우리는 상대적으로 짧은 시간에 MACS(magnetically activated cell sorting)를 사용하여 쥐의 시상하부(또는 이에 상응하는 작은 뇌 구조)에서 미세아교세포를 분리하는 프로토콜을 설명합니다. MACS 분류된 시상하부 미세아교세포는 체외 분석에 사용할 수 있으며 in vitro 분석을 수행하기 위해 도금할 수 있습니다.
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방법 논문
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우리는 상대적으로 짧은 시간에 MACS(magnetically activated cell sorting)를 사용하여 쥐의 시상하부(또는 이에 상응하는 작은 뇌 구조)에서 미세아교세포를 분리하는 프로토콜을 설명합니다. MACS 분류된 시상하부 미세아교세포는 체외 분석에 사용할 수 있으며 in vitro 분석을 수행하기 위해 도금할 수 있습니다.
미세아교세포(Microglia)는 뇌에 상주하는 대식세포(macrophage)로서 뇌의 항상성을 유지하는 데 필수적입니다. 그들은 발달 중에 신경 회로를 형성하고, 파편이나 죽은 세포가 있는지 주변 환경을 조사하고, 뇌의 감염 및 손상에 반응하는 등 많은 기능을 수행합니다. 그러나 신경 발달과 시냅스 가소성 및 병태 생리학에서 중요한 역할은 완전히 정의되지 않았으므로 추가 연구의 필요성이 강조됩니다. 이러한 과정에서 미세아교세포의 역할을 보다 포괄적으로 이해하려면 미세아교세포를 분리하고 유전적, 대사적, 기능적으로 특성화해야 합니다. 그러나 성체 마우스, 특히 작은 뇌 구조에서 미세아교세포를 분리하는 것은 전체 뇌세포의 작은 비율을 차지하고 분리된 미세아교세포의 수율이 너무 낮기 때문에 까다롭습니다. 여기에서 CD11b+ 마이크로비즈를 사용한 미세아교세포의 자기 분리를 통해 갓 관류된 성인 쥐 뇌의 시상하부에서 미세아교세포를 분류할 수 있습니다. 현재의 방법을 사용하면 세포 생존력을 유지하면서 단기간에 상대적으로 높은 순도와 수율을 달성할 수 있습니다.
미세아교세포(Microglia)는 전체 신경세포의 5-20%에 해당하며, 난황낭의 적혈구척수성(erythromyeloid progenitor)에서 유래하여 배아일 E9.5 1,2 경에 발달 중인 뇌에 서식하기 시작하는 유일한 신경교세포(glial cell)입니다. 이들은 골수 유래 세포와 독립적으로 천천히 자가 재생을 할 수 있는 능력을 가진 수명이 긴 세포입니다3. 가장 매우 역동적인 세포 중 일부로서, 그들은 상황 및 환경 신호에 반응하여 다양한 표현형을 획득 할 수 있습니다 2,4. 그들의 활동을 조절할 수 있는 신호 중 중추신경계(CNS) 손상, 신경 세포 활동 및 영양분이 가장 강력합니다. 점점 더 많은 연구에서 부상, 신경 퇴행성 질환 및 비만에서 미세아교세포의 중추적인 역할을 입증하고 있습니다 2,5,6. 그럼에도 불구하고 생리학적 과정과 병태생리학 모두에서 미세아교세포의 정확한 역할은 추가 연구가 필요합니다. 따라서 다양한 조건에서 이들의 전사, 대사 및 기능적 특성 분석은 매우 중요하며 현장 연구가 DNA, RNA 및 단백질 국소화 및 정성적 비교, 미세아교세포의 형태학적 특성 분석에 적합하기 때문에 이들을 분리해야 합니다.
미세아교세포 분리를 위해 설명된 다양한 기법이 있으며, 그 중에는 Percoll gradientmethod7, 유세포 분석 세포 분류(FACS)8 및 자기 활성화 세포 분류(MACS)가 있습니다. 적절한 방법의 선택은 연구의 목표와 다운스트림 응용 분야에 필요한 순도 수준에 따라 다릅니다. 성인 쥐의 뇌, 특히 시상하부와 같은 작은 뇌 구조에서 순수한 미세아교세포를 분리하는 것은 미세아교세포의 수가 제한되어 있기 때문에 어렵습니다. Miltenyi 기술을 사용한 시상하부의 자동 완만 해리를 통해 gentleMACS Octo Dissociator를 사용하여 동시에 최대 8개의 시료를 처리할 수 있는 기능으로 단시간에 상대적으로 높은 미세아교세포 수율을 정제할 수 있습니다.
