방법 논문

인간 신경 줄기 세포를 신경 및 성상 세포 전구 세포로 분화

2025년 7월 8일

이 논문에서

초록

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출처: McGrath, E. L., et al. 면역세포화학 분석을 위한 배양된 인간 태아 뇌 신경 줄기세포의 지카 바이러스 감염. J. Vis. 특급 (2018).

이 동영상은 효소 처리를 사용하여 인간의 신경 줄기세포를 신경 및 성상세포 전구세포로 분화시키고 성장 인자가 풍부한 배지에서 배양하여 결국 특수 전구 세포로 성숙시키는 방법을 보여줍니다.

프로토콜

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검체 채취와 관련된 모든 절차는 연구소의 IRB 지침에 따라 수행되었습니다.

1. 원료 배지 준비 및 줄기세포 회수

  1. 1.1.1.-1.1.5 단계에서 시약을 결합하여 배양 배지 스톡(DFHGPS)을 준비합니다.
    1. 고포도당과 L-글루타민(D)이 함유된 Dulbecco's Modified Eagle Medium 210mL를 추가합니다. 4 °C에서 보관하십시오.
    2. Ham의 F12 영양 혼합물 70mL를 L-글루타민 보충제(F)와 함께 추가합니다. 4 °C에서 보관하십시오.
    3. 4.2mL의 15mM HEPES 완충액(H)을 넣고 실온에서 보관합니다.
    4. 10% D-포도당 용액(G) 4.2mL를 넣고 실온에서 보관합니다.
    5. 페니실린/스트렙토마이신(PS) 용액 2.88mL를 추가합니다. 원액을 3mL 분취액으로 분취하고 필요할 때까지 -20°C에서 분취액을 보관합니다.
      메모: 배지 내 페니실린의 최종 농도는 100 units/mL이고 스트렙토마이신의 농도는 100 μg/mL입니다. 이 배지는 프로토콜의 나머지 부분에 대해 DFHGPS라고 하며 1-2주 이내에 사용하기 위해 4°C에서 보관해야 합니다. 필요한 경우 DFHGPS를 비례적으로 확장할 수 있습니다.
  2. 세포를 회수하기 전날, HNSC 세포주의 이전 배양에서 얻은 5mL의 컨디셔닝 배지로 T75 플라스크를 코팅하고 8.5% 이산화탄소(CO2)가 함유된 37°C 인큐베이터에 밤새 그대로 둡니다.
    메모: 현재 hNSC를 배양하고 있는 경우, 배지 변화 중에 세포가 자란 배지를 저장하십시오. 이것은 세포에 의해 "조건화"되었기 때문에 조건화된 배지입니다. 컨디셔닝된 배지는 스크류 캡 튜브에 보관하고 4°C에서 약 7일 동안 보관할 수 있습니다. hNSC를 받으려면 교신저자에게 연락한다. 조건화된 배지가 선호되지만 특히 hNSC의 배양을 처음 시작할 때 절대적으로 필요한 것은 아닙니다.
  3. 회복 당일, 50mL 스크류 캡 튜브에 20mL의 DFHGPS를 37°C 수조에서 최소 10분 동안 데우고 사용할 준비가 될 때까지 수조에 보관합니다.
  4. 별도의 15mL 나사 캡 튜브에 10mL의 DFHGPS를 37°C 수조에서 최소 10분 동안 데우고 1.13단계에서 사용할 준비가 될 때까지 수조에 보관합니다.
  5. 얼음 용기와 모든 중간 구성 요소를 회수합니다(표 1). 얼음 위의 모든 중간 구성 요소를 해동하고 중간 크기 변경을 준비하는 동안 얼음 위에 그대로 두십시오.
  6. 컨디셔닝된 배지 스톡 5mL(4°C에서 보관)를 구하고 1.14단계에서 사용할 준비가 될 때까지 37°C 수조에 보관합니다. 1.2단계 이후의 주석은 조건화된 배지 또는 현재 인간 태아 신경 줄기 세포 배양이 없는 경우 참조하십시오.
