Ten protokół opisuje pośrednią kokulturę neuron-astrocyt do analizy interakcji neuron-glej.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Ten protokół opisuje pośrednią kokulturę neuron-astrocyt do analizy interakcji neuron-glej.
Prawidłowy rozwój i funkcjonowanie neuronów jest warunkiem wstępnym rozwoju i dorosłego mózgu. Jednak mechanizmy leżące u podstaw wysoce kontrolowanego tworzenia i utrzymywania złożonych sieci neuronalnych nie są do tej pory w pełni poznane. Otwarte pytania dotyczące neuronów w zdrowiu i chorobie są zróżnicowane i sięgają od zrozumienia podstawowego rozwoju do badania patologii związanych z człowiekiem, np. choroby Alzheimera i schizofrenii. Najbardziej szczegółową analizę neuronów można przeprowadzić in vitro. Jednak neurony są wymagającymi komórkami i potrzebują dodatkowego wsparcia astrocytów, aby mogły przetrwać przez długi czas. Ta heterogeniczność komórkowa jest w konflikcie z celem analizy neuronów i astrocytów. Przedstawiamy tutaj test hodowli komórkowej, który pozwala na długotrwałą kohodowlę czystych pierwotnych neuronów i astrocytów, które mają to samo chemicznie zdefiniowane podłoże, a jednocześnie są fizycznie oddzielone. W tej konfiguracji kultury przeżywają do czterech tygodni, a test nadaje się do różnych badań dotyczących interakcji neuron-glej.
Przez ostatnie dziesięciolecia, ogólna interpretacja funkcji neurogleju ewoluowała od przypisywania jedynie pomocniczej do aktywnej roli regulacyjnej dotyczącej funkcji neuronalnej1. Ze względu na ich znaczący wpływ na homeostazę mózgu w zdrowiu i chorobie2, astrocyty są szczególnie interesujące dla społeczności naukowej. W ciągu ostatnich kilku lat wiele badań koncentrowało się na interakcjach neuron-glej in vivo i in vitro3. Jednak większość systemów hodowli nie pozwala na oddzielną analizę obu typów komórek i ich odpowiednich sekretomów.
Kilka podejść wykorzystuje bezpośrednią kokultywację neuronów i gleju w celu osiągnięcia długotrwałego przetrwania i fizjologicznie istotnego rozwoju sieci neuronalnej4-6. Obecny protokół osiąga te same cele, przy jednoczesnym utrzymaniu obu typów komórek fizycznie oddzielonych7. W porównaniu z kondycjonowaną pożywką8,9, nasz system pozwala na badanie dwukierunkowej komunikacji między neuronami a astrocytami. Ekspresja wydzielanych cząsteczek sygnałowych może być monitorowana, gdy komórki dojrzewają we wspólnym pożywce. Ta możliwość jest szczególnie istotna, ponieważ astrocyty uwalniają rozpuszczalne czynniki, takie jak cytokiny, czynniki wzrostu i cząsteczki macierzy zewnątrzkomórkowej10,11, regulując w ten sposób wzrost i funkcję neuronów7,12. W ten sposób wykazano, że dodanie trombospondyny do komórek zwojowych siatkówki in vitro indukuje tworzenie synaps13. Jednak inne, jeszcze nieznane czynniki są niezbędne, aby synapsy działały13. Co więcej, cząsteczki uwalniane przez astrocyty muszą zostać zidentyfikowane, aby zrozumieć podstawy interakcji neuron-glej.
Hodowla pierwotnych neuronów i astrocytów myszy i szczura została opisana wcześniej14-16. Przedstawiamy tutaj eleganckie i wszechstronne narzędzie do łączenia obu typów komórek w ramach pośredniego podejścia do kokultury. Ponieważ te dwie kultury są fizycznie oddzielone, a jednocześnie korzystają z tego samego podłoża, wpływ neuronów, astrocytów i rozpuszczalnych cząsteczek może być analizowany oddzielnie, tworząc w ten sposób potężne narzędzie do badań interakcji neuron-glej.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Eksperymenty na myszach były zgodne z niemieckim prawem i wytycznymi niemieckiego Towarzystwa Neurologicznego dotyczącymi hodowli zwierząt. Komisje ds. opieki nad zwierzętami i ich utylizacji Uniwersytetu Ruhry w Bochum udzieliły odpowiednich zezwoleń.
1. Przygotowanie i hodowla astrocytów korowych
Uwaga: Wykonaj te kroki protokołu co najmniej 7 dni przed przejściem do następnych kroków, ponieważ kultury astrocytów powinny przekształcić się w zlewające się monowarstwy zanim neurony zostaną przygotowane. Astrocyty pierwotne pochodzą z mieszanych kultur glejowych uzyskanych od młodych myszy około dnia pourodzeniowego (P) 0-3. Na każdą kolbę T75 należy użyć trzech mózgów (6 kory) do zainstalowania zębów.
