Summary

死後ヒト脳ドナーから軟膜植片培養物の導出

Published: January 21, 2017
doi:

Summary

人間の死後脳から軟膜外植片培養プロトコルは6-8週間以内にフィブロネクチン陽性髄膜線維芽細胞を導出し、約20から30000000細胞を凍結保存するための技術的に堅牢かつ簡単な方法です。

Abstract

大きな進歩は、パーキンソン病の臨床的特徴付けてなされたものであっても、いくつかの研究は、パーキンソン病の診断は病理学的に、臨床的に診断されたパーキンソン病の25%までで確認されていないことを報告しています。したがって、特発性パーキンソン病と臨床的に診断された患者から採取した組織は、誤診率の高さを持つことができます。したがって、前臨床モデルとして、パーキンソン病を研究するために、このような組織からのin vitro試験無駄になることができます。

パーキンソン病の確認神経病理学的診断と死後の人間の軟膜を収集し、黒質線条体細胞損失およびレビー小体と呼ばれる細胞内タンパク質封入体によって特徴づけられることで、1は、臨床的に観察されたパーキンソニズムは、他の基礎疾患プロセス( 例えば、腫瘍、動脈硬化症)によって引き起こされていないことを確信することができます。

このプロトコルPRESEN髄膜線維芽細胞培養の導出のための死後の人間の軟膜の解剖と準備TS。この手順は、堅牢であり、高い成功率を有します。脳の調達は、一般的に無菌条件下で行われていないとして、文化の課題は、無菌性です。従って、ペニシリン、ストレプトマイシン、およびアンホテリシンBのカクテルで培地を補充することが重要です

パーキンソン病の剖検で確認例から髄膜線維芽細胞の導出は、パーキンソン病のin vitroモデル化のための基盤を提供します。髄膜線維芽細胞は3-9日、試料調製後に表示され、約20〜30万個の細胞を6〜8週間で凍結保存することができます。髄膜線維芽細胞培養物は、均質であり、細胞は、フィブロネクチン、髄膜を識別するために一般的に使用されるマーカーを発現します。

Introduction

硬膜、くも膜と軟膜:髄膜は脳を保護する3膜で構成されています。より最近には、髄膜も脳の発達と脳のホメオスタシス1で重要な役割を果たすことが認識されています。髄膜は、間葉系および神経堤由来細胞から誘導され、興味深いことに、髄膜内に存在する前駆細胞は、in vitroおよびin vivo 2、3、4 における移植後の神経細胞を生じさせることができることが示されています。それらはドーパミン作動性ニューロン5に、胚性幹細胞の分化のための間質細胞由来誘導活性を有するような髄膜培養物はまた、成功裏に、フィーダー層として使用されてきました。また、軟膜は直接虚血状態6の下で、ニューロン、アストロサイト、およびオリゴデンドロサイトに分化する能力を持っています。

このプロトコルでは、人間の死後髄膜サンプルをまとめて、くも膜と軟膜から収集された軟膜と呼ばれ、研究目的のために人間の脳の寄付金の一部として調達されています。脳の解剖死の24時間以内に行われ、このプロトコルでここに示されているように軟膜サンプルは、次の6~8時間以内にさらなる処理のために冷増殖培地中に置かれます。

このプロトコルは、患者の一次軟膜細胞培養の開発のための解剖と人間の髄膜試料の調製を記載します。組織は、約3ミリメートル×3ミリメートルの正方形の25-30片に切断されています。三枚は各6ウェルに配置されたゼラチンでコーティングされたウェルと丸いガラスカバースリップでダウンして開催されました。髄膜切開は、約25-35分かかります。この文化の主な課題は、脳の調達、輸送、および解剖などの無菌性は、一般的に無菌条件下で行われていないです。 Therefore、ペニシリン、ストレプトマイシン、およびアムホテリシンBのカクテルで培地を補足し、別々に培養組織片にマルチウェルディッシュを使用することが重要です。

髄膜線維芽細胞の増殖は、最初の週以内に通常発生します。細胞がコンフルエントになるまで培地を2〜3日ごとに変化させ、細胞を酵素的に継代します。髄膜線維芽細胞は、凍結保存培地mLの/バイアルあたり100万個の細胞で凍結保存します。このプロトコルでは、20から30000000髄膜線維芽細胞は、凍結保存のため6-8週間で導出することができます。これらの髄膜線維芽細胞の下流のアプリケーションが、疾患の研究、直接神経分化または病気のメカニズムの理解のため、および薬物開発のための軟膜から誘導された多能性幹細胞の誘導のための一次培養物です。