  7. 1.3단계에서 50mL 나사 캡 튜브를 꺼내 생물 안전 작업대(BSC)에 넣습니다. 10mL의 DFHGPS를 새 15mL 나사 캡 튜브에 옮긴 다음 나머지 50mL의 DFHGPS 매체가 들어 있는 10mL 튜브를 37°C 수조에 다시 놓습니다.
  8. 액체 질소에 저장된 hNSC의 cryo-vial을 얻습니다. 현재 인간 태아 신경 줄기 세포 배양이 없는 경우 1.2단계 이후의 참고 사항을 참조하십시오.
    메모: 인간 신경 줄기세포는 원래 버려진 인간 태아의 뇌에서 유래했으며12 유전자 변형 없이 배양에서 유지되었습니다10. 5 × 106 셀은 T75 플라스크에서 해동하고 도금해야 합니다. 각 cryo-vial에는 5 × 106 개의 세포가 포함되어야합니다. 따라서 플라스크당 하나의 바이알이 필요합니다.
  9. 37°C 수조에서 약 10분 동안 또는 얼음이 녹고 바이알의 내용물이 완전히 액체가 될 때까지 바이알을 뒤집어 세포 바이알을 해동합니다. 잠재적인 오염을 방지하기 위해 바이알 전체를 물에 담그지 마십시오.
  10. BSC에서 P1000 마이크로 피펫을 사용하여 해동된 세포 용액을 흡인하고 10mL의 DFHGPS가 포함된 1.7단계의 15mL 튜브에 적가합니다. 해동된 세포 용액을 떨어뜨려 추가하려면 플런저를 천천히 눌러 한 번에 한두 방울만 방출되도록 합니다. 한편, 15mL 튜브를 휘젓고 빠르게 혼합할 수 있습니다.
  11. 실온에서 200 x g의 세포 현탁액을 5분 동안 원심분리합니다. 상등액을 버리고 세포 펠릿을 유지하십시오.
  12. 1.11단계에서 1.7단계의 나머지 10mL가 들어 있는 50mL 튜브를 회수합니다. 원심분리 후 세포 펠릿을 10mL DFHGPS에 재현탁하고 실온에서 5분 동안 200 x g에서 다시 원심분리합니다.
  13. 최종 스핀 중에 BSC의 1.4단계(표 1)에서 10mL의 DFHGPS 배지에 성장 인자를 추가하기 위해 표 1에 따라 새로운 성장 배지를 준비합니다. 사용할 준비가 될 때까지 BSC에 성장 인자를 포함하는 새 배지를 그대로 둡니다.
  14. 1.2단계에서 T75 플라스크를 회수하고 흡인으로 플라스크를 코팅하는 컨디셔닝된 매체를 폐기합니다. 그런 다음 1.6단계에서 컨디셔닝된 배지 5mL를 추가합니다. 혈청학적 피펫을 사용하여 플라스크에. 플라스크 바닥이 긁히지 않도록 주의하세요.
  15. 원심분리기에서 세포 튜브를 회수하고 세포 펠릿을 그대로 두고 흡입하여 상층액을 버립니다.
  16. 5mL 혈청학적 피펫을 사용하고 위아래로 여러 번 피펫팅하여 1.13단계의 새로운 배지 10mL에 세포 펠렛을 재현탁합니다. 1.14단계에서 코팅된 T75 플라스크에 현탁액을 추가합니다. 나머지 5mL를 사용하여 세포 펠릿이 들어 있는 튜브를 헹구고 해당 5mL도 플라스크에 추가합니다.
  17. T75 플라스크를 앞뒤로 3번 흔들어 세포가 플라스크 전체에 고르게 분포되도록 합니다. 공기 흐름이 가능하도록 플라스크의 캡이 느슨한지 확인하십시오. 광학 현미경으로 세포를 관찰하고, 기록하고, 가능하면 이미지를 촬영합니다.
    메모: 세포는 반투명하고 구형으로 보여야 합니다. 어둡거나 불투명하거나 비대칭 경계가 있는 세포가 있는 경우 세포가 죽었음을 나타낼 수 있으므로 기록해 두십시오. 또한 미디어가 노란색으로 변하는 것과 같은 곰팡이 또는 박테리아 오염에 주의하십시오.
  18. 세포 플라스크를 8.5% CO2.
    의 37°C 인큐베이터에 넣습니다. 메모: 이 무혈청 배양 배지의 pH를 7.1-7.4 범위로 유지하려면 5.0% CO2 대신 8.5%를 사용하십시오.

