Dit protocol beschrijft de afleiding van gliale Beperkte Voorlopers uit foetaal ruggenmerg en onderhouden in vitro hetzij voor transplantatie of voor de studie van oligodendrocytic afstamming.
Methodenartikel
Dit protocol beschrijft de afleiding van gliale Beperkte Voorlopers uit foetaal ruggenmerg en onderhouden in vitro hetzij voor transplantatie of voor de studie van oligodendrocytic afstamming.
Dit is een protocol voor de afleiding van gliale beperkte precursor (GRP) cellen van het ruggenmerg van de E13 muis foetussen. Deze cellen zijn vroege voorlopers binnen de oligodendrocytic cellijn. Onlangs zijn deze cellen onderzocht als mogelijke bron voor het herstelrecht therapieën in de witte stof ziekten. Periventriculaire leukomalacie (PVL) is de belangrijkste oorzaak van niet-genetische wittestofziekte in de kindertijd en treft tot 50% van extreem premature baby's. De gegevens wijzen op een verhoogde gevoeligheid van de zich ontwikkelende hersenen aan hypoxie-ischemie, oxidatieve stress en excitotoxiciteit dat zich selectief richt op ontluikende witte stof. Gliale beperkte precursoren (GRP), oligodendrocyt progenitorcellen (OPC) en onvolwassen oligodendrocyten (preOL) lijken de belangrijkste spelers in de ontwikkeling van PVL en zijn het onderwerp van verder onderzoek. Bovendien hebben eerdere studies geïdentificeerd een subset van CZS weefsel dat is toegenomen gevoeligheid voor excitotoxiciteit glutamaat alsen een ontwikkelingspatroon van deze gevoeligheid. Ons laboratorium onderzoekt momenteel de rol van de oligodendrocyt voorlopercellen in PVL en gebruik cellen in het GRP stadium van ontwikkeling. Wij maken gebruik van deze afgeleid GRP cellen in verschillende experimentele paradigma's om hun reactie op de spanningen in overeenstemming met PVL te selecteren testen. GRP-cellen kunnen worden gemanipuleerd in vitro in OPC's en preOL voor transplantatie-experimenten met de muis PVL modellen en in vitro modellen van het PVL-achtige beledigingen waaronder hypoxie-ischemie. Door gekweekte cellen en in vitro studies zou worden verminderd variabiliteit experimenten interpretatie van de gegevens vergemakkelijkt. Gekweekte cellen kan ook verrijking van de polyester populatie met een minimaal effect van contaminerende cellen van niet-polyester fenotype.
Introductie
In dit protocol laten we zien hoe te winnen, te selecteren en de plaat gliale beperkte precursor (GRP) cellen van het ruggenmerg van de E13 muis foetussen. Deze cellen zijn vroege voorlopers binnen de oligodendrocytic en astrocytaire cellijnen en wordt bepaald door hun uitdrukking van A2B5. In het GRP medium aangevuld met FGF-2, zal de A2B5 + GRP's beginnen de uiting van de vroege oligodendrocytic lijn markers PDGFαR en NG2 1,2. Deze oligodendroglia lijn cellen langs een reeks afzonderlijke fenotypische fasen, elk gekenmerkt door morfologie, en expressie van markers specifieke ontwikkelingsstadia.
Deze voorloper cellen worden momenteel bestudeerd als een potentiële bron voor cel-gebaseerde therapeutische benaderingen in aandoeningen van het centrale zenuwstelsel witte stof, met inbegrip van multiple sclerose, leukodystrophies en periventriculaire leukomalacie (PVL) 3,4,5,6 6,7,8,9. Deze gliale voorloper cellen zijn ook gebruikt in studies van andere wittestofziekte modellen zoals ruggenmergletsel en amyotrofische laterale sclerose 10,11,12,13.
