Methodenartikel

High-Content Screening Differentiatie en Rijpingsanalyse van foetale en volwassen neurale stamcel-afgeleide oligodendrocyten precursor celculturen

DOI:

10.3791/61988

10 maart 2021

In dit artikel

Samenvatting

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

We beschrijven de productie van gemengde culturen van astrocyten en oligodendrocytenvoorlopercellen afgeleid van foetale of volwassen neurale stamcellen die differentiëren in volwassen oligodendrocyten, en in vitro modellering van schadelijke stimuli. De koppeling met een celgebaseerde high-content screeningtechniek bouwt een betrouwbaar en robuust screeningsysteem voor geneesmiddelen op.

Samenvatting

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

De belangrijkste hindernis bij het ontwikkelen van screeningstechnieken voor geneesmiddelen voor het beoordelen van de werkzaamheid van therapeutische strategieën bij complexe ziekten is het vinden van een evenwicht tussen in vitro vereenvoudiging en het opnieuw creëren van de complexe in vivo omgeving, samen met het belangrijkste doel, gedeeld door alle screeningstrategieën, het verkrijgen van robuuste en betrouwbare gegevens, zeer voorspellend voor in vivo vertaling.

Op het gebied van demyeliniserende ziekten zijn de meeste screeningstrategieën voor geneesmiddelen gebaseerd op onsterfelijke cellijnen of zuivere culturen van geïsoleerde primaire oligodendrocytenvoorlopercellen (OPC's) van pasgeboren dieren, wat leidt tot sterke vooroordelen als gevolg van het ontbreken van leeftijdsgerelateerde verschillen en van een echte pathologische aandoening of complexiteit.

Hier tonen we de opstelling van een in vitro systeem gericht op het modelleren van de fysiologische differentiatie / rijping van neurale stamcel (NSC) -afgeleide OPC's, gemakkelijk te manipuleren om pathologische aandoeningen na te bootsen die typerend zijn voor demyeliniserende ziekten. Bovendien omvat de methode isolatie van foetale en volwassen hersenen, waardoor een systeem ontstaat dat dynamisch differentieert van OPC's naar volwassen oligodendrocyten (OK's) in een spontane co-cultuur die ook astrocyten omvat. Dit model lijkt fysiologisch op het schildklierhormoon-gemedieerde myelinisatie- en myelineherstelproces, waardoor pathologische interferents kunnen worden toegevoegd die ziektemechanismen modelleren. We laten zien hoe we de twee belangrijkste componenten van demyeliniserende ziekten (d.w.z. hypoxie / ischemie en ontsteking) kunnen nabootsen, hun effect op ontwikkelingsmyelinisatie en volwassen myelineherstel kunnen recreëren en rekening houden met alle celcomponenten van het systeem, terwijl we ons concentreren op het differentiëren van OPC's.

Dit spontane gemengde model, in combinatie met celgebaseerde screeningtechnologieën met een hoog gehalte, maakt de ontwikkeling mogelijk van een robuust en betrouwbaar screeningsysteem voor geneesmiddelen voor therapeutische strategieën gericht op het bestrijden van de pathologische processen die betrokken zijn bij demyelinisatie en het induceren van remyelinisatie.

Inleiding

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

In het centrale zenuwstelsel (CZS) zijn myelinevormende cellen (oligodendrocyten, OK's) en hun voorlopers (oligodendrocytenvoorlopercellen, OPC's) verantwoordelijk voor ontwikkelingsmyelinisatie, een proces dat optreedt tijdens de peri- en postnatale periodes, en voor myeline-omzet en -herstel (remyelinisatie) op volwassen leeftijd1. Deze cellen zijn zeer gespecialiseerd en interageren anatomisch en functioneel met alle andere gliale en neuronale componenten, waardoor ze een fundamenteel onderdeel zijn van de structuur en functie van het CZS.

Demyeliniserende gebeurtenissen zijn betrokken bij verschillende CZS-verwondingen en -ziekten2en werken voornamelijk in op opc's en OK's door middel van multifactoriële mechanismen, zowel tijdens de ontwikkeling als tijdens de volwassenheid. De ongedifferentieerde voorlopers worden aangedreven door differentiërende factoren, voornamelijk schildklierhormoon (TH), in een gesynchroniseerd proces3 dat ertoe leidt dat de OPC specifieke stimuli herkent en erop reageert die proliferatie veroorzaken, migratie naar het niet-gemyeliniseerde axon en differentiatie in volwassen OK's die op hun beurt de myelineschede ontwikkelen4. Al deze processen worden fijn aangestuurd en vinden plaats in een complexe omgeving.

