혈청이없는 단층 문화 마우스 배아 줄기 세포의 신경 분화
Summary
This protocol describes in detail the method for generating neural progenitors from embryonic stem cells using a serum-free monolayer method. These progenitors can be used to derive mature neural cell types or to study the process of neural specification and is amenable to multiwell format scaling for compound screening.
Abstract
신경 전구 세포에 마우스 배아 줄기 세포가 분화하는 능력 (ESC)는 신경 사양뿐만 아니라, 더 깊은 연구 성숙한 신경 세포 유형의 발생을 제어하는 메커니즘의 연구를 허용한다. 이 프로토콜에서 우리는 무 혈청, 단층 문화를 사용하여 신경 전구 세포에 ESC의 분화하는 방법을 설명합니다. 이 방법은 효율성, 확장 성 및 4 내 70 %의 신경 전구 세포 ~의 생산 결과 – 6 일. 이것은 다양한 조건 하에서 성장 다양한 균주에서 ESC에인가 될 수있다. 신경 전구 세포는 현미경으로 기능적 뉴런 및 신경교 또는 분석으로 더 분화 세포 계측법 또는 분자 기법을 흐르게 할 수있다. 분화 과정은 시간 경과 현미경에 순종하며 신경 특정 처리를 모니터링하는 리포터 라인의 사용과 결합 될 수있다. 우리는 프로세스가 ㄱ 할 수 있도록 미디어 준비 및 세포 밀도 최적화에 대한 자세한 지침을 제공E는 가장 ESC 라인 및 세포 배양 용기의 다양한 적용.
Introduction
배아 줄기 세포는 동계 또는 면역 호스트로 (키메라를 형성하여) 적절한 단계 배아 내로 재 도입 다음 모든 성인 세포 유형으로 분화 할 수있는 능력, 주입을 유지하면서 시험 관내에서 무기한 증식 용량 초기 배아 유래의 다 능성 세포이다 (기형 종 형성에 의해) 또는 해당 큐 1 체외 주제에. 신경 계통에 마우스 배아 줄기 세포의 체외 분화는 1995 년에 처음 설명과 morphogen 레티노 산 2-4 보충 혈청 함유 미디어에서 다세포 서스펜션 집합체의 형성 (배아 체, EBS을 (를)) 참여했다. 이후 다양한 프로토콜 신경 분화 5를 허용하도록 개발되어왔다. 여전히 응집을 이용하는 많은 다른 세포 유형으로 유도 배양 공동 여러 혈청이없는 배지의 사용을 포함한다. 모든 프로토콜은 장점을 가지고차 단점과 신경의 정확한 특성 또는 신경 세포는 또한 사용되는 프로토콜에 따라 달라집니다 생산.
이상적인 프로토콜, 강력한 확장 성이 완벽하게 정의 된 미디어와 기판을 활용, 분화 과정의 비 침습적 모니터링 의무가하고 수 신경 전구 세포의 순수한 인구의 발생을 초래할 외부 단서에 의해 구별하는 패턴 할 것 상대적으로 짧은 시간에 높은 효율과 수율 모든 신경 세포와 교세포 하위 유형으로. 지난 12 년에 우리는 저밀도, 무 혈청 접착 단층 배양 6-10 ESC 마우스에서 신경 전구 세포 및 신경 세포를 생성하는 방법을 사용하고있다. 이 프로토콜은 위에 명시된 기준 중 많은 충족 : 우리 손에 분화의 효율이 상당히 오랜 세월에 걸쳐 일관되고 다양한 세포주왔다가 상하 또는 축소 될 수있다 (우리는 성공적으로 96 웰 플레이트에서 용기를 사용 15cm 직경 디급히 드릴 말씀) 사용 된 미디어는 잘 정의되어 있습니다. 프로세스 (도파민 뉴런 6 예, 쉬와 Fgf8) 신경 가지 유형의 서브 타입의 생성을 유도하기 위해 첨가 될 수 분화의 모니터링 및 패터닝 단서의 다양한 timelapse에 현미경 의무가있다.
