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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
여기에 제시된 것은 고밀도 도금 뉴런으로부터 신경 전구 세포에서 농축된 신경구의 자발적인 생성을 위한 프로토콜이다. 동일한 실험 동안, 뉴런은 낮은 밀도에서 도금 될 때, 프로토콜은 또한 장기간된 기본 쥐 신경 배양 결과.
1 차적인 신경 문화는 신경 과학의 필드에 있는 필수적인 기술입니다. 두뇌에 더 깊은 기계론적 통찰력을 얻으려면, 각종 신경생물학 연구 결과를 위해 이용될 수 있는 강력한 시험관내 모형이 필수적입니다. 비록 기본 신경 문화 (즉, 장기 해 마 문화) 모델 과학자를 제공 했습니다., 그것은 아직 완전히 뇌 네트워크의 복잡성을 대표 하지 않습니다. 이러한 한계의 여파로, 새로운 모델은 신경 구를 사용하여 등장했다, 이는 뇌 조직에 가까운 유사성을 곰. 본 프로토콜은 배아일 14-16 스프라그 다울리 래트의 배아로부터 분리된 혼합 된 피질 및 해마 뉴런의 높고 낮은 밀도의 도금을 기술한다. 이것은 추가 연구를 수행하기 위하여 2개의 독립적인 적인 단자로 신경구 및 장기 1 차적인 신경 문화의 생성을 허용합니다. 이 과정은 매우 간단 하 고 비용 효율적인, 그것은 여러 단계를 최소화 하 고 시약 이전에 신경 문화에 대 한 필수적인 것으로 간주. 이것은 달성 가능한 결과로 수행 될 수 있고 신경 과학과 관련된 다양한 연구에 더 많이 사용될 수있는 최소한의 요구 사항을 가진 강력한 프로토콜입니다.
뇌는 신경 세포와 비 신경 세포의 복잡 한 회로. 수년 동안 과학자들은 이 복잡한 기계에 대한 통찰력을 얻기 위해 노력해 왔습니다. 이렇게 하기 위하여는, 신경 과학자는 처음에 조사를 위한 각종 변형된 신경 기지를 둔 세포주에 의지했습니다. 그러나, 이러한 클론 세포주무능력은 강한 시냅스 연결과 적절한 축산 또는 모수석을 형성하는 데 1차뉴런 배양에 대한 과학적 관심을 1,2로이동시켰다. 1 차적인 신경 문화의 가장 흥미로운 양상은 살아있는 신경세포를 관찰하고 조작할 수 있는 기회를 만든다는 것입니다3. 또한, 그것은 신경 조직에 비해 덜 복잡 한, 기능 및 다양 한 신경 단백질의 전송을 공부 하기 위한 이상적인 후보. 최근, 현미경 검사법, 유전체학 및 프로테오믹스 분야의 여러 발전은 신경 과학자들이 신경 문화를 악용할 수 있는 새로운 기회를 창출했습니다4.
1 차적인 문화는 신경 발달의 뒤에 분자 기계장치를 탐구하고, 각종 신경 신호 통로를 분석하고, 시냅스의 더 일관된 이해를 개발하는 신경과학자를 허용했습니다. 여러 가지 방법이 1차 뉴런으로부터의 배양을 보고했지만(대부분 해마기원5,6,7),뉴런의 장기 배양을 가능하게 하는 화학적으로 정의된 배지를 가진 통합 프로토콜은 여전히 필요합니다. 그러나, 저밀도에서 도금된 뉴런은 인접 한 뉴런 및 신경교 세포에 의해 제공되는 영양 지지부 8의 부족으로 인해 장기적으로 생존하지 못하는 가장 자주 관찰된다. 일부 방법은 심지어 신경교 세포를 가진 1 차적인 신경세포의 공동 배양제안했습니다, 여기서 신경교세포는 피더 층 9로 이용됩니다. 그러나, 신경교 세포는 때때로 신경 성장10을재정의하는 그들의 자라난 때문에 많은 문제를 제기합니다. 따라서, 위의 문제를 고려, 간단 하 고 더 비용 효율적인 기본 신경 문화 프로토콜 필요, 조사에 대 한 신경 생물학자와 신경 화학자 모두에 의해 사용할 수 있는.