2. hNSC 매체 변경

참고: 3-4일마다 매체를 변경하십시오.

  1. BSC를 켜고 70% 에탄올로 철저히 청소하십시오. 광학 현미경으로 세포를 관찰합니다.
    메모: 셀의 모양과 구 크기를 기록해 둡니다. 회복 또는 통과 후 3일 후, 세포는 함께 뭉쳐서 비부착성 신경구를 형성하기 시작합니다.
    주의: 세포가 플라스크 바닥에 부착되면 세포 부착으로 인해 조기 분화가 증가하고 세포가 줄기 상태를 유지할 수 없으므로 배양물을 폐기해야 합니다. 플라스크에 세포가 너무 많으면 세포가 큰 구체(직경 2mm 이상)를 형성할 수 있으며, 이 경우 배지의 성장 인자에 대한 접근 부족으로 인해 구 중앙에 있는 세포가 분화하기 시작합니다. 직경이 1mm보다 큰 구체가 관찰되면 세포를 계대화할 수 있습니다(단계 3.1-3.22).
  2. 1.4단계 및 1.5단계를 수행하고 10mL의 새 배지를 준비합니다(1.13단계 참조).
  3. 플라스크를 옆으로 기울여 구체가 플라스크 바닥으로 가라앉도록 합니다.
  4. 신경구를 흡인하지 않도록 주의하면서 5mL 혈청학적 피펫을 사용하여 풀링된 배지 상단에서 5mL의 컨디셔닝된 배지를 제거합니다. 컨디셔닝된 5mL의 배지를 깨끗한 15mL 튜브에 넣습니다.
  5. 플라스크에서 컨디셔닝된 매체 5mL를 추가로 제거하고, 다시 구를 조심스럽게 피한 다음 5mL를 동일한 15mL 튜브에 넣습니다.
  6. 2.2단계의 새 배지 10mL를 플라스크의 나머지 5mL의 컨디셔닝 배지 및 세포에 추가합니다. 플라스크를 평평하게 놓고 광학 현미경으로 세포를 관찰합니다.
  7. 컨디셔닝된 배지를 채취하는 동안 세포가 흡인된 것으로 보이면 컨디셔닝된 배지를 실온에서 5분 동안 100 x g로 회전시킵니다. 컨디셔닝된 배지 1mL의 바닥에 축적된 모든 세포를 다시 현탁시킨 다음 배양 플라스크에 추가합니다.
  8. 2.5/2.6단계에서 4°C의 2.5/2.6단계에서 사용하지 않은 컨디셔닝 배지 10mL를 15mL 나사 캡 튜브에 보관합니다.
  9. 1.17/1.18단계를 반복합니다.

