우리는 모터 뉴런에 마우스 배아 줄기 세포의 시험 관내 분화의 효율을 개선하기위한 새로운 프로토콜을 개발했습니다. 차별 ES 전지는 모터 뉴런이 같은 immunohistochemical 기술을 사용의 연결 및 모터 신경 세포 마커의 표현에 의해 입증 기능을 인수했습니다.
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우리는 모터 뉴런에 마우스 배아 줄기 세포의 시험 관내 분화의 효율을 개선하기위한 새로운 프로토콜을 개발했습니다. 차별 ES 전지는 모터 뉴런이 같은 immunohistochemical 기술을 사용의 연결 및 모터 신경 세포 마커의 표현에 의해 입증 기능을 인수했습니다.
기능성 모터 뉴런으로 배아 줄기 (ES) 세포의 직접 분화는 질병 메커니즘을 공부하는 신약 화합물을 선별, 그러한 척수 근육 위축증 (SMA)과 루게릭병 (같은 운동 신경 세포 질환에 대한 새로운 치료법을 개발 유망 자원을 나타냅니다 ALS). 많은 현재의 프로토콜은 모터 뉴런 1-4로 마우스 배아 줄기 (MES) 세포를 차별화하는 retinoic 산성 (RA)와 소닉 고슴도치 (쉬)의 조합을 사용합니다. 그러나, 모터 뉴런에 MES 세포의 분화 효율은 어느 정도 성공을 만났다있다. 우리는 크게 현재 설립 프로토콜에 비해 분화 효율을 향상시키는 두 단계의 분화 프로토콜 5 개발했습니다. 첫 번째 단계는 머리와 fibroblast의 성장 요인 (FGFs)를 추가하여 neuralization 과정을 강화하는 것입니다. 소량은 뼈 morphogenetic 단백질 (BMP) 길항제이며 신경 유도에 연루되어neurogenesis와 앞부분은 신경 patterning 6 형성의 결과의 기본 모델 ccording. FGF 신호는 사후 신경 정체성 7-9를 홍보하여 신경 조직 형성을 유도에서 소량으로 synergistically 역할을합니다. 이 단계에서는 MES 세포는 신경 lineages쪽으로 분화를 촉진하기 위해 이틀 동안 소량, bFGF, 그리고 FGF-8로 끝났다되었다. 두 번째 단계는 모터 신경 세포 명세를 유도하는 것입니다. 소량 / MES 세포를 노출 FGFs는 모터 신경 세포 생성을 촉진하기 위하여 앞으로 5 일 동안 RA와 쉬 작용제, Smoothened 작용제 (처짐)로 incubated했다. 모터 뉴런으로 혼란의 분화를 모니터링하기 위해, 우리는 모터 신경 세포 특정 발기인 Hb9 1의 제어하에 유전자 변형 마우스를 표현 eGFP에서 파생 ES 세포주를 사용했습니다. 이 강력한 프로토콜을 사용하여, 우리는 ± 분화 효율 0.8 %를 51 달성 (N = 3, P <0.01, 학생의 T-테스트) 5. immunofluorescent의 결과염색법은 GFP + 세포가 운동 신경 세포 특정 마커, 섬-1과 acetyltransferase 콜린을 (채팅) 표현하는 것으로 나타났다. 우리 두 단계의 차별화 프로토콜은 척추 운동 뉴런으로 MES 세포를 차별화하기위한 효율적인 방법을 제공합니다.
1. 1 단계 : 마우스 배아 줄기 (MES) 세포 배양 (타이밍 : 3 일)
1. 도금 주 태아의 마우스 섬유아 세포 (PMEF)
2. 도금 MES 셀
모터 뉴런으로 MES 세포 분화의 효율성을 모니터링하려면우리는 HBG3, 모터 뉴런 특정 발기인 Hb9의 통제하에 eGFP을 표현 형질 전환 생쥐에서 파생 ES 세포주를 사용했습니다.
2. 2 단계 : 신경 유도 (타이밍 : 2 일)
모터 뉴런으로 MES 세포의 분화를 유도하기 위해 MES 전지 PMEF에서 분리 및 서스펜션 환경에서 재배해야합니다. 젤라틴 코팅 flasks는 MES 세포에서 PMEF를 구분하는 데 사용됩니다.
