Name: Neisseria meningitidis Infectie van geïnduceerde pluripotente stamcel-afgeleide endotheelcellen in de hersenen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-07-14T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 12 s
Description: Ontdek hoe iPSC-afgeleide hersenendotheelcellen worden gebruikt om gastheer-pathogeen interacties bij de bloed-hersenbarrière te bestuderen met Neisseria meningitidis. Dit model biedt inzicht in mechanismen van herseninfecties.

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

L.M.E. wordt ondersteund door het DFG-onderzoekstrainingsprogramma GRK2157 getiteld "3D Tissue Models for Studying Microbial Infections by Human Pathogens", toegekend aan A.S-U. B.J.K. wordt ondersteund door een postdoctoraal fellowship van de Alexander von Humboldt Stichting. Daarnaast erkennen we Lena Wolter voor haar technische assistentie bij het genereren van de iPSC-BEC's in cultuur.

<ol><li>Rua, R., McGavern, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+in+Meningeal+Immunity%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+Molecular+Medicine%22%5BJournal%5D)">Advances in Meningeal Immunity.</a> Trends in Molecular Medicine. 24 (6), 542-559 (2018).</li>
<li>Abbott, N. J., Patabendige, A. A. K., Dolman, D. E. M., Yusof, S. R., Begley, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structure+and+function+of+the+blood-brain+barrier%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiology+of+Disease%22%5BJournal%5D)">Structure and function of the blood-brain barrier.</a> Neurobiology of Disease. 37 (1), 13-25 (2010).</li>
<li>Rouphael, N. G., Stephens, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neisseria+meningitidis%3A+Biology%2C+microbiology%2C+and+epidemiology%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+in+Molecular+Biology%22%5BJournal%5D)">Neisseria meningitidis: Biology, microbiology, and epidemiology.</a> Methods in Molecular Biology. , (2012).</li>
<li>Stephens, D. S., Greenwood, B., Brandtzaeg, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Epidemic+meningitis%2C+meningococcaemia%2C+and+Neisseria+meningitidis%5BTitle%5D)+AND+%22Lancet%22%5BJournal%5D)">Epidemic meningitis, meningococcaemia, and Neisseria meningitidis.</a> Lancet. 369 (9580), 2196-2210 (2007).</li>
<li>Le Guennec, L., Coureuil, M., Nassif, X., Bourdoulous, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strategies+used+by+bacterial+pathogens+to+cross+the+blood-brain+barrier%5BTitle%5D)+AND+%22Cellular+Microbiology%22%5BJournal%5D)">Strategies used by bacterial pathogens to cross the blood-brain barrier.</a> Cellular Microbiology. , (2020).</li>
<li>Doran, K. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Host-pathogen+interactions+in+bacterial+meningitis%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Neuropathologica%22%5BJournal%5D)">Host-pathogen interactions in bacterial meningitis.</a> Acta Neuropathologica. 131 (2), 185-209 (2016).</li>
<li>Cunha, C. S. E., Griffiths, N. J., Virji, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neisseria+meningitidis+opc+invasin+binds+to+the+sulphated+tyrosines+of+activated+vitronectin+to+attach+to+and+invade+human+brain+endothelial+cells%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Pathogens%22%5BJournal%5D)">Neisseria meningitidis opc invasin binds to the sulphated tyrosines of activated vitronectin to attach to and invade human brain endothelial cells.</a> PLoS Pathogens. , (2010).</li>
<li>Coureuil, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Meningococcus+hijacks+a+%CE%B22-adrenoceptor%2F%CE%B2-arrestin+pathway+to+cross+brain+microvasculature+endothelium%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Meningococcus hijacks a β2-adrenoceptor/β-arrestin pathway to cross brain microvasculature endothelium.</a> Cell. 143 (7), 1149-1160 (2010).</li>
<li>Bernard, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pathogenic+Neisseria+meningitidis+utilizes+CD147+for+vascular+colonization%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Medicine%22%5BJournal%5D)">Pathogenic Neisseria meningitidis utilizes CD147 for vascular colonization.</a> Nature Medicine. 20 (7), 725-731 (2014).</li>
<li>Slanina, H., Hebling, S., Hauck, C. R., Schubert-Unkmeir, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell+invasion+by+neisseria+meningitidis+requires+a+functional+interplay+between+the+focal+adhesion+kinase%2C+Src+and+cortactin%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Cell invasion by neisseria meningitidis requires a functional interplay between the focal adhesion kinase, Src and cortactin.</a> PLoS ONE. 7 (6), (2012).</li>
<li>Unkmeir, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fibronectin+mediates+Opc-dependent+internalization+of+Neisseria+meningitidis+in+human+brain+microvascular+endothelial+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Molecular+Microbiology%22%5BJournal%5D)">Fibronectin mediates Opc-dependent internalization of Neisseria meningitidis in human brain microvascular endothelial cells.</a> Molecular Microbiology. 46 (4), 933-946 (2002).</li>
