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Neuroscience

基于凝集素的分离和培养的小鼠胚胎运动神经元

doi: 10.3791/3200 Published: September 15, 2011

Summary

隔离从小鼠胚胎的脊髓运动神经元的另一种方法是描述。该方法考虑外源凝集素,可以绑定到低亲和力神经生长因子受体P75NTR的事实。基于这种外源凝集素preplating允许一个类似与P75NTR对特定抗体的纯化。

Abstract

脊髓运动神经元对有丝分裂阶段发展,通过早期胚胎神经系统发育和后来生长出来树突和轴突。神经管神经上皮细胞表达Nkx6.1独特的前体细胞对脊髓运动神经 1 。虽然有丝分裂运动神经元的走向他们的最终位置,并自己组织成列沿脊髓束2,3。超过90%,所有这些差异化和定位的运动神经元表达的转录因子胰岛1 / 2。他们支配四肢的肌肉,以及身体和内脏的。其中,运动神经元表达脑源性神经营养因子(BDNF)和神经营养因子-3(NT - 3),原肌球蛋白相关激酶B和C(的TrkB,TrkC)的高亲和力受体。他们不表达的原肌球蛋白相关激酶A(TrkA的)4。旁边的两个高亲和力受体,运动神经元表达低亲和力神经营养因子受体p75的正常贸易关系 。 p75的正常贸易关系可以相似,但低亲和力结合所有的神经营养因子,神经营养因子比所有的高亲和力受体结合成熟的神经营养因子。在胚胎的脊髓中,p75的正常贸易关系完全由5脊髓运动神经元表达。这已被用于发展运动神经元的隔离技术,净化绝大多数的细胞周围的细胞 6 。隔离运动神经元特异性抗体对p75的正常贸易关系的外域(平移)的帮助下却变成了一次实验中使用的抗体量高是由于为平移板的大小是一个昂贵的方法。一个更为经济的另一种方法是使用凝集素。已被证明外源凝集素特异性结合p75的正常贸易关系 ,以及7。下面的方法介绍了一种替代技术,使用一个preplating过程,而不是p75的正常贸易关系抗体麦胚凝集素。凝集素是一个非常便宜的替代p75 的正常贸易关系的抗体和净化等级使用外源凝集素与p75的正常贸易关系抗体。可以用这种方法分离出胚胎脊髓运动神经元,生存和发展,突起。

Protocol

对于特殊的试剂:见标签。 1。列出的所有其他试剂在细胞培养级自Sigma Aldrich获得质量。

1。 PORN-H/laminin涂层菜/盖玻片

  1. 准备工作0.5 mg / ml的聚- DL -鸟氨酸氢溴酸(色情- H)的解决方案,在150毫米硼酸盐缓冲液的pH值8.35。
    1. 一个50毫克色情/ 1毫升硼酸盐缓冲液的原液,可以提前做好准备,并储存在-20 ° C
  2. 燃烧100%的乙醇消毒盖玻片,让它们风干。
  3. 盖表​​面有足够的色情- H解决方案,在4一夜之间° C。
  4. 次日用消毒的水和空气干燥的盖玻片三次。
  5. 准备工作2.5微克/毫升层粘连蛋白的解决方案中的HBSS
    1. 等分可以储存在-20 ° C解冻在4 ° C使用前。
  6. 与层粘连蛋白的解决方案色情H -涂层的盖玻片覆盖面,并让他们直到使用温度在室温孵育至少2小时。

2。净化板的外源凝集素涂层

  1. 准备无菌水,pH值9.5的10毫米三的解决方案。
  2. 添加外源凝集素(解决的凝集素(Sigma公司L9640)的HBSS粉)至终浓度为10微克/毫升。
  3. 涂层表面10厘米细胞培养皿中的凝集素的解决方案8毫升,让它在室温下至少30分钟孵育。
  4. 洗板三次,直到使用的HBSS的HBSS和存储。
  5. 准备一个30mm的氯化钾,0.8%(W / V)NaCl的去极化的解决方案。存储在室温(RT)的过滤和消毒。

