Name: Gecontroleerde corticale impact model van muis hersenletsel met therapeutische transplantatie van menselijk geïnduceerde pluripotente stamcel-afgeleide neurale cellen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-07-10T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 29 s
Description: Leer een gecontroleerd corticaal impactmodel van hersenletsel bij muizen met therapeutische transplantatie van menselijke iPSC-afgeleide neurale cellen. Deze methode biedt een reproduceerbaar raamwerk voor het bestuderen van herstelprocessen.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dit werk werd gesteund door een subsidie van het centrum voor Neurowetenschappen en regeneratieve geneeskunde (CNRM, Grant Number G170244014). We waarderen de hulp van Mahima Dewan en Clara Selbrede in pilotstudies voor het verwijderen van lijm. Kryslaine Radomski voerde voorlopige hersenletsel en celtransplantatie operaties uit. Amanda Fu en Laura Tucker van de USU CNRM Preklinische studies kern laboratorium verstrekt waardevol advies over dier chirurgie en gedrag testen, respectievelijk.

<ol><li>Maas, A. I. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Traumatic+brain+injury%3A+integrated+approaches+to+improve+prevention%2C+clinical+care%2C+and+research%5BTitle%5D)+AND+%22The+Lancet+Neurology%22%5BJournal%5D)">Traumatic brain injury: integrated approaches to improve prevention, clinical care, and research.</a> The Lancet Neurology. 16, 987-1048 (2017).</li>
<li>Murray, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Disability-adjusted+life+years+%28DALYs%29+for+291+diseases+and+injuries+in+21+regions%2C+1990-2010%3A+a+systematic+analysis+for+the+Global+Burden+of+Disease+Study+2010%5BTitle%5D)+AND+%22The+Lancet%22%5BJournal%5D)">Disability-adjusted life years (DALYs) for 291 diseases and injuries in 21 regions, 1990-2010: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2010.</a> The Lancet. 380, 2197-2223 (2012).</li>
<li>Taylor, C. A., Bell, J. M., Breiding, M. J., Xu, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Traumatic+Brain+Injury-Related+Emergency+Department+Visits%2C+Hospitalizations%2C+and+Deaths+-+United+States%2C+2007+and+2013%5BTitle%5D)+AND+%22Morbidity+and+mortality+weekly+report%3A+Surveillance+summaries%22%5BJournal%5D)">Traumatic Brain Injury-Related Emergency Department Visits, Hospitalizations, and Deaths - United States, 2007 and 2013.</a> Morbidity and mortality weekly report: Surveillance summaries. 66, 1-16 (2017).</li>
<li>Fehily, B., Fitzgerald, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Repeated+Mild+Traumatic+Brain+Injury%3A+Potential+Mechanisms+of+Damage%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Transplantation%22%5BJournal%5D)">Repeated Mild Traumatic Brain Injury: Potential Mechanisms of Damage.</a> Cell Transplantation. 26, 1131-1155 (2017).</li>
<li>Kulbe, J. R., Hall, E. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+traumatic+encephalopathy-integration+of+canonical+traumatic+brain+injury+secondary+injury+mechanisms+with+tau+pathology%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Neurobiology%22%5BJournal%5D)">Chronic traumatic encephalopathy-integration of canonical traumatic brain injury secondary injury mechanisms with tau pathology.</a> Progress in Neurobiology. 158, 15-44 (2017).</li>
<li>Romine, J., Gao, X., Chen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+cortical+impact+model+for+traumatic+brain+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Controlled cortical impact model for traumatic brain injury.</a> Journal of Visualized Experiments. , e51781(2014).</li>
<li>Schallert, T., Fleming, S. M., Leasure, J. L., Tillerson, J. L., Bland, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CNS+plasticity+and+assessment+of+forelimb+sensorimotor+outcome+in+unilateral+rat+models+of+stroke%2C+cortical+ablation%2C+parkinsonism+and+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropharmacology%22%5BJournal%5D)">CNS plasticity and assessment of forelimb sensorimotor outcome in unilateral rat models of stroke, cortical ablation, parkinsonism and spinal cord injury.</a> Neuropharmacology. 39, 777-787 (2000).</li>
<li>Mishra, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Decreased+resting+functional+connectivity+after+traumatic+brain+injury+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22PloS+ONE%22%5BJournal%5D)">Decreased resting functional connectivity after traumatic brain injury in the rat.</a> PloS ONE. 9, 95280(2014).</li>
<li>Sours, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Default+mode+network+interference+in+mild+traumatic+brain+injury+-+a+pilot+resting+state+study%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Default mode network interference in mild traumatic brain injury - a pilot resting state study.</a> Brain Research. 1537, 201-215 (2013).</li>
<li>Radomski, K. L., Zhou, Q., Yi, K. J., Doughty, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cortical+contusion+injury+disrupts+olfactory+bulb+neurogenesis+in+adult+mice%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Cortical contusion injury disrupts olfactory bulb neurogenesis in adult mice.</a> BMC Neuroscience. 14, 142(2013).</li>
<li>Wang, X., Gao, X., Michalski, S., Zhao, S., Chen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Traumatic+Brain+Injury+Severity+Affects+Neurogenesis+in+Adult+Mouse+Hippocampus%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Traumatic Brain Injury Severity Affects Neurogenesis in Adult Mouse Hippocampus.</a> Journal of Neurotrauma. 33, 721-733 (2016).</li>