조직 균질화 후에는 MACS 컬럼 기반 기술과 초자성 나노 크기의 CD11b+ 비드를 사용하여 미세아교세포를 정제합니다. 따라서 모든 샘플은 온전한 CD11b+ 세포를 생성하는 동일한 방식으로 정확하게 처리됩니다. CD11b는 미세아교세포에만 존재하는 것이 아니라 대식세포와 단핵구를 포함한 다른 골수성 계통세포에서도 발현된다는 점은 주목할 만하다9. 이를 제한하기 위해 시상하부 추출 전에 얼음처럼 차가운 식염수로 뇌 관류(프로토콜 단계 2.6 참조)는 대부분의 골수성 세포를 제거하고 잠재적으로 극히 일부만 남기고 상주 대식세포 또는 혈관에 부착된 세포만 남게 합니다. 건강한 정상 상태 CNS의 상주 대식세포와 단핵구는 전체 뇌 면역 세포의 미미한 비율을 구성합니다(각각 ~10% 및 <2%)10,11. 따라서 뇌세포를 CD11b+ beads로 분류하면 미세아교세포와 대식세포를 모두 분리할 수 있지만 대다수는 미세아교세포입니다.
미세아교세포의 최종 수율과 생존력 유지를 통해 생체 외 및 체외 분석을 수행할 수 있으며, 특정 뇌 관심 영역을 분석할 수 있는 이점이 있습니다. 최신 증거에 따르면 미세아교세포 집단은 매우 이질적이며, 지역 특이적 유전자 발현과 형태학적 특성 및 기능을 나타냅니다 2,12,13. 따라서 현재 프로토콜은 지역 특이적 방식으로 성인 미세아교세포를 분리하고 분석하는 것을 목표로 합니다. 실제로, RT-qPCR 및 RNA 염기서열 분석과 같은 방법을 사용하여 성인 시상하부 미세아교세포의 유전적, 전사적, 번역적 프로필을 특성화할 수 있을 뿐만 아니라 체외 기능 분석을 수행할 수 있습니다.
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설명된 모든 동물 실험은 유럽 연합 권장 사항(2013/63/EU)을 엄격히 준수하여 수행되었으며 보르도 대학교(CEEA50)의 지역 윤리 위원회와 프랑스 고등 교육, 연구 및 혁신부(승인된 프로젝트 NTS-FR-619193 v.1, 23-12-2022의 비기술적 요약)의 승인을 받았습니다.
다음 프로토콜은 평균 연령이 2-4개월인 성인 C57BL/6 마우스에서 수행됩니다. 그러나, CNS의 면역 세포 환경이 변경될 수 있고 상주 대식세포 및 단핵구의 비율이 증가할 수 있다는 점을 고려하여(예: 노화 및 신경 퇴행에서) 모든 마우스의 연령 및 조건에서 수행될 수 있습니다.
1. 용액 준비
참고: 다음 부피 및 용액은 Cd11b+ 셀의 분리를 엄격하게 참조합니다.
2. 뇌 제거
3. 조직 해리
알림: 모든 단계는 얼음 위에서 수행해야 합니다. 어떤 단계에서도 셀 현탁액을 소용돌이치지 마십시오. 1,000 μL 피펫과 함께 조심스럽게 섞으십시오.
4. CD11b+ 세포의 자기 절연
5. 분석
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최종 수율의 평가는 순도 수준과 분리된 세포의 양에 따라 달라지며 RT-qPCR, 세포 계수 및 단백질 정량화에 의해 결정될 수 있습니다. 시상하부에서 분리된 자성 세포의 순도는 RT-qPCR을 사용한 CD11b, C1qa, Gad1 및 GFAP의 유전자 발현 분석을 통해 확인되었습니다(그림 1). CD11b 및 C1qa는 주로 정상 상태의 미세아교세포에 의해 발현되며, CNS16 과 Gad1 및 GFAP는 각각 신경 세포 및 성상세포 마커 역할을 합니다. 한 시상하부에서 채취한 총 cDNA는 55 내지 98 ng 범위였다. 주목할 만한 점은 양성 분획만이 CD11b 및 C1qa 발현을 나타냈으며, 이는 음성 분획에서 미세아교세포의 잠재적 손실이 없음을 나타냅니다. 프라이머는 표 2에 나와 있습니다.
또한, 신경 세포 및 성상 세포 마커의 사소한 수준은 ...
