Methodenartikel

Lasermicrodissectie van neuronen van Gedifferentieerd Human Neuroprogenitor Cellen in Cultuur

DOI:

10.3791/50487

16 september 2013

In dit artikel

Samenvatting

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Menselijke neuroprogenitor cellen (NPC) werden uitgebreid onder uitdijende omstandigheden. NPCs werden gedifferentieerd in neuron-rijke culturen in aanwezigheid van een combinatie van neurotrofinen. Neuronale merkers werden gedetecteerd door immunofluorescentie kleuring. Om een ​​zuivere populatie van neuronen te isoleren, werden NPCs gedifferentieerd PEN membraan glijbanen en lasermicrodissectie werd uitgevoerd.

Samenvatting

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Neuroprogenitor cellen (NPC) geïsoleerd uit de humane foetale hersenen werden onder proliferatieve aandoeningen uitgebreid in de aanwezigheid van epidermale groeifactor (EGF) en fibroblast groeifactor (FGF) een overvloedige toevoer van cellen. NPCs werden gedifferentieerd in de aanwezigheid van een nieuwe combinatie van zenuwgroeifactor (NGF), van hersenen afgeleide neurotrofe factor (BDNF), dibutyryl cAMP (DBC) en retinoïnezuur op de vaat bekleed met poly-L-lysine en muis laminine te verkrijgen neuron -rijke culturen. NPCs werden gedifferentieerd in afwezigheid van neurotrofinen, DBC en retinoïnezuur en in aanwezigheid van ciliaire neurotrofe factor (CNTF) naar astrocyt-rijke culturen verkregen. Gedifferentieerde NPCs werden gekenmerkt door immunofluorescentiekleuring voor een panel van neuronale markers inclusief NeuN, synapsine, acetylcholinesterase, synaptofysine en GAP43. Gliale fibrillaire zuur eiwit (GFAP) en STAT3, astrocyten markers, werden gedetecteerd in 10-15% van de gedifferentieerde NPCs. Ter vergemakkelijkingceltype specifieke moleculaire karakterisering, werd lasermicrodissectie uitgevoerd om neuronen gekweekt op polyethyleennaftalaat (PEN) membraan dia's te isoleren. De in deze studie beschreven methoden leveren waardevolle instrumenten om ons begrip van de moleculaire mechanismen van neurodegeneratie te bevorderen.

Inleiding

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Permanente neurogenese is gekend om in subventriculaire zone van de laterale ventrikels en de subgranulaire laag van de dentate gyrus van de volwassen zoogdierhersenen 1. Neuroprogenitor cellen (NPC's) die afkomstig zijn uit deze regio's zijn multipotente cellen die kunnen differentiëren tot neuronen, astrocyten en oligodendrocyten 2. NPCs hebben gegenereerd belang omdat zij kunnen worden getransplanteerd in patiënten met diverse neurodegeneratieve aandoeningen zoals de ziekte van Parkinson, amyotrofische laterale sclerose, beroerte en ziekte (AD) 3 Alzheimer. Onderzoeken met NPC het algemeen gericht op deze transplantatie hoek maar de mogelijkheden van NPC-afgeleide neuronen als celcultuurmodel het mechanisme van neurodegeneratie bepalen niet volledig benut. Eerdere studies hebben algemeen gebruikt na mitotische neuronen geïsoleerd uit inproefdierhersenen weefsels die moeten worden geïsoleerd voor elk experiment zij nietzelfvernieuwende. Hoewel humane neuroblastoma cellijnen zoals SH-SY5Y en SK-N-MC cellen kunnen worden geëxpandeerd, hebben zij niet de kenmerken van primaire neuronen. Menselijke NPCs, anderzijds, hebben zowel voordelen omdat ze kunnen worden uitgebreid voor meerdere doorgangen en kunnen worden gedifferentieerd om een celpopulatie genereren met de kenmerken van primaire neuronen 4,5. In de huidige studie, een nieuwe differentiatie protocol beschrijven we een consistente neuron-rijke bevolking te verkrijgen uit commercieel beschikbare NPC's geïsoleerd uit menselijke foetale hersenen. Omdat deze kweken bevatten een klein percentage van gliacellen, zijn ook andere methoden om een ​​zuivere populatie van neuronen voor moleculaire karakterisering te isoleren. Laser capture microdissectie (LCM) is een nieuwe techniek waarbij een homogene populatie van cellen van een weefselsectie selectief kan worden vastgelegd voor genexpressieanalyse 6. Het brein is een heterogeen weefsel dat bestaat uit neuronen, glia en andere mobiele types. LCM is gebruikt om neuron-specifieke genexpressie te bepalen analyses 7-10. We hebben eerder uitgevoerd LCM van hippocampale neuronen uit AD (Tg2576) muis hersenen secties om verminderde expressie van cyclisch AMP respons element binding protein (CREB) en BDNF blijkt specifiek in de hippocampus neuronen 11. In deze studie beschrijven we procedures voor de uitbreiding van menselijke NPCs, neuronale differentiatie, immunofluorescentie kleuring voor neuronale merkers en LCM voor het isoleren van neuronen gekweekt op objectglaasjes PEN membraan.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Uitbreiding van Human NPCs (figuur 1)

