일차 섬모 신경 전구 세포의 증식, 신경 세포 분화, 성인 신경 기능에 근본적으로 중요하다. 여기서 우리는 ciliogenesis 및 기본 neurosphere 문화를 사용하여 신경 줄기 / 전구 세포 및 분화 된 신경 세포의 섬모에 신호 단백질의 인신 매매를 연구하는 방법을 설명합니다.
방법 논문
일차 섬모 신경 전구 세포의 증식, 신경 세포 분화, 성인 신경 기능에 근본적으로 중요하다. 여기서 우리는 ciliogenesis 및 기본 neurosphere 문화를 사용하여 신경 줄기 / 전구 세포 및 분화 된 신경 세포의 섬모에 신호 단백질의 인신 매매를 연구하는 방법을 설명합니다.
일차 섬모는 신경 줄기/전구 세포의 증식과 배아, 출생 후 및 성체 기간 동안의 신경 세포 분화에 근본적으로 중요합니다. 또한, 대부분의 분화된 뉴런은 G-단백질 결합 수용체(G-protein-coupled receptor)와 같은 신호 수용체(signaling receptor)와 아데닐릴 시클라제(adenylyl cyclase)와 같은 신호 분자를 수용하는 원발성 섬모(primary cilia)를 가지고 있습니다. 일차 섬모는 배아 신경 발달 중 음파 고슴도치 경로를 포함한 여러 발달 경로의 활동을 결정하고 성인 신경 세포 기능 동안 구획화된 세포 내 신호를 촉진하는 기능도 합니다. 당연히, 일차 섬모의 생물 발생 및 기능의 결함은 뇌의 발달 이상, 중심 비만, 학습 및 기억 결핍과 관련이 있습니다. 따라서 1차 섬모의 생물 발생과 섬모 이동을 신경 줄기/전구 세포 및 분화된 뉴런의 맥락에서 연구하는 것이 필수적입니다. 그러나 1차 뉴런에 대한 배양 방법은 상당한 전문 지식이 필요하며 동결-해동 주기에 적합하지 않습니다. 이 프로토콜에서는 1차 신경구를 사용하여 신경 줄기/전구 세포의 혼합 집단에 대한 배양 방법에 대해 논의합니다. 신경구 기반 배양 방법은 1차 신경줄기세포/전구세포를 연구하는 데 있어 여러 계대 및 동결-해동 주기에 대한 민감성, 뉴런/신경교세포로의 분화 가능성, 형질주입 가능성과 같은 이점을 제공합니다. 중요한 것은 신경구 유래 신경줄기세포/전구세포와 분화된 뉴런이 배양에서 섬모화되고 이러한 구획에서 섬모 기능과 관련된 신호 분자를 국소화한다는 것을 확인했습니다. 이러한 배양을 활용하여 신경 줄기/전구 세포 및 분화된 뉴런에서 섬모 형성 및 섬모 이동을 연구하는 방법을 추가로 설명합니다. 이러한 신경구 기반 방법을 통해 신경 줄기/전구 세포 및 분화된 뉴런의 맥락에서 G 단백질 결합 수용체 및 음파 고슴도치 신호 전달을 포함한 섬모 조절 세포 경로를 연구할 수 있습니다.