<li>Helms, H. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+models+of+the+blood-brain+barrier%3A+An+overview+of+commonly+used+brain+endothelial+cell+culture+models+and+guidelines+for+their+use%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cerebral+Blood+Flow+and+Metabolism%22%5BJournal%5D)">In vitro models of the blood-brain barrier: An overview of commonly used brain endothelial cell culture models and guidelines for their use.</a> Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. , (2015).</li>
<li>Lippmann, E. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Derivation+of+Blood-Brain+Barrier+Endothelial+Cells+from+Human+Pluripotent+Stem+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Derivation of Blood-Brain Barrier Endothelial Cells from Human Pluripotent Stem Cells.</a> Nature Biotechnology. 30 (8), 783-791 (2012).</li>
<li>Lippmann, E. S., Al-Ahmad, A., Azarin, S. M., Palecek, S. P., Shusta, E. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+retinoic+acid-enhanced%2C+multicellular+human+blood-brain+barrier+model+derived+from+stem+cell+sources%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">A retinoic acid-enhanced, multicellular human blood-brain barrier model derived from stem cell sources.</a> Scientific Reports. 4, 4160(2014).</li>
<li>Hollmann, E. K., Bailey, A. K., Potharazu, A. V., Neely, M. D., Bowman, A. B., Lippmann, E. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Accelerated+differentiation+of+human+induced+pluripotent+stem+cells+to+blood-brain+barrier+endothelial+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Fluids+and+Barriers+of+the+CNS%22%5BJournal%5D)">Accelerated differentiation of human induced pluripotent stem cells to blood-brain barrier endothelial cells.</a> Fluids and Barriers of the CNS. , (2017).</li>
<li>Kim, B. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+Group+B+Streptococcus+and+Blood-Brain+Barrier+Interaction+by+Using+Induced+Pluripotent+Stem+Cell-Derived+Brain+Endothelial+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22mSphere%22%5BJournal%5D)">Modeling Group B Streptococcus and Blood-Brain Barrier Interaction by Using Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Brain Endothelial Cells.</a> mSphere. , (2017).</li>
<li>Kim, B. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Streptococcus+agalactiae+disrupts+P-glycoprotein+function+in+brain+endothelial+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Fluids+and+Barriers+of+the+CNS%22%5BJournal%5D)">Streptococcus agalactiae disrupts P-glycoprotein function in brain endothelial cells.</a> Fluids and Barriers of the CNS. 16 (1), 26(2019).</li>
<li>Kim, B. J., Shusta, E. V., Doran, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Past+and+Current+Perspectives+in+Modeling+Bacteria+and+Blood%E2%80%93Brain+Barrier+Interactions%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Microbiology%22%5BJournal%5D)">Past and Current Perspectives in Modeling Bacteria and Blood–Brain Barrier Interactions.</a> Frontiers in Microbiology. , (2019).</li>
<li>Martins Gomes, S. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Induced+Pluripotent+Stem+Cell-Derived+Brain+Endothelial+Cells+as+a+Cellular+Model+to+Study+Neisseria+meningitidis+Infection%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Microbiology%22%5BJournal%5D)">Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Brain Endothelial Cells as a Cellular Model to Study Neisseria meningitidis Infection.</a> Frontiers in Microbiology. , (2019).</li>
<li>Vatine, G. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+Psychomotor+Retardation+using+iPSCs+from+MCT8-Deficient+Patients+Indicates+a+Prominent+Role+for+the+Blood-Brain+Barrier%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Stem+Cell%22%5BJournal%5D)">Modeling Psychomotor Retardation using iPSCs from MCT8-Deficient Patients Indicates a Prominent Role for the Blood-Brain Barrier.</a> Cell Stem Cell. , (2016).</li>
<li>Lim, R. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Huntington%27s+Disease+iPSC-Derived+Brain+Microvascular+Endothelial+Cells+Reveal+WNT-Mediated+Angiogenic+and+Blood-Brain+Barrier+Deficits%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Reports%22%5BJournal%5D)">Huntington's Disease iPSC-Derived Brain Microvascular Endothelial Cells Reveal WNT-Mediated Angiogenic and Blood-Brain Barrier Deficits.</a> Cell Reports. 19 (7), 1365-1377 (2017).</li>
<li>Stebbins, M. J., Wilson, H. K., Canfield, S. G., Qian, T., Palecek, S. P., Shusta, E. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differentiation+and+characterization+of+human+pluripotent+stem+cell-derived+brain+microvascular+endothelial+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Methods%22%5BJournal%5D)">Differentiation and characterization of human pluripotent stem cell-derived brain microvascular endothelial cells.</a> Methods. 101, 93-102 (2016).</li>
<li>Neal, E. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Simplified%2C+Fully+Defined+Differentiation+Scheme+for+Producing+Blood-Brain+Barrier+Endothelial+Cells+from+Human+iPSCs%5BTitle%5D)+AND+%22Stem+Cell+Reports%22%5BJournal%5D)">A Simplified, Fully Defined Differentiation Scheme for Producing Blood-Brain Barrier Endothelial Cells from Human iPSCs.</a> Stem Cell Reports. 12 (6), 1380-1388 (2019).</li>
