직접 혈통 프로그래밍에 대한 뇌 상주 세포를 표적으로하는 것은 뇌 수리에 대한 새로운 관점을 제공합니다. 여기서 우리는 성인의 대뇌 피질에서 뇌에 상주하는 혈관 주위 세포에 풍부한 문화를 준비하고 SOX2 및 Ascl1 요인 전사의 레트로 바이러스 매개 식에 의해 유도 된 신경 세포로 이러한 변환하는 방법의 프로토콜을 설명합니다.
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직접 혈통 프로그래밍에 대한 뇌 상주 세포를 표적으로하는 것은 뇌 수리에 대한 새로운 관점을 제공합니다. 여기서 우리는 성인의 대뇌 피질에서 뇌에 상주하는 혈관 주위 세포에 풍부한 문화를 준비하고 SOX2 및 Ascl1 요인 전사의 레트로 바이러스 매개 식에 의해 유도 된 신경 세포로 이러한 변환하는 방법의 프로토콜을 설명합니다.
유도 된 신경 세포 (INS)에 비 신경 세포의 직접 혈통 프로그래밍은 신경의 근간이되는 분자 메커니즘에 대한 통찰력을 제공하고 체외 모델링하거나 병에 걸린 뇌를 복구하기위한 새로운 전략을 가능하게 할 수있다. INS로 직접 변환 의무 식별 뇌 상주 비 신경 세포 유형은 손상된 뇌 조직 내에서, 즉, 현장에서 이러한 접근 방식을 실행을 허용 할 수 있습니다. 여기에서 우리는이 전제를 충족 성인의 뇌에서 파생 된 세포를 식별하는 시도에서 개발 된 프로토콜을 설명합니다. 이 프로토콜은 수반 : 성인 인간의 뇌 생검 의한 대뇌 피질에서 인간 세포의 (1)를 배양; (2) 시험 관내 (약 2-4주 필요) 확장 및 면역 세포에 의해 문화의 특성 및 유동 세포 계측법; (3) 항 PDGF 수용체 β 및 안티 CD146 항체를 사용하여 (FACS)를 정렬 형광 활성화 된 셀에 의해 농축;(4) 신경성 전사와 레트로 바이러스 매개 전달은 SOX2 및 ascl1 요인; (5) 마지막으로 면역 세포에 의해 생성 된 혈관 주위 세포 유래 유도 된 신경 세포 (PdiNs)의 특성 (8 주 14 일 레트로 바이러스 형질 도입에 따라). 이 단계에서, 인은 패치 클램프 녹음하여 전기적 특성에 대해 탐색 할 수 있습니다. 이 프로토콜은 기능적인 인간의 기능에 뇌 상주 혈관 주위 세포의 체외 혈통 전환에 대한 높은 재현성 절차를 제공합니다.
다시 분화 가능성의 과다 부여하는 유도 만능 줄기 세포로 체세포 (유도 만능), 프로그래밍과 달리, 직접 프로그래밍은 다른에 하나의 특정 세포 유형의 연속 변환을 위해 목표로하고있다. 질병 모델링 및 잠재적 인 세포 기반 치료의 맥락에서 자신의 응용 프로그램에 대해, 모두 프로그래밍 방식은 특정 장점과 단점이 있습니다. 유도 만능 (I)에 프로그램을 다시 만들 것은 세포의 거의 무한한 소스를 제공한다; (II) 유전 공학을 허용한다; (III) 거의 무제한의 분화 가능성에 부여한다. 이러한 세포는 세포 기반 치료에 사용되어야하는 경우에는 유도 만능의 주요 단점은 미분화 세포 (생체 내에서 기형 종 형성)의 발암 및 생체 외 배양과 후속 이식을위한 필요성의 위험을 수반한다. 반대로, 직접 혈통 프로그래밍은 원하는 세포의 낮은 수율에 의해 제한됩니다출발 인구의 표적 세포의 수와 직접 관련이 있지만, 계통 - 리 프로그래밍 세포 이식 1,2에 제공된 발암 위험을 나타내지하지 나타나는 장점을 보유하는; 또한, 직접 프로그래밍도, 즉 이들 세포는 따라서 이식 필요성을 피하고, 필요한 것 장기 내에, 동일계에서 달성 될 수있다.