일차 섬모는 미세 소관 기반의 동적 세포 내 구획하다는 태아 신경원 발달 (1, 2) 동안 소닉 헤지 호그 (쉬) 경로를 비롯한 세포 신호 전달 경로를 조정 감각 안테나, 성인 신경 기능 3 실형 세포 내 시그널링 4로서 기능 . 예 5 패치 (patch) 쉬 수용체 이들 경로의 구성 요소를 시그널링; 통로 활성제 평활화 (SMO) 6; 및 Gpr161 7 부정적인 쉬 경로를 조절 고아 G 단백질 연결 수용체 (GPCR)가 동적 방식으로 속눈썹에 지역화. 다수의 GPCR은 10 뇌 7, 8, 9에서 신경 세포의 섬모에 지역화보고되었다 SUP> 11, 12, 13, 14, 15, 16. 섬모 및 섬모 생성 신호 전달 경로의 여러 결함이 조직에 영향을 총칭 ciliopathies 17, 18, 19로 알려져있다. ciliopathy 질환 스펙트럼 흔히 안면 이상 20, 21, 22 등의 신경 발달 결함을 포함한다. 또한, 시상 하부 뉴런의 일차 섬모 중앙 포만 경로를 조정하고 결함 등 Bardet Biedel 증후군 24 syndromic ciliopathies 비만 미러링 복부 비만 23 초래한다. 또한, 시그널링 섬모 신경 펩타이드 수용체를 조절 CENTR알 물림 14, 11 경로. 예컨대 해마 뉴런 소마토스타틴 수용체 3과 아데 닐 레이트 사이 클라 III (ACIII)의 GPCR과의 섬모 제이션은 새로운 물체 인식 결함 25, 26 기억력 결핍의 결과와 모양체 (27)의 완전성이 부족 평행. 섬모 생성 시그널링 발달 측면 밀접 조직 항상성에 연결된다; 특히, 섬모는 소뇌 (28), (29)에서 과립 전구 세포에서 발생하는 쉬 - 서브 타입 medulloblastomas의 진행에 중요하다. 따라서, 차 섬모는 배아, 출생, 성인 신경 개발 및 기능 중에 중요한 역할을한다.
신경줄 기세포 (NSCs의)의 뇌실 영역 측뇌실의 (SVZ), 해마의 치아 이랑 (dentate gyrus)의 subgranular 영역 및 상주포유류 30, 31, 32 시상 하부에서의 제 3 뇌실 심실 영역. 관한 지표는 다 능성 있습니다 자기 갱신 능력을 소유하고, 두뇌 발달 및 재생 의학 (30)에 대한 중요하다. SVZ에서 대부분 관한 지표가 대기하고, 많은 경우에, 측면 뇌실 (33)에게 확장하는 고독한 차 섬모를 가지고있다. 특히 쉬, TGFβ 및 수용체 티로신 키나제 경로 2, 34, 35, 36에 대하여 하류 세포 반응을 유도하는 다양한 수용체의 위치 파악을 통해 일차 섬모 신호. 일차 섬모가 측뇌실 내로 연장하기 때문에,이 일차 섬모는 뇌척수액 (CSF) 37 NSCs을 활성화하는 사이토 카인이 검출되는 것으로 가정 까지. 최근의 연구는 쉬 신호 전달 경로 및 기본 섬모는 후각 상피 세포, 폐, 신장 38, 39, 40, 41 등의 여러 조직의 수리에 줄기 세포의 활성화 및 재생을위한 중요한 것이 좋습니다. 그러나, CSF 의해 NSCs의 메커니즘과 통신 일차 섬모 여부를 알 수없는 관여한다. 문화 자기편 관한 지표는 섬모된다 이러한 섬모의 SMO 및 Gpr161로 쉬 경로 구성 요소를 로컬 화; 42 반응 쉬입니다. 따라서 관한 지표는 쉬 경로를 연구하는 중요한 모델 시스템, 섬모 인신 매매 및 신경 세포 분화 경로 역할을 할 수 있습니다. 또한, NSCs의 차별화 된 신경 세포는 섬모 인신 매매 분석에 사용할 수 있습니다.