Vanwege de complexe aard van myelinisatie, remyelinisatie en demyelinisatiegebeurtenissen, is er een grote behoefte aan een vereenvoudigde en betrouwbare in vitro methode om de onderliggende mechanismen te bestuderen en nieuwe therapeutische strategieën te ontwikkelen, gericht op de belangrijkste cellulaire speler: de OPC5.

Om een in vitro systeem betrouwbaar te laten zijn, moet rekening worden gehouden met een aantal factoren: de complexiteit van de cellulaire omgeving, leeftijdsgebonden celintrinsieke verschillen, fysiologische TH-gemedieerde differentiatie, pathologische mechanismen en de robuustheid van de gegevens6. Inderdaad, de onvervulde behoefte in het veld is een model dat de complexiteit van de in vivo toestand nabootst, niet met succes bereikt door het gebruik van geïsoleerde zuivere OPC-culturen. Bovendien hebben de twee belangrijkste componenten van demyeliniserende gebeurtenissen, ontsteking en hypoxie / ischemie (HI), direct betrekking op andere celcomponenten die indirect de fysiologische differentiatie en rijping van OPC's kunnen beïnvloeden, een aspect dat niet kan worden bestudeerd in overgesimplificeerde in vitro modellen.

Uitgaande van een sterk voorspellend cultuursysteem, is de volgende en meer algemene uitdaging de productie van robuuste en betrouwbare gegevens. In deze context is celgebaseerde high-content screening (HCS) de meest geschikte techniek7, omdat ons doel ten eerste is om de hele cultuur in een automatische workflow te analyseren, waarbij de vertekening van het kiezen van representatieve velden wordt vermeden, en ten tweede om de automatische en gelijktijdige generatie van op beeldvorming gebaseerde gegevens met een hoog gehalte te verkrijgen8.

Aangezien de belangrijkste behoefte is om de beste balans te bereiken tussen in vitro vereenvoudiging en in vivo-nabootsende complexiteit, presenteren we hier een zeer reproduceerbare methode voor het verkrijgen van OPC's afgeleid van neurale stamcellen (NSC's) geïsoleerd uit de foetale voorhersenen en de volwassen subventrikelzone (SVZ). Dit in vitro model omvat het gehele OPC-differentiatieproces, van multipotent NSC tot volwassen/myeliniserend OL, op een fysiologische TH-afhankelijke manier. De resulterende cultuur is een dynamisch differentiërend/rijpend systeem dat resulteert in een spontane co-cultuur die voornamelijk bestaat uit differentiërende OPC's en astrocyten, met een laag percentage neuronen. Deze primaire cultuur bootst de complexe in vivo omgeving beter na, terwijl de stamcelafleiding eenvoudige manipulaties mogelijk maakt om de gewenste cellijnverrijking te verkrijgen.

In tegenstelling tot andere screeningstrategieën voor geneesmiddelen met behulp van cellijnen of zuivere culturen van primaire OPC's, maakt de hier beschreven methode de studie mogelijk van het effect van pathologische interferenten of therapeutische moleculen in een complexe omgeving, zonder de focus op het gewenste celtype te verliezen. De beschreven HCS-workflow maakt een analyse van de levensvatbaarheid van cellen en afstammingsspecificaties mogelijk, evenals afstammingsspecifieke celdood en morfologische parameters.

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

Protocol

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

Alle dierprotocollen die hierin worden beschreven, zijn uitgevoerd volgens de richtlijnen van de Raad van de Europese Gemeenschap (86/609/EEG) en voldoen aan de richtlijnen die zijn gepubliceerd in de NIH-gids voor de verzorging en het gebruik van proefdieren.

1. Oplossingen en reagentia

  1. Bereid standaard medium voor: DMEM / F12 GlutaMAX 1x; 8 mmol/L HEPES; 100 U/100 μg penicilline/streptomycine (1% p/s); 1x B27; 1x N-2.
  2. Neurosfeermedium bereiden: voeg 10 ng / ml bFGF toe; 10 ng/ml EFG naar standaardmedium.
  3. Oligosfeer/OPC-medium bereiden: voeg 10 ng/ml bFGF toe; 10 ng/ml PDGF-AA tot standaard medium.
  4. Oligodendroctye differentiatiemedium bereiden: voeg 50 nM T3 toe; 10 ng/ml CNTF; 1x N-acetyl-L-cysteïne (NAC) tot standaard medium.
  5. Bereid niet-enzymatische dissociatiebuffer voor: voeg 1% P/S toe aan de niet-enzymatische dissociatiebuffer en houd ijskoud.
  6. Bereid sucrose-oplossing: HBSS, 0,3 g/ml sucrose.
  7. BSA-wasoplossing bereiden: EBSS, 40 mg/ml BSA, 0,02 ml/l HEPES.
  8. Bereid enzymatische dissociatiebuffer voor: HBSS, 5,4 mg / ml D-glucose, 15 mmol / L HEPES, 1,33 mg / ml trypsine, 0, 7 mg / ml hyaluronidase, 80 U / ml DNase.
  9. Bereid cytokinemix voor: TGF-β1, TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-17 en IFN-γ (elk 20 ng / ml).
  10. Cytokinemixmiddel bereiden: 0,04% van de voorraad (10% glycerol/100 nM glycine/25 nM Tris, pH 7,3).
  11. Bereid zuurstof-glucosedeprivatiemedium voor: standaardmedium met DMEM zonder glucose. Afhankelijk van de strengheid van de gewenste glucosedeprivatieconditie, is het mogelijk om ook B27 en / of N2 uit het medium te verwijderen om glucosegerelateerde verbindingen (bijv. D-Galactose in B27) te vermijden.

