩衝液で細胞を洗浄する。このステップを2回繰り返します。この手順では、行列の残骸を削除します。 </li><li>細胞懸濁液の谷の凝集物を除去し、細胞培養培地で細胞を回収するために、セルストレーナー（孔径70μm）を渡します。得られた細胞をパッチクランプやfluometric測定などの機能研究のためにカバースリップ上に、例えば再播種することができます。フローサイトメトリー用細胞を処理するには、（4.1参照）、すぐに細胞を固定する。 </li></ol> 4。パート4：フローサイトメトリーによるβIII-チューブリン陽性細胞の定量化<ol><li>室温で15分間、1％PFAでステップ3.7で得られた放出細胞を固定する。 </li><li> 3000 XGとリムーバブルで5分間、細胞懸濁液を遠心電子清。必要に応じて、細胞は° C、後で解析するために4℃で保存することに調製することができる。したがって、（PBS、0.5％BSAおよび0.02％ナトリウムアジドを添加した）洗浄バッファーで細胞を再懸濁します。 </li><li>フローサイトメトリーのための準備を続行するには、350 × gで10分間細胞懸濁液を遠心、上清を廃棄し、抗体溶液の25μlの細胞を再懸濁します。したがって、最初の抗体は、濃度1:100などβIII-チューブリンでサポニン緩衝液と混合される。サポニンバッファは、0.5％のサポニン濃度、0.5％のBSAの濃度と0.02％のNa -アジド濃度でPBSで構成されています。 </li><li>シェーカー上で室温で2時間一次抗体と細胞懸濁液をインキュベートする。ネガティブコントロールとして、第一の抗体なしのサンプルを準備する。 </li><li>最初の洗浄ステップでは細胞に直接300μlのサポニンのバッファを追加します。 350 × gで5分間、細胞懸濁液を遠心第二洗浄工程のため、廃棄上清を、300μlのバッファーを追加し、350 × gで5分間、細胞懸濁液を遠心分離</li><li>上清を除去し、二次抗体（例えばのAlexa Fluor 647、1:1000、サポニンバッファに溶解）を含む25μlの溶液を添加する。暗所で室温で二次抗体を1時間、細胞をインキュベートする。 </li><li>最初の洗浄ステップでは細胞に直接300μlのサポニンのバッファを追加します。 350 × gで5分間、細胞懸濁液を遠心第二洗浄工程については、上清を捨てて300μlのバッファーを追加し、350 × gで5分間、細胞懸濁液を遠心分離</li><li>上清を捨て、フローサイトメトリー分析のための500μlの洗浄緩衝液で細胞を再懸濁します。 </li></ol> 5。代表的な結果自己組織化ヒドロゲル足場PuraMatrixで培養hNPCsの例を図1に示されています。 hNPCsは変更されていないPMの構造のような球状に成長する。この培養条件で球の間のプロセスの束が（図1A）表示されているもののの、細胞はほとんど、透過光で認識することはできません。使用される細胞型の培養条件に応じて、マトリックスはラミニンを追加することにより、例えば、変更することができます。 hNPC細胞ラインReNcell VM（ミリポア）ラミニンのために密度の低い凝集体が、細胞（図1B）によって、より均一な分布と成長パターンを誘導することが必要です。変更の独立した、マトリックスは、例えば神経分化を研究するために使用することができます。図1Cは、神経マーカーであるβIII-チューブリンのためのhNPCsの染色を示す。この例では細胞は、マトリックスで7日間増殖させ、その後、分化、増殖因子EGFおよびbFGFの撤退により誘導された4日間、分化さ13細胞体と細胞によって構築されたプロセスの密なネットワークがすることができます容易に認識。