<li>Wilson, H. K., Canfield, S. G., Hjortness, M. K., Palecek, S. P., Shusta, E. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exploring+the+effects+of+cell+seeding+density+on+the+differentiation+of+human+pluripotent+stem+cells+to+brain+microvascular+endothelial+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Fluids+and+Barriers+of+the+CNS%22%5BJournal%5D)">Exploring the effects of cell seeding density on the differentiation of human pluripotent stem cells to brain microvascular endothelial cells.</a> Fluids and Barriers of the CNS. , (2015).</li>
<li>Wilson, H. K., Faubion, M. G., Hjortness, M. K., Palecek, S. P., Shusta, E. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cryopreservation+of+brain+endothelial+cells+derived+from+human+induced+pluripotent+stem+cells+is+enhanced+by+rho-associated+coiled+coil-containing+kinase+inhibition%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Engineering+-+Part+C%3A+Methods%22%5BJournal%5D)">Cryopreservation of brain endothelial cells derived from human induced pluripotent stem cells is enhanced by rho-associated coiled coil-containing kinase inhibition.</a> Tissue Engineering - Part C: Methods. , (2016).</li>
<li>Qian, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Directed+differentiation+of+human+pluripotent+stem+cells+to+blood-brain+barrier+endothelial+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Science+Advances%22%5BJournal%5D)">Directed differentiation of human pluripotent stem cells to blood-brain barrier endothelial cells.</a> Science Advances. , (2017).</li>
<li>Sances, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+iPSC-Derived+Endothelial+Cells+and+Microengineered+Organ-Chip+Enhance+Neuronal+Development%5BTitle%5D)+AND+%22Stem+Cell+Reports%22%5BJournal%5D)">Human iPSC-Derived Endothelial Cells and Microengineered Organ-Chip Enhance Neuronal Development.</a> Stem Cell Reports. , (2018).</li>
<li>Canfield, S. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+isogenic+blood-brain+barrier+model+comprising+brain+endothelial+cells%2C+astrocytes%2C+and+neurons+derived+from+human+induced+pluripotent+stem+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurochemistry%22%5BJournal%5D)">An isogenic blood-brain barrier model comprising brain endothelial cells, astrocytes, and neurons derived from human induced pluripotent stem cells.</a> Journal of Neurochemistry. , (2017).</li>
<li>Kurosawa, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+Rho-associated+protein+kinase+%28ROCK%29+inhibitor+to+human+pluripotent+stem+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Bioscience+and+Bioengineering%22%5BJournal%5D)">Application of Rho-associated protein kinase (ROCK) inhibitor to human pluripotent stem cells.</a> Journal of Bioscience and Bioengineering. , (2012).</li>
<li>Schubert-Unkmeir, A., Sokolova, O., Panzner, U., Eigenthaler, M., Frosch, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gene+expression+pattern+in+human+brain+endothelial+cells+in+response+to+Neisseria+meningitidis%5BTitle%5D)+AND+%22Infection+and+Immunity%22%5BJournal%5D)">Gene expression pattern in human brain endothelial cells in response to Neisseria meningitidis.</a> Infection and Immunity. 75 (2), 899-914 (2007).</li>
<li>Sokolova, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interaction+of+Neisseria+meningitidis+with+human+brain+microvascular+endothelial+cells%3A+Role+of+MAP-+and+tyrosine+kinases+in+invasion+and+inflammatory+cytokine+release%5BTitle%5D)+AND+%22Cellular+Microbiology%22%5BJournal%5D)">Interaction of Neisseria meningitidis with human brain microvascular endothelial cells: Role of MAP- and tyrosine kinases in invasion and inflammatory cytokine release.</a> Cellular Microbiology. 6 (12), 1153-1166 (2004).</li>
<li>Alimonti, J. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zika+virus+crosses+an+in+vitro+human+blood+brain+barrier+model%5BTitle%5D)+AND+%22Fluids+and+Barriers+of+the+CNS%22%5BJournal%5D)">Zika virus crosses an in vitro human blood brain barrier model.</a> Fluids and Barriers of the CNS. , (2018).</li>
<li>Kim, B. J., Schubert-unkmeir, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+Models+for+Studying+the+Interaction+of+Neisseria+meningitidis+with+Human+Brain+Endothelial+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Neisseria+meningitidis%3A+Methods+and+Protocols%2C+Methods+in+Molecular+Biology%22%5BJournal%5D)">In vitro Models for Studying the Interaction of Neisseria meningitidis with Human Brain Endothelial Cells.</a> Neisseria meningitidis: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology. 1969, 135-148 (2019).</li>
<li>Kim, B. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bacterial+induction+of+Snail1+contributes+to+blood-brain+barrier+disruption%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Clinical+Investigation%22%5BJournal%5D)">Bacterial induction of Snail1 contributes to blood-brain barrier disruption.</a> Journal of Clinical Investigation. 125 (6), 2473-2483 (2015).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Het modelleren van BEC's en de BBB heeft uitdagingen gekend, aangezien primaire en onsterfelijke menselijke BEC's, in vitro, de neiging hebben om robuuste barrièrefenotypes te missen. De komst van menselijke stamceltechnologieën heeft het mogelijk gemaakt om van iPSC afgeleide BEC-achtige cellen te genereren die de verwachte kenmerkende BBB-fenotypes behouden, zoals endotheelmarkers, tight junction-expressie, barrière-eigenschappen, respons op andere CZS-celtypen en functionele effluxtransporters 12,13,14,15,<su...