1 차적인 신경 문화는 본질적으로 2D 문화의 한 형태이고 두뇌의 가소성, 공간 무결성, 또는 이질성을 나타내지 않습니다. 이것은 신경구11,12에게불린 더 믿을 수 있는 3D 모형을 위한 필요를 초래했습니다. 신경구는 신경 과학자에게 새로운 플랫폼을 제시, 실제에 가까운 유사, 생체 내 뇌13. 신경구는 신경 줄기 세포 (NSC), 신경 전구 세포 (NPC), 뉴런 및 성상 세포가 풍부한 세포의 비 부착 3D 클러스터입니다. 그들은 신경 줄기 세포와 신경 전구 세포의 격리에 대 한 훌륭한 소스, 다양 한 신경 및 비 신경 계보로 분화를 공부 하는 데 사용할 수 있는. 다시, 이전에 보고된 프로토콜을 사용하여 생성된 신경구 배양 내의 가변성은 통합된신경구 배양 프로토콜(14)의 제형에 장벽을 제시한다.
이 원고는 혼합 된 피질 및 해마 배양으로부터 세포 도금 밀도를 번갈아 가며 2D 및 3D 플랫폼을 모두 생성 할 수있는 프로토콜을 제시합니다. 그것은 이내 7 일 자유 부동 신경구는 E14-E16 Sprague Dawley 쥐 배아에서 분리된 고밀도 도금 뉴런에서 얻어진다는 것을 관찰됩니다, 이는 추가 문화에 따라, 방사형 신경교와 같은 확장을 통해 다리와 상호 연결을 형성합니다. 유사하게, 저밀도 도금 뉴런에서, 최대 30일 동안 유지될 수 있는 1차 뉴런 배양은 일주일에 두 번 유지 배지를 변경함으로써 수득된다.
동물과 관련된 모든 실험 절차는 CSIR-인도 화학 생물학 연구소의 기관 동물 윤리위원회 (IICB / AEC / 회의 / 4 월 / 2018 / 1)에 의해 승인되었습니다.
1. 시약 및 미디어 준비
2. 커버립준비
3. 뉴런 배양용 폴리-D-리신 코팅 플레이트 준비
4. 태아의 제거 및 참수
참고: 알루미늄 호일에 포장된 모든 수술 기구를 121°C(15psi)의 오토클레이브에서 30분 동안 소독하십시오. 여기에는 한 쌍의 무딘 말단 가위, 집게, 미세 집게, 2 개의 미세 가위 및 전체 절차에 대한 하나의 동맥 집게가 포함됩니다.
5. 해마와 피질의 뇌와 해부제거
6. 피질 과 해마 조직을 단일 뉴런으로 해리
이 프로토콜에서는, 2개의 다른 신경 검열 단자에서 가변 세포 도금 밀도가 얻어지는 간단한 전략이 해명되었습니다. 도 1A,B는 각각 고밀도 및 저밀도 도금 세포에서 뉴런을 도금한 후 4시간 후에 세포의 순응도를 나타낸다. 도1에 도시된 바와 같이 뉴런의 적절한 순응도를 관찰함에 따라, 도금 배지는 각각의 웰에서 유지 보수 배지로 대체되었고, 이에 따라 37°C에서 인큐베이터로 복귀하였다. 비교적 더 많은 세포 순도가 고밀도 도금 뉴런에서 관찰되었다. 도금의 24시간 후, 고밀도 및 저밀도 도금 뉴런모두 도 2A,B에서 차동 간섭 대비(DIC) 이미지에서관찰된 바와 같이 정교한 뉴런 확장 및 시냅스 상호 연결을 보였다.
도3A에서, 배양 7일 후 저밀도 도금 뉴런의 위상 대비 이미지가 표현된다. 여기에서, 뉴런은 수지상 가지로 구성된 정교한 시냅스 네트워크를 개발했습니다. 이러한 뉴런은 보다 복잡한 뉴런 네트워크의 발달과 함께 3일마다 유지 매체를 변경하여 최대 30일 동안 더 유지될 수 있다. 도 3B에서,C,면역세포화학적 염색은 뉴런 마커 Tuj1(분화 뉴런의 마커)(21) 및 타우(축세포의 마커)(22)로 염색함으로써 저밀도 배양 뉴런의 뉴런 특성을 밝히기 위해 수행되었다. 각각. 도 3B의 붉은색은 Tuj1 염색의 존재를 나타내고, 도 3C에서 녹색은 1차 뉴런의 축축에 염색을 나타낸다. 신경 배양의 순도는 성상세포의 GFAP에 대한 비뉴런 마커의 염색의 부재에 의해 도시된다(도3D)및 올리고엔드로시트의 O4(도3E). 청색으로 표시된 핵은 Hoechst 33258로 염색되었습니다.
