살아있는 쥐의 뇌에서 신경 줄기 세포와 희소돌기아교세포 전구 세포를 분리하는 방법이 여기에 실험적으로 자세히 제시되어 있습니다. 그것은 그들의 웰빙을 손상시키지 않고 동일한 동물로부터 이러한 세포를 여러 번 수집할 수 있습니다.
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살아있는 쥐의 뇌에서 신경 줄기 세포와 희소돌기아교세포 전구 세포를 분리하는 방법이 여기에 실험적으로 자세히 제시되어 있습니다. 그것은 그들의 웰빙을 손상시키지 않고 동일한 동물로부터 이러한 세포를 여러 번 수집할 수 있습니다.
조직 특이적 신경 줄기 세포(NSC)는 포유류의 출생 후 뇌에서 활성 상태를 유지합니다. 그들은 새로운 뉴런과 신경교세포를 생성하는 특수한 틈새에 상주합니다. 그러한 틈새 중 하나는 뇌실막하 영역(SEZ, 심실-심실하 영역이라고도 함)으로, 뇌실막 세포층에 인접한 외측 심실의 측벽을 가로질러 위치합니다. 희소돌기아교세포 전구세포(OPC)는 중추신경계 전체에 풍부하게 분포되어 있으며, 희소돌기아교세포를 생성할 수 있는 증식성 전구세포 풀을 구성합니다.
NSC와 OPC 모두 자체 갱신 잠재력과 정지/활성화 주기를 나타냅니다. 위치로 인해 이러한 세포의 분리 및 실험 조사는 사후에 수행됩니다. 여기에서는 살아있는 동물에서 다른 세포 중에서도 NSC 및 OPC를 분리하는 방법인 "뇌 착유"에 대해 자세히 설명합니다. 이것은 설치류에 사용하도록 설계되고 쥐에서 테스트된 2단계 프로토콜입니다. 첫째, 세포는 "방출 칵테일"의 입체적 뇌내 뇌실(i.c.v.) 주입을 통해 조직에서 "방출"됩니다. 주성분은 뇌실막세포를 표적으로 하여 심실벽 침상을 유도하는 뉴라미니다아제, 인테그린-β1 차단 항체, 섬유아세포 성장인자-2입니다. 두 번째 "수집" 단계에서, 뇌척수액의 액체 생검은 절개 없이 마취된 쥐에서 수조 마그나(cisterna magna)에서 수행됩니다.
여기에 제시된 결과는 분리된 세포가 내인성 프로파일을 유지하고 SEZ의 NSC가 정지를 유지한다는 것을 보여줍니다. 뇌실막층의 퇴색은 주입의 해부학적 수준으로 제한되며 프로토콜(방출 및 수집)은 동물에 의해 잘 견뎌집니다. 이 새로운 접근법은 실험 동물의 내인성 신경 발생 및 신경 형성에 대한 종단 연구를 수행하기 위한 길을 열어줍니다.
조직 특이적 줄기세포는 각 조직을 구성하는 모든 세포 집단을 생성할 수 있는 부분적으로 커밋된 세포입니다. 다능성 외에도 자가 재생 세포이며 조직의 항상성과 재생 능력을 유지하는 데 중요합니다1. 일부 조직 특이적 줄기세포는 장 또는 조혈모세포와 같이 활성화되고 강하게 증식하는 상태로 남아 있습니다. 뇌 줄기세포와 같은 다른 세포들은 대부분 정지 상태이거나 휴면 상태로 남아 있다2. 성인의 뇌에서 신경 줄기 세포(NSC)는 종종 틈새라고 불리는 특수 영역에서 발견될 수 있습니다. 이렇게 잘 기술된 두 개의 영역은 외측 심실의 뇌막하 영역(SEZ)과 해마의 치상이랑에 존재합니다. SEZ 틈새는 가장 많은 수의 세포를 생성하며, 주로 후각 전구로 이동하여 지역 인터뉴런 개체군에 기여하는 신경아세포를 생성합니다. 대조적으로, 생성된 희소돌기아세포는 인접한 뇌량(corpus callosum, CC)3으로 이동합니다. 희소돌기아교세포 전구세포(OPC)는 중추신경계 전체에 널리 분포하는 유사분열 활성 세포로, i) 희소돌기아교세포에 전념하고, ii) 탈수초화 부위로 이동할 수 있으며, iii) 수초성 희소돌기아교세포로 분화할 수 있습니다. OPC는 또한 자체 재생 잠재력과 정지4를 나타낸다.
지금까지 NSC와 OPC의 분리 및 연구는 절개된 뇌와 척수 조직의 사후 해리가 필요했습니다. 이러한 실험적 한계를 피하기 위해 우리는 처음으로 살아있는 동물에서 뇌 NSC와 OPC를 분리할 수 있는 방법을 확립했습니다. 우리는 이 방법을 "착유"라고 부르는데, 이는 세포의 풀이 고갈되지 않기 때문에 세포를 여러 번 수집할 수 있기 때문입니다. 이 프로토콜은 뇌 크기가 크기 때문에 쥐를 대상으로 개발되었으며 주로 SEZ 또는 CC를 대상으로 하며 두 가지 주요 단계를 포함합니다. 먼저, NSC 또는 OPC는 심실 벽 침상을 유도하는 독소인 뉴라미니다아제, 인테그린-β1 차단 항체 및 섬유아세포 성장 인자 2(FGF2)를 포함하는 "방출 칵테일"의 i.c.v. 주입을 통해 조직에서 "제거"됩니다. 칵테일은 측심실 내에서 양측으로 입체적으로 주입됩니다. 의도된 용도가 NSC의 격리인 경우 외측 심실의 로스트랄 영역이 표적이 됩니다. OPC를 보다 순수하게 분리하는 것이 목표인 경우 칵테일은 해마 핌브리아(hippocampal fimbria) 영역에 꼬리 방향으로 주입됩니다. 두 번째 "수집" 단계에서는 절개 없이 마취된 쥐의 수조 마그나에서 뇌척수액(CSF)의 액체 생검을 수행합니다. 액체 생검은 NSC 배양 배지와 혼합되며 도금될 때까지 4°C에서 보관할 수 있습니다.
