Summary

유도 된 신경 세포로 성숙한 인간 두뇌의 혈관 주위 세포에서 파생 된 세포의 리니지 - 프로그래밍

Published: May 12, 2014
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Summary

직접 혈통 프로그래밍에 대한 뇌 상주 세포를 표적으로하는 것은 뇌 수리에 대한 새로운 관점을 제공합니다. 여기서 우리는 성인의 대뇌 피질에서 뇌에 상주하는 혈관 주위 세포에 풍부한 문화를 준비하고 SOX2 및 Ascl1 요인 전사의 레트로 바이러스 매개 식에 의해 유도 된 신경 세포로 이러한 변환하는 방법의 프로토콜을 설명합니다.

Abstract

유도 된 신경 세포 (INS)에 비 신경 세포의 직접 혈통 프로그래밍은 신경의 근간이되는 분자 메커니즘에 대한 통찰력을 제공하고 체외 모델링하거나 병에 걸린 뇌를 복구하기위한 새로운 전략을 가능하게 할 수있다. INS로 직접 변환 의무 식별 뇌 상주 비 신경 세포 유형은 손상된 뇌 조직 내에서, 즉, 현장에서 이러한 접근 방식을 실행을 허용 할 수 있습니다. 여기에서 우리는이 전제를 충족 성인의 뇌에서 파생 된 세포를 식별하는 시도에서 개발 된 프로토콜을 설명합니다. 이 프로토콜은 수반 : 성인 인간의 뇌 생검 의한 대뇌 피질에서 인간 세포의 (1)를 배양; (2) 시험 관내 (약 2-4주 필요) 확장 및 면역 세포에 의해 문화의 특성 및 유동 세포 계측법; (3) 항 PDGF 수용체 β 및 안티 CD146 항체를 사용하여 (FACS)를 정렬 형광 활성화 된 셀에 의해 농축;(4) 신경성 전사와 레트로 바이러스 매개 전달은 SOX2 및 ascl1 요인; (5) 마지막으로 면역 세포에 의해 생성 된 혈관 주위 세포 유래 유도 된 신경 세포 (PdiNs)의 특성 (8 주 14 일 레트로 바이러스 형질 도입에 따라). 이 단계에서, 인은 패치 클램프 녹음하여 전기적 특성에 대해 탐색 할 수 있습니다. 이 프로토콜은 기능적인 인간의 기능에 뇌 상주 혈관 주위 세포의 체외 혈통 전환에 대한 높은 재현성 절차를 제공합니다.

Introduction

다시 분화 가능성의 과다 부여하는 유도 만능 줄기 세포로 체세포 (유도 만능), 프로그래밍과 달리, 직접 프로그래밍은 다른에 하나의 특정 세포 유형의 연속 변환을 위해 목표로하고있다. 질병 모델링 및 잠재적 인 세포 기반 치료의 맥락에서 자신의 응용 프로그램에 대해, 모두 프로그래밍 방식은 특정 장점과 단점이 있습니다. 유도 만능 (I)에 프로그램을 다시 만들 것은 세포의 거의 무한한 소스를 제공한다; (II) 유전 공학을 허용한다; (III) 거의 무제한의 분화 가능성에 부여한다. 이러한 세포는 세포 기반 치료에 사용되어야하는 경우에는 유도 만능의 주요 단점은 미분화 세포 (생체 내에서 기형 종 형성)의 발암 및 생체 외 배양과 후속 이식을위한 필요성의 위험을 수반한다. 반대로, 직접 혈통 프로그래밍은 원하는 세포의 낮은 수율에 의해 제한됩니다출발 인구의 표적 세포의 수와 직접 관련이 있지만, 계통 – 리 프로그래밍 세포 이식 1,2에 제공된 발암 위험을 나타내지하지 나타나는 장점을 보유하는; 또한, 직접 프로그래밍도, 즉 이들 세포는 따라서 이식 필요성을 피하고, 필요한 것 장기 내에, 동일계에서 달성 될 수있다.