<li>Aertker, B. M., Bedi, S., Cox, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strategies+for+CNS+repair+following+TBI%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Neurology%22%5BJournal%5D)">Strategies for CNS repair following TBI.</a> Experimental Neurology. 275 (3), 411-426 (2016).</li>
<li>Kikuchi, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+iPS+cell-derived+dopaminergic+neurons+function+in+a+primate+Parkinson%27s+disease+model%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Human iPS cell-derived dopaminergic neurons function in a primate Parkinson's disease model.</a> Nature. 548, 592-596 (2017).</li>
<li>Kondo, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Focal+transplantation+of+human+iPSC-derived+glial-rich+neural+progenitors+improves+lifespan+of+ALS+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Stem+Cell+Reports%22%5BJournal%5D)">Focal transplantation of human iPSC-derived glial-rich neural progenitors improves lifespan of ALS mice.</a> Stem Cell Reports. 3, 242-249 (2014).</li>
<li>Tong, L. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inhibitory+interneuron+progenitor+transplantation+restores+normal+learning+and+memory+in+ApoE4+knock-in+mice+without+or+with+Abeta+accumulation%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Neuroscience%3A+The+Official+Journal+of+the+Society+for+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Inhibitory interneuron progenitor transplantation restores normal learning and memory in ApoE4 knock-in mice without or with Abeta accumulation.</a> The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. 34, 9506-9515 (2014).</li>
<li>Takahashi, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Induction+of+pluripotent+stem+cells+from+adult+human+fibroblasts+by+defined+factors%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors.</a> Cell. 131, 861-872 (2007).</li>
<li>Lischka, F. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neonatal+mouse+cortical+but+not+isogenic+human+astrocyte+feeder+layers+enhance+the+functional+maturation+of+induced+pluripotent+stem+cell-derived+neurons+in+culture%5BTitle%5D)+AND+%22Glia%22%5BJournal%5D)">Neonatal mouse cortical but not isogenic human astrocyte feeder layers enhance the functional maturation of induced pluripotent stem cell-derived neurons in culture.</a> Glia. 66, 725-748 (2018).</li>
<li>Bouet, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+adhesive+removal+test%3A+a+sensitive+method+to+assess+sensorimotor+deficits+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Protocols%22%5BJournal%5D)">The adhesive removal test: a sensitive method to assess sensorimotor deficits in mice.</a> Nature Protocols. 4, 1560-1564 (2009).</li>
<li>Fleming, S. M., Ekhator, O. R., Ghisays, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+of+sensorimotor+function+in+mouse+models+of+Parkinson%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Assessment of sensorimotor function in mouse models of Parkinson's disease.</a> Journal of Visualized Experiments. , e50303(2013).</li>
<li>Paxinos, G., Franklin, K. B. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPaxinos%2C+G+%22The+mouse+brain+in+stereotaxic+coordinates.+Compact+2nd+edn%22">The mouse brain in stereotaxic coordinates. Compact 2nd edn</a>. , Elsevier Academic Press. (2004).</li>
<li>Jacobs, G. H., Williams, G. A., Cahill, H., Nathans, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emergence+of+novel+color+vision+in+mice+engineered+to+express+a+human+cone+photopigment%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Emergence of novel color vision in mice engineered to express a human cone photopigment.</a> Science. 315, 1723-1725 (2007).</li>
<li>Lundell, T. G., Zhou, Q., Doughty, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurogenin1+expression+in+cell+lineages+of+the+cerebellar+cortex+in+embryonic+and+postnatal+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Developmental+Dynamics%3A+An+Official+Publication+of+the+American+Association+of+Anatomists%22%5BJournal%5D)">Neurogenin1 expression in cell lineages of the cerebellar cortex in embryonic and postnatal mice.</a> Developmental Dynamics: An Official Publication of the American Association of Anatomists. 238, 3310-3325 (2009).</li>
<li>Kempermann, G., Kuhn, H. G., Gage, F. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((More+hippocampal+neurons+in+adult+mice+living+in+an+enriched+environment%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">More hippocampal neurons in adult mice living in an enriched environment.</a> Nature. 386, 493-495 (1997).</li>
<li>Piltti, K. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transplantation+dose+alters+the+dynamics+of+human+neural+stem+cell+engraftment%2C+proliferation+and+migration+after+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Stem+Cell+Research%22%5BJournal%5D)">Transplantation dose alters the dynamics of human neural stem cell engraftment, proliferation and migration after spinal cord injury.</a> Stem Cell Research. 15, 341-353 (2015).</li>
<li>Yu, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Severity+of+controlled+cortical+impact+traumatic+brain+injury+in+rats+and+mice+dictates+degree+of+behavioral+deficits%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Severity of controlled cortical impact traumatic brain injury in rats and mice dictates degree of behavioral deficits.</a> Brain Research. 1287, 157-163 (2009).</li>