7일 후 고밀도 도금 뉴런은 도 4A,B,C,D에서 관찰된바와 같이 자발적인 신경구의 형성에 의해 표시된다. 8-10일 후, 도 4E에서볼 수 있듯이, 확장과 같은 방사형 신경교로 구성된 뚜렷한 교량이 신경구 사이에서 관찰되었다. 신경구는 NPC를 풍부하게 부여했다, 이는 코익스프레스 마커 네스테틴과 Tuj123. 그림 524와같이 신경스페이더는 네스테틴과 투지의 양성 염색을 보여줍니다. 청색으로 표시된 핵은 Hoechst 33258로 염색되었다. 이 신경구는 초저 부착 판에서 배양하여 몇 주 동안 유지될 수 있습니다. 도6에서, 약 30일 동안 배양된 뉴런의 수명을 평가하고, 세포 생존력을 기존 MTT[3-(4-5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-디페닐테틀라졸륨 브로마이드] 분석법을 사용하여 ~5일 간격으로 측정하였다. 뉴런은 30일 후에도 생존율 90% 이상을 보였다는 것을 발견하였다.
다음으로, 고밀도 및 저밀도 종자 배양물에서 성상세포의 백분율을 평가하였다. 이 방법론은 주로 뉴런을 배양하는 것을 목표로하기 때문에,이 방법은 비 신경 세포, 특히 성상 세포에 대한 뉴런의 우선 성장을 지원하는지 여부를 평가하는 것이 중요했습니다. 성상 세포의 인구의 존재는 도 7A에서GFAP 염색의 녹색 색상으로 표시된 신경구 형성 고밀도 종자 배양에서 관찰되었다; 하지만, Tuj1 (빨강)-스테인드 뉴런 인구에 비해 현저히 적게 관찰되었다. 이것은 또한 Tuj1 발현 세포에 있는 인구의 83%에 비교된 세포의 ~17% 인구가 GFAP 발현된 그림 7B에있는 정량적인 데이터에 의해 재확인되었습니다.
성상 세포 집단은 또한 GFAP 염색을 통해 조사되었다, 저밀도 종자 세포에서 신경 인구에 비해 (Tuj1 염색), 에 대한 7 연속 일. 비록 총 세포 수에 상당한 차이가 7 일의 과정 동안 관찰 되지 않았다, 낮은 파종으로 인해, 성상 세포 인구또한 매우 낮은 것으로 관찰 되었다 (거의 없음 또는 매우 낮은 GFAP 염색), 대부분 되 고 신경 인구 (매우 도 8A에서관찰된 바와 같이 높은 Tuj1 발현)
도 8B에도시된 바와 같이, 정량적 분석은 세포세포의 도움으로 현미경검사를 통해 얻은 성상세포 및 뉴런의 집단을 계수함으로써 수행되었으며, 성상세포 집단의 ~2%-3%만이 처음에 관찰되었다. 그것의 성장을 지원 하기 위해 적당 한 매체와 영양소의 부족으로 인해, 성상 세포의이 인구는 또한 천천히 시간이 지남에 따라 멸망, 최적의 요인 및 미디어의 존재에 반면, 뉴런 신속 하 게 전체 문화를 인수.
도9에 도시된 바와 같이, NPC의 존재로 인해, 신경구는 또한 더 강한 Tuj1 신호와 함께 GFAP 염색의 강한 녹색 신호에 의해 표시된 성상 세포의 다량을 발현하는 것을 관찰되었다. 마지막으로, 이러한 신경구가 시간이 지남에 따라 확장되었는지 여부를 관찰하기 위해, 고밀도 문화의 1 주 후, 작은 신경구가 형성되기 시작한 시점에서, 몇몇은 초저 부착 판으로 옮겨졌고 그들의 성장은 최대 5 일마다 모니터링되었습니다. 15 일.