Protocol

脳の寄付登録が寄付する意思の登録者によってドキュメントが含まれています。法律で認められているように、組織の検索のために剖検許可は近親者により提供されます。収集した剖検標本を用いた調査研究は、医療保険の携行性と責任に関する法律(HIPAA)規制の遵守を確保するために、治験審査委員会(IRB)によって検討されています。 注:軟膜試料は脳解剖中脳切…

Representative Results

軟膜の処理プロトコルが成功したときに、これは脳のための死後変化の長さに依存することができますが、髄膜線維芽細胞の増殖は最初、3〜9日切開後に観察されます。 図1は、4つの異なるドナーの髄膜線維芽細胞培養物を示しています。 図1Aは、4日10時間20分の死後変化と88歳のドナーからの処理後の組織の周りにガラスカバー?…

Discussion

このプロトコルは、脳の寄付金と合わせて採取したヒト死後の軟膜から髄膜線維芽細胞培養を導出するためのシンプルかつ堅牢なプロトコルを記述します。死後の人間の材料から細胞培養物を導出するプロトコルの非常にいくつかの説明があります。二つの研究は皮膚由来線維芽細胞培養物7を説明する 8、9、</…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Development of this protocol was funded by private donations directed to the Parkinson’s Institute Brain Donation Program.

Materials

Corning Petri dishes Fisher Scientific 351029
Nunc 6-well plate Fisher Scientific 14-832-11
15-mm cover slips Fisher Scientific 12-545-83 15CIR-1D
Scalpels, sterile blade, No. 15 Miltex 4-415
Curved precision tip forceps Fisher Scientific 16-100-122
Serological pipettes Fisher Scientific 13-678-11E
Pasteur pipettes Fisher Scientific 22-230490
Gelatin Sigma G1890-100G
Phosphate Buffer Solution Fisher Scientific SH30264.02
Corning 500 mL filter unit Fisher Scientific 430770 Combine media components and filter.
Nunc Cell Culture Treated Flasks with Filter Caps, T175 cm2  Thermo Scientific 178883
Name Company Catalog Number Comments
Growth Media
Hyclone DMEM Fisher Scientific SH30081.02
Hyclone FBS Fisher Scientific SH30910.03
MEM Non-Essential Amino Acids Solution (100x) Thermo Fisher 11140-050
GlutaMAX Supplement (100x) Thermo Fisher 35050-061
Sodium Pyruvate (100 mM) Thermo Fisher 11360-070
Penicillin-Streptomycin (10,000 U/mL) Thermo Fisher 15140-122
Amphotericin B (Yellow Solution/250 µg/mL) Fisher Scientific BP264520
Bambanker Freeze 120 mL Fisher Scientific NC9582225
Name Company Catalog Number Comments
Fibronectin Staining
8 well chamber slides  Fisher Scientific 1256518
20% paraformaldehyde  Electron Microscopy Sciences 15713
Triton X-100  Sigma T8787
100% Glycerol  BioRad 9455
100% normal goat serum  Fisher Scientific 101098-382
Anti-Fibronectin antibody [F1] Abcam ab32419 1:300 dilution in blocking solution
Anti-SERPINH1 Sigma S5950-200ul 1:250 dilution in blocking solution
Anti-SOX2 Millipore MAB4343 1:100 dilution in blocking solution
Anti-Nestin Millipore MAB5326 1:200 dilution in blocking solution
Anti-TUJ1 Covance MMS-435P 1:1000 dilution in blocking solution
Alexa Fluor 488 anti-rabbit Thermo Fisher A11029 1:400 dilution in blocking solution; (green channel; Ex/Em2 495/519 nm) 
Alexa Fluor 555 anti-mouse Thermo Fisher A21424 1:400 dilution in blocking solution; (red channel; Ex/Em2 590/617 nm) 
Hoechst 33342 stain Thermo Fisher H3570 dilute to a final concentration of 1.0 μg/ml; (blue channel; Ex/Em2 358/461 nm) 
Suppliers are suggestions, similar products from alternative vendors can be used as well.