An erratum was issued for:&#160;<a href="https://www.jove.com/t/61400">Neisseria meningitidis Infection of Induced Pluripotent Stem-Cell Derived Brain Endothelial Cells Larvae</a>. The Authors section was updated from:
Leo M. Endres1 
Alexandra Schubert-Unkmeir1 
Brandon J. Kim1,2 
1Institute for Hygiene and Microbiology, University of W&#252;rzburg 
2Department of Biological Sciences, University of Alabama
to:
Leo M. Endres1 
Sarah F. Hathcock2 
Alexandra Schubert-Unkmeir1 
Brandon J. Kim1,2 
1Institute for Hygiene and Microbiology, University of W&#252;rzburg 
2Department of Biological Sciences, University of Alabama

An erratum was issued for:&#160;<a href="https://www.jove.com/t/61400">Neisseria meningitidis Infection of Induced Pluripotent Stem-Cell Derived Brain Endothelial Cells Larvae</a>. The Authors section was updated.

Erratum: Neisseria meningitidis Infection of Induced Pluripotent Stem-Cell Derived Brain Endothelial Cells

De bloed-hersenbarrière (BBB) en de meningeale bloed-CSF-barrière (mBCSFB) zijn extreem strakke cellulaire barrières die de bloedsomloop scheiden van het centrale zenuwstelsel (CZS) en bestaan voornamelijk uit zeer gespecialiseerde hersenendotheelcellen (BEC's)1,2. Samen handhaven BEC's een goede hersenhomeostase door voedingsstoffen en afvalproducten in en uit de hersenen te reguleren, terwijl veel gifstoffen, medicijnen en ziekteverwekkers wordenuitgesloten1,2. Bacteriële meningitis treedt op wanneer door bloed overgedragen bacteriën in staat zijn om te interageren met en door de barrière te dringen die wordt gevormd door BEC's en ontstekingen te veroorzaken. Neisseria meningitidis (Nm, meningokokken) is een Gram-negatieve bacterie die de neusdarm van 10-40% van de gezonde personen koloniseert, maar in sommige gevallen ernstige systemische ziekten kanveroorzaken3. Bij getroffen personen kan Nm toegang krijgen tot de bloedbaan, waar het purpura fulminans kan veroorzaken en BEC's kan binnendringen en toegang kan krijgen tot het CZS enmeningitis kan veroorzaken. Nm is wereldwijd een belangrijke oorzaak van bacteriële meningitis en ondanks vaccinatie-inspanningen is het nog steeds een primaire oorzaak van meningitis4. Moderne medische interventies, zoals antibioticabehandeling, hebben deze aandoeningen overleefbaar gemaakt, maar degenen die getroffen zijn door meningitis blijven vaak achter met permanente neurologische schade 5,6.
Eerdere studies hebben bacteriële factoren en gastheersignalering geïdentificeerd die bijdragen aan Nm-BEC-interacties 7,8,9,10,11. De geïdentificeerde adhesinen en invasinen zoals het opaciteitseiwit Opc en type-IV pili, evenals receptoren zoals CD147, zijn in vitro uitgevoerd op verschillende BEC-modellen, maar deze modellen missen veel bepalende BBB-eigenschappen 7,9,11,12. Volledig begrip van Nm-BEC-interacties blijft ongrijpbaar, deels vanwege het onvermogen om in vivo modellen te gebruiken, onvolledige vaccinatiebescherming en het ontbreken van robuuste menselijke BEC-modellen in vitro.
Het modelleren van hBEC's in vitro was een uitdaging vanwege de unieke eigenschappen van BEC's. Vergeleken met perifere endotheelcellen hebben BEC's een aantal fenotypes die hun barrière-eigenschappen versterken, zoals een hoge trans-endotheliale elektrische weerstand (TEER) als gevolg van complexe tight junctions12. Eenmaal verwijderd uit de micro-omgeving van de hersenen, verliezen BEC's snel hun barrière-eigenschappen, waardoor het nut van primaire of onsterfelijke in-vitromodellen die slechts een zwakke barrière vormen, wordt beperkt12,13. De combinatie van de menselijke specificiteit van Nm-infecties, het gebrek aan robuuste in vivo modellen en uitdagingen bij het modelleren van menselijke BEC's in vitro creëert een behoefte aan betere modellen om de complexe gastheer-pathogeen interactie tussen Nm en BEC's te begrijpen. Onlangs zijn met behulp van modeltechnologieën voor menselijke geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSC) BEC-achtige cellen afgeleid van iPSC's die BEC's beter nabootsen in vivo12,13,14,15. iPSC-BEC's zijn van menselijke oorsprong, gemakkelijk schaalbaar en bezitten verwachte BEC-fenotypes in vergelijking met hun primaire of onsterfelijke tegenhangers12,13,14,15. Bovendien hebben wij en anderen aangetoond dat iPSC-BEC's nuttig zijn voor het modelleren van verschillende ziekten van het CZS, zoals gastheer-pathogeen interactie, de ziekte van Huntington en MCT8-deficiëntie die het Allan-Hurndon-Dudley-syndroom veroorzaakt 16,17,18,19,20,21. Hier demonstreren we hoe iPSC-BEC's kunnen worden afgeleid uit hernieuwbare iPSC-bronnen en de infectie van iPSC-BEC's met Nm die leidt tot activering van de aangeboren immuunrespons. Wij zijn van mening dat dit model nuttig is om gastheer-pathogeen interactie te ondervragen die niet kan worden gerecapituleerd in andere in vitro modellen en vooral nuttig is bij het onderzoeken van interacties met mensspecifieke pathogenen zoals Nm.