<li>Kabadi, S. V., Hilton, G. D., Stoica, B. A., Zapple, D. N., Faden, A. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluid-percussion-induced+traumatic+brain+injury+model+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Protocols%22%5BJournal%5D)">Fluid-percussion-induced traumatic brain injury model in rats.</a> Nature Protocols. 5, 1552-1563 (2010).</li>
<li>Namjoshi, D. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Defining+the+biomechanical+and+biological+threshold+of+murine+mild+traumatic+brain+injury+using+CHIMERA+%28Closed+Head+Impact+Model+of+Engineered+Rotational+Acceleration%29%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Neurology%22%5BJournal%5D)">Defining the biomechanical and biological threshold of murine mild traumatic brain injury using CHIMERA (Closed Head Impact Model of Engineered Rotational Acceleration).</a> Experimental Neurology. 292, 80-91 (2017).</li>
<li>Shetty, A. K., Mishra, V., Kodali, M., Hattiangady, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Blood+brain+barrier+dysfunction+and+delayed+neurological+deficits+in+mild+traumatic+brain+injury+induced+by+blast+shock+waves%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Cellular+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Blood brain barrier dysfunction and delayed neurological deficits in mild traumatic brain injury induced by blast shock waves.</a> Frontiers in Cellular Neuroscience. 8, 232(2014).</li>
<li>Petraglia, A. L., Dashnaw, M. L., Turner, R. C., Bailes, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Models+of+mild+traumatic+brain+injury%3A+translation+of+physiological+and+anatomic+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Models of mild traumatic brain injury: translation of physiological and anatomic injury.</a> Neurosurgery. 75, Suppl 4 34-49 (2014).</li>
<li>Siebold, L., Obenaus, A., Goyal, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Criteria+to+define+mild%2C+moderate%2C+and+severe+traumatic+brain+injury+in+the+mouse+controlled+cortical+impact+model%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Neurology%22%5BJournal%5D)">Criteria to define mild, moderate, and severe traumatic brain injury in the mouse controlled cortical impact model.</a> Experimental Neurology. 310, 48-57 (2018).</li>
<li>Tucker, L. B., Fu, A. H., McCabe, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Performance+of+Male+and+Female+C57BL%2F6J+Mice+on+Motor+and+Cognitive+Tasks+Commonly+Used+in+Pre-Clinical+Traumatic+Brain+Injury+Research%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Performance of Male and Female C57BL/6J Mice on Motor and Cognitive Tasks Commonly Used in Pre-Clinical Traumatic Brain Injury Research.</a> Journal of Neurotrauma. 33, 880-894 (2016).</li>
<li>Rose, S. C., Fischer, A. N., Heyer, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+long+is+too+long%3F+The+lack+of+consensus+regarding+the+post-concussion+syndrome+diagnosis%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Injury%22%5BJournal%5D)">How long is too long? The lack of consensus regarding the post-concussion syndrome diagnosis.</a> Brain Injury. 29, 798-803 (2015).</li>
<li>Hurst, J. L., West, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Taming+anxiety+in+laboratory+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Methods%22%5BJournal%5D)">Taming anxiety in laboratory mice.</a> Nature Methods. 7, 825-826 (2010).</li>
<li>Li, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+behavioral+testing+after+focal+ischemia+in+the+mouse%3A+functional+recovery+and+the+effects+of+gender%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Neurology%22%5BJournal%5D)">Chronic behavioral testing after focal ischemia in the mouse: functional recovery and the effects of gender.</a> Experimental Neurology. 187, 94-104 (2004).</li>
<li>Andersen, A. B., Finger, S., Andersen, C. S., Hoagland, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sensorimotor+cortical+lesion+effects+and+treatment+with+nimodipine%5BTitle%5D)+AND+%22Physiology+%26+Behavior%22%5BJournal%5D)">Sensorimotor cortical lesion effects and treatment with nimodipine.</a> Physiology & Behavior. 47, 1045-1052 (1990).</li>
<li>Al-Ali, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+mTOR+Substrate+S6+Kinase+1+%28S6K1%29+Is+a+Negative+Regulator+of+Axon+Regeneration+and+a+Potential+Drug+Target+for+Central+Nervous+System+Injury%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Neuroscience%3A+The+Official+Journal+of+the+Society+for+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">The mTOR Substrate S6 Kinase 1 (S6K1) Is a Negative Regulator of Axon Regeneration and a Potential Drug Target for Central Nervous System Injury.</a> The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. 37, 7079-7095 (2017).</li>
<li>Pleasant, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rate+of+neurodegeneration+in+the+mouse+controlled+cortical+impact+model+is+influenced+by+impactor+tip+shape%3A+implications+for+mechanistic+and+therapeutic+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Rate of neurodegeneration in the mouse controlled cortical impact model is influenced by impactor tip shape: implications for mechanistic and therapeutic studies.</a> Journal of Neurotrauma. 28, 2245-2262 (2011).</li>
</ol>