2. Dissectie en NSC isolatie

OPMERKING: Foetale en volwassen NSC's werden geïsoleerd uit E13,5 foetale voorhersenen of 2,5 maanden oude volwassen subventrikelzone (SVZ), volgens het Ahlenius- en Kokaia-protocol9 met wijzigingen.

  1. Foetale NSC-culturen
    OPMERKING: Bereid voordat u met de dissecties begint, buisjes van 1,5 ml met elk 150 μL niet-enzymatische dissociatiebuffer; maak petrischaaltjes schoon en voeg ijskoude HBSS toe.
    1. Verzamel de embryo's op E13.5 - 14.5 van getimede zwangere muizen en plaats ze in een petrischaal met koude HBSS.
    2. Onthoofd de embryo's met een tang.
    3. Plaats de hoofden van de embryo's in een schone petrischaal met ijskoude PBS en verwijder de huid van de schedel met een tang, met behulp van een vergrootglas of een stereoscoop.
    4. Zodra de hersenen zichtbaar zijn en van de huid zijn ontdaan, knijp je het uit door druk uit te oefenen aan de zijkanten met een tang.
    5. Verwijder het cerebellum, houd alleen de voorhersenen en verwijder de hersenvliezen met een tang.
    6. Plaats het geïsoleerde weefsel in de niet-enzymatische dissociatiebuffer en herhaal de dissectiestappen met de andere embryo's. Steek het weefsel van 2-3 dieren in elke buis met de buffer.
    7. Incubeer bij 37 °C gedurende 15 minuten onder continu schudden.
    8. Voeg na de incubatie 850 μL standaardmedium toe en meng door pipetteren totdat de suspensie vrij is van klonten.
    9. Als niet-gedissocieerd weefsel nog steeds zichtbaar is, wacht dan 2 minuten bij RT totdat het zich op de bodem van de buis afzet.
    10. Wanneer de dissociatie is voltooid, telt u de cellen en plaatst u ze in suspensie met een dichtheid van 10-50 cellen / μL in een T-25- of T-45-kolf met 10-30 ml neurosfeermedium, in een verticale positie gehouden om celadhesie te voorkomen.
  2. Volwassen NSC-culturen
    1. Offer dieren door cervicale dislocatie.
    2. Verzamel hersenen van 4-5 muizen in een buis van 50 ml met ijskoude HBSS.
    3. Plaats de hersenen op een koud steriel oppervlak. Gebruik hiervoor een T-25 kolf gevuld met water en 's nachts op -20 °C geplaatst. Bedek op het moment van het experiment de kolf met steriele aluminiumfolie.
    4. Plaats de ventrale kant van de hersenen naar beneden, in rostro-caudale richting, en verwijder de reukbollen met een scheermesje.
    5. Snijd met een scheermesje 2-3 coronale plakjes van 1 mm dikte, van de cortex tot het optische chiasma.
    6. Plaats de plakjes op het koude oppervlak in een ventro-dorsale positie en identificeer het corpus callosum en de twee laterale ventrikels.
    7. Gebruik een vergrootglazen of een stereoscoop om de wanden van de laterale ventrikels te isoleren en zorg ervoor dat u geen stukjes van het corpus callosum draagt.
    8. Plaats het geïsoleerde weefsel in de enzymatische dissociatiebuffer (5-10 ml) en incubeer bij 37 °C gedurende 15 minuten.
    9. Meng de oplossing, pipetteer meerdere keren (minstens 50) en incubeer opnieuw bij 37 °C gedurende 10 minuten.
    10. Neutraliseer de trypsine door 5 ml standaard kweekmedium toe te voegen en filtreer de oplossing met een filter van 70 μm.
    11. Centrifugeer de gefilterde oplossing gedurende 5 minuten bij 400 x g.
    12. Resuspend de pellet in de sacharoseoplossing en centrifugeer gedurende 10 min bij 500 x g.
    13. Resuspend de pellet in BSA wasoplossing en centrifugeer gedurende 7 min bij 400 x g.
    14. Resuspend de pellet in het standaard kweekmedium, tel de cellen en voer de beplating uit zoals hierboven beschreven (in stap 2.1.10).