3。运动神经元文化的介质

  1. 解冻马血清4℃过夜° C和灭活,在55℃,分装于-20℃到5毫升和存储30分钟° C。解冻等份直接使用前在室温下。
  2. 储存在-20 ° C 1毫升aliqouts B27的补充使用前在室温下解冻B27的补充。避免冻融循环。
  3. 分装到0.5毫升分装保存在-20 ° C glutamax,并用它在1:100。
  4. 准备的10微克/毫升CNTF的0.1%BSA的水消毒的原液。储存在-20 ° C。
  5. 混合B27的补充和直接使用前glutamax 0.5毫升,1毫升2.5毫升马血清46毫升neurobasal中等。
  6. 睫状神经营养因子添加到终浓度为10毫微克/毫升培养基和预温介质为37 ° C

4。脊髓夹层

  1. 牺牲一个E12.5孕鼠,并仔细取出胚胎。补充足够的RT的HBSS完全覆盖的胚胎。
  2. 取出的头部和尾部的地方跨越四肢胚胎背面。
  3. 修正了一个钳胚胎,并与其他镊子除去皮肤外。
  4. 下刺入镊子取出脊髓和解除脊髓双方拉锯样动作。
  5. 孤立的脊髓转移与新菜的HBSS和开放的脊髓背侧的中央通道。
  6. 删除通过消除封闭脑膜脊髓背根神经节。
  7. 收集高达6%凝集素板胚胎在充满1毫升的HBSS,并存储在冰上的Eppendorf反应管,直到编制完成的脊髓腰部分。

5。基于凝集素的纯化富集的运动神经元

注意:在开始的下一步骤之前,最新在这里准备和prewarm中期(见第3步。)

  1. 准备一个胰蛋白酶的解决方案,解决1克在100毫升的HBSS,储存在-20 ° C和解冻胰蛋白酶在4 ° C
  2. 混合1G胰蛋白酶抑制剂,与98毫升的HBSS和2毫升1 M羟乙基pH值7.4,1毫升分装应保存在4 ° C
  3. 转移与细胞培养罩的脊髓管,小心取出700μL的HBSS。
  4. 添加7.5μL胰蛋白酶溶液和混合仔细反相管。
  5. 执行trypsination 8分钟,在37 ° C。
  6. 停止加入30μl的胰蛋白酶抑制剂的反应和吸管达(磨碎)1000μL枪头小心10-15次,直到没有更多的细胞聚集是可见的。一个20-200μL移液器和相应的提示重复trituration。
  7. 移液器到的HBSS充满凝集素板的电池解决方案,并轻轻转动板,分散细胞。
  8. 请在室温下60分钟无振动的表面上的外源凝集素板。掩盖它,以避免污染。
  9. HBSS中轻轻取出,洗板与预先加热的HBSS仔细4次,以去除细胞碎片和不附加/独立的细胞。
  10. 最后的洗涤步骤后,立即加入500μl的去极化解决方案板,让它孵化1分钟。
  11. 促进支队的凝集素的约束细胞,并通过晃动敲击板。
  12. 2毫升预热的培养基,并转移到一个15毫升的猎鹰管填充板。
  13. 与纽鲍尔计数室计数细胞数。
  14. 板的细胞层粘连蛋白涂层的盖玻片上或在一个适当的数量取决于应用的板。
  15. 执行第1天,随后每小心更换旧媒介的50%的第二天换液。始终使用预热,新鲜配制新的培养基。

6。代表性的成果:

从小鼠胚胎胚胎运动神经元可在E12,E14。腰椎脊髓细胞总人口的2-3%由运动神经元和背根神经节神经元p75 的正常贸易关系的积极,重要的是要摆脱这些细胞开始之前基于凝集素preplating程序(的概述,请参阅图1和图2)。其次,脑膜包括强烈的分裂细胞,应排除为好,因为他们不能得到妥善的外源凝集素为基础的preplating程序(图2和图3)删除。更差的情况下,这些细胞可长满培养板。图3B和3D的有代表性的图片也给洗衣机已执行的程序后,对细胞密度较低的印象(见5.9协议的步骤)。通常保持了长达5年或7天的小鼠胚胎运动神经元的文化。在这段时间内的细胞建立其突起的最大长度(图4)。突起长度在很大程度上取决于基材板8。典型的基板层粘连蛋白,这是色情- H的有盖培养皿涂层。运动神经元也可以生长出其他或更少的基板上,像水裂解 8产生的细胞外基质。在不理想的涂层,突起长度和生长锥区情况下减少和细胞死亡通常会增加。营养的支持起到了文化的小鼠胚胎运动神经元生存至关重要的作用。最初七天营养支持6到10%至20%的下降没有镀细胞的生存。脑源性神经营养因子(BDNF)和睫状神经营养因子(CNTF)是最常用的因素,但其他人可以推动以及[白血病抑制因子(LIF),心肌营养素1(CT - 1),碱性成纤维细胞生长因子(bFGF的生存),胰岛素样生长因子1(IGF - 1)9]。

