حصاد الخلايا الجذعية العصبية من الدماغ الكبار تتزايد استخدامها في تطبيقات تتراوح بين البحوث الأساسية لتطوير النظام العصبي لاستكشاف التطبيقات السريرية المحتملة في مجال الطب التجديدي. وهذا يجعل رقابة صارمة في ظروف العزلة وزراعة المستخدمة لزراعة هذه الخلايا حاسمة لصوت النتائج التجريبية.
يوضح العمل الأخيرة التي الجهاز العصبي المركزي (CNS) تجديد وتكون الأورام ينطوي السكان من الخلايا الجذعية (المنبوذة) المقيم في الدماغ الكبار. ومع ذلك، فإن آليات هذه الخلايا عادة هادئة توظف لضمان حسن سير العمل في الشبكات العصبية، فضلا عن دورها في التعافي من الإصابة والتخفيف من عمليات الاعصاب مفهومة قليلا. هذه الخلايا الموجودة في المناطق المشار إليها باسم "منافذ" التي توفر بيئة مكتفية التي تنطوي على إشارات تغييري من كل من الأوعية الدموية وجهاز المناعة. العزلة، والصيانة، والتفريق بين الطوائف المنبوذة CNS في ظل ظروف ثقافة المعرفة التي تستبعد العوامل غير معروف، يجعلها في متناول العلاج بالوسائل الدوائية أو وراثية، وبالتالي توفير نظرة ثاقبة سلوكهم في الجسم الحي. هنا نقدم معلومات مفصلة عن طرق لتوليد ثقافات المنبوذة CNS من مناطق مختلفة من الدماغ الكبار ونهج لتقييم د بهمifferentiation المحتملة في الخلايا العصبية، الخلايا النجمية، و oligodendrocytes في المختبر. هذه التقنية تعطي السكان خلية متجانسة بوصفها ثقافة أحادي الطبقة التي يمكن أن تصور لدراسة الفردية المنبوذة وذريتها. وعلاوة على ذلك، فإنه يمكن تطبيقها عبر أنظمة مختلفة نموذج حيواني والعينات السريرية، التي كانت تستخدم في السابق للتنبؤ ردود التجدد في الكبار الجهاز العصبي التالفة.
العقيدة المركزية لعلم الأعصاب، التي وضعتها الملاحظات الأساسية للالتهندس الخلوي الدماغ التي أدلى بها رامون كاجال Y. منذ أكثر من قرن، رأت أن من غير المرجح تكوين الخلايا العصبية بعد المراهقة نظرا لتعقيد الشبكات العصبية الموجودة في الجهاز العصبي المركزي 1. على الرغم من عمل التمان في 1960s، وبعد كابلان، مما يدل على أن 3 H-ثيميدين يمكن العثور عليها في الخلايا العصبية الناضجة مشيرا إلى أنه في الواقع يجري إنشاؤها الخلايا العصبية في مناطق متميزة من الدماغ الكبار، واصل العقيدة لعقد 2، 3. واصلت الأدلة لجبل مع البحث نوتيبوم التي تصف التغيرات الموسمية في عدد الخلايا العصبية الموجودة في أدمغة الطائر المغرد 4. لم يكن حتى عام 1999، عندما جولد وآخرون. الأعمال المنشورة على جيل من الخلايا العصبية في قرن آمون مع الزيادات أداء مهام التعلم النقابي في الفئران، فضلا عن ملاحظات Kornack والبرهان راكيتشواصلت تينغ تكوين الخلايا العصبية في المكاك الكبار أن مفهوم الدماغ أقل صرامة وأكثر من البلاستيك، واعترف 5، 6.
البحث عن مصدر الخلوية لهذه العصبونات ولدت من جديد يؤدي إلى اكتشاف عدد سكانها منفصلة من الخلايا الجذعية (المنبوذة) التي تتواجد في مناطق من الدماغ ويشار إلى الكوات 7. وتعتبر منطقة ومنطقة الحبيبية subventricular الفرعية الحصين أن تكون المنطقتين العصبية الرئيسي 8،9. خلايا معزولة من هذه المواقع عرض مميز الكلاسيكية المنبوذة المستمدة الجنينية أو الجنين، وتجديد الذات والتمايز المحتملة. في حالة الخلايا الجذعية العصبية (NSCs)، فإنها يمكن أن تكون متمايزة في الخلايا العصبية، الخلايا النجمية، و oligodendrocytes. بالإضافة إلى ذلك، هذه وصمة عار المنبوذة إيجابية للعلامات الجنين مجلس الأمن القومي مثل البروتين وسيطة خيوط nestin 10. يسلط الضوء على المزيد من العمل الأخيرة التي المنبوذة قد لا تقتصر على هذه رالتعليم الجامعي المجالات، ويتم في الواقع المترجمة في جميع أنحاء الدماغ كما يبلغ عدد سكانها هادئة إلى حد كبير من الخلايا المرتبطة بشكل وثيق مع الأوعية الدموية 11.