References

  1. Decimo, I., Fumagalli, G., Berton, V., Krampera, M., Bifari, F. Meninges: from protective membrane to stem cell niche. Am J Stem Cells. 1 (2), 92-105 (2012).
  2. Bifari, F., et al. Novel stem/progenitor cells with neuronal differentiation potential reside in the leptomeningeal niche. J Cell Mol Med. 13 (9B), 3195-3208 (2009).
  3. Bifari, F., et al. Meninges harbor cells expressing neural precursor markers during development and adulthood. Front Cell Neurosci. 9, 383 (2015).
  4. Decimo, I., Bifari, F., Krampera, M., Fumagalli, G. Neural stem cell niches in health and diseases. Curr Pharm Des. 18 (13), 1755-1783 (2012).
  5. Hayashi, H., et al. Meningeal cells induce dopaminergic neurons from embryonic stem cells. Eur J Neurosci. 27 (2), 261-268 (2008).
  6. Nakagomi, T., et al. Leptomeningeal-derived doublecortin-expressing cells in poststroke brain. Stem Cells Dev. 21 (13), 2350-2354 (2012).
  7. Hjelm, B. E., et al. Induction of pluripotent stem cells from autopsy donor-derived somatic cells. Neurosci Lett. 502 (3), 219-224 (2011).
  8. Hjelm, B. E., et al. In vitro-differentiated neural cell cultures progress towards donor-identical brain tissue. Hum Mol Genet. 22 (17), 3534-3546 (2013).
  9. Meske, V., Albert, F., Wehser, R., Ohm, T. G. Culture of autopsy-derived fibroblasts as a tool to study systemic alterations in human neurodegenerative disorders such as Alzheimer’s disease–methodological investigations. J Neural Transm (Vienna). 106 (5-6), 537-548 (1999).
  10. Bliss, L. A., et al. Use of postmortem human dura mater and scalp for deriving human fibroblast cultures. PLoS One. 7 (9), e45282 (2012).
  11. Sproul, A. A., et al. Generation of iPSC lines from archived non-cryoprotected biobanked dura mater. Acta Neuropathol Commun. 2, 4 (2014).
  12. Adler, C. H., et al. Low clinical diagnostic accuracy of early vs advanced Parkinson disease: clinicopathologic study. Neurology. 83 (5), 406-412 (2014).
  13. Hughes, A. J., Daniel, S. E., Kilford, L., Lees, A. J. Accuracy of clinical diagnosis of idiopathic Parkinson’s disease: a clinico-pathological study of 100 cases. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 55 (3), 181-184 (1992).
  14. Hughes, A. J., Daniel, S. E., Lees, A. J. Improved accuracy of clinical diagnosis of Lewy body Parkinson’s disease. Neurology. 57 (8), 1497-1499 (2001).
  15. Langston, J. W., Schüle, B., Rees, L., Nichols, R. J., Barlow, C. Multisystem Lewy body disease and the other parkinsonian disorders. Nature Genetics. 47 (12), 1378-1384 (2015).
  16. Vangipuram, M., Ting, D., Kim, S., Diaz, R., Schüle, B. Skin punch biopsy explant culture for derivation of primary human fibroblasts. J Vis Exp. (77), e3779 (2013).
  17. Byers, B., et al. SNCA triplication Parkinson’s patient’s iPSC-derived DA neurons accumulate alpha-synuclein and are susceptible to oxidative stress. PLoS One. 6 (11), e26159 (2011).
  18. Sanders, L. H., et al. LRRK2 mutations cause mitochondrial DNA damage in iPSC-derived neural cells from Parkinson’s disease patients: reversal by gene correction. Neurobiol Dis. 62, 381-386 (2014).
  19. Beevers, J. E., Caffrey, T. M., Wade-Martins, R. Induced pluripotent stem cell (iPSC)-derived dopaminergic models of Parkinson’s disease. Biochem Soc Trans. 41 (6), 1503-1508 (2013).

Play Video

Cite This Article
Lee, K., Saetern, O. C., Nguyen, A., Rodriguez, L., Schüle, B. Derivation of Leptomeninges Explant Cultures from Postmortem Human Brain Donors. J. Vis. Exp. (119), e55045, doi:10.3791/55045 (2017).

View Video