<table><tbody><tr><td>Accutase (1x)</td><td>Sigma</td><td>A6964</td><td>Enzymatische celdissociatie reagens</td></tr><tr><td>Azijnzuur</td><td>Sigma</td><td>A6283</td><td></td></tr><tr><td>All-trans retinoïnezuur (RA)</td><td>Sigma</td><td>R2625</td><td></td></tr><tr><td>Anti-CD31 (PECAM-1)</td><td>Thermo Scientific (Labvision)</td><td>RB-10333</td><td></td></tr><tr><td>Anti-Claudin-5</td><td>Invitrogen</td><td>4C3C2</td><td></td></tr><tr><td>Anti-Glut-1</td><td>Thermo Scientific (Labvision)</td><td>SPM498 (MA5-11315)</td><td></td></tr><tr><td>Anti-Occludin</td><td>Invitrogen</td><td>33-1500</td><td></td></tr><tr><td>Anti-VE-cadherin</td><td>Santa Cruz</td><td>sc-52751</td><td></td></tr><tr><td>Anti-ZO-1</td><td>Invitrogen</td><td>33-9100</td><td></td></tr><tr><td>Bacto Proteose Peptone</td><td>BD</td><td>211684</td><td></td></tr><tr><td>b-Mercaptoethanol</td><td>Merck (Sigma-Aldrich)</td><td>805740</td><td></td></tr><tr><td>Celcultuur platen en flacons</td><td>Sarstedt</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Centrifuge (Heraeus Megafuge 1.0R)</td><td>Thermo Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Klasse II bioveiligheidskabinet</td><td>Nuaire</td><td>NU-437-400E</td><td></td></tr><tr><td>CO2 Incubator (DHD Autoflow CO2 Air-Jacketed Incubator)</td><td>Nuaire</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Collageen IV</td><td>Sigma</td><td>C5533</td><td></td></tr><tr><td>Columbia ager + 5% schapenbloed</td><td>Biomerieux</td><td>43049</td><td></td></tr><tr><td>Costar Transwell polyester filters (12- of 24-well)</td><td>Corning</td><td>3460, 3470</td><td></td></tr><tr><td>D(+)-Glucose</td><td>Merck (Sigma-Aldrich)</td><td>G8270</td><td></td></tr><tr><td>DAPI</td><td>Invitrogen</td><td>D1306</td><td></td></tr><tr><td>DMEM/F12</td><td>Gibco</td><td>31330-038</td><td></td></tr><tr><td>DMSO</td><td>ROTH</td><td>A994.1</td><td></td></tr><tr><td>Dulbecco's fosfaatgebufferde zoutoplossing (DPBS)</td><td>Gibco</td><td>21600-069</td><td></td></tr><tr><td>Epitheliaal Volt-Ohm Meter (Millicell ERS-2) met STX-elektrode</td><td>Merck (Millipore)</td><td>MERS00002</td><td></td></tr><tr><td>Fe(NO3)3</td><td>ROTH</td><td>5632.1</td><td></td></tr><tr><td>Fibronectine</td><td>Sigma</td><td>F1141</td><td></td></tr><tr><td>Fluorescerende microscoop (Eclipse Ti)</td><td>Nikon</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Hemacytometer (Neubauer)</td><td>A. Hartenstein</td><td>ZK06</td><td></td></tr><tr><td>Human basic fibroblast growth factor (bFGF)</td><td>PeproTech</td><td>100-18B</td><td></td></tr><tr><td>Human Endotheel Serum Free Medium (hESFM)</td><td>Gibco</td><td>11111-044</td><td></td></tr><tr><td>Inverteer microscoop (Wilovert)</td><td>Hund (Will