しかし、それは細胞数の定量化は、多数のように、時間がかかることは明らかであるマトリックスの様々な地域の写真は、統計分析のための信頼性の高いデータ基盤を得るために、分析する必要があります。イチジクの1Dで1つはマトリックスから放出され、その後カバースリップ上でplatted細胞の例を見ることができます。これらの細胞は、機能解析などに使用される可能性があります。 3D -足場からの細胞の放出は、マーカータンパク質またはAnnexinV / PI染色やTUNELアッセイにより細胞の生存率の式のように異なるパラメータを分析する可能性を提供しています。図2は、βIII-チューブリン+細胞の割合のフローサイトメトリー分析の例を示しています。ネガティブコントロールは、（細胞がβIII-チューブリンのマークが付いていない）図2Aに示されています。これらのコントロールは、βIII-チューブリン+細胞の後の検出（図2B）のためのゲートを決定するために使用されます。細胞の手動カウントとフローサイトメトリーによる分析の比較を図2Cに示されています。 βIII-チューブリン+細胞の割合は、determいた総細胞数（核をDAPI染色による）と蛍光画像でβIII-チューブリン+細胞の数を数えることによってined。 <img alt="図1" src="/files/ftp_upload/3830/3830fig1.jpg" /> 図1。自己組織化ペプチドハイドロゲルPuraMatrixで培養した。）hNPCs PuraMatrixにカプセル化されたhNPCsは （PM）球の直径は最大で数百μmにすることができる球状の、密なパックされた構造に成長する。球の間では、1つは、細胞（矢印）で構築されたプロセスのバンドルを認識することができます。 B）ラミニンを添加したPuraMatrixにカプセル化された細胞は、（PML）、より均一に分散、少ない密な構造に成長する。行列つを補足したラミニンに密度の低い領域（矢印）で、単一の細胞を認識することができます、しかしそれは、細胞数を定量化するためにほとんど不可能です。 C）hNPCsは、βIII-チューブリン（緑）のようなPML発現する神経細胞のマーカーで4日間分化。 evaluaへTE一DAPI（青）のような核染色により細胞数を決定するために持っている陽性細胞の割合。顕微鏡写真は、Biozero - 8000顕微鏡で撮影した画像のz -スタックの完全な投影を示す。 D）マトリックスから放出された細胞は、さらに機能的な研究のために、例えばカバースリップ上に播種することができます。顕微鏡写真は、リリース手順に続いて、3次元培養した細胞を示しています。 βIII-チューブリン（赤）のための染色は、3次元足場でホストされている細胞と同等の形態を明らかにする。 <img alt="図2" src="/files/ftp_upload/3830/3830fig2.jpg" /> 図2。 PuraMatrixから放出されるフローサイトメトリー分析細胞。顕微鏡の時間のかかる定量化を克服するために我々は、フローサイトメトリーによる高速な分析へのアクセスを与えるPuraMatrixで培養した細胞を解放するためにプロトコルを使用していました。 A）未染色細胞は、その後の分析のためのゲート（黒フレーム）を設定するために、ネガティブコントロールとして使用した例えば、βIII-チューブリンの細胞の。 B）ネガティブコントロールで設定した同じゲートは、、使用されたβIII-チューブリン+細胞の割合を定量化する。陽性細胞は、中間の人口が最も可能性の高い細胞の破片を表す、（点線枠）が観察されたまた、x軸、の右側部分に表示されます。 C）、フローサイトメトリーによってカウントマニュアル計数した細胞と細胞との比較は、βIII-チューブリンの数の時間依存性は、+フローサイトメトリーのプロトコルの信頼性を示す、匹敵した陽性細胞のはるかに高い割合を、明らかにした。