이 염두에두고, 우리의 실험실은 신경 퇴행성 질환의 세포 기반 치료법을 향한 새로운 접근 방식으로 기능에 혈통 재 프로그래밍 뇌 상주 세포의 가능성을 추구하고있다. 잠재적 혈통 프로그래밍 셀룰러 대상으로 고려 될 수있다 뇌 상주 세포는 다른 macroglia의 유형 (성상 세포, NG2 세포 및 희소 돌기 아교 세포), 미세 아교 세포 및 미세 혈관 관련 세포 (내피 세포와 혈관 주위 세포)를 포함한다. 우리는 광범위하게 대뇌 고전의 아스트로의 체외 프로그램을 다시 만들 가능성을 연구 한출생 초기 마우스 3-5 텍스. 성인의 뇌에 직접 혈통 프로그래밍에 대한 유사 적합한 세포 소스의 검색, 우리는 성공적으로 기능과 혈관 주위 세포의 전시 품질 증명으로 다시 프로그램 할 수있는 세포 인구가 발생했습니다. 여기에서 우리는 확장하고 체외에서이 세포를 풍부하게, 그리고 마지막으로 성공적으로 (25 ~ 30 % 범위)이 체외 확장 된 세포의 상당 부분을 재 프로그램하는, 성인의 뇌 조직 검사에서 이러한 세포를 수확하는 방법에 대한 프로토콜을 설명 기능. 리 프로그래밍은 두 개의 전사 인자, SOX2 및 ascl1 동시에 레트로 바이러스 - 매개의 공동 발현에 의해 달성 될 수있다. 이러한 PdiNs는 반복적 활동 전위 소성 능력을 취득하고 신경망으로 통합 그들의 능력을 나타내는 다른 뉴런뿐만 시냅스 대상 서브 밝혀졌다. 우리의 프로토콜은 기능에 성인의 뇌 혈관 주위 세포의 분리 및 혈통 전환을위한 간단한 절차를 제공합니다.
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1. 분리 및 성인의 뇌 세포의 배양
인체 조직과 관련된 실험은 연구 목적으로 인간 재료의 사용에 관한 모든 관련 정부 기관 및 규정에 따라 수행되어야한다. 본 프로토콜은 LMU 뮌헨의 의료 학부의 윤리위원회와 모든 환자의 서면 동의서의 승인에 따라 개발되었다.
성인의 대뇌 피질의 준비 문화의이 프로토콜은 측두엽 간질 또는 기타 뿌리 깊은 비 외상성, 비 악성 병변으로 고통받는 남녀 환자의 검체를 사용하여 설립되었습니다. 따라서 뇌 병변 액세스 채널에서만 이루어지는 수술 방으로부터 얻은 조직은 건강한 여겨진다. 환자의 연령 범위는 19-70년했다.
성인의 뇌 세포의 2. 체외 확장 및 특성
정렬 형광 활성화 된 세포에 의한 혈관 주위 세포에서 파생 된 세포 3. 심화
4. 레트로 바이러스 혈관 주위 세포에서 파생 된 세포의 형질 도입 및 유도 신경 세포로 재 프로그램
참고 : 레트로 바이러스 입자를 처리하는 지역 바이오 안전성 지침을 참조하십시오. 독일에서는 여기에 사용되는 레트로 바이러스의 사용은 바이오 안전성 레벨 2가 필요합니다. 레트로 바이러스 입자의 생산이 프로토콜 6을 참조하십시오. 프로그래밍에 사용되는 레트로 바이러스 구조의 경우, Karow 등을 참조하십시오. (2012). 레트로 바이러스는 VSV-G (수 포성 구내염 바이러스-글리코와 pseudotyped했다단백질) 5. 생산 Gavrilescu 외 여러분 6을 참조하십시오.