그럼에도 불구하고,이 프로토콜의 성공적인 응용 프로그램에 몇 가지 문제가있다. 주요 측면 중 하나는 미디어의주의 준비입니다. 우리는 항상 상업 대안의 가능성에도 불구하고 사내 매체를 준비합니다. 사용되는 보조제 중 하나 (N2, 프로토콜 참조)는 표준 상업적으로 이용 가능한 버전에 비해 수정이 있습니다. 마지막으로,이 방법의 성공적인 적용을위한 가장 중요한 단계 중 하나는 도금에 최적의 셀 밀도이다. 유도 신호 중 하나 (Fgf4 11)의 분비 자연이 필요로하는 동안 때문에 충분한 세포가 최적의 viabil을 허용 할 수 있는지 주로너무 높은 밀도의 분화에 성만과 차별화, (인해 LIF (12)의 분비 생산 가능한 부분) 손상된다. 그것은 두 매체 준비와 세포 도금 신중하게 수행하고 지속적으로 최적의 결과를 보장하는 것이 중요하다.
Protocol
Representative Results
Discussion
단층 신경 분화 프로토콜은 십 년 6 이상 사용되어왔다. 프로토콜 한정 배지 구성되며, 전임상위한 시스템이 더 적용될 수 단층 시스템에서 수행, 고도로 효율적인 (예, 약물 스크리닝)을 사용한다. 그러나 분화 효율을 결정하는 몇 가지 중요한 요소가있다. 이 문서에서는 이러한 요인과 각 장애물에 대한 솔루션을 지적한다.
분화 조건 도금 후 세포 밀도는 아?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Work was funded by a Development and Promotion of Science and Technology scholarship from the Thai Ministry for Education to W.W. and grants from Tenovus and the Anonymous Trust to M.P.S.
Materials
| Fetal bovine serum | Life Technologies | 10270-106 | |
| DMEM/F12 | Life Technologies | 11320-074 | |
| Neurobasal medium | Life Technologies | 21103-049 | |
| StemPro Accutase Cell Dissociation Reagent | Life Technologies | A11105-01 | |
| B-27 Supplement, serum free | Life Technologies | 17504-044 | |
| Insulin | Sigma | I6634 | Reconstitute with sterile 0.01M HCl |
| Apo-transferrin | Sigma | T1147 | Reconstitute with sterile water |
| Progesterone | Sigma | P8783 | Reconstitute with ethanol |
| Putrescine | Sigma | P5780 | Reconstitute with sterile water |
| Sodium selenite | Sigma | S5261 | Reconstitute with sterile water |
| Bovine albumin fraction V | Life Technologies | 15260-037 | |
| L-Glutamine | Life Technologies | 25030-081 | Make sure it is completely dissolved before use as glutamine is usually sedimented |
| Gelatine | Sigma | G1890 | |
| 6-well tissue culture dish | Thermo Scientific | 140675 | |
| 24-well tissue culture dish | Thermo Scientific | 142475 | |
| 96-well tissue culture dish | Thermo Scientific | 167008 | |
| GMEM | Life Technologies | 11710-035 | |
| Fetal bovine serum | Life Technologies | 10270-106 | |
| MEM Non-essential amino acids solution | Life Technologies | 11140-050 | |
| Sodium pyruvate | Life Technologies | 11360-070 | |
| 2-mercaptoethanol | Sigma | M7522 | |
| Leukaemia inhibitory factor | prepared in-house as in Smith 1991 Journal of Tissue Culture Methods | ||
| Tween-20 | Sigma | P1379 | |
| 4′,6-Diamidino-2-phenylindole dihydrochloride (DAPI) | Sigma | D9542 | Protect from light |
| Mouse anti betaIII tubulin IgG antibody | Covance | MMS-435P | |
| Fluorescence-labelled anti-Mouse IgG antibody | Life Technologies | A31571 | Protect from light |
| 25cm2 tissue culture flask | Thermo Scientific | 156367 | |
References
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