提出了一种从成人大脑中制备自由浮动切片培养物的协议。该协议是使用膜插入物广泛使用的切片培养方法的变体。它简单,经济高效,建议进行短期检测,旨在解开与年龄相关的脑疾病背后的神经退化机制。
组织,或切片培养,已被广泛用于模拟中枢神经系统在体外功能的各个方面。尽管在神经科学中切片培养物的潜力,使用成人神经组织来制备这种培养物的研究仍然很少,尤其是那些来自人类受试者的研究。使用成人人体组织来制备切片培养物对增进人类神经病变的理解特别有吸引力,因为它们具有独特的特性,这些特性是典型的成熟人类大脑,缺乏由啮齿动物(通常是新生儿)生产的切片。神经组织。该协议描述了如何使用从活体人类捐赠者那里收集的脑组织提交到切除脑外科,以准备短期的,自由浮动的切片培养物。还介绍了使用这些培养物维护和执行生化和细胞生物学测定的程序。代表性结果表明,典型的人体皮质层压在体外4天(DIV4)后保存在切片中,预期存在主要神经细胞类型。此外,DIV4的切片在受到毒性刺激(H2O2)的挑战时会经历强细胞死亡,这表明该模型有可能成为细胞死亡检测的平台。该方法是使用膜插入物广泛使用的协议的更简单、经济有效的替代方法,主要推荐用于运行短期检测,旨在解开与年龄相关的脑疾病背后的神经退化机制。最后,虽然该协议专门用于使用从患者那里收集的皮质组织,这些患者接受药物治疗,但认为从其他大脑区域/条件收集的组织也应被视为生成类似自由浮动切片区域性的源。
在研究中使用人类样本无疑是研究人类大脑病理学的绝佳选择,现代技术为使用患者衍生组织进行稳健和合乎道德的实验开辟了新途径。从成人人脑制备的有机体/切片培养物等方法已越来越多地用于光遗传学1、电生理学2、3、4、5、可塑性等范式中。6,7,8,9,神经毒性/神经保护10,11,12,13,细胞治疗14,药物筛选15,16,17, 遗传学和基因编辑12,18,19,20,等等, 作为一个策略,以更好的了解成年后的神经疾病。
理解人类大脑病变背后的机制取决于需要大量的实验策略。相反,在切片培养的情况下,虽然获取人类样本仍然很困难,但从单个皮质样本中生成多达 50 个切片的可能性部分地规避了通过增加每个收集的组织复制和进行测定的数量21。
几个方案的大脑器官/切片培养已经描述,从经典的oculo拔模22,23到辊管24,25,26,半渗透膜接口27,28,29,30和自由浮动切片31,32。根据实验设计的特殊性,每种技术都有其优点和缺点。从成人大脑短期的,自由浮动的切片培养在某些情况下比Stoppini等人使用的方法27有利,如果考虑到事实,虽然长期细胞在体外生存通常是一个主要的关注,在评估一种文化方法,在许多实验中只需要很短的时间在文化需要12,31,32,33,34,35。在这些条件下,使用自由浮动培养物的优点是更简单、更具成本效益,并且比在培养中保存的切片在 2-3 周内更精确地类似于原始人体组织状况。
尽管切片培养对神经科学有潜力,但利用成人神经组织来制备这种培养物的研究仍然很少,尤其是来自人类的研究。本文介绍了一种协议,使用从活体人类捐赠者那里收集的脑组织提交到切除脑外科,准备自由浮动切片培养物。使用这些培养物维护和执行生化和细胞生物学测定的程序是详细的。该协议已被证明对分析与成年期相关的神经病变机制的生存能力和神经元功能有价值。
此协议用于生产自由浮动的短期切片培养法是培养成年人类新皮质切片的替代方法。这种切片培养方案可用于研究(但不限于)光遗传学1,44,45,电生理学2,3,4,5,短期可塑性46,47,</s…
The authors have nothing to disclose.