الملاحظات التي يتم تعبئتها المنبوذة في استجابة لإصابة يشير إلى احتمال أن تكون قادرة على الاستفادة من هذه الخلايا لأغراض التجديدي للمساعدة في التعافي من اضطراب الاعصاب والسكتة الدماغية 12، 13. هذا هو لا يختلف عن الدور الذي تلعبه الخلايا الجذعية الوسيطة (اللجان الدائمة) في شفاء الأنسجة الضامة، والتي توجد الخلايا المحيطة بالأوعية كما أن لديها القدرة على أن تصبح بانيات، غضروفية، والخلايا الدهنية 14. ومع ذلك، NSCs لا يمكن حصادها في بنفس الطريقة اللجان الدائمة من نخاع العظام بواسطة طموح الروتينية وكثافة تقنيات الطرد المركزي التدرج والاستفادة منها لاحقا في علاجات الخلايا استنادا ذاتي. ونتيجة لذلك، ومصادر أخرى من الخلايا، مثل استخدام NSCs الجنين أو السلائف الخلايا العصبية المشتقة من الإدارة الانتخابيةالخلايا الجذعية ryonic تم استكشاف نطاق واسع في الأمراض الحيوانية ونماذج إصابة بدرجات متفاوتة من النجاح 15. تقنيات الخلايا الجذعية المحفزة التي يسببها استخدام مصادر خلية جسدية تقدم سبيلا محتملا آخر لإنتاج العلاجات المستندة إلى الخلايا مفيدة علاجيا لمجموعة واسعة من التطبيقات، والتغلب على محدودية والمخاوف الأخلاقية بشأن استخدام الخلايا الجنينية والأنسجة الجنينية 16. ومع ذلك، فقد ثبت الترجمة السريرية لهذه النتائج أن يكون مهمة صعبة، كما هو موضح في نضالات علاج الحالات العصبية المختلفة مع العلاجية استنادا SC-النهج 17،18، فضلا عن مسار متعرج لإزالة التنظيمية. كنهج بديل، يمكن إدخال العلاجات الدوائية محددة تعدل أرقام مجلس الأمن القومي وتسهيل الانتعاش في نماذج من مرض الشلل الرعاش والسكتة الدماغية 19. مهما كانت الاستراتيجية قد يكون، فهم كيفية التعامل مع هذه الخلايا بشكل فعاليتطلب النظام في المختبر يمكن الوصول إليها.
ثقافات NSCs لا يمكن أن يؤديها إما الثقافات الكلي، المعروف أيضا باسم neurospheres، أو على شكل أحادي الطبقة 8،20. وقد استخدمت على نطاق واسع على حد سواء التقنيات، مما يتيح لتهيئة الظروف ثقافة محددة، أي استخدام عامل نمو البشرة (صندوق تعديل العولمة الأوروبي) أو عامل نمو الخلايا الليفية الأساسية (bFGF) كمصدر mitogen، التي تنص على توسيع السلائف متعددة القدرات. بينما الثقافات neurosphere قد تكون أكثر ملاءمة لدراسة إمكانية نشر نسيلي من نوع من الخلايا المعزولة، وقد تبين هذا النظام لإنتاج يسكنها خليط من الخلايا خلال التوسع 21. بالإضافة إلى ذلك، بنية مغلقة من neurospheres يجعل التلاعب الدوائية من خلايا غير عملي، ويمكن أن يكون مرتبك تفسير تأثير هذه العوامل قد يكون بسبب المكروية التي أنشئت داخل neurosphere نفسها. الثقافات أحادي الطبقة، من ناحية أخرى، يمكن أن يكونالمستخدمة في شاشات إنتاجية عالية من مكتبات جزيء صغير، وتوفير أداة قوية لاستكشاف آليات نقل الإشارة التي تنظم نمو وتمايز SC ويفتح الفرصة لاكتشاف مركبات جديدة تستهدف تحديدا هذه الفئة من السكان الخلية.
ونتيجة لذلك، والقدرة على توليد بتكاثر ثقافات NSCs الكبار من مناطق مختلفة من الاهتمام في الدماغ يمكن استخدامها في مجموعة واسعة من التطبيقات البحثية، بدءا من الدراسات التنموية من الجهاز العصبي المركزي (CNS) لاستكشاف نهج الطب التجديدي رواية . بروتوكول المعروضة هنا يوضح كيفية تشريح وتقييم إمكانية التفريق بين الطوائف المنبوذة CNS المعزولة من الدماغ القوارض الكبار.
ويجري تقاسم العديد من الخطوات الحاسمة لنجاح العزلة، والتوسع، وتمايز الخلايا الجذعية العصبية من الدماغ الكبار من القواسم المشتركة مع تقنيات زراعة الأنسجة القياسية. الهدف أن نضع في الاعتبار هو أن NSCs معزولة عن الدماغ الكبار يجب أن نحافظ على أكبر عدد ممكن من هذه الخصائ?…
The authors have nothing to disclose.
