マウス初代ミクログリアと皮質ニューロンの作製と共培養

ミクログリアは、中枢神経系(CNS^{)における}免疫サーベイランスと恒常性を促進する組織常在性マクロファージです^1,2,3。それらは、^{胚発生中に}脳にコロニーを形成する卵黄嚢赤骨髄前駆細胞に由来し、^4,5,6、^増殖とアポトーシス7を含む自己複製を通じて生物の寿命を通じて維持^{されます。}定常状態では、休止中のミクログリアは形態を分岐させ、組織監視に従事しています^8,9,10。

ミクログリアは多数の細胞表面受容体を発現するため、中枢神経系の変化に迅速に反応し^11,12、感染症や組織損傷^の場合12,13,14、多発性硬化症(MS)などの神経変性疾患^9,15の際に炎症反応を促進することができます^16,17.ミクログリアはまた、さまざまな神経伝達物質や神経ペプチド^18,19,20に対する受容体を発現しており、これはそれらがニューロン活動に応答し調節している可能性を示唆しています^21,22。実際、ミクログリアとニューロンは、膜タンパク質によって媒介される直接的な相互作用や、可溶性因子や中間細胞を介した間接的な相互作用など、さまざまな形態の双方向コミュニケーション^8,23で相互作用します^23,24。

例えば、ニューロンによって分泌される種々の神経伝達物質は、ミクログリアの神経保護活性または炎症活性を調節することができる25,26,27。さらに、ニューロンとミクログリアとの間の直接的な相互作用は、ミクログリアを恒常性状態に維持するのに役立ちます²⁸。逆に、ミクログリアとニューロンとの直接的な相互作用は、ニューロン回路を形成し²⁹、ニューロンシグナル伝達30,31,32に影響を与えることができる。これらの相互作用の破綻がニューロン³⁰およびミクログリア反応^性33,34の過興奮性を誘発するため、調節不全のミクログリア-ニューロン相互作用は神経疾患の寄与因子として関与している^33,35。実際、精神病^23,26および神経変性疾患は、機能不全のミクログリア-ニューロン相互作用³³を示すと説明されている。これらの観察結果は、中枢神経系におけるミクログリアとニューロンのコミュニケーションの重要性を強調していますが、これらの相互作用が健康や疾患におけるミクログリアとニューロンの機能をどのように制御するかについての具体的なメカニズムは比較的わかっていません。

中枢神経系のような複雑な環境では、複数の環境要因がミクログリアとニューロンの相互作用に影響を与える可能性があり、 そのためにin vivoでの一過性の細胞相互作用を研究する能力が制限されます。ここでは、ミクログリアとニューロン間の直接的な細胞相互作用を研究するために使用できる 、in vitro ミクログリア-ニューロン共培養システムを紹介します。このプロトコルは、出生後0〜2日目と胚性マウス16〜18日目の間に、それぞれ新生児マウスの皮質からの初代ミクログリアとニューロンの生成を説明しています。その後、ニューロンとミクログリアを96ウェルプレートで共培養し、ダウンストリームのハイスループット実験を行います。私たちは以前にこのアプローチを使用して、ミクログリアの食作用が酸化ホスファチジルコリンを介した細胞死からニューロンを保護することを実証しました³⁷、この方法が神経変性およびMSの文脈におけるミクログリアの役割を理解するのに役立つことを示唆しています。同様に、ミクログリア-ニューロン共培養は、ウイルス感染³⁸ やニューロンの損傷および修復³⁹などの他の状況におけるミクログリア-ニューロンクロストークの影響を調査するためにも有用であり得る。全体として、 in vitro ミクログリア-ニューロン共培養システムにより、研究者は操作可能で制御された環境でミクログリア-ニューロンの相互作用を研究することができ、 これはin vivo モデルを補完します。