면역 세포에 의해 유도 된 신경 세포의 5. 특성
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이 프로토콜은 후 성공적으로 성인의 대뇌 피질의 표본에서 문화를 확립의 첫 번째 결과는 문화의 세포 성분의 식별로 구성되어 있습니다. 세포 유형의 특정 단백질에 대한 면역 세포 화학은 다른 환자 (그림 1A)의 표본에서 파생 된 문화 간의 이질성의 상당한 정도를 알 수있다. 흐름에 의해 정량화으로 세포 계측법 (평균 ~ 75 % 할인, 30에서 최대 99 %까지) PDGFRβ을 발현하는 세포의 상당한 부분이 항상있다; 이러한 CD146, NG2 및 CD13과 같은 혈관 주위 세포의 다른 마커는 일반적으로 낮은 범위 (그림 1B)로 표현된다. 면역 세포 (그림 1A)에 의해 결정 마찬가지로 SMA는 배양 된 세포의 작은 부분 모집단으로 표현된다. 통로 0 (P0)에서, <보통 CD34 양성 내피 세포의 10 %가, 그 수는 더 계대로 검출 아래 감소. 마찬가지로, astrocytES는 이전 구절에서만 무시할 오염을 포함한다. 또한, ...
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본 프로토콜은 체외 확장과 농축 혈관 주위 세포에서 파생 된 세포의 성인 인간의 대뇌 피질에서 분리 다음과 신경성 전사의 레트로 바이러스 매개로 표현하여 기능에 후속 변환 SOX2 및 Ascl1 요인에 대해 설명합니다. 이러한 프로토콜은 궁극적으로 성인 뇌의 생체 설정으로이 직접 변환 방식을 번역하는 마음에서 목표로, 잠재적으로 glia의 신경에 두뇌 상주 세포의 혈통 변환 등을 연구하기 위해 체외 시스템에서 실험을 제공합니다.
기술적 고려 사항
우리의 연구에서 우리는 남녀 모두에서, 19 ~ 70 세 사이의 환자에서 인간의 뇌 조직을 이용했다. 우리는 성별이나 연령 7에 따라 프로그램을 다시 만들 효율의 명백한 차이를 통지하지 않았다. 그럼에도 불구하고 그것은 미묘한 차이가있을 수 있습니다 그럼에도 불구하고이 정보를 문서화하는 것이 좋습니다우리의 관심을 탈출 한...
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저자가 공개하는 게 없다.
우리는이 프로토콜을 개발하는 동안 그녀의 입력을위한 박사 막달레나 Götz가에게 감사의 말씀을 전합니다. 우리는 관대 SOX2의 코딩 서열을 저희에게 제공하는 박사의 Marius Wernig (스탠포드 대학) 감사합니다. 우리는 또한 바이러스 생산을위한 박사 알렉산드라 Lepier에 매우 감사하고 있습니다. 이 작품은 독일 Forschungsgemeinschaft (4182/2-2 BE)와 BMBF (01GN1009A) BB, 그리고 과학의 바이에른 주 정부, 연구 및 MK와 BBCS에 예술이 양국 SYSTHER-로부터받은 자금의 보조금에 의해 지원되었다 INREMOS 가상 연구소 (교육과 연구의 독일과 슬로베니아어 연방 부처) 및 DFG (SFB 824).