Wetzlar)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>iPS(IMR90)-4 cellen</td><td>WiCell</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kellogg's supplement</td><td></td><td></td><td>Om 110 ml Kellogg's supplement te bereiden, bereid 100 ml van 4 g/ml glucose, 0,1 g/ml glutamine en 0,2 mg/ml thiamine pyrofosfaat en 10 ml van 5 mg/ml Fe(NO3)3 en combineer de oplossingen. Filter steriliseren en in gealiquoteerde porties op -20 &deg;C bewaren.</td></tr><tr><td>Knockout serum vervanger (KOSR)</td><td>Gibco</td><td>10828-028</td><td></td></tr><tr><td>L-glutamine (GlutaMAX)</td><td>Invitrogen</td><td>35050-038</td><td></td></tr><tr><td>LunaScript RT SuperMix Kit</td><td>NEB</td><td>E3010L</td><td>cDNA-synthesekit</td></tr><tr><td>Matrigel Matrix</td><td>Corning</td><td>354230</td><td></td></tr><tr><td>Methanol</td><td>ROTH</td><td>4627.5</td><td></td></tr><tr><td>MgCl2</td><td>ROTH</td><td>KK36.1</td><td></td></tr><tr><td>Micropipetten (Research Plus)</td><td>Eppendorf</td><td></td><td></td></tr><tr><td>NaHCO3</td><td>ROTH</td><td>6329</td><td></td></tr><tr><td>Non-essentiële aminozuren (NEAA)</td><td>Gibco</td><td>11140-035</td><td></td></tr><tr><td>NucleoSpin RNA isolatiekit</td><td>Machery-Nagel</td><td>740955</td><td>RNA isolatiekit</td></tr><tr><td>Pipette boy (Accu-Jet Pro)</td><td>Brand</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Plasma-afgeleid serum, bovien (PDS) met een laag trombocytengehalte</td><td>Fisher</td><td>50-443-029</td><td></td></tr><tr><td>PowerUp SYBR Green Master Mix</td><td>Applied Biosystems</td><td>A25742</td><td>qPCR master mix</td></tr><tr><td>qPCR film (MicroAmp Optical Adhesive Film)</td><td>Applied Biosystems</td><td>4211971</td><td></td></tr><tr><td>qPCR platen (MicroAmp Fast 96-well)</td><td>Applied Biosystems</td><td>4346907</td><td></td></tr><tr><td>ROCK-remmer, Y27632 dihydrochloride</td><td>Tocris</td><td>1254</td><td></td></tr><tr><td>RT-PCR thermo cycler (StepOnePlus)</td><td>Applied Biosystems</td><td>4376600</td><td></td></tr><tr><td>Serologische pipetten</td><td>Sarstedt</td><td></td><td></td></tr><tr><td>StemFlex basaal medium + 50x StemFlex supplement</td><td>Gibco</td><td>A3349401</td><td>Stamcellenonderhoudsmedium</td></tr><tr><td>Swinging Bucket Rotor (Heraeus #2704)</td><td>Thermo Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Thiamine pyrofosfaat</td><td>Sigma</td><td>C8754-5G</td><td></td></tr><tr><td>Trypan Blauw oplossing, 0,4%</td><td>Gibco</td><td>15250061</td><td></td></tr><tr><td>Versene</td><td>Gibco</td><td>15040-033</td><td>Niet-enzymatische celdissociatie reagens (EDTA)</td></tr></tbody></table>

neisseria meningitidis infectie van geïnduceerde pluripotente stamcel-afgeleide endotheelcellen in de hersenen