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현재 프로토콜은 Magnetic-Activated Cell Sorting을 통해 갓 관류된 성인 마우스 뇌에서 시상하부 미세아교세포를 분리하는 방법을 제시합니다. 위에 제시된 결과는 분리된 세포의 순도와 생존력뿐만 아니라 식세포 활성 및 ROS 생산 정량화를 통해 생체 외 미세아교세포를 기능적으로 특성화하는 이 방법의 효능을 확인합니다. 특정 세포 집단을 분리하기 위한 고전적인 방법은 미세아교세포에도 사용할 수 있습니다. 밀도 그래디언트 분획은 크기 및/또는 밀도에 따라 서로 다른 세포와 그 입자를 분리하는 잘 알려진 방법입니다. 이 기술은 원발성 미세아교세포의 분리 및 배양에 적용할 수 있습니다. 그러나 성인 미세아교세포의 정제는 형광 활성화 또는 면역자기 세포 분류를 사용하여 분리된 뇌 세포를 추가로 분류해야 합니다.
특히, FACS는 형광 표지 생화학 항체에 의존하여 세포를 라벨링하고 크기 및 대사 상태와 같은 표면 마커를 넘어서는 수많은 변수에 따라 세포를...
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저자는 이해 상충이 없다고 선언합니다.
AN은 IUF(Institut Universitaire de France), 보르도 대학교(University of Bordeaux), FRC(French Foundation for Brain Research), GLN(Lipid-Nutrition Group) 및 National Research Agency(ANR, PRC 2023-MicroNRJ)의 지원을 받습니다. CA는 FRM-ARF201809006962(Fondation pour la Recherche Médicale)의 지원을 받았습니다. 이 프로젝트는 MSCA Doctoral Networks 2021, No. 101072759(FuElThEbRaiNIn healtThYaging and age-related diseases, ETERNITY)에 따라 유럽 연합의 Horizon Europe Research and Innovation Program에서 자금을 지원받았습니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 성인 뇌 해리 키트 | Miltenyi | 130-107-677 | 키트에는 완충액 Z, 완충액 Y, 효소 A 및 P, 파편 제거 용액, 완충액 A(효소 A를 용해하기 위해)가 포함되어 있습니다. |
| 알부민 소 FrV BSA | EuroMedex | 04-100-812-C | |
| CD11b (Microglia) MicroBeads, 인간 및 마우스 - 소형 | Miltenyi | 130-093-636 | |
| CellROX 녹색 유세포 분석 키트 | Invitrogen | C10492 | |
| 원심분리기 튜브, 스냅팝 뚜껑 15 mL | CellTreat | 978449 | |
| DPBS, 칼슘, 마그네슘, 포도당, 피루브산 | Gibco | 14287-072 | |
| gentleMACS C 튜브 | Miltenyi | 130-093-237 | |
| gentleMACS Octo Dissociator with Heaters | Miltenyi | 130-096-427 | |
| Halt Phosphatase Inhibitor Cocktail (100x) | Thermofisher | 78420 | |
| Halt Protease Inhibitor Cocktail, EDTA free (100x) | Thermofisher | 78437 | |
| HBSS (10x), 칼슘, 마그네슘, 페놀 레드 | 없음 Thermofisher | 14065056 | |
| 라텍스 비즈, 카르복실레이트 수정 폴리스티렌, 형광 레드 | Sigma-Aldrich | L3280 | |
| LightCycler 480 SYBR 그린 I 마스터 | 로슈 | 4707516001 | 이 시약은 PCR을 수행하는 데 사용되었습니다. |
| MACS SmartStrainers(70 &마이크로; m) | Miltenyi | 130-110-916 | |
| Micro BCA 단백질 분석 키트 | Thermofisher | 23235 | |
| M-PER 포유류 추출 버퍼 | Thermofisher | 78503 | |
| MS 컬럼 | Miltenyi | 130-042-201 | 프로토콜에서 작은 컬럼으로 언급됩니다. |
| MultiMACS Cell24 분리기 플러스 | Miltenyi | 130-098-637 | |
| PBSS, pH 7.4 | Thermofisher | 10010023 | |
| qScript XLT cDNA SuperMix | Quanta biosciences | 733-1177 | 이 키트는 cDNA를 합성하는 데 사용되었습니다. |
| ReliaPrep RNA Miniprep Systems | Promega | Z6011 | 이 키트에는 1-Thioglycerol 및 BL buffer(프로토콜에서 lysis buffer라고 함)가 포함되어 있으며 전체 RNA를 분리하는 데 사용되었습니다. |
| Vacutainer 안전 록 21G | Becton 디킨슨 | 367282 |
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