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Methodenartikel

Reaktivierung neuronaler Stammzellen in kultivierten Drosophila-Hirnexplantationen

3.3K Aufrufe

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DOI:

10.3791/63189

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18. Mai 2022

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In diesem Artikel

Zusammenfassung

Eine Methode zur Reaktivierung ruhender neuraler Stammzellen in kultivierten Drosophila-Hirnexplantationen wurde etabliert. Mit dieser Methode kann die Rolle systemischer Signale von gewebeintrinsischen Signalen bei der Regulation der Ruhe, des Eintritts und des Austritts neuronaler Stammzellen entkoppelt werden.

Zusammenfassung

Neurale Stammzellen (NSCs) haben die Fähigkeit, sich zu vermehren, zu differenzieren, Apoptose zu durchlaufen und sogar in die Ruhephase einzutreten und sie zu verlassen. Viele dieser Prozesse werden durch das komplexe Zusammenspiel von NSC-intrinsischen genetischen Programmen mit NSC-extrinsischen Faktoren, lokalen und systemischen, gesteuert. Im genetischen Modellorganismus Drosophila melanogaster wechseln NSCs, bekannt als Neuroblasten (NBs), während des Übergangs von Embryo zu Larve von Ruhe zu Proliferation. Während dieser Zeit tauchen Larven aus ihren Eierschalen auf und beginnen zu krabbeln, um Nährstoffe zu suchen. Als Reaktion auf die Tierernährung produziert der Fettkörper, ein endokrines Organ mit Lipidspeicherkapazität, ein Signal, das systemisch in die zirkulierende Hämolymphe abgegeben wird. Als Reaktion auf das Fettkörper-abgeleitete Signal (FBDS) werden Drosophila insulinähnliche Peptide (Dilps) produziert und aus neurosekretorischen Neuronen und Gliazellen des Gehirns freigesetzt, was zu einer nachgeschalteten Aktivierung der PI3-Kinase-Wachstumssignale in NBs und ihrer Glia- und Trachealnische führt. Obwohl dies das aktuelle Modell dafür ist, wie NBs von Ruhe zu Proliferation wechseln, bleibt die Art des extrinsischen FBDS-Hinweises schwer fassbar. Um besser zu verstehen, wie extrinsische systemische Hinweise auf NB den Austritt aus der Ruhephase regulieren, wurde eine Methode entwickelt, um frühe Larvengehirne in vitro vor der Tierernährung zu kultivieren. Mit dieser Methode können exogene Faktoren an die Nährmedien abgegeben und NB-Austritt aus der Ruhezeit untersucht werden. Wir fanden heraus, dass exogenes Insulin ausreicht, um NBs aus der Ruhephase in Ganzhirnexplantaten zu reaktivieren. Da sich diese Methode gut für großflächige Bildschirme eignet, wollen wir zusätzliche extrinsische Hinweise identifizieren, die die NB-Ruhephase im Vergleich zu Proliferationsentscheidungen regulieren. Da die Gene und Signalwege, die NSC-Proliferationsentscheidungen regulieren, evolutionär konserviert sind, könnten die Ergebnisse dieses Assays einen Einblick in die Verbesserung regenerativer Therapien in der Klinik geben.

Einleitung

Stammzellen sind aufgrund ihres Potenzials für den Einsatz in der regenerativen Medizinvon großem Interesse 1,2. Viele Tiere, insbesondere solche, die langlebig sind, behalten Stammzellen in ihrem erwachsenen Gewebe. Diese residenten Stammzellen dienen der Aufrechterhaltung der Gewebehomöostase und werden zur Reparatur nach körperlichen Verletzungen oder Krankheitenverwendet 3,4. Die meisten Stammzellen bei erwachsenen Tieren sind ruhig, ein relativ ruhender Zustand, der durch Zellzyklusstillstand und Inaktivierung der Wachstumssignalisierung

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Protokoll

1. Sammlung von Drosophila-Larven

HINWEIS: Bereiten Sie die Hefeplatte, die Traubenpaste und die Fly-Wohnung vor, bevor Sie beginnen:

  1. Hefepaste: In einem kleinen Behälter 5 g aktive Trockenhefe mit 10 ml Wasser mischen, um eine Paste zu bilden, die die Konsistenz von Erdnussbutter hat. Decken Sie die Hefepaste mit Plastikfolie ab und befestigen Sie sie mit einem Gummiband fest am Behälter.
    HINWEIS: Frische Hefepaste dehnt sich in ihrem Behälter aus und springt vom Deckel ab, wenn sie nicht fest befestigt ist. Hefepaste hält bei Raumtemperatur (RT) mehrere Tage.
  2. Traubenteller: Befolgen Sie das....