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</ol>

利害の衝突は宣言されません。

3D -足場の使用は、 生体状況に近い細胞培養の状況で異なる細胞型の開発を研究する機会を提供しています。しかし、例えば、神経分化または1が細胞型の例：定量化のための信頼性の高いデータを得るためにいくつかの障害を克服しなければならない機能的研究の分析に関する。 ここでは、足場PuraMatrixとFACSまたは機能アッセイなどのツールへの容易なアクセスを提供する2D状況の研究に使用される細胞のその後のリリースに基づいてペプチドハイドロゲルでhNPCsの文化を説明した。最近我々は原子間力顕微鏡と細胞の生存や分化への影響による3次元スキャフォールドの形成にPuraMatrix濃度の影響を示した。13しかし、人はそれぞれのセルのタイプは異なる文化を必要とするかもしれないことに留意することがある他の材料で構成される条件や行列はmatrigを例えばエルまたはコラーゲン。 細胞を解放するプロトコルは、製造業者18によって提供されるプロトコルに基づいており、細胞...

<table border="1"><tbody><tr><td> 試薬の名前 </td><td> 会社 </td><td> カタログ番号 </td><td> コメント </td></tr><tr><td> PuraMatrixペプチドハイドロゲル</td><td>バイオサイエンスBD </td><td> 354250 </td><td></td></tr><tr><td>マウスラミニンI </td><td> Cultrex </td><td> 400-2009090 </td><td></td></tr><tr><td>スクロース</td><td>シグマ</td><td> S9378 - 1KG </td><td></td></tr><tr><td>正常ヤギ血清</td><td> Dako社製</td><td> X0907 </td><td></td></tr><tr><td>トリトンX 100 </td><td>ロート</td><td> 3051.3 </td><td></td></tr><tr><td> PBSダルベッコ</td><td> Biochrom AG </td><td> L 1825 </td><td></td></tr><tr><td> HBSS </td><td> GIBCO </td><td> 14170-088 </td><td>ハンクス平衡塩類溶液1X </td></tr><tr><td&gt;βIII-チューブリン抗体</td><td>サンタクルス</td><td> SC - 51670 </td><td>モノクローナルマウス、、1:500 </td></tr><tr><td>のAlexa Fluor ® 488 </td><td>インビトロジェン</td><td> 11029 </td><td>ヤギαマウス、1:1000 </td></tr><tr><td>のAlexa Fluor ® 568 </td><td>インビトロジェン</td><td> 11031 </td><td>ヤギαマウス、1:1000 </td></tr><tr><td>のAlexa Fluor ® 647 </td><td>インビトロジェン</td><td> 21235 </td><td>ヤギαマウス、1:1000 </td></tr><tr><td> Mowiol 4から88試薬</td><td>カルビオケム</td><td> 475904 </td><td></td></tr><tr><td> DABCO </td><td>アルドリッチ</td><td> D2 ,780 - 2 </td><td> 1,4 - ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン98パーセント</td></tr><tr><td>セルストレーナー</td><td> BDバイオサイエンス</td><td> 352350 </td><td> 70μmの細孔径</td></tr><tr><td>サポニン</td><td>メルク</td><td> 7695 </td><td></td></tr><tr><td>トリプシン/ EDTA </td><td> GIBCO </td><td> 25300-054 </td><td></td></tr><tr><td>ベンゾナーゼ250 U /μlの</td><td>メルク</td><td> 1.01654.0001 </td><td></td></tr><tr><td>トリプシン阻害剤</td><td>シグマ</td><td> T6522（500mg）を</td><td></td></tr><tr><td> 20％のHSA </td><td>オクタ</td><td>ヒトアルブミンカビ20パーセント</td><td></td></tr></tbody></table>

3次元自己組織化ペプチドハイドロゲル中のヒト神経前駆細胞の栽培

Cultivation of Human Neural Progenitor Cells in a 3-dimensional Self-assembling Peptide Hydrogel

成長、増殖、最終的に神経分化の3次元（3D）足場の影響は、神経疾患や神経変性疾患におけるセルベースおよび標準化された治療のための新しい方法を見つけるために非常に興味深いです。 3次元構造は、2Dの文化よりも生体状況のためにはるかに近い環境を提供することが期待されています。再生医療の文脈では、神経幹細胞および前駆細胞を用いた生体材料の足場の組み合わせは、治療ツールとして大きな可能性を秘めています。三次元環境をエミュレートする1月5日培養のシステムは、ステムの異なる種類の増殖と分化に影響を及ぼすことが示されていると前駆細胞。ここで、3D - microenviromentの形成と官能化が埋め込 ​​まれた細胞の生存と運命を決定することが重要である。6-8ここでは、PuraMatrix 9,10（RADA16、PM）、ペプチドベースのハイドロゲル足場を、使用うまく説明すると、異なる種類の細胞上で3次元環境の影響を研究するために使用されている。7,11-14 PuraMatrixは簡単にカスタマイズし、ナノファイバーの合成加工は、その高い信頼性の3次元培養システムを、提供することができますさらに外国人のフリーになります。 最近では、足場の形成にPM -濃度の影響を検討してきた。本研究では13 PMの使用濃度は、原子間力顕微鏡によって実証された3次元構造の形成に直接影響を持っていた。 hNPCsの生存と分化のその後の分析では、埋め込まれた細胞の運命でPMの使用濃度の影響を明らかにした。しかし、免疫蛍光技術の保有いくつかのハードルによる生存や神経分化の解析。信頼性の高いデータを得るために、一例の相対的な数を取得するには、マトリックス内のセルの合計数を決定する必要があります。 βIII-チューブリンでマークされた神経細胞。この前提条件が試料のz -スタックを取ることができる蛍光顕微鏡のような共焦点顕微鏡または同等の技術によってすべての3次元の足場を分析する手法。さらに、この種の分析は非常に時間がかかります。 ここでは、フローサイトメトリーにより、後で分析などのために3D -足場から細胞を解放する方法を示しています。このプロトコルではReNcell VM細胞株のヒト神経前駆細胞は、（hNPCs）（ミリポア米国）ラミニン（PML）を添加したPuraMatrix（PM）またはPuraMatrixから成る3次元足場で培養して分化させた。私たちの手で0.25％のPM -濃度はセル13の栽培に最適である、しかし濃度が他の細胞タイプに適応される可能性があります。12リリースの細胞は、例えば免疫組織化学的研究に使用し、その後フローサイトメトリーによって分析することができます。分析とMOが高速化データの信頼性を向上、より広い基盤に基づい、得られたデータの残りを上に再。