De auteurs hebben geen belangenconflicten te onthullen.

Mild CCI als modelsysteem voor het testen van experimentele regeneratieve therapie Het CCI-model is een waardevol hulpmiddel voor het onderzoeken van mechanismen van weefsel disfunctie na mechanisch letsel aan de cortex. De instelbaarheid van de blessure parameters is een aantrekkelijk kenmerk van dit model. Het veranderen van de Z-diepte van de impact, de snelheid of de verblijfstijd kan de ernst van het letsel verhogen of verlagen zoals gewenst door de onderzoeker10,</su...

Traumatisch hersenletsel (TBI) is een algemene term voor de verworven verwonding aan de hersenen als gevolg van ofwel indirecte mechanische krachten (rotatie versnelling/vertraging of contra coup) van slagen naar het hoofd of directe schade van objecten of Blast golven. Er wordt geschat dat TBI de oorzaak is van ruwweg 9% van de wereldwijde sterfgevallen en in een geschatte 50.000.000 jaar1,2wordt waargenomen. Een 2017 rapport van de centra voor ziektebestrijding en preventie geschat dat in 2013, waren er in totaal 2.800.000 ziekenhuis bezoeken en sterfgevallen als gevolg van TBI in de Verenigde Staten3. Veel mildere TBIs gaan elk jaar ongerapporteerd. Ernstige TBI kan leiden tot levenslange verslechtering van de cognitie, motorische functie, en de algehele kwaliteit van leven. De gevolgen van milde TBI, vooral repetitieve sportgerelateerde TBI, zijn pas onlangs gewaardeerd voor hun verraderlijke gezondheidseffecten4,5.
Preklinische modellering is een essentieel onderdeel van het ontwikkelen van nieuwe mechanistische inzichten en mogelijke herstellende therapie voor TBI. Het gecontroleerde corticale impact (CCI) model van TBI is een open-Head model van mechanische contusie letsel aan de cortex. De impact parameters kunnen worden aangepast om CCI letsels te produceren die variëren van mild tot ernstig6. CCI-verwondingen zijn eerder brand in plaats van diffuus, zoals te zien is bij andere gesloten hoofdmodellen van TBI. CCI kan worden uitgevoerd om een eenzijdige verwonding te induceren, zodat de contralaterale cortex kan dienen als een interne comparator. Dit protocol toont de kenmerken van een milde CCI aan een deel van de cortex dat primaire somatosensorische en motorische regio's omvat. Dit corticale gebied werd gekozen voor zijn betrokkenheid bij sensorimotorische gedragingen waarvoor talrijke gedrags tests letsel-geïnduceerde tekorten7kunnen detecteren. Gedrags verbeteringen als gevolg van therapeutische interventies voor TBI kunnen ook worden gedetecteerd.
Een kenmerk van TBI is wijdverspreide neurale disfunctie in de benadeelde regio. Gewonde neuronen ondergaan celdood, en neuronale netwerkconnectiviteit wordt verstoord8,9. TBI verstoort de werving van endogene stamcellen, wat leidt tot verder stroomafwaarts gedrag tekorten10,11.  Transplantatie van neurale stamcellen en stamcel-afgeleide cellen is onderzocht als een mogelijkheid om te herstellen van de functie in de gewonde hersenen. Naast het potentieel om beschadigde neurale circuits te herstellen, kunnen getransplanteerde cellen paracrine-effecten uitoefenen die neuronale overleving en functioneel herstel van TBI12bevorderen. Een verscheidenheid van celtypen zijn preclinically getransplanteerd om hun herstellende potentieel te evalueren in modellen van neurologische aandoeningen13,14,15. De recente popularisatie van geïnduceerde pluripotente stamceltechnologie16 heeft de ontwikkeling van talrijke menselijke stamcellijnen voor experimenteel gebruik vergemakkelijkt. Preklinisch onderzoek met hiPSC-afgeleide cellen is een belangrijke eerste stap om de potentiële therapeutische werkzaamheid van een bepaalde cellijn tegen menselijke ziektes te karakteriseren. Dit laboratorium heeft protocollen ontwikkeld om hiPSCs te differentiëren naar neurale fenotypes17 in het nastreven van transplanteer bare cellen om herstel van traumatisch hersenletsel te helpen.
Experimenten in dit protocol gebruiken een unilaterale CCI om TBI te induceren naar de linker somatosensorische en motorische cortex van volwassen muizen. Een milde CCI-blessure resulteert in een langdurig functioneel tekort in de rechter voorpoot dat wordt gebruikt om de effecten van de door hiPSC afgeleide neurale cel-engraftment op functioneel herstel bij te houden. Forepaw sensomotorische testen in dit protocol werd aangepast aan de methodologie van Bouet en collega's18 en werd eerder gedemonstreerd door Fleming en collega's19.  Dit protocol schetst een complete workflow voor het uitvoeren van een experimenteel hersenletsel, therapeutische transplantatie van heup cellen en gedrags-en histologische analyse van experimentele uitkomst maatregelen.