这项工作得到FAPESP(25681-3/2017年授予AS)、CAPES(博士后研究金PNPD/INCT-HSM到A.F.和博士前奖学金到N.D.M.)和FAEPA的支持。G.M.A. 持有 FAPESP (MS 2018/06614-4) 的硕士奖学金。N.G.C. 持有 CNPq 研究奖学金。我们感谢患者及其家属为这项研究捐赠被切除的纸巾。我们要感谢圣保罗大学里贝里奥普雷托医学院临床医院的居民、护士、技术人员和CIREP团队的支持,他们帮助参与了这一进程的各个阶段。
2-Propanol | Merck | 1096341000 | |
Acrylamide/Bis-Acrylamide, 30% solution | Sigma Aldrich | A3449 | |
Agarose | Sigma Aldrich | A9539 | |
Ammonium persulfate | Sigma | A3678-25G | |
Amphotericin B | Gibco | 15290-018 | |
Antibody anti-ERK 2 (rabbit) | Santa Cruz Biotecnology | sc-154 | Dilution 1:1,000 in BSA 2.5% |
Antibody anti-pERK (mouse) | Santa Cruz Biotecnology | sc-7383 | Dilution 1:1,000 in BSA 2.5% |
B27 | Gibco | 17504-044 | |
BDNF | Sigma Aldrich | SRP3014 | |
Bovine Serum Albumin | Sigma Aldrich | A7906 | |
Bradford 1x Dye Reagent | BioRad | 500-0205 | |
EDTA | Sigma | T3924 | Used in RIPA buffer |
Glucose | Merck | 108337 | |
Glutamax | Gibco | 35050-061 | |
Hank's Balanced Salts | Sigma Aldrich | H1387-10X1L | |
Hepes | Sigma Aldrich | H4034 | |
Hydrochloric acid | Merck | 1003171000 | |
Hydrogen Peroxide (H2O2) | Vetec | 194 | |
Mouse IgG, HRP-linked whole Ab (anti-mouse) | GE | NA931-1ML | |
NaCl | Merck | 1064041000 | Used in RIPA buffer |
Neurobasal A | Gibco | 10888-022 | |
Non-fat dry milk (Molico) | Nestlé | Used for membrane blocking | |
PBS Buffer pH 7,2 | Laborclin | 590338 | |
Penicilin/Streptomicin | Sigma Aldrich | P4333 | |
Potassium Chloride | Merck | 1049361000 | |
Prime Western Blotting Detection Reagent | GE | RPN2232 | |
Rabbit IgG, HRP-linked whole Ab (anti-rabbit) | GE | NA934-1ML | |
SDS | Sigma | L5750 | Used in RIPA buffer |
TEMED | GE | 17-1312-01 | |
Thiazolyl Blue Tetrazolium Bromide (MTT) | Sigma Aldrich | M5655 | |
Tris | Sigma | T-1378 | Used in RIPA buffer |
Triton x-100 | Sigma | X100 | Used in RIPA buffer |
Ultrapure Water | Millipore | Sterile water, derived from MiliQ water purification system | |
Equipment and Material | |||
24-well plates | Corning | CL S3526 | Flat Bottom with Lid |
Amersham Potran Premium (nitrocellulose membrane) | GE | 29047575 | |
Carbogen Mixture | White Martins | 95% O2, 5% CO2 | |
CO2 incubator | New Brunswick Scientific | CO-24 | Incubation of slices 5% CO2, 36ºC |
Microplate Reader | Molecular Devices | ||
Microtubes | Greiner | 001608 | 1,5mL microtube |
Motorized pestle | Kimble Chase | ||
Plastic spoon | Size of a dessert spoon | ||
Razor Blade | Bic | Chrome Platinum, used in slicing with vibratome | |
Scalpel Blade | Becton Dickinson (BD) | Number 24 | Used for slicing of tissue; recommended same size or smaller |
Superglue (Loctite Super Bonder) | Henkel | Composition: Etilcianoacrilato; 2-Propenoic acid; 6,6'-di-terc-butil-2,2'-metilenodi-p-cresol; homopolymer | |
Vibratome | Leica | 14047235612 – VT1000S | |
Name of Material/ Equipment for Immunohistochemistry | |||
Antibody anti-NeuN (mouse) | Millipore | MAB377 | Dilution 1:1,000 in Phosphate Buffer |
Antibody anti-GFAP (mouse) | Merck | MAB360 | Dilution 1:1,000 in Phosphate Buffer |
Antibody anti-Iba1 (rabbit) | Abcam | EPR16588 – ab178846 | Dilution 1:2,000 in Phosphate Buffer |
Biotinylated anti-mouse IgG Antibody (H+L) | Vector | BA-9200 | |
DAB | Sigma Aldrich | D-9015 | |
Entellan | Merck | 107960 | |
Ethanol | Merck | 1.00983.1000 | |
Gelatin | Synth | 00G1002.02.AE | Used for coating slides |
Microtome | Leica | SM2010R | Equipped with Freezing Stage (BFS-10MP, Physiotemp), set to -40ºC |
Normal Donkey Serum | Jackson Immuno Research | 017-000-121 | |
Paraformaldehyde | Sigma Aldrich | 158127 | |
Rabbit IgG, HRP-linked whole Ab (anti-rabbit) | GE | NA934-1ML | |
Slides (Star Frost) | Knittel Glaser | Gelatin coated slides | |
Sucrose | Vetec | 60REAVET017050 | |
Vectastain ABC HRP Kit (Peroxidase, Standard) | Vector | PK-4000, Kit Standard | |
Xylene | Synth | 01X1001.01.BJ |