  1. Herleven de bevroren voorraad menselijk NPCs uit foetale hersenen (Lonza, Walkersville, MD, USA) en cultuur ze in suspensie in de T-75 kolven als neurosferen (figuur 1A) in Neurobasal medium dat proliferatie supplementen, EGF (10 ng / ml) en FGF (10 ng / ml).
  2. Na 3 dagen kweken dragen de neurosferen een 15 ml buis en centrifugeer bij 500 rpm gedurende 5 minuten.
  3. Verwijder het supernatant met achterlating van ~ 100 ul medium boven de cel pellet en zetten in een Eppendorf buis. Een 100 pl celpellet voldoende te splitsen in 2 T-75 kolven. Indien minder, vermindering van het aantal flessen als neuroprogenitor cellen niet te woekeren als splitsen dun.
  4. Vermaal de pellet met 200 ul tip 50x terwijl de 200 ul tip tegen de bodem van de buis. Verdeel de celsuspensie even in twee delen en voeg ze toe aan 2 T-75 kolven (1-2 split), een voor voortgezetexpansie en andere voor differentiatie.
  5. Ga door met de cultuur van de neuroprogenitor cellen voor uitbreiding (eerste fles) door het veranderen van het medium om de 4-5 dagen tot de neurosferen bereiken hun oorspronkelijke formaat van 300-500 micrometer. Verander medium door centrifugeren (500 tpm, 5 min), gooi de oude medium en voeg nieuwe medium.

2. Differentiatie van Human NPCs in een Neuron-rijke cultuur (figuur 2)

  1. Voor differentiatie van neuroprogenitor cellen in een neuron rijke cultuur, plaats een enkel dekglaasje in elk putje van een 24-wells plaat en jas met 100 ug / ml van poly-L-lysine door het toevoegen van 500 pi in elk putje. Incubeer de gerechten voor 30 minuten bij kamertemperatuur.
  2. Zuig het poly-L-lysine-oplossing en spoel de plaat met steriel water.
  3. Vervolgens vacht de putjes van de plaat met 500 ui 5 ug / ml muis laminine en incubeer gedurende 30 minuten. Na incubatie was de putjes met PBS.
  4. 4 dagen na splitting van de cellen (stap 1.4), breng de kleine neurosferen in de kolf de vermelding "For differentiatie 'in de gecoate gerechten in een dichtheid van ~ 500 neurosferen per putje van een 24-wells plaat.
  5. Na 6 uur, als de neurosferen hechten aan de schaal, verwijdert de proliferatie medium en voeg differentiatiemedium bestaande uit Neurobasal medium, B27 supplement, NGF (20 ng / ml), BDNF (10 ng / ml), DBC (100 mM), en retinoïnezuur (2 uM).

3. Immunofluorescentiekleuring van gedifferentieerde NPCs (figuur 3)

  1. Na kweek van neuroprogenitor cellen in neuronale differentiatie medium voor twee weken, is een neuron-rijke cultuur verkregen. Spoel de neuronen keer in PBS en vervolgens oplossen in 4% paraformaldehyde gedurende 30 minuten. Eenmaal vastgesteld, spoel de cellen driemaal met PBS.
  2. Incubeer de cellen met permeabilisatie buffer (5% BSA en 0,2% Triton X-100 in PBS) bij kamertemperatuur gedurende 60 minuten.
  3. Incubeer de gerechten O / N bij 4 ° C ina shaker met de volgende combinatie van polyklonale en monoklonale antilichamen in 3% BSA in PBS: NeuN (1:250) en synapsin (1:250); acetyl cholinesterase (1:500) en synaptofysine (1:250); BDNF (1 : 500) en GAP43 (1:250); STAT3 (1:500) en GFAP (1:1000).
  4. Was de dekglaasjes driemaal met PBS en vervolgens geïncubeerd ze met anti-konijnen-Cy3 en anti-muis-FITC secundaire antilichamen bij kamertemperatuur in het donker gedurende 90 minuten. Na incubatie was de dekglaasjes driemaal met PBS.
  5. Plaats 10 ul van montage medium op een glasplaatje, neem de dekglaasje van de cultuur schotel met een tang, en plaats het ondersteboven op de montage medium. Zachtjes, veeg de overtollige montage medium en sluit de randen met nagellak.
  6. Onderzoek de immunostained neuronen in een fluorescentiemicroscoop.