3. hNSC 통로

  1. NSC를 새 플라스크로 확장하는 경우 1.2단계와 같이 모든 새 플라스크가 코팅되었는지 확인합니다.
  2. 2.1단계와 같이 BSC를 청소하고 1.4단계와 1.5단계를 수행합니다.
  3. 1.13단계와 같이 매체를 준비합니다. 각 T75 플라스크에는 10mL의 배지가 필요합니다. 여러 T75 플라스크의 경우 10mL의 배지에 플라스크 수를 곱합니다.
  4. Dulbecco의 인산염 완충 식염수(dPBS) 1 또는 3mL와 포도당을 준비하고 표 2의 부피에 따라 37°C 수조에 넣어 10분(트립신 용액의 경우) 동안 데웁니다. 이때 트립신 또는 DNase를 추가하지 마십시오. DNase는 기계적 또는 화학적 세포 해리로 인해 죽은 세포에서 방출된 DNA를 분해해야 할 수 있습니다.
    참고: 9-10일의 성장 후 배양된 하나의 T75 플라스크의 경우 5 × 106이 플라스크에 원래 파종된 경우 약 30 × 106 세포가 있습니다. 일반적으로 10 × 106 세포에는 1mL의 dPBS 용액이 사용됩니다. 따라서 9-10일 후에 배양된 T75 플라스크에는 3mL의 dPBS 용액이 필요합니다.
  5. 후드에 깨끗한 소형 계량 보트와 혈구계를 놓습니다. 70% 에탄올로 세척하고 후드에서 약 5분 동안 자연 건조합니다.
    메모: 계량 보트는 3.17.1단계에서 사용됩니다.
  6. 인큐베이터에서 배양될 세포의 플라스크를 회수하여 BSC로 가져옵니다. 플라스크를 부드럽게 기울여 세포가 풀링된 배지의 바닥으로 가라앉도록 합니다. 플라스크에는 약 15mL의 매체가 있습니다.
  7. 5mL 부분(, 5mL + 5mL)에서 약 10mL의 매체를 제거합니다. 이 10mL의 배지를 "컨디셔닝 배지"의 경우 "CM"이라고 표시된 깨끗한 15mL 튜브에 넣습니다. 플라스크에 남아 있는 5mL의 배지에 침전된 세포를 흡인하지 않도록 주의하십시오. 이러한 세포와 5mL의 배지는 3.8단계를 따릅니다.
    1. "CM" 튜브(3.7단계)에서 컨디셔닝된 배지 3mL를 "트립신 억제제 용액"이라고 표시된 15mL 튜브에 넣습니다. 이는 3.12단계에서 사용됩니다. 3mL를 제거한 후 "CM" 튜브에 7mL의 컨디셔닝 배지가 남습니다. 3.9단계까지 "CM" 튜브를 따로 보관하십시오.
  8. T75 플라스크에 남아 있는 5mL의 배지와 세포를 제거하고 "Cells"라고 표시된 깨끗한 15mL 튜브에 넣습니다.
  9. 7mL의 컨디셔닝 배지(3.7.1단계)가 들어 있는 "CM" 튜브를 취하고 5mL 혈청학적 피펫을 사용하여 T75 플라스크 바닥을 컨디셔닝된 배지 3.5mL 부분으로 두 번 헹굽니다. 헹굴 때마다 3.5mL 부분을 "세포" 튜브에 넣습니다. 이 단계의 목적은 T75 플라스크에서 모든 신경구(세포)를 제거하는 것입니다.
  10. "Cells" 튜브를 실온에서 100 x g으로 5분 동안 원심분리합니다. 세포가 회전하는 동안 37°C 수조에서 dPBS/포도당 용액을 얻고 표 2와 같이 적절한 양의 트립신과 DNase를 첨가합니다.
  11. "Cells" 튜브가 회전을 멈춘 후 컨디셔닝된 모든 배지 상등액을 제거하고 "CM" 튜브로 옮깁니다.
  12. 3.7.1 단계에서 "트립신 억제제 용액"이라고 표시된 튜브를 가져 와서 표 3에 표시된 트립신 억제제의 부피를 추가합니다. 트립신 용액에 사용된 것과 동일한 부피의 트립신 억제제 용액을 사용하십시오.
  13. 필요할 때까지 트립신 억제제 용액을 37°C 수조에 넣습니다.
  14. 15 mL 튜브의 세포 펠릿에 트립신 용액을 추가하고 5 mL 피펫으로 약 5-10회 위아래로 피펫을 만듭니다. 튜브의 캡을 닫고 37°C 수조에서 5분 동안 배양합니다. 5분 후 세포와 피펫을 위아래로 5-10회 회수합니다. 그런 다음 37°C 수조에서 추가로 10-15분 동안 배양합니다.
  15. 마지막 5분 동안 트립신 억제제 용액을 BSC로 이동합니다.
  16. 2.14단계가 완료된 후 세포를 회수하고 구가 완전히 해리될 때까지(20-30회) 세포를 위아래로 피펫팅합니다. 그런 다음 즉시 트립신 억제제 용액과 피펫을 위아래로 10회 첨가합니다. 해리된 세포와 트립신 억제제의 이러한 용액은 "세포 현탁액"이라고 합니다.
  17. 다음 단계에 따라 cell suspension에 있는 세포의 수를 세십시오.
    1. 15μL의 Trypan Blue 사전 혼합물(5μL의 0.4% Trypan Blue 및 10μL의 dPBS 포함)을 작은 계량 보트에 피펫팅한 다음 5μL의 세포 현탁액을 추가합니다. 피펫을 위아래로 3-5회 혼합합니다. 그런 다음 Trypan Blue/cell 현탁액 10μL를 유리 커버슬립으로 덮인 혈구계의 양쪽에 피펫팅합니다.
    2. 광학 현미경으로 세포를 관찰하고 4개의 모서리 그리드 각각에 있는 총 세포 수를 계산합니다. 이 숫자들을 더합니다.
  18. 다른 쪽에 대해서도 계산을 반복하고 두 쪽을 함께 평균화합니다.
  19. 이 숫자에 10,000을 곱하면 mL당 총 세포 수가 나옵니다. 이 숫자에 총 밀리리터 수를 곱하여 세포 현탁액에 있는 세포의 총 수를 계산합니다. T75 플라스크당 500만 개의 세포를 시드하는 데 필요한 세포 현탁액의 양을 계산합니다.
    메모: 일반적으로 9-10일 후에 T75에는 25-30개 × 106개의 셀이 있습니다. 따라서 모든 세포를 새 플라스크에 통과시키는 경우 총 5-6개의 플라스크가 필요합니다.
  20. 단계 3.19에서 계산한 세포 현탁액의 부피를 각 T75 플라스크에 추가하여 플라스크당 5 × 106 세포를 얻습니다. 부피가 5mL 미만인 경우 조건 배지를 추가하여 총 5mL까지 만듭니다. 그런 다음 성장 인자(표 1)가 포함된 새로운 DFHGFPS 배지 10mL를 플라스크에 추가합니다.
  21. 1.17 및 1.18단계를 반복하고 플라스크에 세포 유형, 날짜, 플라스크의 세포 수 및 통과 번호(세포가 계대가 계비된 횟수)가 표시되어 있는지 확인합니다. 그런 다음 4단계로 이동합니다.
  22. 필요한 경우 플라스크당 최대 30 × 106개 세포의 밀도로 여분의 세포를 하나의 T75 플라스크에 하룻밤 동안 시딩하고 4단계에 따라 다음 날 동결합니다.