图1
图1。编制胚胎小鼠运动神经元的流量计划。示意图说明了隔离和小鼠胚胎运动神经元的文化,不同的步骤。缩写:SC:脊髓;的HBSS:汉克斯平衡盐溶液;百万:运动神经元。

图2
图2从E12.5小鼠脊髓腰部分隔离答:。E12.5小鼠胚胎。下一步,头部和尾部被删除,身体是放置在背的位置B:在胚胎背的位置。在左侧和脊髓右钳固定在其位置的胚胎体。镊子之一,随后被用于切开皮肤和切下的另一种是使用固定在其位置的胚胎的脊髓 C:隔离E12.5小鼠胚胎的脊髓。脊髓(颈椎,胸椎,腰椎)的部分表示。脑膜脊髓周围和背根神经节的一部分,仍然对他们的重视D:脊髓背侧是纵向削减对中央管打开电子邮件:腹侧脑膜现从夷为平地的脊髓。注:带下,腰部分是显着一小截传真:只有腰椎部分的脊髓,然后采取进一步的程序。

图3
图3从腰脊髓E12.5小鼠胚胎胰岛阳性细胞的测定和隔离答:。胰岛- 1 / 2抗体标签胚胎的腰椎脊髓内运动神经元列(红色箭头)和赫斯特标签原子核内的部分。过的第一个E12.5 lumar脊髓。 E12.5小鼠胚胎被浸泡固定在4%多聚甲醛6 H,磷酸盐缓冲液洗3次,与蔗糖按照标准程序处理。 20微米的冰冻切片与低温恒温器和部分immunhistochemical染色处理,根据标准程序11。随后,部分洁具用Hoechst标记细胞核的本地化。请注意,背根神经节神经元Islet-1/2-positive以及和编制程序不包括从隔离程序组织部分B:胰岛- 1 / 2标记(红色箭头)分离的腰,从E12的脊髓细胞。 5个胚胎,左 - 前和右 - 后外源凝集素为基础的preplating。细胞用Hoechst counterstained可视化所有细胞的细胞核C:Islet-1/2-positive细胞的定量前后的凝集素为基础的preplating,D:。Nkx6.1标记后一天在文化E12.5胚胎运动神经元。 counterstained用Hoechst cisualieze所有核细胞。请注意,90%的所有细胞Nkx6.1积极。缩写:SC:脊髓;百万:运动神经元,背根神经节背根神经节。

图4
图4 E12.5小鼠运动神经元表征A和B。富集分离E12.5小鼠腰椎脊髓运动神经元表达p75的正常贸易关系在0天(0div) 在体外在体外 (2div)第2天。 4%多聚甲醛固定细胞,并根据标准程序,随后染p75 的正常贸易关系。使用赫斯特可视化所有核细胞counterstained C:丰富的运动神经元,后5天色情H 和层粘连蛋白在体外(5DIV)作为培养基质和CNTF的染色为β-Ⅲ-微管蛋白的存在。请注意,这些细胞成长长的突起,和显示一个长(支)的过程,以及一个或多个(轴突和树突)短流程典型的运动神经元的形态。缩写:MN:运动神经元;格: 在体外的日子。

经过解离而不凝集素为基础的 preplating
细胞/ SC的总数 台盼蓝染色阳性细胞[%] Islet-1/2-阳性细胞[%]
1 995.0 13,1 9,5
2 889.4 8,0 10,0
3 1.180.0 11,0 10,8
平均值 ± SD 1.021.0 ± 147.1 10,7 ± 2,6 10,1 ± 0,7
随着外源凝集素为基础的preplating
后,细胞数量preplating / SC 台盼蓝染色阳性细胞[%] Islet-1/2-阳性细胞[%]
1 189.6 9,9 70,5
2 168.8 3,7 76,1
3 125.0 0,0 72,5
平均值 ± SD 161.1 ± 33.0 4,5 ± 5,0 73,0 ± 2,8