4. Lasermicrodissectie van neuronen (figuur 4)

  1. Differentiëren NPCs in een neuron-rijke cultuur op PEN membraan dias bekleed met poly-L-lysine en muis laminine volgens de methode beschreven bij figuur 2 procedures.
  2. Voer alle daaropvolgende stappen onder RNAse-vrije omstandigheden.
  3. Vlekken op de culturen met behulp HistoGene Stain (Arcturus) om de cellen te visualiseren.
  4. Zoek het gebied van pure neuronale populaties verstoken van astrocyten met behulp van de routekaart beeld van de volledige dia met de Veritas LCM systeem. Markeer de neuronen met behulp van de tekengereedschappen.
  5. Voer laser capture van deze gebieden met computergestuurde precisie en automatisering in twee stappen. Eerste, IR (infrarood) wordt afgevuurd op meerdere plekken met een laservermogen instelling van 70 mW en een puls van 2500 usee om het membraan hechten aan de dop. Vervolgens wordt het gemarkeerde gebied uitgesneden met UV snijgereedschap op een laag niveau-instelling van 10 mV.
  6. Combinatie van deze processen selectief vangt de gemarkeerde gebieden van het PEN membraan op CapSure LCM macro caps. Wanneer de kap wordt opgetild, de membraan met de neurons houdt zich aan de dop.
  7. Isoleer totaal RNA van LCM monsters met behulp van een PicoPure RNA isolatie kit (Arcturus) en behandelen met DNase.
  8. Versterken de geïsoleerde RNA met behulp RiboAMP RNA amplificatie kit volgens de instructies van de kit.
  9. Voer Real time RT-PCR-analyse met TaqMan probes menselijk neurofilament zware keten (hNFHc) detecteren.

Afkortingen:

AD, ziekte van Alzheimer, BDNF, brain-derived neurotrophic factor, CREB, cyclisch AMP respons element bindend eiwit, DBC, dibutyryl cyclisch AMP, EGF, epidermale groeifactor, FGF, fibroblast groeifactor, GFAP, glia fibrillair zuur eiwit, LCM, laser vangen microdissection, NGF, Zenuwgroeifactor, NPC, neuroprogenitor cel, PEN, polyethyleennaftalaat.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Uitbreiding van NPCs (figuur 1)

Wanneer neurospheres worden afgebroken om een ​​enkele celsuspensie door trituratie, de pipetpunt moet de bodem van de buis raakt zodat er enige weerstand wanneer de suspensie op en neer gepipetteerd. Het aantal malen trituratie variëren tussen individuen en moet worden beslist proefondervindelijk door onderzoek van de resulterende celsuspensie onder een microscoop. Het is cruciaal om voldoende dichtheid celsuspensie verschaffen omdat de prolifer...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wij beschrijven in deze studie een neuron-rijke celcultuurmodel door differentiatie van zelf-vernieuwing neuroprogenitor menselijke cellen en een methode om een ​​zuivere populatie van neuronen isoleren laser capture microdissectie. We hebben een combinatie van NGF, BDNF, DBC en retinoïnezuur voor neuronale differentiatie van NPCs gebruikt. DBC wordt gebruikt om CREB een transcriptiefactor die neurogenese 12 verbetert activeren. Retinoïnezuur induceert celcyclus verlaten en vermindert de gliale bevolking

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Geen belangenconflicten te verklaren.

