Ten protokół szczegółowo opisuje procedurę, w której ludzkie kultury neuronalne są transdukowane za pomocą lentiwirusowych konstruktów kodujących zmutowane ludzkie tau. Transdukowane kultury wykazują agregaty tau i związane z nimi patologie.
Artykuł metodologiczny
Ten protokół szczegółowo opisuje procedurę, w której ludzkie kultury neuronalne są transdukowane za pomocą lentiwirusowych konstruktów kodujących zmutowane ludzkie tau. Transdukowane kultury wykazują agregaty tau i związane z nimi patologie.
Nieprawidłowa agregacja białka tau jest patogennie zaangażowana w wiele chorób neurodegeneracyjnych, w tym chorobę Alzheimera (AD). Chociaż mysie modele tauopatii dostarczyły cennego źródła do badania neurotoksycznych mechanizmów zagregowanego tau, staje się coraz bardziej oczywiste, że ze względu na międzygatunkowe różnice w neurofizjologii, mózg myszy nie nadaje się do modelowania kondycji ludzkiej. Postępy w metodach hodowli komórkowych sprawiły, że ludzkie hodowle neuronów stały się dostępne do użytku eksperymentalnego in vitro i pomogły w opracowaniu neuroterapeutyków. Jednak pomimo adaptacji kultur ludzkich komórek nerwowych, modele ludzkiej tauopatii in vitro nie są jeszcze powszechnie dostępne. Protokół ten opisuje komórkowy model agregacji tau, w którym ludzkie neurony są transdukowane wektorami pochodzącymi z lentiwirusa, które kodują patogennie zmutowane tau połączone z reporterem żółtego białka fluorescencyjnego (YFP). Transdukowane kultury wytwarzają agregaty tau, które barwią się dodatnio dla tioflawiny i wykazują markery neurotoksyczności, takie jak zmniejszona długość aksonów i zwiększona objętość lizosomów. Procedura ta może być użytecznym i opłacalnym modelem do badania ludzkich tauopatii.
Patologiczna agregacja białka tau związanego z mikrotubulami jest cechą charakterystyczną wielu chorób neurodegeneracyjnych, w tym AD, otępienia czołowo-skroniowego (FTD), choroby Picka i postępującego porażenia nadjądrowego (PSP)1. W stanie niechorobowym tau wiąże się i stabilizuje włókna mikrotubul w aksonach neuronalnych2. Jednak związana z chorobą hiperfosforylacja tau sprzyja agregacji tau, dysocjacji od mikrotubul i toksyczności neuronalnej3. Toksyczne działanie zagregowanego tau może obejmować nieprawidłową aktywację cholinergicznego4 i receptorów glutaminergiczne5, co prowadzi do rozregulowania wewnątrzkomórkowego wapnia i ostatecznie do śmierci komórki. W modelach zwierzęcych zmniejszenie tau w mózgu poprawia patologię u myszy z AD6 oraz w mysich modelach powtarzających się łagodnych urazowych uszkodzeń mózgu7.
Coraz więcej dowodów pokazuje, że struktura i powinowactwo wiązania tau pochodzącego od myszy różnią się od tau pochodzącego od człowieka i że tau myszy nie nadaje się do modelowania ludzkich tauopatii8. Jednak modele tauopatii komórek ludzkich nie są powszechnie dostępne na rynku. Ogólnym celem tej pracy jest opisanie modelu agregacji tau in vitro, w którym ludzkie neurony są transdukowane wektorami pochodzącymi z lentiwirusa zawierającymi zmutowane ludzkie konstrukty tau9. Agregacja Tau powodująca konstrukty lentiwirusowe koduje domenę powtórzeń tau zawierającą mutacje P301L i V337M połączone z reporterem YFP (Tau-RDLM-YFP), podczas gdy kontrola konstruuje kod dla domeny powtórzeń tau typu dzikiego (Wt) połączonej z reporterem YFP (Tau-Wt-YFP). Kultury neuronalne transdukowane tą metodą wyrażają około dziewięć razy więcej tau niż kultury nietransdukowane. Chociaż ilość nadekspresji tau jest mniej więcej równa między komórkami transdukowanymi Tau-RDLM-YFP i Tau-Wt-YFP, tylko neurony transdukowane Tau-RDLM-YFP wykazują agregacje. Kultury transdukowane Tau-RDLM-YFP barwią się dodatnio dla tioflawiny i wykazują zmniejszenie długości aksonów i gęstości synaptycznej. Dlatego ten model komórkowy może być użytecznym narzędziem do badania agregacji tau in vitro.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Przygotowanie pożywek i odczynników
2. Konstrukty lentiwirusowe
UWAGA: Zanim rozpoczniesz pracę z konstruktami lentiwirusowymi, upewnij się, że laboratorium zostało zatwierdzone do stosowania środków o poziomie bezpieczeństwa biologicznego 2 (BSL-2). Ponadto podczas pracy z wektorami lentiwirusowymi należy stosować kaptury hodowlane BSL-2, środki ochrony osobistej (PPE) i metody utylizacji.