이 염두에두고, 우리의 실험실은 신경 퇴행성 질환의 세포 기반 치료법​​을 향한 새로운 접근 방식으로 기능에 혈통 재 프로그래밍 뇌 상주 세포의 가능성을 추구하고있다. 잠재적 혈통 프로그래밍 셀룰러 대상으로 고려 될 수있다 뇌 상주 세포는 다른 macroglia의 유형 (성상 세포, NG2 세포 및 희소 돌기 아교 세포), 미세 아교 세포 및 미세 혈관 관련 세포 (내피 세포와 혈관 주위 세포)를 포함한다. 우리는 광범위하게 대뇌 고전의 아스트로의 체외 프로그램을 다시 만들 가능성을 연구 한출생 초기 마우스 3-5 텍스. 성인의 뇌에 직접 혈통 프로그래밍에 대한 유사 적합한 세포 소스의 검색, 우리는 성공적으로 기능과 혈관 주위 세포의 전시 품질 증명으로 다시 프로그램 할 수있는 세포 인구가 발생했습니다. 여기에서 우리는 확장하고 체외에서이 세포를 풍부하게, 그리고 마지막으로 성공적으로 (25 ~ 30 % 범위)이 체외 확장 된 세포의 상당 부분을 재 프로그램하는, 성인의 뇌 조직 검사에서 이러한 세포를 수확하는 방법에 대한 프로토콜을 설명 기능. 리 프로그래밍은 두 개의 전사 인자, SOX2 및 ascl1 동시에 레트로 바이러스 – 매개의 공동 발현에 의해 달성 될 수있다. 이러한 PdiNs는 반복적 활동 전위 소성 능력을 취득하고 신경망으로 통합 그들의 능력을 나타내는 다른 뉴런뿐만 시냅스 대상 서브 밝혀졌다. 우리의 프로토콜은 기능에 성인의 뇌 혈관 주위 세포의 분리 및 혈통 전환을위한 간단한 절차를 제공합니다. </P>

Protocol

1. 분리 및 성인의 뇌 세포의 배양 인체 조직과 관련된 실험은 연구 목적으로 인간 재료의 사용에 관한 모든 관련 정부 기관 및 규정에 따라 수행되어야한다. 본 프로토콜은 LMU 뮌헨의 의료 학부의 윤리위원회와 모든 환자의 서면 동의서의 승인에 따라 개발되었다. 성인의 대뇌 피질의 준비 문화의이 프로토콜은 측두엽 간질 또는 기타 뿌리 깊은 비 외상?…

Representative Results

이 프로토콜은 후 성공적으로 성인의 대뇌 피질의 표본에서 문화를 확립의 첫 번째 결과는 문화의 세포 성분의 식별로 구성되어 있습니다. 세포 유형의 특정 단백질에 대한 면역 세포 화학은 다른 환자 (그림 1A)의 표본에서 파생 된 문화 간의 이질성의 상당한 정도를 알 수있다. 흐름에 의해 정량화으로 세포 계측법 (평균 ~ 75 % 할인, 30에서 최대 99 %까지) PDGFRβ을 발현하는 세포의 상?…

Discussion

본 프로토콜은 체외 확장과 농축 혈관 주위 세포에서 파생 된 세포의 성인 인간의 대뇌 피질에서 분리 다음과 신경성 전사의 레트로 바이러스 매개로 표현하여 기능에 후속 변환 SOX2 및 Ascl1 요인에 대해 설명합니다. 이러한 프로토콜은 궁극적으로 성인 뇌의 생체 설정으로이 직접 변환 방식을 번역하는 마음에서 목표로, 잠재적으로 glia의 신경에 두뇌 상주 세포의 혈통 변환 등을 연…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

우리는이 프로토콜을 개발하는 동안 그녀의 입력을위한 박사 막달레나 Götz가에게 감사의 말씀을 전합니다. 우리는 관대 SOX2의 코딩 서열을 저희에게 제공하는 박사의 Marius Wernig (스탠포드 대학) 감사합니다. 우리는 또한 바이러스 생산을위한 박사 알렉산드라 Lepier에 매우 감사하고 있습니다. 이 작품은 독일 Forschungsgemeinschaft (4182/2-2 BE)와 BMBF (01GN1009A) BB, 그리고 과학의 바이에른 주 정부, 연구 및 MK와 BBCS에 예술이 양국 SYSTHER-로부터받은 자금의 보조금에 의해 지원되었다 INREMOS 가상 연구소 (교육과 연구의 독일과 슬로베니아어 연방 부처) 및 DFG (SFB 824).