3. Primaire neurosferen

  1. Voeg elke 2 dagen de groeifactoren (bFGF/EGF) toe.
  2. Verander elke 4-6 dagen (afhankelijk van de celdichtheid) de helft van het medium als volgt:
    1. Breng de volledige celsuspensie over in een buis van 15 of 50 ml.
    2. Centrifugeer gedurende 5 min bij 400 x g.
    3. Verwijder de helft van het volume.
    4. Voeg dezelfde hoeveelheid vers medium toe, meng voorzichtig door te pipetteren en voeg groeifactoren toe.

4. Oligosferen

OPMERKING: Oligodendrocytendifferentiatie wordt uitgevoerd volgens het Chen-protocol10 met wijzigingen.

  1. Wanneer de neurosferen een diameter van 100-150 μm bereiken, zijn ze klaar om te worden gepasseerd. Breng hiervoor de volledige celsuspensie over naar een buis van 15 of 50 ml en centrifugeer gedurende 5 minuten bij 400 x g.
    1. Evalueer snel de diameter door foto's van de bollen te maken met behulp van een omgekeerde lichtmicroscoop en deze te openen met ImageJ-software.
    2. Klik op het menu Analyseren en selecteer in het venster Extra de optie Schaalbalk.
    3. Stel 150 μm in als Breedte in micron en vergelijk de schaalbalk met de bollen.
  2. Verwijder het volledige volume door inversie en resuspend de pellet in 180 μL vers standaard kweekmedium. Pipetteer 50 keer om de uitsplitsing van de bollen mogelijk te maken.
  3. Voeg 810 μL vers standaard kweekmedium toe, tel de cellen en plaats ze opnieuw zoals beschreven voor de neurosferen.
  4. Voeg elke 2 dagen bFGF/PDGF-AA 10 ng/ml toe.
  5. Verander elke 4-6 dagen (afhankelijk van de celdichtheid) de helft van het medium als volgt:
  6. Breng de volledige celsuspensie over in een buis van 15 of 50 ml.
  7. Centrifugeer gedurende 5 min bij 400 x g.
  8. Verwijder de helft van het volume.
  9. Voeg dezelfde hoeveelheid vers medium toe, meng voorzichtig door te pipetteren en voeg groeifactoren toe.

5. Plaatcoating

  1. Poly-D,L-ornithine/laminine coating: voeg ten minste 2 dagen voor het platen van de OPC's 50 μg/ml poly-D,L-ornithine oplossing, verdund in PBS, toe aan elke put (40 μL/put voor 96-well platen) en incubateer bij RT een nacht.
  2. Verwijder de volgende dag de vloeistof en was drie keer met gedestilleerd steriel water.
  3. Laat de borden een nacht drogen bij RT. Voeg de volgende dag een laminineoplossing verdund in PBS toe (5 μg/ml; 40 μl/putje voor 96-putplaten) en incubeer gedurende 2 uur bij 37 °C.

6. Celzaaien

  1. Wanneer de oligosferen een diameter van 100-150 μm bereiken, zijn ze klaar om te worden gedissocieerd en gezaaid op de met poly-D, L-ornithine / laminine gecoate platen. Breng hiervoor de volledige celsuspensie over naar een buis van 15 of 50 ml en centrifugeer gedurende 5 minuten bij 400 x g (zoals aangegeven in stap 4.1)
  2. Verwijder het volledige volume door inversie en resuspend de pellet in 180 μL vers standaard kweekmedium. Pipetteer 50 keer om de uitsplitsing van de bollen mogelijk te maken.
  3. Voeg 810 μL vers standaard kweekmedium toe en tel de cellen.
  4. Verwijder de laminine-oplossing uit de putjes en plaats de cellen op 3.000 cel/cm2 dichtheid (100 μL/put voor 96-putplaten).

7. OPC differentiatie inductie

  1. Verwijder na 3 dagen het volledige medium en voeg hetzelfde volume oligodendrocytendifferentiatiemedium toe.
  2. Ververs de helft van het medium om de 4 dagen en voeg elke 2 dagen een verse differentiatiemix (T3/CNTF/NAC) toe.