Ons laboratorium heeft een vroege postnatale hypoxie-ischemie muismodel waarmee we het evalueren van de werkzaamheid van deze ruggenmerg afgeleid GRP cellen als een restauratieve aanpak in PVL, de belangrijkste oorzaak van hersenverlamming 14,15,16. Er is ook een knaagdier hersenen afgeleide OPC model dat op grote schaal gebruikt voor het bestuderen witte stof schade omdat de polyester cellen neiging om te differentiëren in de astrocytic route 17. De OPC-fenotype is al ging de oligodendrocyt lijn weg, een fenomeen dat lijkt irreversible. We zijn echter geïnteresseerd zijn in de beoordeling van de respons van een breder spectrum van oligodendrocyt voorlopercellen ook GRP's en misschien zelfs de NEP's afgeleid op E10.5. Om deze reden hebben we aangenomen het ruggenmerg afgeleid GRP-model voor ons werk.
Naast het gebruik van GRP voor celvervanging de afleiding van deze cellen van wildtype en transgene diermodellen van ziekte kan witte stof nader onderzoek naar gliacellen differentiatie onder normale en aandoeningen in een in vitro omgeving. Vorige publicaties aantonen van selectieve kwetsbaarheid van oligodendrocytic lijn voorloper cellen aan verschillende externe stressoren, zoals rijping afhankelijk van glutamaat excitotoxiciteit, oxidatieve stress, en selecteer factoren betrokken in ontstekingsprocessen 18,19. Onze studies hebben zich gericht op het begrijpen van de cellulaire en moleculaire mechanismen achter de ontwikkeling van deze witte stof letsels, het evalueren van de gevoeligheid van cellen inde oligodendrocyt afstamming spectrum zo goed beledigen als het analyseren van vermeende therapeutische benaderingen.
Materialen
Alle procedures met betrekking tot dieren voldoen aan PHS beleid en de JHU IACUC. Alle procedures worden uitgevoerd in een laminaire stroming kap om aseptische omstandigheden. Gewoonlijk secties worden uitgevoerd in een horizontale stroming kap en in vitro onderzoek in een verticale kap. Alle media dat koud wordt gebruikt tijdens de dissecties. De muizen die in deze studie zijn wildtype CD-1-stam en transgene GFP in een C57/BL6 achtergrond. Een CD-1 muis dam levert meestal 10 + foetussen die voldoende zijn om zaad 1-2 T25 flessen. Meestal worden twee dammen opgeofferd op een moment en foetale ruggenmerg samengevoegd en uitgeplaat in een T25 fles per dam. Wanneer cellen afgeleid kunnen worden uitgebreid en kenmerk vitro voor verdere studies.
1. Voorbereiding van de media en Kolven
2. Instrumenten en Other Materiaal
3. Het bepalen van Timed Pregnancy
Zwangere muis dammen zijn ofwel besteld uit commerciële bronnen met vermelding van levering op embryonale dag E12 of E13 van de ontwikkeling van de foetus of de zwangerschap bepaald in huis. In het kort worden twee vrouwtjes geplaatst samen met een man in de late namiddag en liet 's nachts samen. De volgende dag vrouwtjes waargenomen in aanwezigheid van vaginaal gelegen slijmprop. De slijmprop is slechts een indicatie dat de paring zich zo dieren vervolgens worden gewogen dagelijks aan snelheid van gewichtstoename te controleren. De dag dat de slijmprop wordt waargenomen wordt gedefinieerd als embryonale dag een (E1).