Dankbetuigingen

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit werk werd ondersteund door Merit Beoordeling subsidie ​​(NEUD-004-07F) van de Veterans Administration (SP).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Neuroprogenitor cellen (NPC's) LonzaPT-2599
Neurocult NS-A menselijk basaal mediumStamcel technologie5750
Neurocult NS-A ProliferatiesupplementStamcel technologie5753
Neurocult NS-A DifferentiatiesupplementStamcel technologie5754
B-27 Supplement (50x) Invitrogen17504-044
Humaan epidermale groeifactorStamcel technologie2633
Fibroblast groeifactor SigmaF0291
Hersengebonden neurotrofe factor Celsignalering3897S
Nervgroeifactor Invitrogen13257-019
Dibutyryl cyclisch AMPSigmaD-0627
poly-L-lysine SigmaP-5899
Muis laminine SigmaL-2020
RetinoïnezuurSigmaR-2625
STAT3 antilichaamCelsignalering9132
GFAP antilichaamCelsignalering3670
GAP43 antilichaamTransductielaboratoria612262
BDNF antilichaamMilliporeAB1534SP
Acetylcholinesterase antilichaam Santz cruzSc-11409
Synaptofysine antilichaamAbcamab18008-50
NeuN antilichaamChemiconMAB377
Synapsine antilichaamNovusNB300-104
Anti muis FITCJackson Immuno115-095-146
Onderzoekslaboratoria
Anti konijn Cy3Jackson Immuno711-165-152
Onderzoekslaboratoria
BSASigmaA1653
Triton-X 100Acros21568-2500
Paraformaldehye Fisher4042
Dekglas (Grote cirkeldekglas)Fisherbrand12-545-102
Montagemedium (Prolong Gold)InvitrogenP36930
Pen membraanApplied biosystemsLCM0521
Histogene LCM bevroren sectiestainingkitApplied biosystemsKIT0401
RiboAmp RNA AmplificatiekitApplied biosystemsKIT0201
Picopure RNA IsolatiekitApplied biosystemsKIT0202
CapsureMacro LCM capsApplied biosystemsLCM0211

Referenties

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Doetsch, F. The glial identity of neural stem cells. Nat Neurosci. 6, 1127-1134 (2003).
  2. Galli, R., Gritti, A., Bonfanti, L., Vescovi, A. L. Neural stem cells: an overview. Circ. Res. 92, 598-608 (2003).
  3. Kim, S. U., de Vellis, J. Stem cell-based cell therapy in neurological diseases: a review. J. Neurosci. Res. 87, 2183-2200 (2009).
  4. Breier, J. M., et al. Neural progenitor cells as models for high-throughput screens of developmental neurotoxicity: state of the science. Neurotoxicol. Teratol. 32, 4-15 (2010).
  5. Christie, V. B., et al. Retinoid supplementation of differentiating human neural progenitors and embryonic stem cells leads to enhanced neurogenesis in vitro. J Neurosci Methods. 193, 239-245 (2010).
  6. Bonner, R. F., et al. Laser capture microdissection: molecular analysis of tissue. Science. 278, 1481-1483 (1997).
  7. Vincent, V. A., DeVoss, J. J., Ryan, H. S., Murphy, G. M. Analysis of neuronal gene expression with laser capture microdissection. J. Neurosci. Res. 69, 578-586 (2002).
  8. Robles, Y., et al. Hippocampal gene expression profiling in spatial discrimination learning. Neurobiol. Learn Mem. 80, 80-95 (2003).
  9. Su, J. M., et al. Comparison of ethanol versus formalin fixation on preservation of histology and RNA in laser capture microdissected brain tissues. Brain Pathol. 14, 175-182 (2004).
  10. Shimamura, M., Garcia, J. M., Prough, D. S., Hellmich, H. L. Laser capture microdissection and analysis of amplified antisense RNA from distinct cell populations of the young and aged rat brain: effect of traumatic brain injury on hippocampal gene expression. Brain Res. Mol. Brain Res. 122, 47-61 (2004).
  11. Pugazhenthi, S., Wang, M., Pham, S., Sze, C. I., Eckman, C. B. Downregulation of CREB expression in Alzheimer's brain and in Abeta-treated rat hippocampal neurons. Mol. Neurodegener. 6, 60(2011).
  12. Dworkin, S., Mantamadiotis, T. Targeting CREB signalling in neurogenesis. Expert Opin. Ther. Targets. 14, 869-879 (2010).
  13. Trujillo, C. A., et al. Novel perspectives of neural stem cell differentiation: from neurotransmitters to therapeutics. Cytometry A. 75, 38-53 (2009).
  14. Pugazhenthi, S., et al. Varicella-zoster virus infection of differentiated human neural stem cells. J. Virol. 85, 6678-6686 (2011).
  15. Kamme, F., et al. Single-cell microarray analysis in hippocampus CA1: demonstration and validation of cellular heterogeneity. J. Neurosci. 23, 3607-3615 (2003).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Neuronal DifferentiationImmunofluorescent StainingNeuron Rich CulturePEN Membrane SlidesGene Expression AnalysisNeurotrophic Growth FactorsCell IsolationRNA Amplification

Gerelateerde artikelen