Summary

Laser Capture microdissection av nerveceller fra Differensiert Menneskelig Neuroprogenitor celler i kultur

Published: September 16, 2013
doi:

Summary

Menneske neuroprogenitor celler (NPC) ble utvidet i henhold prolifererende forhold. NPC ble differensiert i neuron rike kulturer i nærvær av en kombinasjon av neurotrophins. Nevrale markører ble oppdaget av immunfluorescens farging. Å isolere en ren populasjon av nevroner, ble NPCer differensiert på PEN membran sklier og laser capture microdissection ble utført.

Abstract

Neuroprogenitor celler (NPC) isolert fra human fetal hjerne ble ekspandert i henhold proliferative tilstander i nærvær av epidermal vekstfaktor (EGF), og fibroblast vekstfaktor (FGF) for å tilveiebringe en rikelig tilførsel av cellene. NPC ble differensiert i nærvær av en ny kombinasjon av nervevekstfaktor (NGF), hjerne-avledet neurotrop faktor (BDNF), dibutyryl cAMP (DBC), og retinsyre på skåler belagt med poly-L-lysin og mus laminin å skaffe neuron rike kulturer. NPC ble også differensieres i fravær av neurotrophins, DBC og retinsyre og i nærvær av ciliær neurotrofisk faktor (CNTF), hvorved astrocyte rike kulturer. Differensierte NPCer ble preget av immunfluorescens farging for et panel av nevrale markører inkludert Neun, synapsin, acetylkolinesterase, synaptophysin og GAP43. Glial fibrillary surt protein (GFAP) og STAT3, astrocyte markører, ble påvist i 10-15% av differensierte NPCer. For å lettecelle-type spesifikke molekylære karakterisering, laser capture microdissection ble utført for å isolere nerveceller dyrket på polyetylen naphthalate (PEN) membran sklier. Metodene som beskrives i denne undersøkelsen gir verdifulle verktøy for å fremme forståelsen av den molekylære mekanismen for neurodegenerering.

Introduction

Livs lang neurogenesis er kjent å forekomme i subventricular sone av den laterale ventrikler og i subgranular lag av dentate gyrus av den voksne hjernen hos pattedyr en. Neuroprogenitor celler (NPC) som stammer fra disse regionene er multipotente celler som kan differensieres til nevroner, astrocytter og oligodendrocytes to. NPC har vakt interesse på grunn av deres potensial til å bli transplantert i pasienter med forskjellige neurodegenerative forstyrrelser inkludert Parkinsons sykdom, amyotrofisk lateral sklerose, slag og Alzheimers sykdom (AD) 3. Studier med NPC har generelt fokusert på denne transplantasjon vinkel, men potensialet for NPC-avledet nerveceller som en cellekulturmodell for å bestemme mekanismen for nevrodegenerasjon er ikke blitt fullt utnyttet. Tidligere studier har generelt brukt post-mitotiske neuroner isolert fra gnager hjernevev som må være isolert for hvert forsøk som de ikke erselvfornyende. Selv om menneskelig neuroblastom cellelinjer inkludert SH-SY5Y og SK-N-MC celler kan utvides, de har ikke de samme egenskapene av primære nevroner. Menneskelige NPC, på den annen side, gir både fordeler fordi de kan utvides for flere passeringer, og kan differensieres for å generere en cellepopulasjon med egenskapene til primære neuroner 4,5. I den aktuelle studien, beskriver vi en ny differensiering protokollen for å oppnå en konsistent nevron-rik befolkningen fra kommersielt tilgjengelige NPCer isolert fra menneskelig fosterets hjerne. Fordi disse kulturene inneholder en liten prosent av gliaceller, trenger vi flere metoder for å isolere en ren populasjon av nevroner for molekylær karakterisering. Laser-fangst microdissection (LCM) er en ny metode der en homogen populasjon av celler fra en vev delen kan være selektivt fanget genekspresjonsanalyser 6 for. Hjernen er et heterogent vev bestående av nerveceller, gliaceller og andre celle types. LCM er blitt brukt til å bestemme neuron-spesifikk genekspresjon analyser 7-10. Vi har tidligere utført LCM av hippocampus nevroner fra AD (Tg2576) mus hjerne seksjoner for å vise redusert uttrykk av syklisk AMP respons element bindende protein (CREB) og BDNF spesielt i hippocampus nevroner 11. I den foreliggende studien, beskriver vi prosedyrer for utvidelse av menneskelige NPCer, neuronal differensiering, immunofluorescent farging for nevronale markører og LCM for isolering av nerveceller dyrket på PEN membran sklier.

Protocol

En. Utvidelse av menneskerettighets NPCer (Figur 1) Gjenopplive den frosne lager av menneskelige NPCer fra fosterets hjerne (Lonza, Walkers, MD, USA) og kultur dem i suspensjon i T-75 kolber som neurospheres (Figur 1a) i Neurobasal medium som inneholder spredning kosttilskudd, EGF (10 ng / ml) og FGF (10 ng / ml). Etter 3 dager i kultur, overføre neurospheres til et 15 ml rør og sentrifugert ved 500 rpm i 5 min. Kast supernatanten etterlate ~ 100 ul medi…

Representative Results

Utvidelse av NPC (figur 1) Når neurospheres er brutt ned til en enkelt cellesuspensjon ved triturering, må pipettespissen til å berøre bunnen av røret, slik at det ikke er noen motstand når suspensjonen blir pipettert opp og ned. Antall ganger av utgnidning vil variere mellom individer og må avgjøres ved prøving og feiling ved å undersøke den resulterende cellesuspensjon under et mikroskop. Det er viktig å sørge for tilstrekkelig tetthet av cellesuspensjonen på gr…

Discussion

Vi beskriver i denne studien et nevron-rik cellekulturmodell ved differensiering av selvfornyende menneskelige neuroprogenitor celler og en metode for å isolere en ren populasjon av nevroner med laser capture microdissection. Vi har brukt en kombinasjon av NGF, BDNF, DBC og retinsyre for nevronal differensiering av NPCer. DBC brukes til å aktivere CREB, en transkripsjonsfaktor som forbedrer neurogenesis 12. Retinsyre induserer cellesyklus exit og reduserer glial befolkningen 13. Metoden som beskr…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dette arbeidet ble støttet av Merit gjennomgang stipend (NEUD-004-07F) fra Veterans Administration (SP).