8. Inductie van ontstekingsgemedieerd differentiatieblok

  1. Voeg na neurosfeerdissociatie en oligosfeerproductie (sectie 4) het cytokinemengsel toe aan het kweekmedium en houd oligosferen blootgesteld aan cytokines gedurende de hele bolvormingsstap.
    OPMERKING: Het volume is afhankelijk van het aantal cellen, omdat voor de bolletjes die cellen vormen worden gezaaid bij 10-50 cellen / μL.
  2. Als het medium moet worden vervangen, verander dan het volledige volume en voeg het cytokinemengsel nogmaals toe.

9. Inductie van zuurstof-glucose deprivatie celdood

  1. Bij -1 DIV (2 dagen na celzaaien in multiwell platen), verwijder het medium en bewaar het in een nieuwe multiwell plaat.
  2. Voeg de helft van het volume (50 μL voor 96-well platen) ogd-medium (OGD-groep) of vers medium (controlegroep) toe. De halve hoeveelheid volume wordt gebruikt om de uitwisseling van zuurstof tussen de vloeistof en de lucht te verminderen.
  3. Plaats de OGD-groepsculturen in een luchtdichte hypoxiekamer verzadigd met 95% N2 en 5% CO2. Om verzadiging van de kamer te bereiken, laat u het gasmengsel gedurende 6 minuten bij 25 l/min stromen voordat u de kamerleidingen sluit.
  4. Incubeer de hypoxische kamer in de incubator gedurende 3 uur. De controlegroep en de platen met het medium die bij stap 9.1 zijn verwijderd en bewaard, moeten ook in de incubator worden achtergelaten.
  5. Verwijder het glucosevrije (OGD-groep) of het nieuwe medium (controlegroep) en voeg het medium toe dat bij stap 9.1 is verwijderd en bewaard.

10. Immunocytochemie

  1. Fixeer de cellen op het gewenste tijdstip met koude 4% paraformaldehyde gedurende 20 minuten bij RT.
  2. Was tweemaal met PBS (10 min incubatie voor elke wasbeurt bij RT).
  3. Incubeer 1 uur bij RT met de blokkerende oplossing (PBS Triton 0,3% met 1% BSA en 1% ezel/geit normaal serum).
  4. Incubeer met primair antilichaammengsel (tabel 1), verdund in PBS-triton 0,3%, 's nachts bij 4 °C.
  5. Was tweemaal met PBS (10 min incubatie voor elke wasbeurt bij RT).
  6. Incubeer met secundair antilichaam(tabel 1)oplossing verdund in PBS triton 0,3% met toevoeging van Hoechst 33258 gedurende 30 min bij 37 °C.
  7. Was tweemaal met PBS (10 min incubatie voor elke wasbeurt bij RT).

11. HCS-analyse van de levensvatbaarheid van cellen, afstammingssamenstelling en afstammingsspecifieke celdood

OPMERKING: De representatieve afbeeldingen en workflow van HCS worden weergegeven in figuur 2A,B.

