RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
ru_RU
Menu
Menu
Menu
Menu
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Мы описываем внутрипаренхимальную трансплантацию нейронных клеток-предшественников человека, трансдуцированных двойным репортерным вектором, экспрессирующим люциферазно-зеленый флуоресцентный белок (GFP) в мозге мыши. После трансплантации сигнал люциферазы многократно измеряется с использованием биолюминесценции in vivo и GFP-экспрессирующих трансплантированных клеток, идентифицированных в участках мозга с помощью флуоресцентной микроскопии.
Клеточная терапия уже давно является новой парадигмой лечения в экспериментальной нейробиологии. Тем не менее, исследования клеточной трансплантации часто полагаются на измерения конечных точек и, следовательно, могут оценивать только продольные изменения миграции клеток и выживаемости в ограниченной степени. В этой статье представлен надежный, минимально инвазивный протокол для трансплантации и продольного отслеживания нейронных клеток-предшественников (NPC) в мозге взрослой мыши. Перед трансплантацией клетки трансдуцируют лентивирусным вектором, включающим биолюминесцентный (светлячок-люцифераза) и флуоресцентный (зеленый флуоресцентный белок [GFP]) репортер. NPC пересаживаются в правое корковое полушарие с помощью стереотаксических инъекций в сенсомоторную кору. После трансплантации трансплантированные клетки были обнаружены через неповрежденный череп в течение пяти недель (в дни 0, 3, 14, 21, 35) с пределом разрешения 6000 клеток с использованием биолюминесцентной визуализации in vivo . Впоследствии трансплантированные клетки идентифицируются в гистологических срезах мозга и далее характеризуются иммунофлуоресценцией. Таким образом, этот протокол предоставляет ценный инструмент для трансплантации, отслеживания, количественной оценки и характеристики клеток в мозге мыши.
Мозг млекопитающих имеет ограниченные регенеративные способности после травмы или заболевания, что требует инновационных стратегий для содействия тканевому и функциональному восстановлению. Доклинические стратегии сосредоточены на различных аспектах регенерации мозга, включая нейропротекцию, нейрогенез, ангиогенез 1,2, восстановление гематоэнцефалического барьера 3,4 или клеточнуютерапию 5,6. Преимущество клеточной терапии заключается в том, что она способна одновременно способствовать многим из этих процессов восстановления. В экспериментах с трансплантацией клеток восстановление тканей происходило посредством (1) прямой замены клеток и (2) производства цитокинов, приводящих к ангиогенезу и нейрогенезу7. Последние достижения в технологии стволовых клеток еще больше способствовали разработке масштабируемых, хорошо охарактеризованных источников нервных клеток, которые в настоящее время находятся в стадии клинических испытаний (рассмотрено в 7,8,9). Хотя клеточная терапия достигла клинической стадии для нескольких неврологических заболеваний (например, болезнь Паркинсона10, инсульт11 и повреждение спинного мозга12), их эффективность была переменной, и для понимания механизмов взаимодействия трансплантата и хозяина необходимы дополнительные доклинические исследования.
Одним из основных ограничений многих доклинических исследований является непрерывное отслеживание трансплантированных клеток внутри хозяина. Часто проводятся только измерения конечных точек, исключая динамические миграционные процессы и процессы выживания у хозяина 6,13. Эти ограничения приводят к плохой характеристике привитых клеток и требуют большого количества животных для понимания продольных изменений. Чтобы преодолеть эти ограничения, в этом исследовании мы трансдуцируем индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSC), полученные из нейронных клеток-предшественников, с коммерчески доступным лентивирусным вектором с двойным репортером, состоящим из люциферазы красного светлячка и усиленного зеленого флуоресцентного белка (rFluc-eGFP). Эти клетки трансплантируются с помощью стереотаксической интрапаренхимальной инъекции в мозг мыши и продольно отслеживаются с использованием биолюминесцентной визуализации in vivo в течение 5 недель. После забора мозговой ткани GFP-экспрессирующие трансплантированные клетки идентифицируются и далее характеризуются в гистологических срезах мозга. Этот метод может быть плавно адаптирован к альтернативным трансдуцируемым клеточным источникам и путям трансплантации для применения in vivo в мозге грызунов. В целом, процедура ценна для получения продольной информации о выживании и миграции трансплантата в мозге мыши и облегчает последующую гистологическую характеристику.