2. Przygotowanie astrocytów do kokultury pośredniej
Uwaga: 48 - 72 godziny przed przygotowaniem neuronów, przenieś astrocyty do wkładek do hodowli komórkowych. Ogólnie rzecz biorąc, pojedyncza kolba T75 dostarcza wystarczającą liczbę komórek, aby podtrzymać kultury neuronalne uzyskane za pomocą jednego preparatu.
3. Przygotowanie pierwotnych neuronów hipokampa
Uwaga: Pierwotne neurony hipokampa myszy powinny pochodzić z zarodków E15.5 - E16 ciężarnych myszy.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Analiza kultur neuronalnych za pomocą pośredniego systemu kokultury jest wieloaspektowa i może być przeprowadzana na różnych etapach dojrzewania kultur. Dzięki możliwości utrzymania komórek przez okres do 4 tygodni, możliwe jest prowadzenie długoterminowych badań tych kultur.
Schemat w środkowym lewym panelu Rysunku 1 przedstawia układ kokultywacji. Z wykorzystaniem tego systemu można przeprowadzić obrazowanie ż...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Głównym celem obecnego protokołu jest całkowite oddzielenie kultur neuronalnych i astrocytowych, przy jednoczesnym utrzymaniu ich we wspólnym pożywce. Z tego powodu czystość uzyskanych kultur powinna być zweryfikowana na początku zabiegu. Zalecamy stosowanie tubuliny specyficznej dla neuronów, neurofilamentów lub białka NeuN jako markerów neuronalnych, GFAP jako markera astrocytowego, antygenu O4 jako markera prekursorowego oligodendrocytów i białka Iba1 w celu identyfikacji mikrogleju.
Zachow...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Obecna praca była wspierana przez niemiecką fundację badawczą (Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG: GRK 736, Fa 159/22-1; szkołę badawczą Uniwersytetu Ruhry w Bochum (GSC98/1) oraz program priorytetowy SSP 1172 "Glej i synapsa", Fa 159/11-1,2,3).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Reodczynniki | |||
| B27 | Gibco (Life Technologies) | 17504-044 | |
| Woda klasy do hodowli komórkowych | MilliQ | ||
| Cytozyna-β-D-arabinofuranozyd (AraC) | Sigma-Aldrich | C1768 | UWAGA: H317, H361 |
| DMEM | Gibco (Life Technologies) | 41966-029 | |
| DNAse | Worthington | LS002007 | |
| Gentamycin | Sigma-Aldrich | G1397 | UWAGA: H317-334 |
| Glukoza Serva | 22700 | ||
| HBSS | Gibco (Life Technologies) | 14170-088 | |
| HEPES | Gibco (Life Technologies) | 15630-056 | |
| Serum dla koni | Biochrom AG | S9135 | |
| L-cysteina | Sigma-Aldrich | C-2529 | |
| MEM | Gibco (Life Technologies) | 31095-029 | |
| Albumina jaja | kurzego Sigma-Aldrich | A7641 | UWAGA: H334 |
| Papain | Worthington | 3126 | |
| PBS | samodzielnie wykonana | ||
| poli-D-lizyna | Sigma-Aldrich | P0899 | |
| Poli-L-ornityna | Sigma-Aldrich | P3655 | |
| Pirogronian sodu | Sigma-Aldrich | S8636 | |
| Trypsyna-EDTA | Gibco (Life Technologies) | 25300054 | |
| Equipment | |||
| -24-well-plates | Thermoscientific/Nunc | 142475 | |
| 24-dołkowa płytka (do kohodowli pośredniej) | BD Falcon | 353504 | |
| Lornetka | Leica | MZ6 | |
| Wkładki do hodowli komórkowych | Wirówka BD Falcon | 353095 | |
| Komora | Heraeus | Multifuge 3S-R | |
| Marienfeld | 650010 | ||
| Kleszcze | FST Dumont | 11254-20 | |
| Szkiełka nakrywkowe szklane (12 mm) | Carl Roth (Menzel- Glä ser) | P231.1 | |
| Inkubator | Thermo Scientific | Heracell 240i | |
| Mikroprobówka (2 mL) | Sarstedt | 72,691 | |
| Mikroskop | Leica | DMIL | |
| Millex Jednostka filtrująca napędzana strzykawką | |||
| Nowy Brunszwik Scientific | Innova 4000 | ||
| Parafilm | Bemis | PM-996 | |
| Szalki Petriego (10 cm) | Pipeta Sarstedt | 833,902 | |
| (1 ml) | Gilson | Pipetman 1000 | |
| Sterylny stół roboczy | The Baker Company | Laminar Flow SterilGARD III | |
| Nożyczki chirurgiczne | FST Dumont | 14094-11 | |
| Strzykawka | Henry | Schein 9003016 | |
| Kolba T75 | Rurka Sarstedt | 833,911,002 | |
| (15 ml) | Sarstedt | 64,554,502 | |
| Łaźnia wodna | GFL | Łaźnia wodna typ 1004 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.