表1。来自3个不同的隔离程序, 特别是为此的阶段E12.5小鼠胚胎运动神经元代表的隔离程序的摘要。结果总人数或百分比数字± SD。简称:SC:脊髓; SD:标准差。

胰岛- 1 / 2阳性细胞与p75的平移[%] 胰岛- 1 / 2阳性细胞凝集素为基础的平移[%]
92,0 ± 3,5 1 73,0 ± 2,8

表2。凝集素为基础,基于P75 - 1平移运动神经元细胞数量的比较 。结果给出的百分比数字± SD 。

Discussion

基于此凝集素preplating技术的优点是,它是低于p75 的正常贸易关系为基础的平移过程昂贵,和外源凝集素是超过抗体稳定。浓缩列图。 2和标签。 1显示了该程序允许细胞相似的净化和大多数这些细胞表达了运动神经元标记胰岛- 1 / 2。最关键的一步是腰椎脊髓的分离过程。删除的脑膜和背根节(图2)以下的外源凝集素为基础的preplating纯化过程是必不可少的。如果这一直是正确的管理,几乎所有的细胞表达p75的正常贸易关系 (有代表性的图片,请参见图3a )。胰岛- 1 / 2和p75的正常贸易关系是最有可能的表达之间的区别的原因是因为腰的运动神经元的差异表达上级与下级的胰岛- 1 / 2 10。在胰岛- 1 / 2的表达水平低的情况下,这有可能逃脱immuncytochemical染色和随后的计算中我们的注意力,因为我们是积极与消极的细胞(表1)严格。此外,表1清楚地表明,分离的细胞在一个健康的条件下生存的过程,因为只有几台盼蓝阳性细胞,表明细胞是不可逆的损坏。这种变质的过程,也允许从单一胚胎及胚胎小鼠的混合基因型垃圾因此运动神经元的隔离。总之,这与正常贸易关系的P75抗体6平移过程的替代也有类似的的,如果不是在可能的应用范围相同的能力,提供了一种廉价而高效的的小鼠胚胎运动神经元替代的提纯方法。

Disclosures

没有利益冲突的声明。

Acknowledgments

我们感谢桑德拉巴根出色的技术支持。这项工作是支持的蛋白质研究部(下称“珠三角”,总磷A1.2(RC和TS),擦研究情有独钟,Rektoratsprogramme - wissenschaftlicher Nachwuchs(AK)单克隆抗体39​​.4D5和F55A10发展研究杂交瘤细胞银行(DSHB,爱荷华城,IA)。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Poly-DL-ornithine hydrobromide Sigma-Aldrich P8638
Laminin Invitrogen 23017-015
HBSS GIBCO, by Life Technologies 14170
Glass coverslips Thermo Fisher Scientific, Inc. 10 or 14mm
Lectin Sigma-Aldrich L5142
Cell culture dish Nalge Nunc international 150350 Nunclon delta surface
Horse serum Linaris SHD3250ZK Each batch has to be tested for MN culture
B27 Supplement GIBCO, by Life Technologies 17504-044
Glutamax GIBCO, by Life Technologies 35050-038
CNTF Sigma-Aldrich N0513
BSA Applichem A1391
Neurobasal GIBCO, by Life Technologies 21103-041
Forceps Stainless steel, size 4 or 5
Trypsin Worthington Biochemical LS003707
Trypsin-Inhibitor Sigma-Aldrich T6522
Anti-Islet-1 DSHB 39.4D5 Cell culture supernatant
Anti-Nkx6.1 DSHB F55A10 Cell culture supernatant
Anti-p75NTR Abcam Ab8874
Table 3. Table of specific reagents and equipment.

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References

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Conrad, R., Jablonka, S., Sczepan, T., Sendtner, M., Wiese, S., Klausmeyer, A. Lectin-based Isolation and Culture of Mouse Embryonic Motoneurons. J. Vis. Exp. (55), e3200, doi:10.3791/3200 (2011).More

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