ここでは、文化、人間の神経前駆細胞への自己組織化3次元足場の使用を説明します。我々は、フローサイトメトリーで、その後、例えば、分析する足場から細胞を解放するためにプロトコルを提示する。このプロトコルは、詳細な機構的な研究を行うために他の細胞型に適応される可能性があります。

新しい……を見出すために、3次元（3D）スキャフォールドが成長、増殖、そして最終的な神経分化に及ぼす影響は非常に重要視されています。

本手順の全般的な目的は、三次元環境で培養したヒト神経前駆細胞の神経分化解析を迅速化することです。これは、まず自己組織化ペプチドベースのハイドロゲルであるpure matrixで細胞を培養し、次に三次元スキャフォールドから細胞を回収することによって達成されます。3番目のステップとして、最終段階で細胞の免疫植物化学染色を行います。その後、フローサイトメトリー解析によって細胞数を計測します。最終的に、フローサイトメトリー解析を用いて、それぞれ神経分化マーカーまたはアポトーシスマーカーを検出することで、神経分化率またはアポトーシス率を決定できます。この手法を用いることで、神経分化の定量化が大幅に迅速化され、Optaneデータがより広範なベースおよび顕微鏡写真技術に活用されます。細胞を純粋なマトリックスに埋め込むため、まず、4ウェル細胞培養プレートの2つのウェルに、滅菌済みの直径13 mmのガラスカバースリップをそれぞれ配置します。その後、プレートをクリーンベンチに保管し、後で使用します。次に、 freshly prepared trypsinを2.5 mL添加し、ヒト神経前駆細胞（H NPCs）を剥離させます。ベンゾン溶液を培養皿に加え、細胞懸濁液を37 °C、5% carbon dioxide条件下でインキュベートします。5分後、トリプシン阻害剤ベンゾン溶液を用いて反応を停止させます。その後、剥離した細胞を室温で3000 ×gにて5分間遠心分離し、得られたペレットを5 mLの10% sucrose溶液で再懸濁し、同様の遠心分離条件で細胞懸濁液を洗浄します。上清を捨てた後、ペレットをショ糖溶液に懸濁し、最終細胞濃度を1×10⁶ cells/mLにします。次に、可能な限り速やかに、60 µLの細胞懸濁液と溶液1を混合し、この懸濁液120 µLを溶液2の入ったコニカルチューブに移して慎重に混合します。その後すぐに、混合液100 µLを4ウェルプレート内の各カバーガラス上に層状に加えます。最後に、各ウェルに細胞培養液200 µLをゆっくりと加えます。2〜3分後、ウェルに細胞培養液をさらに 200 µL 加え、マトリックスの自己構築を開始させます。クリーンベンチの加温エリアで、細胞を 37 °C で1時間インキュベートします。マトリックスが構築された後は、細胞培養プレートを可能な限り動かさないようにし、1000 µL ピペットを用いて、マトリックスの乾燥を防ぐため、培養液の大部分（すべてではない）を除去します。次に、マトリックスを500 µLの新鮮な培地で10分間洗浄します。最後に、洗浄用の培地を除去します。さらに500 µLの培地を加え、培養プレートをインキュベーターに入れます。可能であれば、染色実験の初日に構造物を誤って揺らさないよう、マトリックスを専用のインキュベーターで保管してください。1000 µL ピペットを用いてマトリックスから培地を除去し、その後、スキャフォールドを PBS で 5 分間 1 回洗浄します。次にPBSを除去し、各ウェルにパラアルデヒドを400 µL添加してマトリックスを固定し、室温で30分間インキュベートします。スキャホールドの固定後、500 µLのPBSで5分間洗浄します。その後、構造体をブロッキングバッファー中で6～9時間インキュベートし、2～3時間ごとにバッファーを交換します。最後に、新鮮なブロッキングバッファーを用いて4 °Cで一晩インキュベートし、翌日にブロッキングバッファーを除去します。抗体溶液をウェルに加え、マトリックスを再び4 °Cで一晩インキュベートします。次に、一次抗体溶液を除去し、500 µLのPBSでスキャフォールドを8時間洗浄します。その際、2時間ごとにPBSを交換し、その後、新鮮なPBSを用いて4 °Cで一晩洗浄します。一晩の洗浄後、PBSを除去し、二次抗体溶液を用いて室温・暗所で4時間スキャフォールドをインキュベートします。次に、サンプルをPBSで1回につき1時間、4〜6回洗浄し、その後、構造体を新鮮なPBSとともに4°Cの暗所で一晩インキュベートします。次に、マトリックスを封入する準備として、顕微鏡スライドにMOE all dab coを50 µL添加します。その後、各スライドにカバーガラスを慎重に載せます。