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Ergebnisse

Frisch geschlüpfte OregonR-Wildtyp-Gehirne wurden seziert und 24 Stunden lang in Schneiders Medien (SSM) mit Insulin kultiviert. Gewebe wurden gemäß dem Protokoll fixiert und gefärbt. Primäre Antikörper, die gegen Deadpan (Dpn) zum Nachweis von NBs und Scribble zur Markierung von Zellmembranen erzeugt wurden, wurden verwendet. Das Thymidinanalogon 5-Ethynyl-2′-Desoxyuridin (Edu) wurde hinzugefügt, um den Eintritt in die S-Phase und die NB-Reaktivierung nachzuweisen. Wir fanden großformatige Edu positive und Dpn positive .......

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Diskussion

Die hier beschriebene Methode zur Kultur von Hirnexplantationen kann in den meisten Laborumgebungen durchgeführt werden. Die benötigten Werkzeuge sowie die Vorgehensweise und Datenerfassung sind einfach und unkompliziert. Mit dieser Methode kann man eine Vielzahl von Hypothesen testen, einschließlich derjenigen, die sich auf die Zellsignalkaskaden und extrinsischen Faktoren beziehen, die die Reaktivierung und Proliferation von NB regulieren. Hier fanden wir unter Verwendung von Wildtyp-OregonR-Tieren heraus, dass exogene.......

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Offenlegungen

Die Autoren haben keine konkurrierenden Interessen.