ПРИМЕЧАНИЕ: Все эксперименты с участием мышей проводились в соответствии с правительственными, институциональными и руководящими принципами ARRIVE и были одобрены Кантональным ветеринарным управлением Цюриха. Использовались взрослые самцы и самки без ожирения диабетических мышей SCID gamma (NSG) (10-14 недель, 25-35 г). Мышей размещали в обычных клетках типа II/III в группах по меньшей мере по два животных на клетку в помещении с контролируемой влажностью и температурой с постоянным циклом света/темноты 12/12 ч. .).
1. Клеточная культура и вирусная трансдукция
2. Клеточная подготовка к трансплантации
3. Процедура трансплантации
4. Визуализация in vivo
5. Перфузия
6. Обработка
Мы стремимся продольно отслеживать трансплантированные нейронные клетки-предшественники в мозге мыши с использованием биолюминесцентной визуализации in vivo и идентифицировать трансплантированные клетки в последующем гистологическом анализе (рисунок 1A). Поэтому нейронные клетки-предшественники трансдуцируются лентивирусным вектором, состоящим из EF1α-rFluc-eGFP. Перед трансплантацией клетки тестировали на успешную трансдукцию экспрессией eGFP in vitro (рисунок 1B). Успешно трансдуцированные клетки были стереотаксически пересажены в мозг мыши по заданным координатам (например, в сенсомоторную кору). После трансплантации мышам систематически вводили D-люциферин, субстрат для rFluc, и измеряли интенсивность сигнала трансплантированных клеток для подтверждения успешной трансплантации (рисунок 1C).
Чтобы оценить предел обнаружения биолюминесцентной визуализации in vivo, диапазон 6000-1800000 клеток был пересажен в правую сенсомоторную кору мыши (рисунок 2A). Мы обнаружили <6000 клеток и сигнал биолюминесценции, пропорциональный количеству трансплантированных клеток непосредственно после трансплантации (рисунок 2B). Поскольку человеческие клеточные источники являются иммуногенными и иммунокомпетентными мышами, иммунодефицитные мыши NOD scid gamma (NSG) использовались для наблюдения за долгосрочной выживаемостью клеточных трансплантатов. Долгосрочная выживаемость и обнаружение сигнала биолюминесценции в течение 5 недель были подтверждены после трансплантации клеток (рисунок 2C,D). Трансплантированные клетки были успешно обнаружены ex vivo в последующем гистологическом анализе с помощью репортера eGFP и иммуноокрашивания античеловеческими ядрами и античеловеческими митохондриальными антителами (рисунок 2E).

