Opracowaliśmy metodę, która wzbogaca i izoluje ludzkie populacje astrocytów ze świeżo zamrożonej tkanki do wykorzystania w dalszych analizach molekularnych.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Opracowaliśmy metodę, która wzbogaca i izoluje ludzkie populacje astrocytów ze świeżo zamrożonej tkanki do wykorzystania w dalszych analizach molekularnych.
Złożoność ludzkich astrocytów pozostaje słabo zdefiniowana w pierwotnej tkance ludzkiej, co wymaga lepszych narzędzi do ich izolacji i charakterystyki molekularnej. Sortowanie jąder aktywowanych fluorescencją (FANS) może być wykorzystane do skutecznego izolowania i badania populacji ludzkich jąder neuronalnych (NeuN+) z zamrożonej tkanki archiwalnej, unikając w ten sposób problemów związanych z obchodzeniem się ze świeżą tkanką. Brakuje jednak prób podobnego wyizolowania astrogleju od elementu nieneuronalnego (NeuN-). Niedawno opracowana i zwalidowana strategia znakowania immunologicznego wykorzystuje trzy przeciwciała przeciwko czynnikom transkrypcyjnym do jednoczesnej izolacji wzbogaconych populacji jąder neuronalnych (NeuN+), astrocytów (sparowane białko pudełkowe 6 (PAX6)+NeuN-) i progenitorów oligodendrocytów (OLIG2+NeuN-) z niechorych, świeżych (nieutrwalonych) zamrożonych pośmiertnie ludzkich tkanek skroniowej kory nowej.
Wykazano, że ta technika jest przydatna do charakterystyki zmian transkryptomu specyficznych dla typu komórki w pierwotnej patologicznej korze nowej padaczki. Analizy transkryptomiczne potwierdziły, że populacje posortowane w rodzaju PAX6+NeuN są silnie wzbogacone o markery panastrocytów i wychwytują astrocyty zarówno w stanie spoczynku, jak i reaktywności. W artykule opisano metodologię FANS izolacji populacji jąder wzbogaconych w astrocyty ze świeżo zamrożonej kory człowieka, w tym dysocjacji tkanek do zawiesiny jednojądrowej (sn); znakowanie immunologiczne jąder przeciwciałami fluorescencyjnie sprzężonymi anty-NeuN i anty-PAX6; Strategie bramkowania FANS i wskaźniki kontroli jakości w celu optymalizacji czułości i swoistości podczas sortowania oraz potwierdzania wzbogacenia astrocytów; oraz zalecane zamówienia na dalsze sekwencjonowanie transkryptomu i dostępności chromatyny w rozdzielczości zbiorczej lub SN. Protokół ten ma zastosowanie do nienekrotycznych, świeżo mrożonych, ludzkich próbek kory mózgowej z różnymi patologiami i zalecanym pośmiertnym pobraniem tkanek w ciągu 24 godzin.
Złożoność molekularna ludzkich astrocytów pozostaje słabo zdefiniowana w tkance pierwotnej, co wymaga lepszych narzędzi do ich izolacji i charakterystyki w wysokiej rozdzielczości, zarówno w zdrowiu, jak i chorobie. Oddzielenie nienaruszonych ludzkich neuronów i komórek glejowych od ich niszy okazało się trudne ze względu na ograniczony dostęp do świeżych próbek tkanki mózgowej, silnie powiązany charakter procesów glejowych i neuronalnych oraz nieuniknioną aktywację komórkową podczas przetwarzania, z których wszystkie ograniczają charakterystykę molekularną tych typów komórek ex vivo1. Sortowanie jąder aktywowanych fluorescencją (FANS) stało się alternatywą dla sortowania żywych komórek, umożliwiając dysocjację i immunoznakowanie populacji jąder z zamrożonej tkanki. W ciągu ostatniej dekady FANS stał się szeroko stosowany do izolowania i molekularnego charakteryzowania populacji ludzkich jąder neuronalnych (NeuN+) w różnych próbkach mózgu i regionach anatomicznych1,2,3,4.