<table><tbody><tr><td>1 ml syringes</td><td>Becton Dickinson (BD)</td><td>&nbsp;309659</td><td></td></tr><tr><td>1.7 ml flip top test tubes</td><td>Denville</td><td>C2170</td><td></td></tr><tr><td>10 microliter syringe</td><td>Hamilton</td><td>7635-01</td><td></td></tr><tr><td>25G Precision Glide syringe needles</td><td>Becton Dickinson (BD)</td><td>&nbsp;305122</td><td></td></tr><tr><td>70% ethanol</td><td></td><td></td><td>Product of choice; varies by region</td></tr><tr><td>acetaminophen oral suspension</td><td>Tylenol (Children's)</td><td></td><td>Verdunn tot 1 mg/ml in water</td></tr><tr><td>anesthetic vaporizer</td><td>Vetland</td><td>521-11-22</td><td></td></tr><tr><td>animal handling cloth</td><td></td><td></td><td>Koop bij de winkel</td></tr><tr><td>Betadine</td><td>Purdue Products</td><td>NDC-67618-151-32</td><td></td></tr><tr><td>compressed oxygen</td><td></td><td></td><td>Product of choice; varies by region</td></tr><tr><td>cyclosporine A</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>30024-100mg</td><td></td></tr><tr><td>DAB staining kit</td><td>Vector Laboratories</td><td>SK-4100</td><td></td></tr><tr><td>dimethyl sulfoxide (DMSO)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D8418-500ml</td><td></td></tr><tr><td>DMEM</td><td>Invitrogen (ThermoFisher)</td><td>A14430-01</td><td></td></tr><tr><td>donkey anti-mouse IgG antibody, HRP conjugated</td><td>Jackson ImmunoResearch</td><td>715-035-151</td><td></td></tr><tr><td>electrical tape</td><td>3M Corporation</td><td></td><td>Koop bij de winkel</td></tr><tr><td>fine tweezers</td><td>Fine Science Tools</td><td>11254-20</td><td></td></tr><tr><td>forceps</td><td>Fine Science Tools</td><td>91106-12</td><td></td></tr><tr><td>glass capillary pipettes, 1 mm OD, 0.58 mm ID</td><td>World Precision Instruments</td><td>1B100F-3</td><td></td></tr><tr><td>High Speed Rotary Micromotor Kit</td><td>Foredom Electric Co.&nbsp;</td><td>K.1070 - K.107018</td><td></td></tr><tr><td>Ideal Micro Drill Burr Set Of 5</td><td>Cell Point Scientific&nbsp;</td><td>60-1000</td><td></td></tr><tr><td>Impact One Stereotaxic Impactor for CCI&nbsp;</td><td>Leica Biosystems</td><td>39463920</td><td></td></tr><tr><td>isoflurane</td><td>Baxter</td><td>NDC-10019-360-60</td><td></td></tr><tr><td>lab bench timers</td><td>Fisher Scientific</td><td>14-649-17</td><td></td></tr><tr><td>Micropipette puller</td><td>MicroData Instruments, Inc.</td><td>PMP-102</td><td>Elke puller is voldoende</td></tr><tr><td>Microscope cover slips</td><td>Fisherbrand</td><td>12-545-E</td><td></td></tr><tr><td>Microscope slide mounting medium</td><td></td><td></td><td>Product of choice</td></tr><tr><td>mirror</td><td></td><td></td><td>Koop bij de winkel</td></tr><tr><td>mouse anti-human nuclear antigen antibody</td><td>Millipore</td><td>MAB1281</td><td></td></tr><tr><td>Mouse on Mouse blocking kit</td><td>Vector Laboratories</td><td>BMK-2202</td><td></td></tr><tr><td>needle holder hemostat</td><td>Fine Science Tools</td><td>12002-12</td><td></td></tr><tr><td>ophthalmic ointment</td><td>Falcon Pharmaceuticals</td><td>NDC-61314-631-36</td><td></td></tr><tr><td>ophthalmic spring scissors</td><td>Fine Science Tools</td><td>15018-10</td><td></td></tr><tr><td>plastic box</td><td></td><td></td><td>Koop bij de winkel</td></tr><tr><td>plastic cylinder</td><td></td><td></td><td>Koop bij de winkel</td></tr><tr><td>QSI motorized syringe pump</td><td>Stoelting</td><td>53311</td><td></td></tr><tr><td>Removable needle compression fitting</td><td>Hamilton</td><td>55750-01</td><td></td></tr><tr><td>small rodent stereotaxic frame</td><td>Stoelting</td><td>51925</td><td></td></tr><tr><td>small scissors</td><td>Fine Science Tools</td><td>14060-09</td><td></td></tr><tr><td>StemPro Accutase</td><td>Invitrogen (ThermoFisher)</td><td>A1110501</td><td></td></tr><tr><td>Sterile alcohol prep pads</td><td>Fisherbrand</td><td>06-669-62</td><td></td></tr><tr><td>sterile cotton swabs/Kendall Q-tips</td><td>Tyco Healthcare</td><td>540500</td><td></td></tr><tr><td>Sterile saline</td><td>Hospira</td><td>NDC-0409-1966-07</td><td></td></tr><tr><td>Stopwatches (2)</td><td>Fisher Scientific</td><td>06-662-56</td><td></td></tr><tr><td>Superfrost Plus Gold microscope slides</td><td>Fisherbrand</td><td>15-188-48</td><td></td></tr><tr><td>sutures - 5.0 silk with curved needle</td><td>Oasis</td><td>MV-682</td><td></td></tr></tbody></table>

gecontroleerde corticale impact model van muis hersenletsel met therapeutische transplantatie van menselijk geïnduceerde pluripotente stamcel-afgeleide neurale cellen

Controlled Cortical Impact Model of Mouse Brain Injury with Therapeutic Transplantation of Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Neural Cells

Traumatisch hersenletsel (TBI) is een leidende oorzaak van morbiditeit en sterfte wereldwijd. Ziekte pathologie als gevolg van TBI vordert van de primaire mechanische belediging tot secundaire letsel processen, met inbegrip van apoptosis en ontsteking. Animal Modeling is waardevol geweest in de zoektocht naar het ontrafelen van letsel mechanismen en het evalueren van potentiële neuroprotectieve therapieën. Dit protocol beschrijft het gecontroleerde corticale impact (CCI) model van focal, open-Head TBI. Specifiek worden parameters voor het produceren van een milde eenzijdige corticale verwonding beschreven. De gedrags gevolgen van CCI worden geanalyseerd met behulp van de kleefband verwijderings test van bilaterale sensorimotorische integratie. Met betrekking tot experimentele therapie voor TBI pathologie, dit protocol illustreert ook een proces voor het verplanten van gekweekte cellen in de hersenen. Neurale celculturen afgeleid van door de mens geïnduceerde pluripotente stamcellen (hiPSCs) werden gekozen voor hun potentieel om superieure functionele restauratie bij humane TBI-patiënten te vertonen. Chronische overleving van hiPSCs in de gastheer muis hersenweefsel wordt gedetecteerd met behulp van een gemodificeerde DAB immunohistochemisch proces.