3. 3 단계 : 모터 뉴런 사양 (타이밍 : 5 일)
4. 4 단계 : Poly-DL-ornithine/laminin 코팅 Coverslips의 작성 (타이밍 : 2 일)
이틀 EBS를 dissociating 전에 (차별화의 날 5 예), poly-DL-ornithine/laminin-coated coverslips를 준비합니다.
5. 5 단계 : 축삭의 신장 (타이밍 : 2 일)
6. 대표 결과
그림 1A는 프로토콜의 개요를 보여줍니다. 1 단계에서 MES 전지 PMEF에서 재배되며 자발적인 차별을 방지하기 위해 난생으로 보충. 일반적으로 undifferentiated MES의 식민지는 원형 및 소형이고, 명확하게 가장자리를 정의했습니다. 식민지는 서로 연락을하지 않습니다. 일반적으로, MES 세포는 매 2 ~ 3 일 1시 4분 비율로 분할해야합니다. 그러나 각 개별 셀 라인은 서로 다른 속도로 성장할 것이며, 분할 비율은 경험적으로 결정되어야합니다. 그림 1B에있는 화살표는 3 일 동안 PMEF 피더 계층에 culturing 후 MES 세포의 전형적인 모양을 나타냅니다. 이러한 식민지가 큰 (직경 50-100 μm의)하지만, 여전히 원형과 정의 우위를 유지의. 이 단계에서는 식민지는 차별이나 subculture에 대한 준비가되어 있습니다. 그림 1B의 화살촉은 일반적으로 도금 후 24 H를 찾을 수있는 작은 MES들의 서식지를 보여줍니다. 도금 후 4 일이, MES 전지는 크게 자란된다. 그들은 차별화하기 시작되었는지 나타내는 평평 외관 및 정의된 경계의 손실을 보여줍니다. 이러한 세포의 연결을 세포로 분화에는 최적화되어 있지 않습니다.
모터 뉴런으로 MES 세포를 차별화하기 위해 MES 전지 EB 형성을 허용하도록 서스펜션 조건에서 재배해야합니다. 2 단계에서 ES 세포는 EB 형성을 촉진하기위한 피더 레이어없이 문화 표면에 전송됩니다. 이 단계에서 그들은 신경 혈통에 대한 직접적인 세포 ~ 2 일 동안 소량, bFGF, 그리고 FGF-8과 보충 신경 분화 매체에 incubated됩니다. 작은 EBS는 차별화의 일 1시 현미경으로 관찰할 수있다. 그들은 중간에 떠 있어야합니다. Carryover PMEF는 1 일에서 찾을 수 있습니다분화 및 제거해야합니다. 이러한 세포는 EBS가 새로운 세균 접시에 passaged 때 이렇게 제거되는 세균 요리에 충실. 따라서 분화의 일 2에 의해 몇 없거나 전혀 PMEF가 문화 접시에 볼 수 있습니다. 3 단계에서 새로운 요리에 대한 EBS의 양도 어느 남아 PMEF의 제거를 보장해야 계속했다. EBS가 RA로 보충 모터 신경 세포의 분화 (국방부) 미디어 배양해 및 모터 뉴런으로 세포를 차별화하는 데 5 일째 처짐됩니다. 문화 동안 EBS 크기가 계속해서 성장과 분화의 날 3시 육안으로 볼 수 있습니다 ~ 4. 그림 1C는 차별화 당일 7 EBS의 미세한 모양을 보여줍니다. undifferentiated 세포와는 달리, EBS는 GFP의 표현으로 인해 강한 형광을 보여줍니다. 이러한 EBS는 최적 차별하고 분열을위한 준비가되어 있습니다. 유동세포계측법 51 % ± dissociated EBS에서 세포의 0.8 %는 세포에게 5 표현 GFP로 구분 것을 보여주었다. 단계 5 회 문화에GDNF, CNTF, BDNF, 그리고 긴 axonal 계획안의 확장 NT3 결과의 앞에서 ESE 모터 뉴런 있습니다. 그림 1D 2 일 dissociated EBS의 도금 후 차별화된 세포의 모양을 보여줍니다. 도금 세포 세포 기관에서 연장 긴 neurites를 적어 둡니다. Immunofluorescent 염색법은 GFP + 세포가 팬 -의 연결 마커 (neurofilament - 중간 체인) 두 개의 모터 뉴런 특정 마커 (섬-1과 콜린 acetyltransferase, 그림 2)을 표현하는 것을 보여줍니다.