Neisseria meningitidis Infection of Induced Pluripotent Stem-Cell Derived Brain Endothelial Cells

Meningokokkenmeningitis is een levensbedreigende infectie die optreedt wanneer Neisseria meningitidis (meningokokken, Nm) toegang kan krijgen tot het centrale zenuwstelsel (CZS) door zeer gespecialiseerde endotheelcellen van de hersenen (BEC's) binnen te dringen. Aangezien Nm een mensspecifieke ziekteverwekker is, maakt het gebrek aan robuuste in vivo modelsystemen de studie van de gastheer-pathogeen interacties tussen Nm en BEC's een uitdaging en stelt het vast dat er behoefte is aan een op mensen gebaseerd model dat inheemse BEC's nabootst. BEC's hebben strakkere barrière-eigenschappen in vergelijking met perifere endotheelcellen die worden gekenmerkt door complexe tight junctions en verhoogde trans-endotheliale elektrische weerstand (TEER). Veel in vitro modellen, zoals primaire BEC's en onsterfelijke BEC's, missen of verliezen echter snel hun barrière-eigenschappen na verwijdering uit de oorspronkelijke neurale micro-omgeving. Recente ontwikkelingen in menselijke stamceltechnologieën hebben methoden ontwikkeld voor het afleiden van hersenachtige endotheelcellen uit geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSC's) die BEC's beter fenokopiëren in vergelijking met andere in vitro menselijke modellen. Het gebruik van iPSC-afgeleide BEC's (iPSC-BEC's) om Nm-BEC-interactie te modelleren, heeft het voordeel dat menselijke cellen worden gebruikt die BEC-barrière-eigenschappen bezitten, en kan worden gebruikt om barrièrevernietiging, aangeboren immuunactivering en bacteriële interactie te onderzoeken. Hier laten we zien hoe iPSC-BEC's kunnen worden afgeleid uit iPSC's, naast bacteriële voorbereiding, infectie en monsterverzameling voor analyse.

Het hier beschreven protocol is aangepast van Stebbins et al. en belicht het proces om iPSC's te differentiëren in hersenachtige endotheelcellen die BBB-eigenschappen bezitten, en hoe dit model kan worden gebruikt voor infectiestudies met behulp van iPSC-BEC's met Nm19,22. De iPSC-BEC's vertonen, wanneer ze op de juiste manier worden gedifferentieerd, strakke barrière-eigenschappen gemeten met TEER die vaak groter zijn dan 2000 Ω·cm2, en brengen endoth...

Het hier beschreven protocol belicht de belangrijkste stappen in de differentiërende geïnduceerde pluripotente stamcel-afgeleide hersenachtige endotheelcellen, de voorbereiding van Neisseria meningitidis voor infectie en het verzamelen van monsters voor andere moleculaire analyses.

Neisseria meningitidis Infectie van geïnduceerde pluripotente stamcel-afgeleide endotheelcellen in de hersenen

Meningococcal meningitis is a life-threatening infection that occurs when Neisseria meningitidis (meningococcus, Nm) can gain access to the central ...

Dit protocol toont het gebruik van iPSC-afgeleide hersen-achtige endotheelcellen om interacties tussen gastheer en pathogeen te onderzoeken bij de bloed-hersenbarrières, zoals de meningeale bloed-CSF-barrières, in een model dat betere hersenendotheelcellen in vivo kan nabootsen. In vitro onderzoek van de barrière-eigenschappen van herseneindeelcellen en interacties met humaan-specifieke pathogenen kan uitdagend zijn vanwege beperkingen in het modelleren. iPSC-afgeleide herseneindeelcellen zijn bijzonder nuttig voor deze toepassingen omdat ze superieure barrière-fenotypen hebben en van menselijke oorsprong zijn.Bewaar de geïnduceerde pluripotente stamcellen, of iPSC's, bij 37 graden Celsius en 5% koolstofdioxide in zes-well platen met twee milliliter stamcelonderhoudsmedium. Om de cellen te passeren, aspireer het medium uit een well die niet confluent is en voeg een milliliter niet-enzymatisch celdissociatiereagens toe. Bewaar vervolgens de plaat bij 37 graden Celsius gedurende zeven minuten.Gelijktijdig vervang de matrixgeloplossing op een nieuwe zes-well plaat met twee milliliter vers stamcelonderhoudsmedium per well. Aspireer het celdissociatiereagens, zorg ervoor dat u cellen di

neisseria-meningitidis-infection-induced-pluripotent-stem-cell

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

Immunologie en Infectie

Deze methode wordt beschreven hoe isoleren en onsterfelijk microvasculaire endotheelcellen van muizenhersenen. We beschrijven een stap-voor-stap protocol vanaf het homogeniseren van het hersenweefsel, digestie stappen zaaien en immortalisatie van de cellen. Meestal duurt het ongeveer vijf weken voor het verkrijgen van een homogene, vereeuwigd microvasculaire endotheliale cellijn.