살아있는/죽은 세포 분석법은 또한 세포의 건강을 확인하기 위하여 calcein AM (녹색) 및 프로피듐 요오드화물 (빨강)를 사용하여 수행되었습니다. 팽창하는 신경구는 도 10A에제시된 바와 같이, 배양에서 적어도 15일 동안 신경구에서 발생하는 사망이 없음을 나타내는 적색 염색없이 다량의 녹색 형광을 나타냈다. 도 10B에도시된 바와 같이, 최대 15일 동안 배양에서 5일마다 신경구의 부피가 큰 팽창을 관찰하였다. 신경구의 부피(각 시간대)의 최종 증가를 나타내는 선 그래프를 플롯하기 위해 50개의 신경구를 연구하고 각 시간대에서 신경구 체적을 도출하는 데 평균을 사용했습니다.

그림 1 : 도금 4시간 후 세포 순응도 표현. (A) 고밀도 도금 뉴런의 세포 준수. (B) 저밀도 도금 뉴런의 세포 준수. (A,B)의 배율 막대는 200 μm입니다.

그림 2 : 도금 24시간 후 뉴런의 세포 형태. (A) 고밀도 도금 뉴런의 세포 형태. (B) 저밀도 도금 뉴런의 세포 형태. (A, B)의 배율 막대는 20 μm를 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 3 : 7 일 후 저밀도 도금 뉴런의 형태 및 특성. (a) 광범위한 발아를 보여주는 뉴런의 위상 대비 이미지. 스케일 바는 200 μm. 뉴런 단백질(B)Tuj1(적색)과 (C) 타우(green)에 대한 발현을 나타내는 오버레이 이미지를 나타낸다. 임누노세포화학은 비신경성 단백질(D) GFAP(녹색)및 (E) O4(적색)에서 얼룩의 부재를 명확하게 나타냈다. 핵은 Hoechst 33258 (파란색)으로 염색하였다. (B, C, D, E)의 배율 막대는 20 μm를 나타냅니다.

그림 4 : 7 일 후 고밀도 도금 뉴런에서 신경 구의 형성. (A-D) 고밀도 도금 뉴런으로부터 배양7일 후 자발적으로 생성된 신경구. (E) 검은 색 화살표로 표시된 두 개의 새로 형성 된 신경 구 사이의 방사형 신경교와 같은 확장의 형성. (A, B, C, D, E)의 배율 막대는 200 μm를 나타냅니다.

그림 5 : 얻어진 신경구의 특성화. 신경 단백질 Tuj1(적색) 및 신경 줄기세포 마커 네스테틴(녹색)에 대한 발현을 나타내는 신경구의 중첩 이미지는 NPC가 풍부한 집단을 나타낸다. 핵은 Hoechst 33258 (파란색)으로 염색되었습니다. 배율 막대는 20 μm을 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 6 : 1 차적인 뉴런의 세포 생존. 막대 그래프는 5일 간격으로 최대 30일 동안 MTT 분석기를 사용하여 평가된 1차 뉴런의 세포 생존 가능성을 나타낸다. 오류 막대는 값의 SD를 나타냅니다(*p< 0.05). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 7 : 신경구 형성 고밀도 배양체의 특성화와 뉴런 마커 Tuj1 및 성상 세포 마커 GFAP. (A) 이미지는 GFAP(성상세포)와 Tuj1(뉴런의 경우)을 모두 발현하는 신경psheres를 생성하는 고밀도 시드 세포(DIC 모드)를 보여줍니다. 핵은 Hoechst 33258로 염색되었다. 스케일 바는 20 μm을 나타낸다. (B) 바 그래프는 고밀도 세포를 생성하는 신경구에서 Tuj1 발현 세포 및 GFAP 발현 세포의 집단의 백분율을 나타낸다. 오류 막대는 SD(*p&0.05)를 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 8 : 뉴런 마커 Tuj1 및 성상 세포 마커 GFAP를 지속적으로 7일까지 연속하여 1차 뉴런 배양용 저밀도 도금 세포의 특성화. (A) 이미지는 4개의 상이한 채널(즉, DIC, 블루 채널[Hoechst 33258에 의한 핵 염색을 나타낸다]] 및 녹색 채널 [GFAP 염색], 및 적색 채널[Tuj1 염색])에서 저밀도 시드 세포를 7일 연속으로 나타낸다. 스케일 바는 20 μm을 나타낸다. (B) 막대 그래프는 7일 동안 1차 뉴런 배양에 대한 저밀도 시드 세포에서 GFAP 발현 세포의 투지1 발현 세포의 모집단비율을 나타낸다. 오류 막대는 SD(*p&0.05)를 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 9 : GFAP 및 Tuj1을 통해 얻은 신경구의 면역 염색. 얻어진 신경구의 이미지는 (A) DIC 모드에서, (B) 핵 염색호흐트 33258,(C)성상세포 마커 GFAP(녹색) 및 (D) 뉴런 마커 Tuj1(적색)을 사용한다. 배율 막대는 20 μm을 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 10 : 15일 이상 신경구의 성장과 살아있는/죽은 세포 분석. (A) 이미지는 DIC 모드에서 5일 간격으로 15일 동안 신경구의 성장과 칼세인 AM(녹색은 살아있는 세포를 나타냄) 및 PI(적색의 프로피듐 요오드화물)로 염색한 것을 나타낸다. 스케일 바는 20 μm을 나타낸다. (B) 그래프는 5일 간격으로 15일 동안 낮은 순도 플레이트에서 자란 신경구의 크기증가를 나타낸다. 오류 표시줄은 SD를 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
저자는 경쟁적인 재정적 이익을 선언하지 않습니다.