Jednak podobne metody izolowania określonych subpopulacji jąder glejowych od ludzkiej kory mózgowej były ograniczone, co prowadzi do względnego braku wyrafinowania w zrozumieniu złożoności astrocytów zarówno w normalnych, jak i chorych tkankach. W tym celu zaadaptowano wcześniej opublikowany protokół do izolowania ludzkich populacji neuronów za pomocą FANS4, a także zatwierdzono metodę wzbogacania astrocytów (i oligodendroglialnych progenitorów) przy użyciu kombinacji potrójnych przeciwciał, wychwytując astrocyty zarówno w stanie spoczynku, jak i reaktywnym5. Aby specyficznie wzbogacić astrocyty we frakcji NeuN-, zastosowano przeciwciała przeciwko jednemu z dwóch czynników transkrypcyjnych, o których wiadomo, że mają różną ekspresję w populacjach astrocytów, PAX6 lub czynnikowi transkrypcyjnemu SRY-box 9 (SOX9)6,7. PAX6 ulega silnej ekspresji we wczesnym okresie rozwoju płodu w promienistych progenitorach podobnych do gleju w strefach rozrodczych i przyczynia się zarówno do neurogenezy, jak i glejogenezy8,9,10,11, a także do specyfikacji neuronów siatkówki12. U osoby dorosłej PAX6 ulega zróżnicowanej nadekspresji w spoczynkowych ludzkich astrocytach6 i wykazuje koekspresję białka z kwaśnym białkiem fibrylarnym gleju (GFAP) w ludzkich astrocytach tkankowych padaczki13.
Ten protokół opisuje jednoczesną izolację populacji neuronów w korze nowej i wzbogaconych w astrocyty przez FANS. Świeża (nieutrwalona) zamrożona (tj. świeżo zamrożona) tkanka pośmiertna pobrana z dorosłej kory jest najpierw mechanicznie i chemicznie dysocjowana. Po lizie i ultraodwirowaniu w gradiencie sacharozy składniki cytoplazmatyczne i zewnątrzkomórkowe są odrzucane, podczas gdy jądra są zatrzymywane. Jądra są następnie znakowane fluorescencyjnie sprzężonymi przeciwciałami jądrowymi odpowiadającymi pożądanym liniom docelowym i sortowane za pomocą FANS. Zgodnie z tym podejściem, wykazano wzbogacenie astrocytów w zebranych populacjach PAX6 + NeuN-, co zostało potwierdzone zarówno przez celowany panel qPCR, jak i przez sekwencjonowanie jądrowego RNA.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
UWAGA: Program Ochrony Ludzi w Icahn School of Medicine at Mount Sinai (ISMMS) i jego Institutional Review Board (IRB) zapewniają etyczne prowadzenie badań i zgodność z przepisami federalnymi, stanowymi i instytucjonalnymi. W tym badaniu wszystkie wykorzystane próbki pośmiertne zostały pozbawione elementów pozwalających na identyfikację, uzyskane za odpowiednią zgodą za pośrednictwem biorepozytorium i zostały zwolnione z oznaczenia "badania na ludziach" przez IRB ISMMS (HS#14-01007).
1. Przygotowanie bufora
UWAGA: Jeśli wykonujesz sekwencjonowanie RNA na dalszym etapie, dokładnie potraktuj wszystkie miejsca pracy i narzędzia roztworem do dekontaminacji RNazy, aby zapobiec degradacji mRNA.
2. Dysocjacja zamrożonej tkanki do zawiesiny pojedynczego jądra
3. Ultrawirowanie
4. Inkubacja przeciwciał
5. Sortowanie jąder aktywowanych fluorescencją (FANS)
UWAGA: Zaleca się korzystanie z instytucjonalnego urządzenia do cytometrii przepływowej z pomocą przeszkolonego personelu, chyba że jest już biegły w technikach cytometrii przepływowej/sortowania.
6. Zbiór populacji FANS do dalszych analiz molekularnych
7. Wskazówki dotyczące przygotowania biblioteki
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Jądra komórkowe pobrano z utrwalonej przez szybkie zamrażanie świeżej (nieutrwalonej chemicznie) tkanki nowokory neocortex temporalnego, z czasem pobrania po śmierci wynoszącym 12 h. Po dysocjacji tkanki do postaci zawiesiny jąder, próbki inkubowano z przeciwciałami przeciwko NeuN, PAX6 i OLIG2, a następnie sortowano zgodnie z bramkowaniem przedstawionym na Rysunku 1 i Rysunku 2. Jądra komórkowe wyizolowano z populacji posortowanych NeuN+, PAX6+NeuN- oraz OLIG2+...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Projekt eksperymentalny zgodny z nakreślonym protokołem powinien zostać sfinalizowany po rozważeniu kilku czynników biologicznych i technicznych. Wyjściowe próbki tkanek są świeżo mrożone, bez utrwalania, i korzystnie mają krótki odstęp między pośmiertnymi pobraniami, aby zmaksymalizować regenerację jąder. Bazując na doświadczeniu, PMI do 24 h pozwala na odpowiednią regenerację jąder; jednak PMI wynoszący 12 godzin lub mniej jest preferowany w celu optymalizacji odzyskiwania nienaruszonych jąder. Dodatkowe czynniki poza ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Chcielibyśmy podziękować członkom z Patologii i Neurochirurgii w Icahn School of Medicine w Mount Sinai za pomoc w pozyskiwaniu niezidentyfikowanej tkanki mózgowej oraz ISMMS's Flow Cytometry CORE za fachowe porady. Badanie zostało częściowo sfinansowane przez NIH RF1DA048810, R01NS106229, R03NS101581 (do NMT) i R61DA048207 (do S.A.).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 10x PBS pH 7,2 | Invitrogen | 70013073 | |
| PRZECIWCIAŁO ANTY-NEUN KLON A60 | Milipory | MAB377A5MI | mysie anty-NeuN sprzężone ze związkiem fluorescencyjnym AF555 (wzbudzenie, 553 nm; emisja, 568 nm) |
| PRZECIWCIAŁO ANTY-OLIG2 KLON 211 | Milipore | MABN50A4MI | mysi anty-OLIG2 sprzężony ze związkiem fluorescencyjnym AF488 (wzbudzenie, 499 nm; emisja, 520 nm) |
| Bydło Albumina surowicy | Fisher | BP9704-100 | |
| Komora zliczająca jasną linię | Hausser Scientific | 3110V | |
| Bezwodny chlorek wapnia | Fisher | C614-3 | |
| Sitka komórkowe, 40 i mikro; M | SP Scienceware | 136800040 | |
| DAPI (4',6-diamidyn-2-fenyloindol, dichlorowodorek) | Invitrogen | D1306 | |
| DL-Dithiothreitol | Sigma | 43815-1G | |
| Illumina, Nextera | FC-121– 1030 | ||
| DNAse I | Worthington | LS002139 | |
| Młynek do tkanek | Dounce Sortownik WHEATON | 357542 | |
| FACS | BD Biosciences | BD FACSAria III | |
| Tetrahydrat octanu magnezu | Fisher | M13-500 | |
| PAX6 (PAX6/496) - 100 TESTÓW | Novus | NBP234705J | |
| RNA Clean & Koncentrator | Zymo Research | R1013 | |
| RNaseZap RNase Decontamination Solution | Invitrogen | AM9780 | |
| SMARTer Stranded Total RNA-Seq Kit Pico Input Mammalian | Clontech Laboratories | 635005 | Czas fragmentacji 2,5 minuty, zgodnie z zaleceniami dla niskich wartości RIN RNA. |
| Sacharoza, z certyfikatem kryształowym, ACS, 500 mg | Fisher | S5500 | |
| SW 41 Ti Rotor z łyżką wahadłową | Beckman Coulter | 331362 | |
| Tris-HCl, roztwór 1M, pH 8,0, klasa biologii molekularnej, Ultrapure | Thermo Scientific | J22638AE | |
| TritonX-100 | Fisher | BP151-500 | niejonowy środek powierzchniowo czynny w buforze do lizy |
| Odczynnik | TRIzol LSInvitrogen | 10296028 | |
| Odczynnik TRIzol | Odczynnik Invitrogen | 15596026 | do izolacji RNA |
| Roztwór błękitu trypanowego, 0,4% | Gibco | 15250061 | |
| Ultrawirówka | Beckman Coulter Optima XE-100 | A94516 | |
| Ultrawirówki PP 9/16 X 3-1/2 | Beckman Coulter | 331372 | |
| UltraPure Woda destylowana ( | Invitrogen | 10977023 | określany jako woda destylowana |
| Ultrapure EDTA | Life Technologies | 15576-028 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.