Рисунок 1: Трансплантация нейронных клеток-предшественников. (A) Схематический обзор генерации и трансплантации NPC rFluc-eGFP. (B) Репрезентативное иммунофлуоресцентное изображение трансдуцированных NPC (репортер GFP, зеленый), окрашенное DAPI (синий); шкала баров = 5 мкм. (C) Обнаружение in vivo сигнала биолюминесценции в трансплантированных клетках; цветовая полоса = синий (0, мин, без сигнала), красный (4 потока, п/с × 105, максимальный сигнал) Сокращения: NPC = нейронные клетки-предшественники; GFP = зеленый флуоресцентный белок; rFluc-eGFP = люцифераза красного светлячка и усиленный зеленый флуоресцентный белок; DAPI = 4',6-диамидин-2-фенилиндол; p/s = фотоны/с. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 2: Временной ход пересаженных клеток. (A) Схематическое представление номеров клеток для трансплантации. (B) Предел обнаружения трансплантированных клеток через 1 ч после трансплантации. (С, Г) Срок трансплантации (180 000 клеток) до 35 дней у мышей NSG; цветовая полоса = синий (0, мин, без сигнала), красный (4 потока, p/s × 105, максимальный сигнал) Данные средние ± SEM (n = 3). (E) Репрезентативные флуоресцентные изображения гистологических срезов и трансплантированных клеток через 5 недель после трансплантации. Шкала бар = 10 мкм. Аббревиатуры: D = сутки после трансплантации; NSG = иммунодефецитный NOD scid гамма; DAPI = 4',6-диамидин-2-фенилиндол; GFP = зеленый флуоресцентный белок; HuNu = античеловеческое ядерное антитело, клон 235-1; p/s = фотоны/с. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
У авторов нет потенциальных конфликтов интересов, о которых можно было бы заявить.
Мы описываем внутрипаренхимальную трансплантацию нейронных клеток-предшественников человека, трансдуцированных двойным репортерным вектором, экспрессирующим люциферазно-зеленый флуоресцентный белок (GFP) в мозге мыши. После трансплантации сигнал люциферазы многократно измеряется с использованием биолюминесценции in vivo и GFP-экспрессирующих трансплантированных клеток, идентифицированных в участках мозга с помощью флуоресцентной микроскопии.
Авторы RR и CT признают поддержку со стороны Фонда Mäxi и Центра компетенции 3R.
| <сильная>вирусная трансдукциясильная> | |||
| pLL-EF1a-rFLuc-T2A-GFP-mPGK-Puro (вирус Lenti-Labeler) | Systembio | LL410VA-1 | |
| Consumables | |||
| Eppendorf микропробирки; 1,5 мл | пробирок Sigma Aldrich | Z606340 | |
| Falcon; 15 мл | TPP | 91015 | |
| Защитные стекла для микроскопа Предметные | |||
| стекла для микроскопа Продукт | по выбору | ||
| Ватные палочки | Sterlie | Шовные материалы по | |
| выбору: шелк 5/0 с изогнутой иглой | B. Braun | G0762482 | |
| Шприцевой фильтр; 0,22 &; m | TPP | 99722 | |
| Шприц; 1 мл и 0,5 мл | B. Braun | 9166017V | |
| Планшет для культуры тканей (24-луночный) | TPP | 92024 | |
| Equipment | |||
| Автоматический счетчик клеток (Vi-CELL XR) | Beckmann Coulter Life Science | 383721 | |
| щипцы | Fine Science Tools | 11064-07 | |
| Щипцы, тонкие | научные инструменты | 11412-11 | |
| Грелка | Продукт выбора | ||
| Высокоскоростной бесщеточный микромотор | Комплект Foredom | K.1060-22. | |
| Набор заусенцев Ideal Micro Drill Набор из 5 | систем | визуализации60-1000 | |
| In-Vivo (IVIS Lumina III с программным пакетом Living Imaging 4.2) | Perkin Elmer | CLS136334 | |
| испололюрана | Provet AG | 330724 | |
| система микроинъекционного шприцевого насоса | World Precision Instruments | UMP3T-1 | |