  1. Selecteer het compartimentanalyse-algoritme in het hoofdmenu van de software (HCS Studio v 6.6.0) en selecteer Scannen in het hoofdmenu Test/Scanplaat ontwikkelen.
  2. Selecteer in het iDev-venster De optie Nieuw en selecteer vervolgens Algemeen hulpmiddel voor intensiteitsmeting in de sjabloon Test ontwikkelen.
  3. Klik op Maken aan de rechterkant van het menu en selecteer het 10x-doel.
  4. Hiermee wordt het menu Acquisitie configureren geopend. Selecteer in dit venster de volgende parameters: (a) aantal kanalen: de eerste voor de Nucleaire kleuring van Hoechst (BGRFR_386) en één voor elke afstammingsspecifieke marker die in de reactie wordt gebruikt (b) selecteer softwarefocus op kanaal 1 en autofocusinterval als 1 (c) selecteer het plaatmodel in de lijst.
  5. Bekijk in het acquisitiemenu de kwaliteit van de kleuring in verschillende putten en verschillende velden en selecteer handmatig de belichtingstijd door Vaste belichtingstijd in het menu te selecteren.
  6. Zodra de acquisitieparameters zijn ingesteld, selecteert u Mini Scan bovenaan het menu en selecteert u tien velden per put in twee putten per experimentele toestand. Dit maakt het mogelijk om alle analyseparameters in een subset van velden voor de hele plaat in te stellen.
  7. Wanneer de miniscan is voltooid, klikt u op de parameter Assay configureren om het algoritme van de analyse te configureren.
  8. Klik op Groepen configureren aan de rechterkant van het venster en sleep de putjes van de miniscan. Klik op de knop Toevoegen in de subsectie Groepen om de verschillende groepen te configureren.
  9. Volg de workflow aan de linkerkant van het venster stap voor stap om het hele algoritme te ontwikkelen. Selecteer eerst Afbeelding verwerken voor elk kanaal en klik op Achtergrond verwijderen en op het gewenste niveau.
  10. Identificeer en selecteer eerst de kernen door nucleaire kleuring. Klik op Primair object identificeren - Kanaal 1 om de echte kernen te selecteren en te voorkomen dat artefacten en puin worden geanalyseerd. Zoom hiervoor in op een representatief beeld van nucleaire kleuring en controleer of de kernen goed zijn omgeven door de omtrek die door de software is gebouwd. Het is mogelijk om de drempelwaarde te wijzigen en segmentatie-algoritmen toe te passen om afzonderlijke kernen beter te identificeren.
  11. Zodra de kernen correct zijn gedefinieerd, klikt u op de volgende stap: Primair object valideren. Selecteer Object.BorderObject.Ch1 om de analyse van kernen aan de rand van elke veldafbeelding te voorkomen. Selecteer Object.Area.Ch1 en verwijder, door de "lage" en "hoge" balken op de histogrammen te verplaatsen, al het geïdentificeerde puin of grote objecten die overeenkomen met aggregaten of artefacten.
  12. Controleer alle mini-scan representatieve afbeeldingen van alle experimentele omstandigheden om er zeker van te zijn dat de geselecteerde parameters bij alle parameters passen.
  13. Klik op Vlekken identificeren voor elk kanaal dat overeenkomt met de specifieke afstammingsmarkeringen en selecteer de ringwaarden: Breedte = 3 en Afstand = 0. Dit zal de identificatie van de cytoplasmatische fluorescentie mogelijk maken. Afhankelijk van de celdichtheid kunnen deze waarden worden aangepast. De software voorkomt automatisch overlapping tussen aangrenzende ringen.
  14. Selecteer Referentieniveaus in de workflow om de analyse samen te stellen. De instelling van de referentieniveaus zal het mogelijk maken om automatisch gecondenseerde kernen te tellen, op basis van de nucleaire grootte en nucleaire kleuringsintensiteit, en van specifieke markerpositieve cellen, op basis van de cytoplasmatische fluorescentie geïdentificeerd door de Ring.
  15. Klik eerst op Object.Area.Ch1. Selecteer in de mini-scanafbeeldingen een gecondenseerde kern en verplaats de "LOW" -balk op de histogrammen om alle kernen onder deze grootte als "gecondenseerd" te selecteren.
  16. Klik op Object.AvgIntensity.Ch1. Selecteer in de mini-scanafbeeldingen een gecondenseerde kern en verplaats de "HIGH" -balk op de histogrammen om alle kernen boven deze fluorescentie-intensiteit als "gecondenseerd" te selecteren.
  17. Klik op Object.RingAvgIntensity voor elk kanaal van afstammingsspecifieke markeringen. Selecteer in uw mini-scanafbeeldingen een positieve cel en verplaats de "HIGH" -balk op de histogrammen om alle cellen boven deze fluorescentie-intensiteit als "positief" te selecteren.
  18. Controleer alle mini-scan representatieve afbeeldingen van alle experimentele omstandigheden om er zeker van te zijn dat de geselecteerde parameters bij alle parameters passen.
  19. Selecteer in het bovenste menu Population Characterization en selecteer Event Subpopulation.
  20. Als Type 1-gebeurtenis selecteert u ObjectAreaCh1 in de linkerlijst, klikt u vervolgens op de knop EN > en selecteert u ten slotte ObjectAvgIntensityCh1. Dit zal de identificatie van gecondenseerde kernen mogelijk maken, als een combinatie van laag gebied en hoge intensiteit.
  21. Schakel in hetzelfde venster alle scanlimieten uit.
  22. Klik op Selecteer functies om op te slaan in het bovenste menu om de parameters te kiezen die u in de analyse wilt houden.
  23. Selecteer Well Features en verplaats van de linkerlijst naar rechts alleen de gewenste parameters: (a) SelectedObjectCountPErValidField (b) %EventType1ObjectCount (c) %High_RingAvgIntensity (Voor elk kanaal van de specifieke afstammingsmarkeringen).
    OPMERKING: Deze analyse geeft als uitlezing het totale aantal cellen, het percentage gecondenseerde kernen en het percentage afstammingsspecifieke positieve cellen voor elke geanalyseerde marker op het totale celnummer. Als het percentage van de verschillende afstammingslijnen alleen nodig is op levende cellen, is het mogelijk om de waarde "High_RingAvgIntensity" voor het kanaal (absoluut aantal positieve cellen) te behouden en het percentage op het totale celaantal opnieuw te berekenen na het aftrekken van het percentage dode cellen.
    1. Als alternatief is het mogelijk om de dode cellen uit de analyse te verwijderen en dezelfde parameters in te stellen die worden gebruikt om gecondenseerde kernen te identificeren (stappen 11.14-11.15) op de validatie van kernen (stap 11.11).
  24. Selecteer Scanplaat in het hoofdmenu en klik op het bordsymbool in het submenu Scaninstelling in het bovenste gedeelte om de te analyseren put te identificeren.
  25. Schrijf de naam van het experiment en de beschrijving en zodra alle instellingen zijn voltooid, drukt u op het afspeelsymbool.