Materials

Name of Reagent/Material Company Catalog Number Comments
Neuroprogenitor cells (NPCs) Lonza PT-2599
Neurocult NS-A human basal medium Stem cell technology 5750
Neurocult NS-A Proliferation supplement Stem cell technology 5753
Neurocult NS-A Differentiation supplement Stem cell technology 5754
B-27 Supplement (50x) Invitrogen 17504-044
Human epidermal growth factor Stem cell technology 2633
Fibroblast growth factor Sigma F0291
Brain Derived Neurotrophic Factor Cell signaling 3897S
Nerve Growth Factor Invitrogen 13257-019
Dibutyryl cyclic AMP Sigma D-0627
poly-L-lysine Sigma P-5899
Mouse laminin Sigma L-2020
Retinoic acid Sigma R-2625
STAT3 antibody Cell signaling 9132
GFAP antibody Cell signaling 3670
GAP43 antibody Transduction laboratories 612262
BDNF antibody Millipore AB1534SP
Acetyl cholinesterase antibody Santz cruz Sc-11409
Synaptophysin antibody Abcam ab18008-50
NeuN antibody Chemicon MAB377
Synapsin antibody Novus NB300-104
Anti mouse FITC Jackson Immuno 115-095-146
Research Laboratories
Anti Rabbit Cy3 Jackson Immuno 711-165-152
Research Laboratories
BSA Sigma A1653
Triton-X 100 Acros 21568-2500
Paraformaldehye Fisher 4042
Coverslip (Big circle cover slip) Fisherbrand 12-545-102
Mounting medium (Prolong Gold) Invitrogen P36930
Pen membrane Applied biosystems LCM0521
Histogene LCM frozen section staining kit Applied biosystems KIT0401
RiboAmp RNA Amplification kit Applied biosystems KIT0201
Picopure RNA Isolation kit Applied biosystems KIT0202
CapsureMacro LCM caps Applied biosystems LCM0211

Referenzen

  1. Doetsch, F. The glial identity of neural stem cells. Nat Neurosci. 6, 1127-1134 (2003).
  2. Galli, R., Gritti, A., Bonfanti, L., Vescovi, A. L. Neural stem cells: an overview. Circ. Res. 92, 598-608 (2003).
  3. Kim, S. U., de Vellis, J. Stem cell-based cell therapy in neurological diseases: a review. J. Neurosci. Res. 87, 2183-2200 (2009).
  4. Breier, J. M., et al. Neural progenitor cells as models for high-throughput screens of developmental neurotoxicity: state of the science. Neurotoxicol. Teratol. 32, 4-15 (2010).
  5. Christie, V. B., et al. Retinoid supplementation of differentiating human neural progenitors and embryonic stem cells leads to enhanced neurogenesis in vitro. J Neurosci Methods. 193, 239-245 (2010).
  6. Bonner, R. F., et al. Laser capture microdissection: molecular analysis of tissue. Science. 278, 1481-1483 (1997).
  7. Vincent, V. A., DeVoss, J. J., Ryan, H. S., Murphy, G. M. Analysis of neuronal gene expression with laser capture microdissection. J. Neurosci. Res. 69, 578-586 (2002).
  8. Robles, Y., et al. Hippocampal gene expression profiling in spatial discrimination learning. Neurobiol. Learn Mem. 80, 80-95 (2003).
  9. Su, J. M., et al. Comparison of ethanol versus formalin fixation on preservation of histology and RNA in laser capture microdissected brain tissues. Brain Pathol. 14, 175-182 (2004).
  10. Shimamura, M., Garcia, J. M., Prough, D. S., Hellmich, H. L. Laser capture microdissection and analysis of amplified antisense RNA from distinct cell populations of the young and aged rat brain: effect of traumatic brain injury on hippocampal gene expression. Brain Res. Mol. Brain Res. 122, 47-61 (2004).
  11. Pugazhenthi, S., Wang, M., Pham, S., Sze, C. I., Eckman, C. B. Downregulation of CREB expression in Alzheimer’s brain and in Abeta-treated rat hippocampal neurons. Mol. Neurodegener. 6, 60 (2011).
  12. Dworkin, S., Mantamadiotis, T. Targeting CREB signalling in neurogenesis. Expert Opin. Ther. Targets. 14, 869-879 (2010).
  13. Trujillo, C. A., et al. Novel perspectives of neural stem cell differentiation: from neurotransmitters to therapeutics. Cytometry A. 75, 38-53 (2009).
  14. Pugazhenthi, S., et al. Varicella-zoster virus infection of differentiated human neural stem cells. J. Virol. 85, 6678-6686 (2011).
  15. Kamme, F., et al. Single-cell microarray analysis in hippocampus CA1: demonstration and validation of cellular heterogeneity. J. Neurosci. 23, 3607-3615 (2003).

Play Video

Diesen Artikel zitieren
Bouchard, R., Chong, T., Pugazhenthi, S. Laser Capture Microdissection of Neurons from Differentiated Human Neuroprogenitor Cells in Culture. J. Vis. Exp. (79), e50487, doi:10.3791/50487 (2013).

View Video