| Микролитровый шприц; серия 700; Объем: 5-10 &; L | Hamilton | 7635-01 | |
| Microtome | Leica | HM430 | |
| NanoFill-33 G-игла (съемная и многоразовая) | World Precision Instruments | NF33BV-2 | |
| Иглодержатель | Fine Science Tools | 12001-13 | |
| Перфузионный насос и трубки | Masterflex | HV-77120-42 | |
| Скальпель | Fine Science Tools | 10003-12 | |
| Маленькие боннские ножницы, прямые | Fine Science Tools | 14184-09 | |
| Маленькие пружинные ножницы, прямые | Fine Science Tools | 15000-03 | |
| Spatula | Merck | Z243213-2EA | |
| Стереотаксическая рама для грызунов; моторизованная | World Precision Instruments | 99401 | |
| Pharmaceuticals and Reagentsстронг> | |||
| аккутаза | Инвитроген | А11105-01 | Протеолитический и коллагенолитический; реагент диссоциации клеток |
| Антитело к ядрам человека, клон 235-1, биотин конъюгат | Merck | MAB1281B | |
| B27 – Добавка (50x) | Gibco | 17504-001 | |
| Бетадин (11 мг Iod als Povidon-Iod pro 1 мл Lö | Mundipharma Medical Company | Все фармацевтические препараты были предоставлены кантональной аптекой, Цюрих, Швейцария | |
| Blocking solution (3% ослиная сыворотка; 0,1% Triton-X-100 в PBS) | Продукт по выбору; может быть домашним | ||
| CHIR99021 (10 mM – 2,500x) | StemMACS | 130-103-926 | |
| Раствор | криопротектораПродукт по выбору; может быть домашним | ||
| раствором DAPI (1 мг/мл) | Thermo Fisher Scientific | 62248 | |
| D-люциферин Калийная соль Perkin | Elmer | 122799 | |
| DMEM/F12 | Gibco | 11320-074 | |
| Donkey anti-Mouse IgG (H+L) Highly Cross-Адсорбированное вторичное антитело, Alexa Fluor 555 | Invitrogen | A-31570 | |
| Сыворотка | осла | Продукт по выбору | |
| Эсконаркон (Pentobarbitalum natricum 300 мг) | Streuli Pharma AG | Все фармацевтические препараты были предоставлены кантональной аптекой, Цюрих, Швейцария | |
| Этанол; 70% | Продукт выбора | ||
| FGF Основной рекомбинантный человеческий белок, свободный животного происхождения | Thermo Fisher Scientific | PHG6015 | |
| Глутамакс (100x) | Gibco | A12860-01 | |
| hLif (10 &; г/мл – 1,000x) | PeproTech | AF-300-05-25UG | |
| изофлуран (изофлуран (1-хлор-2,2,2-трифторэтил-дифторметил эфир) 99,9%) | Provet AG | <em>Все фармацевтические препараты были предоставлены кантональной аптекой, Цюрих, Швейцария | |
| Laminin-L521 (L-521) | Biolaminin | LN521 | |
| Lidocaine ointment (Лидокаин: 25 мг, Прилокаин: 25 мг) | Aspen Pharma Schweiz GmbH | Все фармацевтические препараты были предоставлены кантональной аптекой, Цюрих, Швейцария | |
| Монтаж Средний | продукт на выбор; может быть домашняя | ||
| добавка N2 (100x) | Gibco | 75202-001 | |
| Нейробазальный | Gibco | 21103-049 | |
| Офтальмологическая смазка (Ретинол пальмитат: 15,000 UI) | Bausch & Lomb Swiss AG | <em>Все фармацевтические препараты были предоставлены кантональной аптекой, Цюрих, Швейцария | |
| Раствор | параформальдегида Продукт | выбора | |
| PBS | Thermo Fisher Scientific | 10010023 | также может быть домашним |
| поли-L-орнитиновым раствором (pLO) | Sigma-Aldrich | P4957 | |
| Rimadyl (Carprofen 50 мг) | Zoetis Schweiz GmbH | Все фармацевтические препараты были предоставлены кантональной аптекой, Цюрих, Швейцария | |
| Ringer lactate | B. Braun | 3570500 | |
| Ringer solution | B. Braun | 3570030 | |
| физиологическим раствором (0,9% NaCl) | B. Braun | 3570160 | |
| SB431542 (10 mM – 3,333x) | StemMACS | 130-106-543 | |
| Тканевый адгезив (гистоакрил) | B. Braun | 1050060 |