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| anti-CD140b-PE | BD Biosciences | 558821 1:100 | |
| anti-CD146-FITC | AbD Serotec | 사용 MCA2141FT 1 | :100 |
| anti-CD13-FITC | AbD Serotec | MVA1270A488T | 1:100 |
| anti-CD34-APC | BD Biosciences | 560940 | 사용 1:100 |
| anti-PDGFRβ | 세포 신호 | 3169S | 는 1:200 |
| 안티-CD146 | 사용, Abcam | Ab75769 | 사용, 1:400 |
| 안티-NG2 | 사용, Millipore | AB5320 | 사용, 1:400 |
| 안티-SMA | Sigma-Aldrich | A2547 | 사용, 1:400 |
| 안티-&베타 사용; III-튜불린 | Sigma-Aldrich | T8660 | 사용 1:400 |
| anti-MAP2 | Sigma-Aldrich | M4403 | 사용 1:200 |
| anti-GFAP | Sigma-Aldrich | G3893 | 사용 1:600 |
| anti-GFP | Aves Labs | GFP 10-20 | 사용 1:1,000 |
| anti-RFP | Chromotek | 5F8 | 사용 1:500 |
| anti-S100β | Sigma-Aldrich | S2532 | 1:300 |
| anti-NeuN | Millipore | MAB377 | 사용 1:200 |
| anti-GABA | Sigma-Aldrich | A2052 | 사용 1:500 |
| anti-Calretinin | Millipore | AB5054 | 사용 1:500 |
| anti-vGluT1 | SYnaptic SYstems | 사용 135511 1:1,000 | |
| Rat IgG1 isotype control FITC | AbD Serotec | 11-4301-81 | 사용 1:100 |
| Rat IgG1 isotype control PE | AbD Serotec | 12-4301-81 | 사용 1:100 |
| Rat IgG1 isotype control APC | AbD Serotec | 17-4301-81 | 사용 1:100 |
| TrypLE | Invitrogen | 12605-010 | |
| DMEM, 고포도당, GlutaMAX | Invitrogen | 61965 | |
| B27 무혈청 보충제 | Invitrogen | ||
| 태아 송아지 혈청 | Invitrogen | 10106-169 | 56°C에서 배양에 의한 열 비활성화를 수행합니다. C 30분 동안 |
| 페니실린-스트렙토마이신 | Invitrogen | 15140122 | |
| HBSS (Hanks Balanced Salt Solution) | CaCl | ||
| 2 및 MgCl2 (D-PBS, 1x) | Invitrogen | 14190 | |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H3375 | |
| Poly-D-lysine 하이드로 브로마이드 (PDL) | 시그마 - 알드리치 | P0899 | |
| PFA (파라 포름 알데히드) | 시그마 - 알드리치 | P1648 | |
| 소 혈청 알부민 | 시그마 알드리치 | A9418 | |
| 트리톤 X-100 | 시그마 알드리치 | T9284 | |
| DAPI (4 ′ , 6-Diamidin -2- 페닐 린돌) 딜락 테이 | 트 시그마 - 알드리치 | 042M4005 | |
| 아쿠아 폴리 / Mount | Polysciences | 18606-20 | |
| 폴리프로필렌 라운드-바텀 튜브 | BD Biosciences | 352063 | |
| 폴리스티렌 라운드-바텀 튜브와 셀-스트레이너 캡 | BD Biosciences | 352235 | |
| 24웰 플레이트 | Orange Scientific | 5530305 | |
| 75 cm2 배양 플라스크 | Greiner Bio-One | 658175 | |
| 25 cm2 배양 플라스크 | Greiner Bio-One | 690175 | |
| 일회용 피펫 10 ml | Sarstedt | 86.1254.001 | |
| 유리 파스퇴르 피펫 (150 mm) | Fisherbrand | FB50251 | |
| 유리 커버슬립 12 mm 직경 | Menzel | CB00120RA1 | |
| 수술용 일회용 메스 | B. Braun | 5518083 | |
| 조직 배양 접시 | Greiner Bio-One | 633180 | |
| 원뿔형 튜브 15 ml | BD Biosciences | 352095 | |
| 층류 후드 | |||
| 원심분리기 및 스윙아웃 로터와 15 ml 및 50 ml 튜브용 어댑터 | Hettich Lab Technology | 1406 | |
| 유세포 분석 세포 분류기: FACSDiva 소프트웨어가 있는 FACSAria l | BD Biosciences | ||
| Humified cell culture incubator | Eppendorf Galaxy 170R | ||
| Wather bath at 37 ° C | |||
| FACS플로 시스 플루이드 | BD Biosciences | 342003 | |
| Epifluorescence microscope BX61 | Olympus | ||
| 컨포칼 현미경 LSM710 | Zeiss |
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