Danksagungen

Wir erkennen das LSAMP Bridges to Doctorate Programm zur Finanzierung (CNK) sowie NIH / NIGMS (R01-GM120421 und R35-GM141886) an. Wir danken Dr. Conor Sipe für Abbildung 1. Wir danken auch allen Siegrist Lab-Mitgliedern für ihre anhaltende Unterstützung und Mentorschaft. Wir danken insbesondere Chhavi Sood und Gary Teeters für ihre sorgfältige Lektüre des Manuskripts und für ihre Kommentare.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
10 & Mikro; L PipettenspitzenDenville SciP2102
1000 µ L PipettenspitzenDenville SciP2103-N
1000 & micro; L PipettiererGilsonP1000
16% Paraformaldehyd (10 x 10 mL)Elektronenmikroskopie Sciences2912.60.0000Zur Fixierung von Larvengehirnen
20 & Mikro; L PipetteGilsonP20
200 µ L PipettenspitzenDenville Sci1158U56
24-Well-Multiwell-KulturplattenFisher Scientific50-197-4477
35 mm PetrischalenFisher Scientific08-757-100ATraubenplatte Zutaten
4 > C KühlschrankFisher ScientificBietet eine ideale Temperatur für >24 h Inkubationen in Antikörperlösung
63x ObjektivLecia
Active TrockenhefeDie meisten Supermärkte
AgaroseFisher Scientific214010Traubenplatte Zutaten
Click-iT EdU Zellproliferationskit für die Bildgebung, Alexa Fluor 647 FarbstoffThermo Fisher ScientificC10340zur Beschriftung proliferierender Zellen
Konfokales MikroskopLeicaSP8
Deckgläser 22 mm x 22 mm x 1 mm , 10er Pack à 4 ozFisher Scientific12-544-10Zwei Deckgläser werden mit Sekundenkleber auf die Enden des Objektträgers geklebt. Dadurch entsteht ein Raum, in dem das Gehirn während der Abbildung in Antifade schweben kann.
Deckgläser, 22 mm x 50 mm x 1 mmFisher Scientific12-545EDas Deckglas wird auf zwei quadratische Deckgläser auf dem Objektträger platziert, um sicherzustellen, dass sich das Gehirn im Antifade während der Bildgebung nicht bewegt.
PräpariermikroskopZeissStemi 2000
Ethanol 200 proof (100%), Decon Labs, 1 Gallone FlascheFisher Scientific2701Wird verwendet, um die Larven vor dem 24-stündigen Halten in Kulturmedium abzuwaschen
Fötales Rinderserum (10%)SigmaF4135-100MLErgänzung für Zellkulturmedien.
Feine Pinzette zum SezierenFine Science Tools11295-20Rezepte für die Sektion. Sie funktionieren am besten, wenn sie geschärft sind.
Fliegenflaschen für die ÜberquerungGenessee Scientific32-130Diese Flasche wird als Behälter verwendet, der es den Fliegen ermöglicht, Eier auf der Traubenplatte abzulegen.
Glasdissektionsschale (3 Well)Diese sind nicht mehr erhältlich
GlutathionSigmaG6013Bietet oxidativen Schutz während der Zellkultur.
ZiegenserumSigmaG9023- 10MLBlockierungsmittel
TraubenplattenHergestellt im HausHergestellt im Haus Traubensaft/ Agarose-Platten zum Sammeln frisch geschlüpfter Eier
Image JImagej.net/fiji/downloadsKostenloser Download:  https://fiji.scBildgebungsplattform, die zum Zählen von Zellen und Edu-Reaktivierung
verwendet wird InkubatorThermo Fisher ScientificStellt sicher, dass Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Lichteinwirkung während des gesamten Experiments genau gleich sind.
InsulinSigmaI0516Unabhängig vom Experiment
Laminar-Flow-HaubeZur Aliquotierung von Kulturmedien
L-GlutaminSigmaG7513Bietet Unterstützung während der Zellkultur
Nunc 72-Well-Microwell-Mini-TablettsFisher Scientific12-565-154Immunfärbeschritte werden in diesem Tablett durchgeführt
ParafilmFisherScientific S37440Folie zum Versiegeln von Platten, um Verdunstung zu verhindern
Pen-StrepSigmaP4458-100mlAntibiodika zur Verhinderung einer bakteriellen Kontamination von Zellen während der Kultur.
Phosphatpuffer, pH7,4Im Haushergestellt Im Haus hergestelltLösungsmittel zum Waschen des Gehirns nach den Fixier- und Färbeschritten
PickFine Science Tools10140-01Wird verwendet, um Larven von der Traubenplatte zu pflücken
PropionsäureFisher ScientificA-258Zutaten für die Traubenplatte
Kaninchen 405Abcamab175653Antikörper für die Immunfärbung
Rat 555Abcamab150166Antikörper für die Immunfärbung
Rb ScribbleEin Geschenk von Chris DoeAntikörper für die Immunfärbung
Rt DeadpanAbcamab195173Antikörper für die Immunfärbung
Schneiders Culture MediumLife Tech21720024Enthält Nährstoffe, die den Zellen beim Wachstum und der Vermehrung helfen
SlowFade Diamond Antifade (5 x 2 mL)Life TechS36963Reagenz, das Schutz vor verblassenden Fluorophoren bietet
Steriles WasserAutoklav Milli-Q Wasser aus eigenerBenötigt für Lösungen
SaccharoseFisherS2-12Traubenplatte Zutaten
Superfrost Objektträger FisherScientific12-544-7
SekundenkleberDie meisten Supermärkte
TegoseptGenesee Scientific20-259Traubenteller Zutaten
Triton-X 100SigmaT9284-100MLPBT
Welch's 100% Traubensaftmeisten SupermärkteTraubenteller Zutaten
Herstellung Die

Referenzen

  1. Suman, S., Domingues, A., Ratajczak, J., Ratajczak, M. Z. Potential clinical applications of stem cells in regenerative medicine. Advances in Experimental Medicine and Biology. 1201, 1-22 (2019).
  2. Tabar, V., Studer, L. Plur....

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Nachdrucke und Genehmigungen

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