그림 1. 모터 뉴런 (사진 우 외에서 수정했습니다. 5)으로 MES 세포의 분화. MES 세포에서 모터 뉴런으로 분화 프로토콜의) 제도. B) Undifferentiated MES 세포는 fibroblast 피더 레이어의 상단에 둥근 식민지를 형성하고 있습니다. 그들은 약한 GFP 식을 있습니다. C) MES 전지는 피더 레이어와 cultu에서 분리되었다EBS를 형성 낮은 첨부 요리에 빨강. 분화 과정의 첫 두 일 동안 세포 50 NG / ML의 소량, 20 NG / ML bFGF, 20 NG / ML FGF-8에 노출되었다. 그 후, 그들은 1 μm의 retinoic 산성, 5 일 동안 1 μm의 소닉 고슴도치 작용제의 처지와 차별화하는 유도했다. 차별화된 MES 전지는 강한 GFP의 형광을 표명했다. D) 7 일간 분화 후, EBS는 poly-DL-ornithine/laminin 코팅 접시에 dissociated 및 도금했다. 차별화된 세포는 문화의 2 일 후에 긴 신경 프로세스를 확장. 스케일 막대 = 200 μm의. 미네소타 = 모터 신경 세포. B, C와 D는 명시야 이미지이며, B ', C'와 D '에 해당하는 형광 이미지입니다.

그림 2. MES 셀 - 파생 모터 뉴런의 특성화. neurofilament 매체 체인 (NF-M, 빨강), 채팅 (적색), 그리고 섬-1 (빨간색)에 대한 Immunofluorescence 염색법은 GFP (녹색) expr과 일치했습니다ession. DAPI는 (파란색) 핵을 식별하는 데 사용되었다. 스케일 막대 = 50 μm의.
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MES 세포의 품질은 모터 뉴런의 효율적인 생성을위한 가장 중요한 매개 변수입니다. MES 전지는 자발적인 차별을 방지하기 위해 PMEF에서 재배되어야한다. 난생의 추가가 undifferentiated 상태에서 MES 세포를 유지하는 데 도움이됩니다. MES 세포마다 12-15 H를, 분열적으로 문화 매체가 급속히 고갈되고 매일 교체해야합니다.
쉬 경로의 효율적인 활성화 운동 신경 세포 사양을 유발하는 데 필요한 중요한 매개 변수입니다. 쉬 단백질 (R & D 시스템)와 같은 HH의 작용제 HhAg1.3 (Curis 주식 회사), purmorphamine (Calbiochem) 및 처짐 (EMD 화학) 등의 쉬 신호 agonists는 모든 모터 뉴런 1-3의 형성을 촉진하는 데 사용되었습니다 , 10,11. 우리는 모터의 연결 표현형 다섯 방향으로 세포를 차별의 purmorphamine보다 더 효과적인 분자로 ...
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관심의 어떠한 충돌 선언 없습니다.
본 원고는 2011년 5월 26일 일에 돌아가셨 박사 Wenlan 왕의 기억에 전념하고 있습니다. 우리는 넉넉한 본 연구에 사용된 HBG3 MES 세포를 제공해 주셔서 박사 더글러스 A. 커 감사드립니다. 이 작품은 Nemours 추진하는 사업, 연구 자원을위한 국립 센터 (NCRR)을 위해 센터를 지원하는 NCRR에서 코브레 기금 수상 (5 P20 RR020173-05)의 INBRE 프로그램하에 부여 (2 RR016472-10) 어린이, 윌밍턴, 델라웨어, 미국의 알프레드 나 듀폰 병원 소아 연구.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 시약의 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 최종 농도 |
| PMEF | Millipore | PMEF-H | NA |
| PMEF 매체 | |||
| DMEM | Invitrogen | 11965-118 | NA |
| FBS | Invitrogen | 16140-071 | 10% |
| L-글루타민 | Invitrogen | 25030-081 | 1퍼센트 |
| 페니실린 / 스트렙토 마이신 | Invitrogen | 15240-063 | 1퍼센트 |
| MES 매체 | |||
| DMEM | StemCell 기술 | 36,250 | NA |
| ES 세포 - 공인 FBS | Invitrogen | 16141-079 | 15% |
| GlutaMax-I | Invitrogen | 35050-061 | 1퍼센트 |
| 비 필수 아미노산 | Invitrogen | 11140-050 | 1퍼센트 |
| Nucleosides | Millipore | ES-008-D | 1퍼센트 |
| β-메르 캅 토 에탄올 | Millipore | ES-007-E | 0.1 MM |