여기에 제시된 것은 고밀도 도금 뉴런으로부터 신경 전구 세포에서 농축된 신경구의 자발적인 생성을 위한 프로토콜이다. 동일한 실험 동안, 뉴런은 낮은 밀도에서 도금 될 때, 프로토콜은 또한 장기간된 기본 쥐 신경 배양 결과.
우리는 CSIR-IICB 동물 시설에 감사드립니다. G. D. 감사 ICMR, J. K. 및 V. G. DST 영감 감사, D. M. 그들의 동료에 대 한 인도 DBT 감사. S. G. 친절 하게 SERB (EMR/2015/002230) 재정 지원을 제공 하는 인도를 인정 합니다.
| Anti-GFAP | Abcam | AB7260 | |
| Anti-Nestin | Abcam | AB92391 | |
| Anti-O4 | Millipore | MAB345 | |
| Anti-Tau | Abcam | AB76128 | |
| Anti-Tuj1 | Millipore | MAB1637 | |
| B27 Serum Free Supplement | Gibco | 17504-044 | |
| 세포 카운터 | 생명 기술 | Countess II FL | |
| CO2 인큐베이터 | Eppendorf | Galaxy 170 R | |
| D-glucose | SDFCL | 38450-K05 | |
| 에탄올 | Merck Millipore | 100983 | |
| 형광 현미경 | Olympus | IX83 모델 | |
| 포름알데히드 | 시그마 Aldrich | 47608 | |
| GlutaMax-I 보충제 | Gibco | 35050-061 | |
| GtXMs IgG Fluor | Millipore | AP1814 | |
| GtXMs IgG(H+L) | Millipore | AP124C | |
| HEPES | SRL | 16826 | |
| Hoechst 33258 | Calbiochem | 382061 | |
| 말 세럼 | HiMedia | RM10674 | |
| 염산 | Rankem | H0100 | |
| 층류 후드 | BioBase | BBS-V1800 | |
| MEM Eagle' 얼과 함께' s BSS | Sigma Aldrich | M-2279 | |
| 현미경 | Dewinter | Victory 모델 | |
| Neurobasal Medium | Gibco | 21103-049 | |
| 플라스틱 그릇 (24 웰 플레이트, 셀 여과기, 그리고 낮은 접착 플레이트) | BD 팔콘 | 353047, 352350 및 3471 | |
| 90 mm 페트리디쉬 | Himedia | PW001 | |
| 페니실린/스트렙토마이신 | Gibco | 15140-122 | |
| Poly-D-Lysine | Millipore | A.003.E | |
| 염화칼륨 | Fisher Scientific | BP366-500 | |
| 인산칼륨 모노베이직 | Merck | MI6M562401 | |
| 염화나트륨 | Qualigem | 15918 | |
| 인산나트륨 이염기성 | Merck | MI6M562328 | |
| Stereomicrosope | Dewinter | Zoomstar 모델 | |
| Triton-X 100 | SRL | 2020130 | |
| Trypan Blue Solution | Gibco | 15250-061 | |
| 0.25 % Trypsin-EDTA | Gibco | 25200-072 |