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동물 사육, 유지 관리 및 실험 절차는 영국 내무부가 승인한 1986년 영국 동물(과학적 절차)법과 그리스 공화국 대통령령 56/2013에 따라 수행되었으며, 케임브리지 및 파트라스 대학의 동물 복지 및 윤리 검토 기관에서 면밀히 조사하고, 지역 현 동물 관리 및 사용 위원회(프로토콜 번호: 5675/39/18-01-2021). 수컷과 암컷 Sprague-Dawley, Wistar 및 Long-Evans 쥐를 사용했으며, 연령은 2개월에서 4개월 사이이고 체중은 150g에서 250g 사이였습니다. 프로토콜은 그림 1에 그래픽으로 요약되어 있습니다.
1. 칵테일 준비 해제
알림: 시술 당일에 신선하게 준비하고 얼음에 보관하십시오. 양은 각 외측 심실에 주입하기 위해 2μL당 제공됩니다. 의도한 주사당 추가로 1μL를 준비합니다.
2. 방출 칵테일 주입
알림: 전체 프로세스는 20분 이내에 수행할 수 있습니다. 무균 상태에서 수술을 수행하도록 주의하십시오. 방부제(예: 3% 또는 6% 과산화수소)로 모든 표면을 청소하십시오. 고압멸균 또는 쉽게 멸균할 수 있는 도구, 장갑, 가운 및 커튼을 사용하십시오.
3. 뇌척수액(CSF) 액체 생검
알림: 전체 프로세스는 10분 이내에 수행할 수 있습니다. 여기에 설명된 액체 생검은 방출 칵테일 주입 후 3일 후에 수행되지만 필요할 때마다 정확히 동일한 방식으로 수행할 수 있습니다. 무균 상태에서 수술을 수행하도록 주의하십시오. 방부제(예: 3% 또는 6% 과산화수소)로 모든 표면을 청소하십시오. 고압멸균 또는 쉽게 멸균할 수 있는 도구, 장갑, 가운 및 커튼을 사용하십시오.
4. 면역형광을 위한 조직의 가공
5. 면역형광을 위한 분리된 세포 처리
6. 현미경 및 이미지 분석
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NSC 공개 및 수집
경제특구의 NSC는 뇌실막세포의 단층에 의해서만 뇌척수액에서 분리되지만, 삽입된 단섬모돌기(intercalating mono-ciliated process) 8,9를 통해 심실 내용물과 직접 접촉한다. 뉴라미니다아제는 시알산 잔기의 절단을 통해 뇌실막 세포에 특이적으로 작용하며 심실 벽의 탈피를 유도할 수 있습니다. 이것은 심실 표면에 신경아세포 군집(neuroblast clustering)을 일으킨다(10,11). 더욱이, 인테그린-β1-차단 항체의 i.c.v. 주입 후 뇌척수액에서 신경아세포의 흐름이 관찰되었는데, 이는 아마도 뇌실막간 세포 접합부의 느슨화에 기인하는것으로 보인다 12. ...
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줄기세포와 전구세포는 포유류의 뇌 조직에서 상대적으로 드물다. 또한 NSC는 쉽고 안전한 생검을 위해 접근할 수 없는 영역(심실 벽, 해마)에 위치합니다. 그러므로, 지금까지 그러한 세포들을 실험적으로 다루는 유일한 방법은 사후 분리였다. 살아있는 쥐로부터 NSC와 OPC를 단일 또는 반복적으로 채취할 수 있는 방법(착유라고 함)이 여기에 단계별로 설명되어 있습니다. 이 방법은 두 가지 주요 특징을 기반으로 합니다: i) NSC 또는 OPC는 뇌의 심실 시스템 내에서 흐르는 뇌수액에서 뇌실막 세포 단층에 의해 분리됩니다. ii) 뇌실막 세포와 신경 전구 세포는 인테그린을 통해 그들과 다른 이웃 세포 유형과의 접촉을 유지합니다. 따라서 뇌실질에서 NSC(OPC)를 분리할 수 있도록 심실의 특정 부위에 주입된 방출 칵테일에는 뇌실막 세포10,11을 특이적으로 표적으로 삼아 죽이는 독소인 뉴라미니다아제와 인테그린-β1
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저자는 선언해야 할 경쟁적인 재정적 이익이나 기타 이해 상충이 없습니다.
이 연구는 R.J.M.F.와 I.K.에 대한 Action Medical Research(UK) 보조금(GN2291)의 지원을 받았습니다. 이 연구는 또한 그리스 연구 혁신 재단(H.F.R.I.)이 "교수진과 연구원을 지원하기 위한 H.F.R.I. 연구 프로젝트에 대한 첫 번째 요청과 고비용 연구 장비 보조금 조달"(프로젝트 번호: 3395)에 따라 부분적으로 지원되었습니다(동물 비용 및 D.D.에 대한 지원).
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