Genereren van een geïmmortaliseerde Murine Brain microvasculaire endotheliale cellijn als<em&gt; In Vitro</em&gt; Blood Brain Barrier Model

This video demonstrates a protocol to induce the differentiation of induced pluripotent stem cells into brain endothelial cells.

Generating Brain Endothelial Cells from Induced Pluripotent Stem Cells

This video demonstrates a multi-step process for differentiating human iPSCs into brain microvascular endothelial cells. The resulting differentiated cells closely mimic brain microvascular endothelial cells, characterized by tight junctions, making them ideal for research on brain diseases.

Differentiating Human-Induced Pluripotent Stem Cells into Brain Microvascular Endothelial Cells

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

Hier presenteren we onze gevestigde methode om menselijke somatische cellen herprogrammeren in-transgen vrij mens iPSCs met Sendai-virus, die in overeenstemming resultaat en verbeterde efficiëntie toont.

Efficiënte Generation humane geïnduceerde pluripotente stamcellen uit menselijke somatische cellen met Sendai-virus

Targeting hersen-ingezeten cellen voor directe afstamming-herprogrammering biedt nieuwe perspectieven voor de hersenen reparatie. Hier beschrijven we een protocol hoe culturen verrijkt voor hersen-ingezeten pericytes van de menselijke hersenschors volwassen opstellen en deze om te zetten naar geïnduceerde neuronen door-retrovirus gemedieerde expressie van de transcriptiefactoren Sox2 en Ascl1.

Lineage-herprogrammering van pericyte-afgeleide cellen van het volwassen menselijke hersenen in Induced Neuronen

Hier beschrijven we een methode om meningokokken meningitis te induceren via een intracisternale infectie route bij volwassen muizen. We presenteren een stap voor stap Protocol van meningokokkeninfectie van de bereiding van entmateriaal tot de intracisternale infectie; Noteer vervolgens de overleving van het dier en evalueer de bacteriële ladingen in muriene weefsels.

Inducerende meningokokken meningitis serogroep C in muizen via Intracisternal Delivery

We beschrijven een intracisternalinjectie die een naald gebruikt die aan de punt is gebogen en die kan worden gestabiliseerd aan de schedel, waardoor het risico op schade aan de onderliggende parenchyma wordt geëlimineerd. De aanpak kan worden gebruikt voor genetische lot mapping en manipulaties van leptomeningealcellen en voor het bijhouden van cerebrospinale vloeistof beweging.

Inductie van Leptomeningeal Cellen Wijziging Via Intracisternal Injectie

Dit protocol beschrijft een aangepaste methode om microvasculaire endotheelcellen van de hersenen af te leiden, uit te breiden en cryopreserveren, verkregen door het differentiëren van door de mens geïnduceerde pluripotente stamcellen, en om de eigenschappen van de bloed-hersenbarrière in een ex vivo model te bestuderen.

Afleiding, expansie, cryopreservatie en karakterisering van hersenmicrovasculaire endotheelcellen uit door de mens geïnduceerde pluripotente stamcellen

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

Hier beschrijven we een protocol, de uitgebreide endotheelcelkweekmethode (EECM), die differentiatie van pluripotente stamcellen naar microvasculaire endotheelcellen in de hersenen (BMEC) -achtige cellen mogelijk maakt. Deze cellen vertonen endotheelceladhesiemolecuulexpressie en zijn dus een menselijk bloed-hersenbarrièremodel dat geschikt is om immuuncelinteracties in vitro te bestuderen.

Differentiatie van door de mens geïnduceerde pluripotente stamcellen naar microvasculaire endotheelcelachtige cellen in de hersenen met een volwassen immuunfenotype

Ontdek hoe iPSC-afgeleide hersenendotheelcellen worden gebruikt om gastheer-pathogeen interacties bij de bloed-hersenbarrière te bestuderen met Neisseria meningitidis. Dit model biedt inzicht in mechanismen van herseninfecties.

Neisseria meningitidis Infectie van geïnduceerde pluripotente stamcel-afgeleide endotheelcellen in de hersenen

Meer video's verkennen