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

Resultaten

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

De eerste fase van de kweek kan variëren in duur, afhankelijk van de zaaidichtheid en of de bollen van foetale of volwassen oorsprong zijn. Bovendien vertonen oligosferen een verminderde populatieverdubbeling in vergelijking met neurosferen(figuur 1B). Bovendien is de productie van bollen uit volwassen weefsel langzamer en kan het 2-3 weken duren om oligosferen te genereren in vergelijking met foetale die 1-2 weken kunnen duren, afhankelijk van de zaaidichtheid.

E...

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

Discussie

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

De complexe aard van myelinisatie/remyelinisatieprocessen en demyeliniserende gebeurtenissen maakt de ontwikkeling van voorspellende in vitro systemen uiterst uitdagend. De meest gebruikte screeningsystemen voor in vitro geneesmiddelen zijn meestal menselijke cellijnen of primaire zuivere OL-culturen, met toenemend gebruik van complexere coculturen of organotypische systemen15. Zelfs als dergelijke systemen worden gekoppeld aan technologieën met een hoog gehalte, blijven pure OL-culturen de voorke...

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

Openbaarmakingen

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

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

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

Ondersteund door MIUR National Technology Clustersproject IRMI (CTN01_00177_888744), en Regione Emilia-Romagna, Mat2Rep, POR-FESR 2014-2020.

Speciale dank aan Stichting IRET voor het hosten van het experimentele werk.

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

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
96-well plates - untreatedNUNC267313
B27 supplement (100x)GIBCO17504-044
basic Fibroblast Growth Factor (bFGF)GIBCOPHG0024
BSASigma-AldrichA2153
Ciliary Neurotropic Factor (CNTF)GIBCOPHC7015
DMEM w/o glucoseGIBCOA14430-01
DMEM/F12 GlutaMAXGIBCO31331-028
DNaseSigma-AldrichD5025-150KU
EBSSGIBCO14155-048
Epidermal Growth Factor (EGF)GIBCOPHG6045
HBSSGIBCO14170-088
HEPESGIBCO15630-056
HyaluronidaseSigma-AldrichH3884
IFN-γOrigeneTP721239
IL-17AOrigeneTP723199
IL-1βOrigeneTP723210
IL-6OrigeneTP723240
lamininGIBCO23017-051
N-acetyl-L-cysteineSigma-AldrichA9165
N2 supplement (50x)GIBCO17502-048
Non-enzymatic dissociation bufferGIBCO13150-016
PBSGIBCO70011-036
Penicillin / StreptomycinSigma-AldrichP4333
Platelet Derived Growth Factor (PDGF-AA)GIBCOPHG0035
poly-D,L-ornitineSigma-AldrichP4957
TGF-β1OrigeneTP720760
TNF-αOrigeneTP723451
TriiodothyronineSigma-AldrichT2752-1G
TrypsinSigma-AldrichT1426