4. hNSC 동결 및 저장

  1. 통과 다음 날, 동결을 위해 세포가 들어 있는 인큐베이터에서 플라스크를 회수합니다(3.19 및 3.22 단계에서). 플라스크를 기울여 플라스크에서 모든 배지와 세포를 제거하고 15mL 튜브에 넣습니다. 그런 다음 216 x g에서 튜브를 5분 동안 원심분리합니다.
  2. 원심분리 과정에서 동결 매체를 준비합니다(표 4). 5 × 106 세포마다 1mL의 동결 매체를 준비합니다. 세포의 수는 각 플라스크에 얼마나 많은 세포를 넣을 것인지를 결정할 때 3.19단계에서 결정되었습니다. 이 숫자는 하룻밤 사이에 변경되지 않습니다.
  3. 세포 이름, 통로 번호, 세포 번호, 이니셜 및 날짜가 표시된 라벨이 있는 cryo-preserve 바이알을 준비합니다. 원심분리 후 흡인으로 상층액을 제거하고 세포 펠릿을 동결 매체에 다시 현탁시켜 5 × 106 cells/mL가 되도록 합니다. 5mL 피펫을 사용하여 바이알당 1mL를 분취하고 단단히 밀봉합니다(바이알당 5 × 106개 셀).
  4. 바이알을 250mL의 이소프로판올이 들어 있는 극저온 보존 용기에 넣습니다(최대 사용량은 이소프로판올 교체당 5회). -80°C 냉동고에 하룻밤 동안 보관한 다음 액체 질소 탱크 보관 시스템으로 옮깁니다.

