Summary

Microdissection laser de neurones à partir de cellules différenciées Neuroprogenitor humaines en culture

Published: September 16, 2013
doi:

Summary

Cellules neuroprogenitor humaines (CNP) ont été élargis dans des conditions de prolifération. NPC ont été différenciées en cultures de neurones riches en présence d'une combinaison de neurotrophines. Marqueurs neuronaux ont été détectés par immunofluorescence. Pour isoler une population pure de neurones, les PNJ ont été différenciés sur des lames de membrane PEN et microdissection laser a été effectuée.

Abstract

cellules Neuroprogenitor (PNJ) isolés du cerveau fœtal humain ont été développés dans des conditions de prolifération en présence de facteur de croissance épidermique (EGF) et le facteur de croissance des fibroblastes (FGF) de fournir une offre abondante de cellules. NPC ont été différenciées en présence d'une nouvelle combinaison de facteur de croissance nerveuse (NGF), brain-derived neurotrophic factor (BDNF), le dibutyryl cAMP (DBC) et de l'acide rétinoïque sur des boîtes revêtues de poly-L-lysine et de laminine de souris pour obtenir neurone riches cultures. NPC ont également été différenciés en l'absence de neurotrophines, DBC et l'acide rétinoïque et en présence de facteur neurotrophique ciliaire (CNTF) pour produire des cultures d'astrocytes riches. PNJ différenciés ont été caractérisées par immunofluorescence pour un panel de marqueurs neuronaux dont NeuN, synapsine, l'acétylcholinestérase, synaptophysine et GAP43. Protéine acide fibrillaire gliale (GFAP) et STAT3, marqueurs d'astrocytes, ont été détectés dans 10-15% des PNJ différenciées. Pour faciliterCaractérisation moléculaire spécifique de type cellulaire, microdissection par capture laser a été réalisée pour isoler des neurones en culture sur le polyéthylène naphtalate (PEN) coulisse de la membrane. Les méthodes décrites dans cette étude constituent des outils précieux pour faire avancer notre compréhension du mécanisme moléculaire de la neurodégénérescence.

Introduction

Long de la vie neurogénèse est connu pour se produire dans la zone sous-ventriculaire des ventricules latéraux et dans la couche sous-granulaire du gyrus denté de l'adulte cerveau des mammifères 1. cellules Neuroprogenitor (PNJ) qui proviennent de ces régions sont des cellules multipotentes qui peuvent se différencier en neurones, astrocytes et oligodendrocytes 2. PNJ ont suscité un intérêt en raison de leur potentiel à être transplantés chez des patients atteints de divers troubles neurodégénératifs, y compris la maladie de Parkinson, la sclérose latérale amyotrophique, accidents vasculaires cérébraux et la maladie (AD) 3 d'Alzheimer. Des études avec des PNJ ont généralement porté sur cet angle de la transplantation mais le potentiel de neurones NPC dérivés comme un modèle de culture cellulaire afin de déterminer le mécanisme de neurodégénérescence n'a pas été pleinement exploité. Des études antérieures ont généralement utilisé des neurones post-mitotiques, isolé à partir de tissus de cerveau de rongeur qui doivent être isolés pour chaque expérience comme ils ne sont pasauto-renouvellement. Bien que des lignées de cellules de neuroblastome humain SH-SY5Y, y compris les cellules et SK-N-MC peuvent être étendus, ils n'ont pas les caractéristiques des neurones primaires. PNJ humains, d'autre part, offrent des avantages car ils peuvent être développées pour de multiples passages et peuvent être différenciées pour générer une population de cellules avec des caractéristiques de neurones primaires 4,5. Dans la présente étude, nous décrivons un nouveau protocole de différenciation pour obtenir une population de neurones riches en uniforme de PNJ disponibles dans le commerce isolées de cerveau fœtal humain. Parce que ces cultures ne contiennent un petit pour cent des cellules gliales, nous avons besoin d'autres méthodes pour isoler une population pure de neurones pour la caractérisation moléculaire. microdissection par capture laser (LCM) est une nouvelle technique par laquelle une population homogène de cellules provenant d'une section de tissu peut être capturé de manière sélective pour l'analyse de l'expression du gène 6. Le cerveau est un tissu hétérogène constitué par les neurones, des cellules gliales et des cellules d'autres types. LCM a été utilisée pour déterminer l'expression génique spécifique des neurones analyses 7-10. Nous avons déjà effectué LCM de neurones de l'hippocampe de AD (Tg2576) des coupes de cerveau de souris pour montrer diminution de l'expression de la protéine de liaison cyclique élément de réponse AMP (CREB) et BDNF spécifiquement dans les neurones hippocampiques 11. Dans la présente étude, nous décrivons les procédures pour l'expansion des PNJ humains, la différenciation neuronale, immunofluorescence pour marqueurs neuronaux et LCM pour l'isolement des neurones cultivés sur des lames de membrane PEN.

Protocol

Une. Expansion des PNJ humaines (Figure 1) Renouer avec le stock congelé de PNJ humains de cerveau fœtal (Lonza, Walkersville, MD, USA) et de la culture leur en suspension dans flacons T-75 que neurosphères (figure 1A) en milieu neurobasal contenant des suppléments de prolifération, l'EGF (10 ng / ml) et FGF (10 ng / ml). Après 3 jours de culture, les neurosphères transférer à un tube de 15 ml et centrifuger à 500 rpm pendant 5 min. Jeter le …

Representative Results

Expansion des PNJ (Figure 1) Lorsque neurosphères sont décomposées à une suspension de cellules individuelles par la trituration, l'embout de pipette a besoin de toucher le fond du tube de sorte qu'il existe une certaine résistance lorsque la suspension est introduite à la pipette de haut en bas. Le nombre de fois de trituration varie entre les individus et doit être décidé par essais et erreurs en examinant la suspension cellulaire obtenue sous un microscope. …

Discussion

Nous décrivons dans la présente étude, un modèle de culture cellulaire neurone-riche par différenciation de cellules humaines neuroprogenitor auto-renouvellement et une méthode pour isoler une population pure de neurones par microdissection par capture laser. Nous avons utilisé une combinaison de NGF, BDNF, DBC et l'acide rétinoïque pour la différenciation neuronale des PNJ. DBC est utilisé pour activer CREB, un facteur de transcription qui augmente la neurogénèse 12. L'acide rétinoïque…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ce travail a été soutenu par l'examen du mérite subvention (NEUD-004-07F) de l'Administration des anciens combattants (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