Dorosłe neurony ośrodkowego układu nerwowego (OUN) mają ograniczoną zdolność regeneracyjną po urazie lub chorobie. Powszechną strategią wspomagania regeneracji OUN jest przeszczepianie, w miejscu urazu, typów komórek, które indukują wzrost aksonów, takich jak komórki macierzyste, komórki Schwanna, astrocyty lub komórki glejowe otaczające węch (OEG)1,2,3,4,5.
OEG wywodzi się z grzebienia neuronalnego6 i znajduje się w błonie śluzowej węchu oraz w opuszce węchowej. U dorosłego osobnika węchowe neurony czuciowe obumierają regularnie w wyniku ekspozycji środowiskowej i są zastępowane przez nowo różnicujące się neurony. OEG otacza i prowadzi te nowe aksony węchowe, aby weszły do opuszki węchowej i ustanowiły nowe synapsy z ich celami w klasie CNS7. Ze względu na te cechy fizjologiczne, OEG został wykorzystany w modelach uszkodzeń OUN, takich jak uszkodzenie rdzenia kręgowego lub nerwu wzrokowego, a jego właściwości neuroregeneracyjne i neuroprotekcyjne zostały udowodnione8,9,10,11. Zidentyfikowano kilka czynników odpowiedzialnych za proregeneracyjne cechy tych komórek, w tym produkcję proteaz macierzy zewnątrzkomórkowej lub wydzielanie neurotroficznych i aksonalnych czynników wzrostu12,13,14.
Biorąc pod uwagę techniczne ograniczenia związane z rozszerzaniem pierwotnych komórek OEG, wcześniej ustaliliśmy i scharakteryzowaliśmy odwracalne, unieśmiertelnione ludzkie linie klonalne OEG (ihOEG), które zapewniają nieograniczoną podaż jednorodnych OEG. Te komórki ihOEG pochodzą z kultur pierwotnych, przygotowanych z opuszki węchowej uzyskanej w autopsjach. Zostały one unieśmiertelnione przez transdukcję podjednostki katalitycznej telomerazy (TERT) i onkogenu Bmi-1 oraz zmodyfikowane dużym antygenem T wirusa SV4015,16,17,18. Dwie z tych linii komórkowych ihOEG to Ts14, która utrzymuje zdolność regeneracyjną oryginalnych kultur i Ts12, linia o niskiej regeneracji, która jest używana jako kontrola niskiej regeneracji w tych eksperymentach18.
Aby ocenić zdolność OEG do wspomagania regeneracji aksonów po uszkodzeniu neuronów, zaimplementowano kilka modeli in vitro. W tych modelach OEG stosuje się do kultur o różnym pochodzeniu neuronalnym i bada się tworzenie i wydłużanie neurytów - w odpowiedzi na kokulturę glejową. Przykładami takich źródeł neuronalnych są neurony korowe noworodków szczurów19, rany zadrapań wykonywane na neuronach embrionalnych szczura z tkanki korowej20, eksplantaty siatkówki szczura21, neurony postnatalne podwzgórza lub hipokampa szczura22,23, postnatal ratal rat grzbiet root ganglions24, postnatal mouse corticospinal tracts25, ludzkie neurony NT226, lub postnatalne neurony korowe mózgu na reaktywnych kulturach przypominających blizny astrocytów27.
W tych modelach test regeneracji opiera się na neuronach embrionalnych lub postnatalnych, które mają wewnętrzną plastyczność, której nie ma w uszkodzonych neuronach dorosłych. Aby przezwyciężyć tę wadę, przedstawiamy model regeneracji aksonów dorosłych w kokulturach linii OEG z dorosłymi neuronami zwojowymi siatkówki (RGN), oparty na modelu pierwotnie opracowanym przez Wigleya i wsp.28,29,30,31 i zmodyfikowany i używany przez naszą grupę12,13,14,15,16,17,18,32,33. Krótko mówiąc, tkanka siatkówki jest ekstrahowana od dorosłych szczurów i trawiona papainą. Zawiesina komórek siatkówki jest następnie posiewana na szkiełkach nakrywkowych poddanych działaniu polilizyny lub na monowarstwach Ts14 i Ts12. Hodowle są utrzymywane przez 96 godzin przed ich utrwaleniem, a następnie przeprowadza się immunofluorescencję dla markerów aksonalnych (MAP1B i NF-H)34 i somatodendrytycznych (MAP2A i B)35. Regeneracja aksonów jest określana ilościowo jako procent neuronów z aksonem, w odniesieniu do całkowitej populacji RGN, a wskaźnik regeneracji aksonów jest obliczany jako średnia długość aksonów na neuron. Protokół ten jest nie tylko przydatny do oceny potencjału neuroregeneracyjnego ihOEG, ale może być rozszerzony na różne źródła OEG lub innych komórek glejowych.