5. 검증을 위한 접착 hNSC 도금

  1. 패시징 전날(3.1-3.22단계), 2.2단계와 같이 BSC를 세척하고 24웰 플레이트와 멸균 유리 12mm 커버슬립을 얻습니다.
  2. 집게를 사용하여 플레이트의 각 웰 바닥에 단일 커버슬립을 놓습니다.
  3. 커버슬립이 포함된 웰을 멸균수에 0.01% 폴리-D-라이신(PDL)으로 코팅하고 37°C에서 1시간 동안 배양합니다. 24웰 플레이트의 경우 웰당 250μL의 PDL을 사용합니다.
  4. 웰에서 PDL을 제거한 다음 1μg/cm2 laminin/dPBS(웰당 250μL)로 코팅합니다. 플레이트를 37 ° C에서 밤새 배양합니다. 다음날 필요하지 않은 경우 접시 가장자리에 파라필름을 감아 파라필름으로 플레이트를 밀봉하고 4°C에서 보관하십시오.
    메모: 라미닌으로 코팅된 플레이트는 커버슬립이 건조되지 않는 한 파라필름으로 밀봉하면 최대 2주 동안 보관할 수 있습니다.
  5. 3.1-3.22단계에 설명된 대로 세포를 계대탐색한 다음 코팅된 커버슬립이 있는 24웰 플레이트에 시딩할 세포의 수를 결정합니다.
  6. 흡인을 통해 웰에서 과도한 라미닌 용액을 제거하고 0.5mL의 dPBS로 한 번 헹굽니다. 그런 다음 세포를 웰당 0.6-1 x 105 cells/cm2의 밀도로 웰에 파종합니다. 3.16-3.21 단계에 따라 나머지 셀을 사용합니다.
  7. 24웰 플레이트 배양 중 다양한 시간에 다양한 줄기 세포 마커에 대해 세포를 고정하고 염색합니다.

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결과

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표 1: 새로운 증식 매체를 위한 성장 인자.

T75 1개용 DFHGPS 미디어 10 밀리리터
증권 시세 표시기*재질 173 μL
200mM L-글루타민50 마이크로L
인슐린 10mg/mL**25 마이크로L
20 μg/mL 표피 성장 인자10 μ...

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공개 사항

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선언된 이해 상충이 없습니다.

재료

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이름회사카탈로그 번호댓글
DMEM을 참조하십시오.지브코11965-092
F12지브코11765-054
포도당 (10%)시그마G8644
헤페스 (1M)코닝/셀그로제25-060-C1
펜 스트렙(100x)지브코15140-122
인슐린시그마I4011
L-글루타민지브코제25030-081
트랜스페린시그마T2036
프로게스테론시그마P8783
푸트레신시그마P5780
아셀렌산나트륨시그마S5261 (영어
기본 섬유아세포 성장 인자R&D 시스템233-FB
표피 성장 인자R&D 시스템236-EG
백혈병 억제 인자R&D 시스템7734-LF
라미닌인비트로젠23017-015
2.5% 트립신지브코제15090-046
트립신 억제제시그마T6522
폴리-D-라이신 브롬화수소화물(PDL)시그마P6407-5MG
B-27 보충제Gibco/인비트로젠제17504-044
소 태아 세럼지브코제16000-044
디메틸 설폭사이드시그마D2650-100ml
Dulbecco의 인산염 완충 식염수코닝/셀그로21-031-이력서
소 혈청 알부민시그마A4378-25G
CO2 인큐베이터써모포마모델# 3110
원심 분리기써모 피셔 사이언티픽75004221
생물 안전 작업대포르마 사이언티픽 클라스 II A/B3모델# 1284
냉동고 (-80 °C)포마 사이언티픽, Inc모델# 8516
컨포칼 현미경Nikon TE2000-E 현미경(C1si 컨포칼 시스템 포함
년 키 년 호 년 호 (영문) ) 시리즈 년 호 호 호 )

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