最後に、蛍光顕微鏡を用いて、ここで示している神経マーカーであるbeta three tubulinの発現により緑色に染色されたH NPCsに類似した個々の顕微鏡写真を取得します。500 µLのHBSSで1分間スキャフォールドを洗浄した後、1000 µLピペットを使用してスキャフォールドを15 mLコニカルチューブに移します。次に、1000 µLピペットで細胞溶液を数回再懸濁してマトリックスを機械的に崩壊させ、その後、スキャフォールド溶液を室温で3000 ×gで5分間遠心分離し、ピペットで上澄みを除去した後、ペレットを500 µLのtrypsin benzine溶液中でピぺッティングにより数回上下に混ぜて再懸濁します。次に、細胞を37 °Cでインキュベートします。5分後に1 mLのトリプシンインヒビターで反応を停止させます。細胞懸濁液を同様の遠心条件で遠心分離した後、Benza nase溶液を数回ピペッティングして混合します。HBSSバッファー2 mLで2回細胞を洗浄し、マトリックスの残渣を除去します。最後に、細胞懸濁液を70 µmのセルストレーナーに通して凝集物を除去し、同様の条件下で遠心分離を行い、細胞を細胞培地で回収します。まず、分散させた細胞を1%パラホルムアルデヒドで室温にて15分間、シェーカーを用いて固定します。その後、細胞を遠心分離して回収し、ペレットを洗浄緩衝液で再懸濁します。次に、細胞を4°C、350 ×gで10分間遠心分離し、得られたペレットを25 µLの抗体溶液で再懸濁します。細胞懸濁液を、シェーカーを用いて室温で2時間インキュベートします。次に、サンプルの直接的に300 µLのpon bufferを加え、同じ遠心分離条件で細胞懸濁液を2回洗浄します。2回目の洗浄後、25 µLの二次抗体を加え、室温・暗所で1時間細胞をインキュベートします。その後、サポニンバッファーでさらに2回細胞を洗浄し、ペレットを500 µLの洗浄バッファーで再懸濁してフローサイトメトリー分析に供します。この図では、カプセル化されたH NPCsと純粋なマトリックスが示されています。細胞は球状に成長し、球体の直径が数百ミクロンに達することもある密集した構造を形成し、球体間に配置されています。白の矢印で示されているように、細胞によって構築された突起の束が観察されます。個々の細胞を認識することは困難ですが、ラミニンを添加した純粋なマトリックスにカプセル化された細胞は、この図に見られるように、より密度の低い構造で成長し、より均一に分布しています。黒の矢印で示されているように、密度の低い領域では個々の細胞さえ認識可能です。ここでは、ラミニン添加の純粋なマトリックス内で4日間分化したH NPCsを、ニューロンマーカーの発現について緑色に染色しています。陽性細胞の割合を評価するために、Beta three tubulinを示しています。全細胞数は、ここで青色に染色されたDAPIによる細胞核の数を数えることで決定できます。この顕微鏡写真は、蛍光顕微鏡で撮影されたZスタック画像の全投影図です。マトリックスから遊離した細胞は、この図に示すようにカバースリップ上などに再播種し、さらなる機能研究に利用することができます。この顕微鏡写真は、前述の遊離処置を施した後、3日間培養した3D培養細胞を示しています。赤色で染まったβ3-tubulinの染色は、未染色の細胞をネガティブコントロールとして用いた場合、3Dスキャフォールド内で保持されていた細胞と同等の形態を示すことがわかります。ここでの黒い枠で示されるゲート（GA）は、その後のβ3-tubulin陽性細胞の解析のために設定されました。このドットプロットでは、陽性細胞はx軸右側の黒い枠内に現れ、点線の枠内にある中間集団は、おそらく細胞デブリを表していると考えられます。最後の図に、手動による細胞計数とフローサイトメトリーによる計数の比較を示します。白抜きの黒い正方形で示されるように、フローサイトメトリー解析では、塗りつぶされた黒い三角形で示される手動計数で通常的に数えられるよりも、はるかに高い割合で陽性細胞を検出することができます。このビデオを視聴することで、3DスキャフォールドにおけるエッジMPCの培養に適切なメトリクスを利用する方法、およびフローサイトメーター解析のためにスキャフォールドから細胞を回収する方法について十分に理解することができます。

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Research

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3次元自己組織化ペプチドハイドロゲル中のヒト神経前駆細胞の栽培

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