Craniectomie chirurgie vergemakkelijkt experimenteel hersenletsel en therapeutische celtransplantatie: het gecontroleerde corticale effect model van hersenletsel en daaropvolgende transplantatie therapie vereisen zorgvuldige verwijdering van de bovenliggende schedel. De craniectomie kan worden uitgevoerd op elk dorsale oppervlak van de schedel om manipulaties toe te staan aan het hersengebied van belang. Het diagram in Figuur 1 toont een craniectomie-Schematische afbeelding ...

Dit protocol demonstreert methodologieën voor een muismodel van open-schedel traumatisch hersenletsel en transplantatie van gekweekte menselijke geïnduceerde pluripotente stamcel-afgeleide cellen in de wond site. Gedrags-en histologische tests van uitkomsten van deze procedures worden ook in het kort beschreven.

Gecontroleerde corticale impact model van muis hersenletsel met therapeutische transplantatie van menselijk geïnduceerde pluripotente stamcel-afgeleide neurale cellen

Traumatic brain injury (TBI) is a leading cause of morbidity and mortality worldwide. Disease pathology due to TBI progresses from the primary mechanical ...

Ons protocol toont een uitgebreide preklinische workflow voor het testen van de therapeutische werkzaamheid van door de mens geïnduceerde pluripotente stamcellen na hersenletsel. Dit model van traumatisch hersenletsel biedt een hoge mate van veelzijdigheid en reproduceerbaarheid door de parameters van de mechanische kracht strak te controleren en dus een goed gedefinieerd letsel te bieden. Deze procedures kunnen worden gebruikt om letsel- en herstelprocessen in andere hersengebieden te bestuderen en de transplantatiemethode is vatbaar om te gebruiken bij veel celtypen.Craniale boren is een uitdaging als de techniek vereist handmatige behendigheid om de juiste druk, snelheid, diepte, en vloeiende bewegingen onder de knie. Documenteer alle evenementen en oefen uitgebreid. Om een eenzijdige craniectomie uit te voeren, bevestig een gebrek aan respons op teen knijpen in de verdoofde muis en beveilig de muis in een stereotaxic frame.Breng antibiotica oogheelkundige zalf aan op de ogen met een steriel wattenstaafje en jodiumgebaseerde oplossing op het geschoren hoofdhuidgebied. Verwijder het jodium met 70% ethanol en bedek het dier met een fenestrated chirurgische gordijnen. Maak een 1,5 tot twee centimeter middellijn incisie op de hoofdhuid en gebruik steriele wattenstaafjes om de wond schoon te maken en om de fascia links van de middellijn op bregma duidelijk.Gebruik een impactor sonde om de craniectomie site te identificeren en stel de x is gelijk aan nul, y is gelijk aan nul stereotaxic referentiepunt naar bregma. Pas de sonde zijdelings aan op twee millimeter links van de middellijn. Gebruik een fijn-tip chirurgisch veilige marker om een vijf millimeter diameter cirkel rond de vermoedelijke impact gebied landmark.Hef en draai het botslichaam uit positie en voltooi de cirkel van vijf millimeter. Breng het botslichaam in een korte positie terug om de nauwkeurigheid van de vijf millimetercirkel te verifiëren. Dan verhogen en draaien van de impactor uit positie en gebruik een high-speed roterende micro motor kit handgereedschap uitgerust met een ronde tip 0,6 of 0,8 millimeter braam boor bit om een open gat in de schedel te maken bij 70 tot 80% maximale snelheid.Breng lichte druk op de schedel tijdens het boren langs de vijf millimeter omtrek omtrek binnen deze grens en gebruik tangen om de resulterende botflap op te heffen. Boren door hechtlijnen kan extra problemen opleveren als het bot wordt onderbroken en extra druk vereist. Bloedvaten kunnen in nauwe associatie en dus bloeden gebeurtenissen zijn waarschijnlijk.Om een milde gecontroleerde corticale impact letsel te induceren, reinig de impactor sonde met een steriele alcohol prep pad en zet de impactor sonde terug in positie over de blootgestelde cortex. Laat de sonde zakken totdat deze het dura materoppervlak raakt en markeer deze positie als z is gelijk aan nul. Trek de zuiger en ga naar z is gelijk aan min een millimeter en ontladen de zuiger om de cortex te beïnvloeden.Onmiddellijk verhogen van de zuiger en beweeg de arm uit positie en irrigeren de cortex met een royale hoeveelheid zoutoplossing en gebruik eenvoudige onderbroken steken en 5-0 zijden hechting om de hoofdhuid incisie te sluiten. Lever vervolgens 10 milligram cyclosporine A per kilogram door onderhuidse injectie in de scruff en plaats de muis in een schone voorverwarmde postoperatieve kooi met controle tot volledig herstel. Ongeveer 24 uur na de craniectomie, plaats de muis terug in het stereotaxic frame.Bedek de muis met het fenestrated chirurgische laken. Spoel de incisieplaats met steriele zoutoplossing om de site schoon te maken en de hechtingen los te maken. Gebruik een 70% ethanol geweekt wattenstaafje om de incisieplaats voorzichtig te steriliseren en fijne pincet en oogheelkundige schaar te gebruiken om de hechtingen te verwijderen.Dan irrigeren de operatie en craniectomie site met overvloedige steriele zoutoplossing. In een celcultuur bioveiligheid kap, voorzichtig wervelen of tik op de buis van cellen om een homogene cel suspensie te garanderen. Gebruik