neurosphere를이 neura의 확산에서 발생하는 자유 부동 세포의 클러스터로 구성되어있다특정 성장 인자와 비 접착면 (43), (44)의 존재하에 성장 L 줄기 / 선조 세포. neurosphere를 정상적인 개발 및 질병 31, 45, 46, 47에서 신경 줄기 / 전구 세포를 연구하기 위해 체외 배양 모델에서 중요한 역할을한다. 여기서, 우리는 신경 줄기 / 선조 세포를 배양 및 신경 / 신경교로의 분화를위한 neurosphere 기반 분석법을 설명한다. 우리는 특히 신경 줄기 / 전구 세포 및 분화 된 신경 세포 (그림 1)의 섬모 구성 요소를 신호의 인신 매매를 강조한다. 차 신경 세포를 배양 반대로, 차 neurosphere를은 문화에 상대적으로 쉽게 여러 구절 의무가 있고 사이클 해동의 동결 및 신경 / 교세포로 분화를받을 수 있습니다. 중요한 것은, 우리는 neurosphere 파생 신경을 결정줄기 / 선조 세포 및 분화 된 신경 세포 배양에서 섬모하고 이들 구획 섬모 기능에 중요한 신호 분자 지역화. Neurosphere 기반의 배양 방법은 NSCs의 차별화 된 신경 세포에서 ciliogenesis 및 섬모 인신 매매를 연구하기위한 이상적인 모델 시스템 역할을 할 수 있습니다.
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성인 마우스 뇌에서 neurosphere를 1. 분리
neurosphere를하고 Ciliogenesis 테스트의 차별화 용량 2. 분석
neurosphere를에 Ciliogenesis 3. 분석
4. 문화 neurosphere를하고 자기편 관한 지표의 통과
5. 기아와 섬모의 분석
6. neurosphere를 형질
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일주일 NSC 매체에 SVZ에서 세포 도금 후 부동 neurosphere를는 (도 2A)를 관찰 하였다. 구체의 크기는 50 ~ 200㎛ 사이에서 변화. 구체는 신경 줄기 / 전구 세포에서 파생 된 경우 검사하려면 neurosphere를가 PLL-과에 도금 된 2 일 동안 NSC 매체의 커버 슬립을 라미닌 코팅. 그들은 다음 신경 줄기 / 전구 세포 마커, 네 스틴에 대한 면역 염색되었다. 이틀은 구체가 커버 슬립에 부착하고 세포의 단층으로 성장 할 수 있도록 필요했다. 세포의 단층은 네 스틴 (도 2B)에 양성이었다. neurosphere를의 분화 능력을 검사하기 위해, 우리는 PLL-과에 2 장에 설명 된 단계에 따라 그들을 도금 7~10일에 대한 분리하지 않고 차별화 매체에서 커버 슬립을 라미닌을 코팅. 그것은 차별화를 위해 적어도 일주일에 걸립니다. neurosphere를은 커버 슬립에 부착 확장에드는...
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여기, 우리는 생성하고 성인 마우스 SVZ에서 neurosphere 문화를 유지하는 방법을 설명합니다. 다음과 같이 문화에 관한 몇 가지 관련 사항입니다. 200 μm의 - 먼저, 구의 크기는 일반적으로 50 사이이다. neurosphere 직경보다 큰 300 μm의를 가져 우리의 경험에서, 계대을위한 최적의 시간이 누락되었습니다. 이 큰 분야는 핵심에있는 죽은 세포가 포함되어 있습니다. neurosphere를 일반적으로 신경 줄기 / 전구 세포를 연구하는 데 사용됩니다 둘째, 이들 세포의 stemness를 유지하기 위해 EGF와 FGF-기본 (bFGF를)를 사용하는 것이 중요합니다. 따라서, FBS로 분화를 유도 요인, neurosphere를 유지하는 동안 피해야한다. 10 % FBS가 아스트로 사이트 (47)에 neurosphere를 구별 할 수 있음을 보여왔다. 셋째, 신경 세포의 분화 정도는 마우스의 나이에 따라 다릅니다 수 있습니다. 하나 neurosphere를 더 많은 신경...
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저자는 경쟁하는 재정적 이해관계가 없음을 선언합니다.
S.M. 실험실에서의 연구는 CPRIT (R1220) 및 NIH (1R01GM113023-01)의 모집 보조금으로 지원됩니다.
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