4. Tissue Afleiding
5. Cultuur Oprichting
6. Immunopanning de GRP Bevolking
7. Invriezen en opslag van afgeleide cellen
CO 2 niet wordt gebruikt verlamming het dier wegens de mogelijke invloed waren op de levensvatbaarheid van de foetussen en uiteindelijk de afgeleide cellen. Bovendien zal het erg moeilijk zijn om volledig de meningen van het ruggenmerg te verwijderen tijdens de afleiding procedure, maar de combinatie van GRP medium en immunopanning een einde zal maken van deze snel groeiende cellen. Evenzo wordt de gehele ruggenmerg geoogst ondanks een hogere concentratie van de ventrale GRP populatie als gevolg van de uit de ventrale ruggenmerg migreren dorsaal 20. Echter, de GRP medium kiest voor de GRP fenotype en dat de bevolking wordt gemaximaliseerd door A2B5 immunopanning. Na plateren ruggenmergweefsel, worden de in vitro kweken geïncubeerd twee passages of een week. Na 2 dagen kweken kan cellen van verschillende morfologie worden waargenomen in de weefselkweekflessen waarin de heterodoorgaand identieke optiek de bevolking, maar de GRP medium kiest voor de GRP fenotype. Deze cellen zijn een combinatie van A2B5 + GRP, E-NCAM + neuronale beperkte precursoren (NHP) en Nestin +, A2B5-neuro-epitheliale cellen en mogelijk fibronectine + meningeale cellen. Daarnaast is meer volwassen fenotypen aanwezig kunnen zijn uitdrukken markers waaronder doublecortin en Tuj1 voor neuronale afkomst, GFAP voor astrocyten en PDGFaR en GalC voor oligo lijn Met het oog op een zeer GRP verrijkt bevolking te maximaliseren van de start heterogene pool (Figuur 1A), kunnen cellen zijn dubbel immunopanned te selecteren en te verwijderen van de E-NCAM + cellen, gevolgd door de selectie voor de A2B5 + GRP bevolking een keer celdichtheid is toegenomen tot ongeveer 85-90% confluentie in T75 flessen. Deze polyester cellen behouden hun vermogen om astrocyten worden ondanks dat in een medium dat selecteert de oligodendrocyte fenotype zodat na A2B5 immunopanning nodig zijn om een hoog verrijkt polyester populatie te houden. Immunopanning algebondgenoot rendementen tot 95% A2B5 + cellen, maar voor een nog grotere opbrengst A2B5 geconjugeerde magnetische korrels (Miltenyi Biotec Inc) kan gebruikt worden om een maximaal rendement van 97% voorzien worden. Waakzaamheid in het onderhoud GRP culturen zoals reguliere media veranderingen zullen het minimaliseren van de verspreiding van niet-GRP celtypen. Ook bij afwezigheid van BMP-4 astrocyten kunnen nog gevonden en uitgeput media in het bijzonder blijkt induceren een astrocytic fenotype. Hoewel B27 supplement bevat tri-jodothyronine hormoon (T3), is er geen waargenomen neiging om te differentiëren tot oligodendrocyten in de polyester populatie, alleen wanneer hogere T3 worden toegevoegd aan het medium betekent dit verschijnsel optreedt. Echter, een T3 gratis B27 supplement worden vervangen als er een punt van zorg voor de besmetting met volwassen oligodendrocyten (Figuur 1B). Deze GRP cellen kunnen gemakkelijk worden geïdentificeerd door hun morfologie van kleine soma met 2 of 3 korte processen, maar om te screenen op andere celtypen die aanwezig kunnen zijn, immunocytochemistry kan worden uitgevoerd voor de eerder genoemde gemeenschappelijke ontwikkelings-en celtype specifieke markers. Er zal vaak een kleine duurzame populatie van A2B5-cellen die neuroepitheliale (NEP), die geschikt worden ofwel GRP of NHP. Gelukkig zijn de langere cellen gehandhaafd in de GRP medium hoe groter de kans dat medium kiest voor de GRP fenotype.

Figuur 1. A) vernikkeld ruggenmergcellen heterogene morfologie worden waargenomen na 2 dagen kweek. B) Immunopanning zeer GRP verrijkte populatie maximale vanaf de start heterogene pool.
Aandoeningen van het centrale zenuwstelsel witte stof omvatten een groot aantal van de etiologie, waaronder genetische, opruiend, ischemische en toxische oorzaken 19,21,22,23,24. Terwijl multiple sclerose en vasculopathies zijn de belangrijkste oorzaak van de witte stof ziekte bij volwassenen, periventriculaire leukomalacie geassocieerd met prematuriteit is de meest voorkomende oorzaak van witte stof schade in de kindertijd bevolking. Om verder af te bakenen ziektemechanismen verdere studie van cellen ofoligodendrocytic afkomst, die sterk worden beïnvloed door de perinatale belediging, is vereist. GRP's werden geïsoleerd uit het knaagdier embryonale ruggenmerg en aangetoond dat ze tripotential in de natuur, die aanleiding geven tot oligodendrocyten en astrocyten twee verschillende populaties, maar niet differentiëren tot neuronen 2,25,26. Ook hebben oligodendrocyt precursor cellen (OPC), afkomstig van ratten optische zenuw en de late embryonale of vroege postnatale hersenen van de rat is aangetoond dat in het functionerend oligodendrocyten rijpen in de juiste media voorwaarden 27,28. Daarnaast hebben foetaal of volwassen humaan OPC is verder gemanipuleerd in meer volwassen oligodendrocyt fenotypes 29,30.