een micropipet om ongeveer 7,5 microliter cellen in een Hamilton spuit te laden door het einde van de zuiger.Houd de spuit in een hoek van 120 graden met de zuiger einde naar beneden, steek de zuiger zorg ervoor dat er geen luchtbel tussen de schorsing en plunger tip te introduceren. Bevestig de pakkingsassemblage aan de pipettenaald en bevestig de naald aan de spuit. Duw de zuiger om de celoping in de pipetaald te verplaatsen en bevestig de spuit aan de stereotaxic spuitpomp.Ga de zuiger voor om ervoor te zorgen dat de spuitpomp montage goed werkt en de naald te verplaatsen in de coördinaten voor injectie. Lijn de naaldpunt uit op bregma en stel de x- en y-coördinaten op nul. Verplaats de naaldpunt over de craniectomie tot twee millimeter laterale en min een millimeter achterste naar bregma en raak de naaldpunt aan op het dura mater oppervlak.Hef de naald iets op en maak vervolgens een kleine incisie in de dura mater op de plaats waar de naald contact maakte. Stel de stereotaxic coördinaat in op z is gelijk aan nul en duw de zuiger om te bevestigen dat de celsuspensie voldoende stroomt voordat de naald in de hersenen wordt geïntroduceerd. Introduceer de naald in de hersenen tot een diepte van z is gelijk aan min 1,4 millimeter om de graft te plaatsen op de grijze stof / witte stof rand van de diepe cortex.Start de spuitpomp om de celsuspensie gedurende een periode van 15 minuten te bezielen. Gebruik een lange werkafstandmicroscoop om de uitstroom van celsuspensie te controleren en de operatieplaats te irrigeren met steriele zoutoplossing tijdens de injectie om weefselhydratatie te behouden. Wanneer alle cellen zijn geleverd, langzaam terugtrekken van de transplantatie naald en irrigeren de operatie site met extra zoutoplossing voor het sluiten van de incisie met nieuwe hechtingen.Dan postoperatieve zorg leveren zoals aangetoond. Voor een plakband verwijdering test, eerst gebruik maken van een klein scheermesje om gele en rode stukken van elektrische tape snijden in drie bij vijf millimeter strips op een gladglas oppervlak. Breng de muizen in het gedrag testruimte voor ten minste 30 minuten voorafgaand aan het testen en gebruik een behandeling doek om de muis te beperken door de scruff van de nek en rug zodanig dat de muis houdt de voorpoten uit de buurt van zijn lichaam en hoofd.Gebruik een pincet om een plakstrip op het plantaire oppervlak van elke voorpoot te plaatsen en gebruik delicate en consistente vingerdruk om de strips aan de poten te beveiligen. Plaats de muis snel in een plastic cilinder en start twee stopwatches wanneer de muis alle vier de poten op de plastic testdoos heeft. Gebruik dan de twee stopwatches om de latencies voor linker poot bericht, linkspoot verwijdering, rechtspoot bericht en rechtspoot verwijdering op te nemen.In dit proefexperiment werd de voorpootfunctie alleen al vergeleken in craniectomie, gecontroleerde corticale impactletsel en naïeve muizen. Muizen die een operatie ondergingen, vertoonden voorbijgaande verhoogde latencies om lijmstimuli gedurende één tot drie dagen onmiddellijk na de operatie op te merken en voorbijgaande postoperatieve tekorten in lijmverwijdering van de ipsilaterale voorpoot. Muizen die onderging gecontroleerde corticale impact, echter, vertoonde aanzienlijke tekorten in de motorische prestaties in de voorpoot contralaterale aan de schade in vergelijking met naïeve muizen uit post-operatieve dag 28.Immunostaining van muis hersensecties voor menselijk nucleair antigeen blijkt dat menselijke celtransplantaten duidelijk kunnen worden onderscheiden van gastheerweefsels in SHAM-letsel en gecontroleerde corticale impacthersenen. U moet zich houden aan standaard laboratoriumveiligheidsprocedures bij het hanteren van gekweekte menselijke cellen en bij het hanteren van spuitnaalden die in contact komen met knaagdieren of immunosuppressieve geneesmiddelen. Hersenweefsel secties kunnen worden geanalyseerd voor de expressie van neuro-inflammatoire markers als het waardevol is om te weten hoe de graft van invloed op de gastheer weefsel letsel reactie en vice versa.We waren verrast om subtiele geslachtsverschillen te vinden in de resultaten van het gedrag na de verwondingen. We onderzoeken nu of seks een rol speelt in de neuro-immuunrespons op hersenletsel. Vaste handen, geduld en praktijk zijn cruciaal voor het ontwikkelen van een goede craniectomie techniek.Bijkomende schade door een onjuiste craniectomie kan het gebied dat u wilt richten voor celtransplantatie in gevaar brengen.

controlled-cortical-impact-model-mouse-brain-injury-with-therapeutic

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

Ontwikkelingsbiologie

Source: Furmanski, O., et al. Controlled Cortical Impact Model of Mouse Brain Injury with Therapeutic Transplantation of Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Neural Cells. J. Vis. Exp. (2019)In this video, human-induced pluripotent stem cell-derived neural cells are stereotaxically injected into the gray matter-white matter border of the deep cortex in a mouse model of traumatic brain injury. The transplanted cells integrate into the tissue, promoting functional recovery and circuit...