3. Hodowla ludzkich nerwowych komórek macierzystych
UWAGA: NSC są zazwyczaj wysiewane po 100 000–150 000 komórek/cm2, a większość dostępnych na rynku NSC jest sprzedawana jako 1 x 106 komórek/fiolkę. Protokół ten został zoptymalizowany dla 10-centymetrowych naczyń do hodowli komórkowych (chociaż można stosować inne rozmiary szalek); w związku z tym, jeśli stosowane są dostępne na rynku NSC, może być konieczne rozszerzenie NSC poprzez uprzednie wyhodowanie w sześciodołkowych szalkach, aby uzyskać wystarczającą liczbę komórek do zasiania 10-centymetrowych szalek. Protokół ten może być alternatywnie dostosowany do różnych rozmiarów naczyń do hodowli komórkowych (ale nie zawiera instrukcji dotyczących przechodzenia NSC, ponieważ te protokoły są dostępne gdzie indziej11,12).
4. Transdukcja i utrzymanie kultur neuronalnych
5. Obrazowanie komórek
6. Metody opcjonalne
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Neurony transdukowane Tau-RDLM-YFP były fluorescencyjnie oznaczone YFP, a kultury transdukowane RDLM wyświetlały agregaty po transdukcji. Inkluzje te wybarwione na obecność tioflawiny (Ryc. 1). Jak pokazuje Rysunek 1, protokół ten wytwarza hodowle neuronów, które wykazują tioflawinowo-dodatnie agregaty tau. W początkowych eksperymentach zaleca się potwierdzenie różnicowania neuronów poprzez immunoznakowanie specyficznego dla neuronu markera β-tubuliny III w hodowlach. Co ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół ten opisuje generowanie modelu ludzkiej tauopatii in vitro, który wykazuje agregaty dodatnie do barwienia srebra i splątki neurofibrylarne tioflawinowo-dodatnie (NFT). Co więcej, transdukowane komórki wykazują patologie wywołane przez tau, takie jak defekty morfologiczne, zmniejszona synaptogeneza i zwiększona objętość lizosomów. Główną zaletą tego protokołu jest to, że zapewnia on dostępny i opłacalny model tauopatii neuronalnej, który może być wykorzystany do badań przesiewowych leków, a także do analizy toksy...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Autorzy chcieliby podziękować dr Peterowi Daviesowi z Albert Einstein College of Medicine za dostarczenie przeciwciał PHF-1 i CP13 oraz dr Marc Diamond z University of Texas, Southwestern, za dostarczenie konstruktów tau. Praca ta była wspierana przez granty Stowarzyszenia Alzheimera (NIRG-14-322164) dla S.H.Y. oraz z Kalifornijskiego Instytutu Medycyny Regeneracyjnej (TB1-01193) dla PR.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Naczynia hodowlane 10 cm | Thermofisher | 12556002 | |
| probówki 15 ml | Biopioneer | CNT-15 | |
| 16% paraformaldehyd | Thermofisher | 50-980-487 | |
| 24-dołkowe płytki hodowlane | Thermofisher | 930186 | |
| probówki 50 ml | Biopioneer | CNT-50 | |
| 70% etanol w butelce | z rozpylaczemRóżne źródła | NA | |
| suplement B27 | Thermofisher | 17504044 | |
| Macierz błony podstawnej (Matrigel) | Corning | 356231 | |
| Basic FGF | Biopioneer | HRP-0011 | |
| Albumina surowicy bydlęcej | Sigma | A7906 | |
| Inkubator do hodowli komórkowych | Różne źródła | NA | |
| Wirówka | Różne źródła | NA | |
| Pożywki hodowlane DMEM-F12 z glutaminą | Thermofisher | 10565042 | |
| Etanol (stężenie 50% lub wyższe) | Różne źródła | NA | |
| Przeciwciała drugorzędowe znakowane fluorescencyjnie | Różne źródła, zależne od eksperymentu | NA | |
| Mikroskop fluorescencyjny | Różne źródła | NA | |
| Szkiełka nakrywkowe szklane | Thermofisher | 1254581 | |
| Szkiełka szklane | Thermofisher | 12-550-15 | |
| Ludzkie nerwowe komórki macierzyste | Różne źródła | NA | |
| Wektory lentiwirusowe | Różne źródła | na zamówienie | |
| Media montażowe | Suplement Thermofisher | P36934 | |
| N2 | Thermofisher | 17502048 | |
| Penicylina-Streptomycyna | Thermofisher | 15140122 | |
| Sól fizjologiczna buforowana fosforanami | Thermofisher | 14190250 | |
| Przeciwciała pierwszorzędowe | Różne źródła, zależne od eksperymentu | NA | |
| Platforma kołysząca lub obrotowa | Różne źródła | BRAK Sterylny | |
| kaptur | do hodowli komórkowychRóżne źródła | NA | |
| Tioflavin S | Sigma | T1892-25G | |
| Triton X-100 | Thermofisher | BP151-100 | |
| Łaźnia wodna | Różne źródła | NA |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie