Artigo de método

Captura Laser Microdissecção de neurônios a partir de células diferenciadas neuroprogenitoras humanas em cultura

DOI:

10.3791/50487

16 de setembro de 2013

Neste artigo

Resumo

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Células neuroprogenitoras Humanos (NPCs) foram expandidas em condições de proliferação. NPCs foram diferenciadas em culturas ricas em neurônios na presença de uma combinação de neurotrofinas. Marcadores neuronais foram detectadas pela técnica de imunofluorescência. Para isolar uma população pura de neurônios, NPCs foram diferenciadas em PEN lâminas de membrana e captura de microdissecção a laser foi realizada.

Resumo

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Células neuroprogenitoras (NPCs) isoladas a partir do cérebro de feto humano foram expandidas sob condições proliferativas em presença do factor de crescimento epidérmico (EGF) e factor de crescimento de fibroblastos (FGF), para proporcionar um fornecimento abundante de células. NPCs foram diferenciadas na presença de uma nova combinação de factor de crescimento do nervo (NGF), factor neurotrófico derivado do cérebro (BDNF), dibutiril AMPc (DBC) e ácido retinóico em pratos revestidos com poli-L-lisina e laminina rato para obter neurónio ricas culturas. NPCs também foram diferenciadas na ausência de neurotrofinas, a DBC e ácido retinóico e na presença do factor neurotrófico ciliar (CNTF) para produzir culturas ricas em astrócitos. NPCs diferenciadas foram caracterizadas por coloração de imunofluorescência para um painel de marcadores neuronais incluindo NeuN, sinapsina, acetilcolinesterase, sinaptofisina e GAP43. Proteína glial fibrilar ácida (GFAP) e STAT3, marcadores de astrócitos, foram detectados em 10-15% dos NPCs diferenciadas. Para facilitarCaracterização molecular específicos do tipo de célula, a captura de microdissecção a laser foi realizada para isolar neurónios cultivados em naftalato de polietileno (PEN) de lâminas de membrana. Os métodos descritos neste estudo fornecem ferramentas valiosas para avançar nossa compreensão do mecanismo molecular da neurodegeneração.

Introdução

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Neurogénese longo da vida, é conhecido por ocorrer na zona subventricular dos ventrículos laterais e na camada subgranular do giro dentado do cérebro de mamíferos adultos 1. Células neuroprogenitoras (NPCs) que se originam a partir destas regiões são células multipotentes que podem se diferenciar em neurônios, astrócitos e oligodendrócitos 2. NPCs gerado interesse devido ao seu potencial para ser transplantadas em pacientes com várias doenças neurodegenerativas, incluindo a doença de Parkinson, esclerose lateral amiotrófica, acidente vascular cerebral e doença de Alzheimer (AD) 3. Estudos com NPCs geralmente centrada sobre este ângulo de transplante, mas o potencial de neurónios NPC-derivados como um modelo de cultura de células para determinar o mecanismo de neurodegeneração não foi totalmente explorada. Estudos anteriores têm geralmente utilizados os neurónios pós-mitóticos, isolado a partir de tecidos do cérebro de roedores, que devem ser isoladas para cada experiência em que não sejamauto-renovação. Embora as linhas celulares de neuroblastoma humano, incluindo SH-SY5Y e células SK-N-MC pode ser expandido, elas não têm as características de neurónios primários. NPCs humanos, por outro lado, oferecem vantagens porque eles podem ser expandidos para várias passagens e podem ser diferenciados para gerar uma população de células com as características primárias de neurónios 4,5. No presente estudo, descrevemos um novo protocolo de diferenciação para se obter uma população rica em neurônio consistente de NPCs disponíveis comercialmente isoladas de cérebro fetal humano. Porque essas culturas contêm uma pequena porcentagem de células gliais, precisamos de métodos adicionais para isolar uma população pura de neurônios para caracterização molecular. Captura laser microdissecção (LCM) é um nova técnica pela qual uma população homogénea de células a partir de uma secção de tecido podem ser capturadas selectivamente para análise da expressão do gene 6. O cérebro é um tecido heterogêneo composto por neurônios, células gliais e outros ty celularpes. LCM foi utilizado para determinar a expressão de genes específicos de neurónios analisa 7-10. Temos realizado anteriormente LCM de neurônios do hipocampo de AD (Tg2576) seções do cérebro do rato para mostrar a diminuição da expressão de proteína de ligação elemento de resposta ao AMP cíclico (CREB) e BDNF especificamente nos neurônios do hipocampo 11. No presente estudo, descrevemos os procedimentos para a expansão dos NPCs humanos, a diferenciação neuronal, coloração de imunofluorescência para marcadores neuronais e LCM para o isolamento de neurônios cultivados em PEN lâminas de membrana.

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Protocolo

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Expansão dos NPCs Humanos (Figura 1)

  1. Reviver o lote congelado de NPCs humanos a partir de cérebro fetal (Lonza, Walkersville, MD, EUA) e cultura deles em suspensão em frascos T-75 como neuroesferas (Figura 1A), em meio neurobasal contendo suplementos de proliferação, EGF (10 ng / ml) e FGF (10 ng / ml).
  2. Após 3 dias em cultura, as neuroesferas transferir para um tubo de 15 ml e centrifugar a 500 rpm durante 5 min.
  3. Descartar o sobrenadante deixando ~ 100 ul de gama média acima do pellet celular e transferir para um tubo Eppendorf. A pelota de 100 células mL é suficiente para dividir em dois T-75 frascos. Se menos, reduzir o número de garrafas que as células não conseguem proliferar neuroprogenitoras se dividir fina.
  4. Tritura-se o sedimento com 200 ul de ponta 50x, mantendo a ponta 200 ul contra o fundo do tubo. Divida a suspensão de células igualmente em duas partes e adicioná-los a 2 T-75 frascos (1-2 split), um para a continuidadeexpansão e outro para a diferenciação.
  5. Continuar a cultura das células neuroprogenitoras para expansão (primeiro balão), alterando o meio cada 4-5 dias, até que as neuroesferas atingir o seu tamanho original de 300-500 mM. Mude meio por centrifugação (500 rpm, 5 min), descarte o meio de idade e adicionar novo meio.

2. Diferenciação de NPCs Humano em uma Cultura Neuron-ricos (Figura 2)

  1. Para a diferenciação das células em cultura neuroprogenitoras rico neurónio, colocar uma única lamela para cada poço de uma placa de 24 poços e com revestimento de 100 ug / ml de poli-L-lisina através da adição de 500 uL em cada poço. Incubar os pratos durante 30 min a RT.
  2. Aspirar o poli-L-lisina solução e lave a placa com água estéril.
  3. Em seguida, revestir as cavidades da placa com 500 ul de 5 ug / ml de laminina rato e incubar durante 30 min. Após a incubação, lavar os poços com PBS.
  4. 4 dias após a splitting as células (passo 1.4), transferir os pequenos neuroesferas do frasco rotulado "para a diferenciação 'nos pratos revestidos, a uma densidade de ~ 500 neuroesferas por poço de uma placa de 24 poços.
  5. Depois de 6 horas, quando as neuroesferas anexar ao prato, remover o meio de proliferação e diferenciação adicionar meio consistindo em meio neurobasal, suplemento B27, o NGF (20 ng / ml), BDNF (10 ng / ml), a DBC (100 mM), e ácido retinóico (2 uM).

3. Coloração de imunofluorescência diferenciadas NPCs (Figura 3)

  1. Após cultura de células neuroprogenitoras em meio a diferenciação neuronal durante duas semanas, uma cultura rica em neurônio é obtida. Lavar os neurónios uma vez com PBS e, em seguida, corrigi-los em paraformaldeído a 4% durante 30 min. Uma vez fixo, lavar as células três vezes com PBS.
  2. Incubar as células com tampão de permeabilização (5% de BSA e 0,2% de Triton X-100 em PBS) à temperatura ambiente durante 60 min.
  3. Incubar os pratos O / N a 4 ° C ind agitador com a seguinte combinação de anticorpos monoclonais e policlonais em 3% de BSA em PBS: NeuN (1:250) e sinapsina (1:250); acetilcolinesterase (1:500) e sinaptofisina (1:250); BDNF (1 : 500) e GAP43 (1:250); STAT3 (1:500) e GFAP (1:1.000).
  4. Lavar as lamelas três vezes com PBS e depois incubar com anti-coelho-Cy3 e anticorpos secundários, anti-ratinho FITC no escuro à TA durante 90 min. A seguir à incubação, as lamelas lavar três vezes com PBS.
  5. Coloque 10 ml de meio de montagem sobre uma lâmina de vidro, tirar a lamela da placa de cultura com uma pinça, e colocá-lo de cabeça para baixo no meio de montagem. Delicadamente, limpe qualquer meio de montagem excesso e selar as bordas com unha polonês.
  6. Examine os neurônios imunomarcadas em um microscópio de fluorescência.

4. Captura Laser Microdissecção de neurônios (Figura 4)

  1. Diferenciar NPCs em uma cultura rica em neurônios em PEN slides membranas revestidos com poli-L-lisina e laminina rato seguindo os procedimentos descritos para a Figura 2.
  2. Executar todas as etapas subseqüentes em condições RNase.
  3. Mancha as culturas usando HistoGene Stain (Arcturus) para visualizar as células.
  4. Encontrar as áreas de populações neuronais puros desprovidos de astrócitos, utilizando a imagem de mapa de estrada de todo o slide com o sistema Veritas LCM. Marque os neurônios usando as ferramentas de desenho.
  5. Realizar captura a laser destas áreas utilizando precisão e automação controlado por computador num processo de dois passos. Primeiro, IR (infravermelho) é acionado em vários pontos com um ajuste de potência do laser de 70 mW e um pulso de 2.500 ms para obter a membrana anexar ao cap. Em seguida, a área marcada é extirpado usando uma ferramenta de corte UV para um nível baixo nível de 10 mV.
  6. Combinação destes processos de captura selectivamente as zonas marcadas a partir da membrana para PEN CapSure LCM macro cápsulas. Quando a tampa é levantada, a membrana com o neurons adere à tampa.
  7. Isolar o RNA total a partir de amostras de LCM, utilizando um kit de isolamento de RNA PicoPure (Arcturus) e trata-se com ADNase.
  8. Amplificar o ARN isolado utilizando o kit de amplificação de RNA RiboAMP seguindo as instruções do kit.
  9. Realizar a análise em tempo real de RT-PCR utilizando sondas TaqMan para detectar neurofilamento humano de cadeia pesada (hNFHc).

Abreviações:

AD, doença de Alzheimer, o BDNF, o factor neurotrófico derivado do cérebro, CREB, cíclico proteína de ligação de elemento de resposta a AMP; DBC, dibutiril AMP cíclico; EGF, factor de crescimento epidérmico; FGF, factor de crescimento de fibroblastos; GFAP, proteína ácida fibrilar glial, LCM, laser capturar microdissection; NGF, fator de crescimento do nervo; NPC, neuroprogenitoras célula; PEN, naftalato de polietileno.

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Resultados

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Expansão dos NPCs (Figura 1)

Quando neuroesferas são quebradas até uma suspensão de células individuais por meio de trituração, a ponta da pipeta deve tocar no fundo do tubo, de modo que existe uma certa resistência, quando a suspensão é pipetado para cima e para baixo. O número de vezes de trituração vai variar entre os indivíduos e tem de ser decidido, por tentativa e erro, examinando a suspensão de células resultantes com um microscópio. É fundamental para proporcionar densi...

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Discussão

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Nós descrevemos neste estudo um modelo de cultura de células ricas em neurônio pela diferenciação de células neuroprogenitoras humanos auto-renovação e um método para isolar uma população pura de neurônios por captura de microdissecção a laser. Nós usamos uma combinação de NGF, BDNF, DBC e ácido retinóico para a diferenciação neuronal de NPCs. DBC é usada para ativar CREB, um fator de transcrição que aumenta a neurogênese 12. O ácido retinóico induz saída do ciclo celular e reduz a população da glia 13.<...

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Divulgações

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Não há conflitos de interesse a declarar.

Agradecimentos

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Este trabalho foi apoiado por Mérito comentário concessão (NEUD-004-07F) da Administração de Veteranos (para SP).

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Células neuroprogenitoras (NPCs) LonzaPT-2599
Neurocult NS-A meio basal humanoTecnologia de células-tronco5750
Neurocult NS-A Suplemento de proliferaçãoTecnologia de células-tronco5753
Neurocult NS-A Suplemento de diferenciação Tecnologia decélulas-tronco5754
Suplemento B-27 (50x) Invitrogen17504-044
Fator de crescimento epidérmico humanoTecnologia de células-tronco2633
Fator de crescimento de fibroblastos SigmaF0291
Fator neurotrófico derivado do cérebro Sinalização celular3897S
Fator de crescimento nervoso Invitrogen13257-019
Dibutyryl cíclico AMPSigmaD-0627
poli-L-lisina SigmaP-5899
Laminina de camundongo SigmaL-2020
Anticorpo de ácido retinóicoSigmaR-2625
STAT3Sinalização celular9132
Anticorpo GFAPSinalização celular3670
Anticorpo GAP43Laboratórios de transdução612262
Anticorpo BDNFMilliporeAB1534SP
Anticorpo acetilcolinesterase Santz cruzSc-11409
Anticorpo sinaptofisinaAbcamab18008-50
AnticorpoNeuN ChemiconMAB377
Anticorpo sinapsinaNovusNB300-104
Anti camundongo FITCJackson Immuno115-095-146
Laboratórios
Anti Coelho Cy3Jackson Immuno711-165-152
Laboratórios
BSASigmaA1653
Triton-X 100Acros21568-2500
Paraformaldehye Fisher4042
Lamínula (lamínula de círculo grande)Fisherbrand12-545-102
Meio de montagem (Prolongar Ouro)InvitrogenP36930
Membrana de canetaApplied biosystemsLCM0521
Histogene LCM kit de coloração de seção congelada AppliedbiosystemsKIT0401
RiboAmp RNA Amplification kitApplied biosystemsKIT0201
Kit de isolamento de RNAPicopure Applied biosystemsKIT0202
CapsureMacro LCM capsApplied biosystemsLCM0211
de Pesquisade Pesquisa

Referências

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Doetsch, F. The glial identity of neural stem cells. Nat Neurosci. 6, 1127-1134 (2003).
  2. Galli, R., Gritti, A., Bonfanti, L., Vescovi, A. L. Neural stem cells: an overview. Circ. Res. 92, 598-608 (2003).
  3. Kim, S. U., de Vellis, J. Stem cell-based cell therapy in neurological diseases: a review. J. Neurosci. Res. 87, 2183-2200 (2009).
  4. Breier, J. M., et al. Neural progenitor cells as models for high-throughput screens of developmental neurotoxicity: state of the science. Neurotoxicol. Teratol. 32, 4-15 (2010).
  5. Christie, V. B., et al. Retinoid supplementation of differentiating human neural progenitors and embryonic stem cells leads to enhanced neurogenesis in vitro. J Neurosci Methods. 193, 239-245 (2010).
  6. Bonner, R. F., et al. Laser capture microdissection: molecular analysis of tissue. Science. 278, 1481-1483 (1997).
  7. Vincent, V. A., DeVoss, J. J., Ryan, H. S., Murphy, G. M. Analysis of neuronal gene expression with laser capture microdissection. J. Neurosci. Res. 69, 578-586 (2002).
  8. Robles, Y., et al. Hippocampal gene expression profiling in spatial discrimination learning. Neurobiol. Learn Mem. 80, 80-95 (2003).
  9. Su, J. M., et al. Comparison of ethanol versus formalin fixation on preservation of histology and RNA in laser capture microdissected brain tissues. Brain Pathol. 14, 175-182 (2004).
  10. Shimamura, M., Garcia, J. M., Prough, D. S., Hellmich, H. L. Laser capture microdissection and analysis of amplified antisense RNA from distinct cell populations of the young and aged rat brain: effect of traumatic brain injury on hippocampal gene expression. Brain Res. Mol. Brain Res. 122, 47-61 (2004).
  11. Pugazhenthi, S., Wang, M., Pham, S., Sze, C. I., Eckman, C. B. Downregulation of CREB expression in Alzheimer's brain and in Abeta-treated rat hippocampal neurons. Mol. Neurodegener. 6, 60(2011).
  12. Dworkin, S., Mantamadiotis, T. Targeting CREB signalling in neurogenesis. Expert Opin. Ther. Targets. 14, 869-879 (2010).
  13. Trujillo, C. A., et al. Novel perspectives of neural stem cell differentiation: from neurotransmitters to therapeutics. Cytometry A. 75, 38-53 (2009).
  14. Pugazhenthi, S., et al. Varicella-zoster virus infection of differentiated human neural stem cells. J. Virol. 85, 6678-6686 (2011).
  15. Kamme, F., et al. Single-cell microarray analysis in hippocampus CA1: demonstration and validation of cellular heterogeneity. J. Neurosci. 23, 3607-3615 (2003).

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Reimpressões e permissões

Solicitar permissão para reutilizar o texto ou as figuras deste artigo JoVE

Solicitar permissão

Etiquetas

Neuronal DifferentiationImmunofluorescent StainingNeuron Rich CulturePEN Membrane SlidesGene Expression AnalysisNeurotrophic Growth FactorsCell IsolationRNA Amplification

Artigos relacionados