Stereotaxic Transplantation of Neural Cell Suspension into a Mouse with Traumatic Brain Injury

This video demonstrates the procedure for inducing an open-skull traumatic brain injury in a mouse by making a midline skull incision, drilling through the skull and removing the bone flap to expose the brain cortex, and applying high pressure to induce trauma. The wound is then sutured to prepare the mouse model for subsequent experiments.

Generating a Traumatic Brain Injury Mouse Model Using an Impactor Probe

Source: Shahror, R. A. et. al., Tracking Superparamagnetic Iron Oxide-labeled Mesenchymal Stem Cells using MRI after Intranasal Delivery in a Traumatic Brain Injury Murine Model. J. Vis. Exp. (2019)This video demonstrates intranasal mesenchymal stem cell (MSC) delivery in a mouse model. MSCs absorb into nasal tissue, migrate to the brain via cytokine signals, and secrete neurotrophic factors at the injury site, offering neurotherapeutic potential for neuronal repair.

Intranasal Mesenchymal Stem Cell Delivery in a Mouse Model of Traumatic Brain Injury

Source: Parajuli, B., et.al. Transplantation of Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Microglia in Immunocompetent Mice Brain via Non-Invasive Transnasal Route. J. Vis. Exp. (2022).This video demonstrates the trans-nasal transplantation of induced pluripotent stem cell-derived human microglia (iPSMG) cells into a mouse brain. Hyaluronidase is applied to the nostrils of a microglial-depleted mouse to enhance permeability. iPSMG suspension is administered intranasally, and the mouse is...

Transnasal Transplantation of Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Human Microglial Cells into the Mouse Brain

Dwarslaesie is een traumatische aandoening die ernstige morbiditeit en hoge sterfte veroorzaakt. In dit werk beschrijven we in detail een kneuzing model van dwarslaesie bij muizen, gevolgd door een transplantatie van neurale stamcellen.

Neurale stamceltransplantatie bij Experimentele Contusive Model van Spinal Cord Injury

Hier presenteren we een protocol, ontworpen om gebruik te maken van chemogenetische hulpmiddelen om de activiteit van corticale Interneuron voorlopercellen getransplanteerd in de cortex van vroege postnatale muizen te manipuleren.

Transplantatie van Chemogenetisch gemanipuleerde corticale Interneuron progenitors in vroege postnatale Muizenhersenen

We beschrijven de intraparenchymale transplantatie van menselijke neurale voorlopercellen getransduceerd met een dual reporter vector die luciferase-groen fluorescerend eiwit (GFP) in de hersenen van muizen tot expressie brengt. Na transplantatie wordt het luciferasesignaal herhaaldelijk gemeten met behulp van in vivo bioluminescentie en GFP-tot expressie brengende getransplanteerde cellen geïdentificeerd in hersensecties met behulp van fluorescentiemicroscopie.

Intracerebrale transplantatie en in vivo bioluminescentie tracking van menselijke neurale voorlopercellen in de hersenen van de muis

Het hier gepresenteerde protocol maakt de transplantatie van geïnduceerde pluripotente van stamcellen afgeleide menselijke microglia (iPSMG) in de hersenen mogelijk via een transnasale route bij immunocompetente muizen. De methode voor de bereiding en transnasale transplantatie van cellen en de toediening van cytokinemengsel voor het onderhoud van iPSMG wordt getoond.

Transplantatie van door de mens geïnduceerde pluripotente stamcel-afgeleide microglia in immunocompetente muizenhersenen via niet-invasieve transnasale route

Dit protocol beschrijft organotypische culturen op lange termijn van de volwassen menselijke cortex in combinatie met ex vivo intracorticale transplantatie van geïnduceerde pluripotente stamcel-afgeleide corticale voorlopers, die een nieuwe methodologie presenteren om op stamcellen gebaseerde therapieën voor menselijke neurodegeneratieve aandoeningen verder te testen.

Organotypische culturen van volwassen menselijke cortex als een ex vivo model voor menselijke stamceltransplantatie en validatie

Transplantatie van menselijke pluripotente stamcel-afgeleide GABAerge neuronen gegenereerd door neuronale programmering zou een potentiële behandelingsbenadering kunnen zijn voor neurologische ontwikkelingsstoornissen. Dit protocol beschrijft de generatie en transplantatie van menselijke stamcel-afgeleide GABAerge neuronale voorlopers in de hersenen van neonatale muizen, waardoor langdurig onderzoek van geënte neuronen en evaluatie van hun therapeutisch potentieel mogelijk is.

Transplantatie van menselijke stamcel-afgeleide GABAerge neuronen in de vroege postnatale muis hippocampus om neurologische ontwikkelingsstoornissen te verminderen

Hier beschrijven we een protocol voor de transplantatie en het volgen van gelabelde neurale cellen in menselijke cerebrale organoïden.

Een menselijk cerebraal organoïdemodel van neurale celtransplantatie

Leer een gecontroleerd corticaal impactmodel van hersenletsel bij muizen met therapeutische transplantatie van menselijke iPSC-afgeleide neurale cellen. Deze methode biedt een reproduceerbaar raamwerk voor het bestuderen van herstelprocessen.

Gecontroleerde corticale impact model van muis hersenletsel met therapeutische transplantatie van menselijk geïnduceerde pluripotente stamcel-afgeleide neurale cellen (Video) | JoVE Journal

Gecontroleerde corticale impact model van muis hersenletsel met therapeutische transplantatie van menselijk geïnduceerde pluripotente stamcel-afgeleide neurale cellen

Meer video's verkennen