Materials

anti-CD140b-PE BD Biosciences 558821 use 1:100
anti-CD146-FITC AbD Serotec MCA2141FT use 1:100
anti-CD13-FITC AbD Serotec MVA1270A488T use 1:100
anti-CD34-APC BD Biosciences 560940 use 1:100
anti-PDGFRβ Cell Signaling 3169S use 1:200
anti-CD146 Abcam Ab75769 use 1:400
anti-NG2 Millipore AB5320 use 1:400
anti-SMA Sigma-Aldrich A2547 use 1:400
anti-βIII-tubulin Sigma-Aldrich T8660 use 1:400
anti-MAP2 Sigma-Aldrich M4403 use 1:200
anti-GFAP Sigma-Aldrich G3893 use 1:600
anti-GFP Aves Labs GFP 10-20 use 1:1000
anti-RFP Chromotek 5F8 use 1:500
anti-S100β Sigma-Aldrich S2532 use 1:300
anti-NeuN Millipore MAB377 use 1:200
anti-GABA Sigma-Aldrich A2052 use 1:500
anti-Calretinin Millipore AB5054 use 1:500
anti-vGluT1 SYnaptic SYstems 135511 use 1:1000
Rat IgG1 isotype control FITC AbD Serotec 11-4301-81 use 1:100
Rat IgG1 isotype control PE AbD Serotec 12-4301-81 use 1:100
Rat IgG1 isotype control APC AbD Serotec 17-4301-81 use 1:100
TrypLE Invitrogen 12605-010
DMEM, high glucose, GlutaMAX Invitrogen 61965
B27 serum-free supplement Invitrogen 17504044
fetal calf serum Invitrogen 10106-169 perform heat inactivation by incubation at 56 °C for 30 min
Penicillin-Streptomycin Invitrogen 15140122
HBSS (Hanks Balanced Salt Solution) Invitrogen 24020-091
Dulbecco's PBS without CaCl2 and MgCl2 (D-PBS, 1×; Invitrogen, cat. no. 14190) Invitrogen 14190
HEPES  Sigma-Aldrich H3375
Poly-D-lysine hydrobromide (PDL) Sigma-Aldrich P0899
PFA (paraformaldehyde) Sigma-Aldrich P1648
Bovine serum albumin Sigma-Aldrich A9418
Triton X-100 Sigma-Aldrich T9284
DAPI (4′,6-Diamidin-2-phenylindole) dilactate Sigma-Aldrich 042M4005
Aqua-Poly/Mount Polysciences 18606-20
Polypropylene round-bottom tubes  BD Biosciences 352063
Polystyrene round-bottom tubes with cell-strainer cap  BD Biosciences 352235
24-well plates Orange Scientific 5530305
75 cm2 culture flasks Greiner Bio-One 658175
25 cm2 culture flasks Greiner Bio-One 690175
Disposable pipettes 10 ml Sarstedt #########
Glass Pasteur pipettes (150 mm) Fisherbrand FB50251
Glass coverslips 12 mm diameter Menzel CB00120RA1
Surgical disposable scalpels  B. Braun 5518083
Tissue culture dishes  Greiner Bio-One 633180
Conical tubes 15ml BD Biosciences 352095
Laminar flow hood
Centrifuge and swing-out rotor with adapters for 15 ml and 50 ml tubes Hettich Lab Technology 1406
Flow cytometry cell sorter: FACSAria l with FACSDiva software  BD Biosciences
Humified cell culture incubator Eppendorf Galaxy 170R
Wather bath at 37 °C
FACSFlow sheath fluid  BD Biosciences 342003
Epifluorescence microscope BX61 Olympus
Confocal microscope LSM710 Zeiss

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Diesen Artikel zitieren
Karow, M., Schichor, C., Beckervordersandforth, R., Berninger, B. Lineage-reprogramming of Pericyte-derived Cells of the Adult Human Brain into Induced Neurons. J. Vis. Exp. (87), e51433, doi:10.3791/51433 (2014).

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