وقد تم تمويل هذا العمل (جزئيا) من قبل التحالف هيلمهولتز ICEMED – التصوير والأمراض الاستقلابية علاج البيئة، من خلال صندوق مبادرة وشبكة جمعية هيلمهولتز، منحة من مؤسسة أخرى Kroener-فريزينيوس، ومنحة من جمعية الألمانية للبحوث ( SFB 655: خلايا في الأنسجة).
6-well tissue culture dishes | BD Biosciences | 353934 | ||
Poly-L-ornithine | Sigma-Aldrich | P-3655 |
5 mg/ml stock solution prepared in double distilled water (Stable for several months at -20 °C). Working concentration 0.5 mg/ml in water (Stable for 1 month at 4 °C). |
|
Fibronectin | R&D Systems | 1030-Fn | Do not agitate stock solution | |
Filtration Apparatus | Corning Life Sciences | 430769 | ||
DMEM/F-12 | Mediatech | 10-090-CV | See note below for complete N2 media preparation | |
Apo-transferrin | Sigma-Aldrich | T-2036 | ||
Insulin | Sigma-Aldrich | I-0516 | ||
Putrescine | Sigma-Aldrich | P-5780 | 1 M stock solution in ddH2O (Stable at 20 °C for 6 months) | |
Sodium Selenite | Sigma-Aldrich | S-5261 | 500 µM stock solution in ddH2O (Stable at -20 °C for 6 months) | |
Progesterone | Sigma-Aldrich | P-8783 | 100 µM stock solution in ethanol (Stable at -20°C for 6 months) | |
Penicillin/Streptomycin | Invitrogen | 15140-122 | ||
Phosphate Buffered Saline | Mediatech | 21-040-CV | ||
Basic Fibroblast Growth Factor (bFGF) | R&D Systems | 233-FB | Working concentration 20 ng/ml | |
Delta4 (Dll4) | R&D Systems | 1389-D4 | Working concentration 500 ng/ml | |
Angiopoetin 2 (Ang2) | R&D Systems | 623-AN | Working concentration 500 ng/ml | |
JAK Inhibitor | Calbiochem | 420099 | Working concentration 200 nM | |
Bovine Serum Albumin | Sigma-Aldrich | A-2058 | ||
15- and 50-ml Conical tubes | Corning Life Sciences | 430053, 430829 | ||
Other necessary items include: General dissection instruments, including razor blade and forceps, Adult rat (3-6 months old; Sprague-Dawley or Long Evans), CO2 intoxication chamber, Laminar flow hood for cell culture and incubator Incubator (humidified, 37 °C, 5% CO2, 5% O2). Note: For complete N2 media preparation, to one bottle of DMEM/F-12 (500 ml) add 0.05 g of apotransferin, 0.0125 g of insulin (freshly predissolved in 1 ml of 10 mM NaOH), 50 μl of putrescine, 30 μl of sodium selenite, 100 μl of progesterone stocks, and 5 ml of penicillin/streptomycin solution. Adjust pH to 7.2, if needed. Filter-sterilize and store at 4 °C for up to 3 weeks and protect from light. | ||||
[header] | ||||
Immunofluorescence Reagents Table | ||||
Paraformaldehyde | Electron Microscopy Sciences | 15719 | ||
Normal Donkey Serum (NDS) | Sigma-Aldrich | D-9663 | ||
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T-8787 | ||
4,6-Diamidino-2-phenylindole (DAPI) | Sigma-Aldrich | D-8417 | 5 mg/ml stock solution in methanol | |
[header] | ||||
Primary Antibody Table | ||||
Nestin | Chemicon | MAB353 |
Dilution Factor: 1:400 Species: Mouse IgG1 |
|
Hes3 | Santa Cruz | sc-25393 |
Dilution Factor: 1:100 Species: Rabbit IgG |
|
Sox2 | R&D Systems | MAB2018 |
Dilution Factor: 1:100 Species: Mouse IgG2a |
|
CNPase | Chemicon | MAB326 |
Dilution Factor: 1:200 Species: Mouse IgG1 |
|
β-tubulin III (TUJ1) | R&D Systems | MAB1195 |
Dilution Factor: 1:500 Species: Mouse IgG2a |
|
Glial Fibrillary Acidic Protein (GFAP) | Dako North America | Z0334 |
Dilution Factor 1:500 Species: Rabbit |
|
[header] | ||||
Secondary Antibody Table | ||||
Alexa 568 | Invitrogen | A-21124 |
Dilution Factor: 1:200 Species: Goat anti Mouse IgG1 |
|
Alexa 488 | Invitrogen | A-21131 |
Dilution Factor: 1:200 Species: Goat anti Mouse IgG2a |
|
Cy5 | Jackson ImmunoResearch | 59883 |
Dilution Factor: 1:200 Species: Goat anti Rabbit |