| 페니실린 / 스트렙토 마이신 | Millipore | TMS-AB2-C | 1퍼센트 |
| 난생 | Millipore | LIF2010 | 10 NG / ML |
| 신경 분화 매체 | |||
| DMEM | StemCell 기술 | 36,250 | NA |
| ES 컬트 FBS | StemCell 기술 | 06,905 | 15% |
| 비 필수 아미노산 | Invitrogen | 11140-050 | 1퍼센트 |
| 모노-thio의 글리세롤 | 시그마 - 올드 리치 | M-6145 | 1mM |
| 소량 | Invitrogen | PHC1506 | 50 NG / ML |
| FGF-8 | Invitrogen | PHG0274 | 20 NG / ML |
| bFGF | Invitrogen | PHG0024 | 20 NG / ML |
| 국방부 매체 (차별) | |||
| ES-컬트 자연적으로 흐르는 것과, 반사적으로 흐르는 중간 | StemCell 기술 | 5801 | NA |
| 마네 혈청 교체 | Invitrogen | 10828-028 | 10% |
| N-2 보충 | Invitrogen | 17502-048 | 1퍼센트 |
| ITS 보충-B | StemCell 기술 | 07,155 | 1퍼센트 |
| 아스코르비 산 | StemCell 기술 | 07,157 | 1퍼센트 |
| 페니실린 / 스트렙토 마이신 | Millipore | TMS-AB2-C | 1퍼센트 |
| GlutaMax-I | Invitrogen | 35050-061 | 1퍼센트 |
| D-글루코오스 | 시그마 - 올드 리치 | G-8270 | D 2 H 2 O의 0.15 % |
| Fibronectin | StemCell 기술 | 07,159 | 5 μg / ML |
| 헤파린 | 시그마 - 올드 리치 | H3149 | D 2 20 μg / ML H 2 O |
| β-메르 캅 토 에탄올 | Millipore | ES-007-E | 0.1 MM |
| Retinoic 산성 | 시그마 - 올드 리치 | R-2625 | 1 μm의 |
| 처짐 | EMD 화학 | 566,660 | 1 μm의 |
| 국방부 매체 (모터 뉴런의 문화) | |||
| ES-컬트 자연적으로 흐르는 것과, 반사적으로 흐르는 중간 | StemCell 기술 | 5801 | NA |
| 마네 혈청 교체 | Invitrogen | 10828-028 | 10% |
| N-2 보충 | Invitrogen | 17502-048 | 1퍼센트 |
| ITS 보충-B | StemCell 기술 | 07,155 | 1퍼센트 |
| 아스코르비 산 | StemCell 기술 | 07,157 | 1퍼센트 |
| 페니실린 / 스트렙토 마이신 | Millipore | TMS-AB2-C | 1퍼센트 |
| GlutaMax-I | Invitrogen | 35050-061 | 1퍼센트 |
| D-글루코오스 | 시그마 - 올드 리치 | G-8270 | D 2 H 2 O의 0.15 % |
| Fibronectin | StemC내말이 맞지 기술 | 07,159 | 5 μg / ML |
| 헤파린 | 시그마 - 올드 리치 | H3149 | D 2 20 μg / ML H 2 O |
| β-메르 캅 토 에탄올 | Millipore | ES-007-E | 0.1 MM |
| BDNF | R & D 시스템 | 248-BD-005/CF | 10 NG / ML |
| CNTF | R & D 시스템 | 257-NY-010/CF | 10 NG / ML |
| GDNF | R & D 시스템 | 212-GD-010/CF | 10 NG / ML |
| NT-3 | R & D 시스템 | 267-N3-005/CF | 10 NG / ML |
NA = 비 적용됩니다.
표 1. MES의 세포 배양이나 차별에 대한 PMEF와 미디어.
| <시약의 강력한> 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 최종 농도 |
|---|---|---|---|
| 젤라틴 0.1 % | StemCell 기술 | 07,903 | NA |
| 폴리-DL-ornithine | 시그마 - 올드 리치 | P0421 | D에 0.1 밀리그램 / ML 2 H 2 O |
| 마우스 laminin | Millipore | CC095 | 2 μg / PBS에서 ML |
| 0.25 % 트립신 / EDTA (에틸렌 다이아 민 테트라 초산) | StemCell 기술 | 07,901 | NA |
| Accumax | Millipore | SCR006 | NA |
NA = 비 적용됩니다.
표 2. 코팅 및 분리를위한 시약.
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