Referenties

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Michalski, J. P., Kothary, R. Oligodendrocytes in a nutshell. Frontiers in Cellular Neuroscience. 9, 340(2015).
  2. Verden, D., Macklin, W. B. Neuroprotection by central nervous system remyelination: molecular, cellular, and functional considerations. Journal of Neuroscience Research. 94, 1411-1420 (2016).
  3. Raff, M. C., Lillien, L. E., Richardson, W. D., Burne, J. F., Noble, M. D. Platelet-derived growth factor from astrocytes drives the clock that times oligodendrocyte development in culture. Nature. 333, 562-565 (1988).
  4. Crawford, A. H., Chambers, C., Franklin, R. J. M. Remyelination: The true regeneration of the central nervous system. Journal of Comparative Pathology. 149, 242-254 (2013).
  5. Butt, A. M., Papanikolaou, M., Rivera, A. Physiology of oligodendroglia. Advances in Experimental Medicine and Biology. 11175, 117-128 (2019).
  6. Baldassarro, V. A., Giardino, L., Calzà, L. Oligodendrocytes in a dish for the drug discovery pipeline: the risk of oversimplification. Neural Regeneration Research. 16, 291-293 (2021).
  7. Buchser, W. Assay development guidelines for image-based high content screening, high content analysis and high content imaging. Assay Guidance Manual. 1, Eli Lilly & Company and the National Center for Advancing Translational Sciences. 1-80 (2014).
  8. Zanella, F., Lorens, J. B., Link, W. High content screening: seeing is believing. Trends in Biotechnology. 28, 237-245 (2010).
  9. Ahlenius, H., Kokaia, Z. Isolation and generation of neurosphere cultures from embryonic and adult mouse brain. Methods in Molecular Biology. 633, Clifton, N.J. 241-252 (2010).
  10. Chen, Y., et al. Isolation and culture of rat and mouse Oligodendrocyte Precursor Cells. Nature Protocols. 2 (5), 1044-1051 (2007).
  11. Baldassarro, V. A., et al. The role of nuclear receptors in the differentiation of Oligodendrocyte Precursor Cells derived from fetal and adult neural stem cells. Stem Cell Research. 37, 101443(2019).
  12. Baldassarro, V. A., et al. The role of nuclear receptors in the differentiation of Oligodendrocyte Precursor Cells derived from fetal and adult neural stem cells. Stem Cell Research. 37, 101443(2019).
  13. Fernández, M., Baldassarro, V. A., Sivilia, S., Giardino, L., Calzà, L. Inflammation severely alters thyroid hormone signaling in the central nervous system during experimental allergic encephalomyelitis in rat: direct impact on OPCs differentiation failure. Glia. 64, 1573-1589 (2016).
  14. Baldassarro, V. A., Marchesini, A., Giardino, L., Calzà, L. Differential effects of glucose deprivation on the survival of fetal versus adult neural stem cells-derived Oligodendrocyte Precursor Cells. Glia. , 23750(2019).
  15. Merrill, J. E. In vitro and in vivo pharmacological models to assess demyelination and remyelination. Neuropsychopharmacology. 34, 55-73 (2009).
  16. Lariosa-Willingham, K. D., et al. A high throughput drug screening assay to identify compounds that promote oligodendrocyte differentiation using acutely dissociated and purified oligodendrocyte precursor cells. BMC Research Notes. 9, 419(2016).
  17. Dincman, T. A., Beare, J. E., Ohri, S. S., Whittemore, S. R. Isolation of cortical mouse oligodendrocyte precursor cells. Journal of Neuroscience Methods. 209, 219-226 (2012).
  18. Fancy, S. P. J., Chan, J. R., Baranzini, S. E., Franklin, R. J. M., Rowitch, D. H. Myelin regeneration: a recapitulation of development. Annual Review of Neuroscience. 34, 21-43 (2011).
  19. Franklin, R. J. M., Ffrench-Constant, C. Regenerating CNS Myelin - from mechanisms to experimental medicines. Nature Reviews Neuroscience. 18, 753-769 (2017).
  20. Baldassarro, V. A., Marchesini, A., Giardino, L., Calzà, L. PARP activity and inhibition in fetal and adult Oligodendrocyte Precursor Cells: effect on cell survival and differentiation. Stem Cell Research. 22, 54-60 (2017).
  21. Leong, S. Y., et al. Oligodendrocyte Progenitor Cells (OPCs) from adult human brain expressed distinct microRNAs compared to OPCs in development. Neurology. 82, (2014).
  22. Bribián, A., et al. Functional heterogeneity of mouse and human brain OPCs: relevance for preclinical studies in multiple sclerosis. Journal of Clinical Medicine. 9, 1681(2020).
  23. Jäkel, S., et al. Altered Human Oligodendrocyte Heterogeneity In Multiple Sclerosis. Nature. 566, 543-547 (2019).
  24. Medina-Rodríguez, E. M., Arenzana, F. J., Bribián, A., de Castro, F. Protocol to isolate a large amount of functional oligodendrocyte precursor cells from the cerebral cortex of adult mice and humans. PloS One. 8, 81620(2013).
  25. Baldassarro, V. A., et al. Cell death in pure-neuronal and neuron-astrocyte mixed primary culture subjected to oxygen-glucose deprivation: the contribution of poly(ADP-Ribose) polymerases and caspases. Microchemical Journal. 136, 215-222 (2018).

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

Isolatie van neurale stamcellenoligodendrogene precursorcellenfoetaal adult breinoligodendrocytendifferentiatiezuurstof en glucosegebrekontsteking gemedieerde blokkadecelcultuurassaysmyelisatie en remyelinatieanalysespontane gemengde cultuur

Gerelateerde artikelen