GRP cellen zijn geïsoleerd van zowel het ruggenmerg van E13.5 ratten en E12-13.5 bij muizen. Bij de rat verschillen werden gemeld tussen rug-en buik-afgeleide GRP cellen in hun reactie op de voorwaarden die generatie van oligodendrocyten, astrocyten of te bevorderen, met ventrale afgeleide GRP's vertonen een grotere neiging om te differentiëren in de meer volwassen fenotypes 25,26,28. Dit kan te wijten zijn aan de dorsale ventraal migratie van de ontluikende GRP cellen, waardoor minder gevoelig voor de differentiatie signalen. Immunopanning zorgt voor de subpopulatie die A2B5 tot uitdrukking te worden geïsoleerd en verzameld voor het onderhoud in de cultuur.
Onze muis GRP culturen worden afgeleid uit de totale ruggenmerg weefsel dat een heterogene, gepoolde populatie van cellen waaruit GRP cellen worden geselecteerd door chemische (medium) en antilichamen gebaseerde technieken oplevert. Terwijl onze studies hebben gebruik gemaakt van de ruggenmerg afgeleid muis GRP-cellen, is het meer recent is gemeld aan de afleiding van hersenen afgeleide muis oligodendrocyt stamcellen die ook in staat zijn om uit te groeien tot volwassen oligodendrocyten 31. Hier worden de afgeleide cellen worden in eerste instantie gekweekt als oligospheres dat het gebruik van de juiste kweekmedium worden gemanipuleerd in een verrijkte PDGFαR +, OPC bevolking 31. Onze studies hebben zich gericht op het effect van ons model van hypoxische-ischemische belediging op cellen in de oligodendrocyt lijn spectrum van A2B5 +, PDGFαR-GRP voorlopers van de myeline basis eiwit te drukken (MBP +) volwassen oligodendrocyten. Inderdaad onze In vitro Karakterisering heeft aangetoond dat deze onvolwassen GRP uitrijping in MBP tot expressie brengen, hetzij in monoculturen of in co-culturen met corticale neuronen. Deze cellen kunnen worden gemanipuleerd in cultuur in specifieke differentiatie signaalwegen voor het bestuderen van de mechanismen die betrokken zijn bij perinatale witte stof letsel. Er zijn verschillende muismodellen van witte stof ziekten waarbij cellen van oligodendrocyt afstamming en de beschikbaarheid van deze populatie zorgt voor diepgaand onderzoek naar de mechanismen die zowel de schade als het nut van de mogelijke celtherapie opties te verkennen veroorzaken.
Deze studie werd gefinancierd door het National Institute of Health [NICHD P30HD024061 (AWP), NINDS K08NS063956 (AF), en R01NS028208 (MVJ)] en de Kinderneurologie Foundation. De inhoud van dit rapport zijn uitsluitend de verantwoordelijkheid van de auteurs en vertegenwoordigen niet noodzakelijk de officiële standpunten van het National Institute of Health, DHHS. De auteurs hebben geen tegenstrijdige belangen die relevant zijn voor deze studie.
We willen Dr Devin Gary bedanken voor zijn inzicht en feedback over het gebruik van GRP cellen.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Naam van het serum | Vennootschap | Catalogusnummer | |
| DMEM / F12 01:01 | Invitrogen | 11320033 | |
| B27 | Invitrogen | 17504044 | |
| N2 | Invitrogen | 17502048 | |
| rH-FGF-basic | Invitrogen | PHG0026 | |
| Trypsine (0,05%) EDTA | Kwaliteit Biologische, Inc | 118-087-721 | |
| Poly-L-lysine HBr | Sigma | P1274-25mg | |
| Laminine | Sigma | L2020-1 mg | |
| DNase 1 | Sigma | DN25 |