Migração neuroblastos é um passo crucial na neurogênese pós-natal. O protocolo aqui descrito pode ser utilizado para investigar o papel dos reguladores de candidatos de migração neuroblastos empregando DNA / RNA pequeno hairpin (shRNA) nucleofection e um ensaio de migração 3D com neuroblastos isolados do roedor pós-natal fluxo migratório rostral.
A zona subventricular (SVZ), localizada na parede lateral dos ventrículos laterais desempenha um papel fundamental na neurogénese adulto. Nesta área restrita do cérebro, as células estaminais neurais proliferar e gerar constantemente neuroblastos que migram tangencialmente em correntes ao longo do fluxo migratório rostral (RMS) para atingir o bolbo olfactivo (OB). Uma vez no OB, neuroblastos mudar para migração radial e depois se diferenciar em neurônios maduros, capazes de incorporar a rede neuronal preexistente. Migração adequada neuroblasto é um passo fundamental para a neurogênese, garantindo a correta maturação funcional dos neurônios recém-nascidos. Dada a possibilidade de neuroblastos ZSV derivados para atingir áreas lesionadas do cérebro, investigando os mecanismos intracelulares subjacentes à sua mobilidade não só irá melhorar a compreensão da neurogênese, mas também pode promover o desenvolvimento de estratégias neuroregenerative.
Este manuscrito descreve um detalhadoProtocolo para a transfecção de roedor primárias RMS neuroblastos pós-natal e a análise da sua motilidade usando um ensaio de migração 3D vitro recapitula o seu modo de migração observada in vivo. Ambos os neuroblastos de rato e de ratinho podem ser rapidamente e eficientemente transfectadas através nucleofection quer com ADN de plasmídeo, pequeno gancho (sh) ou ARN de interferência curto (si) oligos RNA alvo os genes de interesse. Para analisar a migração, as células são nucleofected avaliação reagregada em "gotas de suspensão" e, posteriormente, incorporado em uma matriz tridimensional. Nucleofection per se não prejudicar significativamente a migração de neuroblastos. O tratamento farmacológico de neuroblastos nucleofected e avaliação reagregada também pode ser realizada para estudar o papel das vias de sinalização envolvidos na migração de neuroblastos.
No pós-natal dos mamíferos cérebro, geração de novos neurônios (neurogênese) ocorre ao longo da vida e é restrita a dois nichos neurogênicos: a zona subventricular (SVZ) dos ventrículos laterais ea zona subgranular do giro denteado do hipocampo 1. Vários estudos recentes têm demonstrado o importante papel da neurogênese adulta no sentido de facilitar as tarefas de aprendizagem e memória 2,3. Além disso, a evidência da proliferação e recrutamento de células progenitoras neurais após lesão cerebral 4-7 levanta a possibilidade de ativação farmacológica da neurogênese no reparo neural.
Neurogênese pós-natal é estritamente regulada em todas as suas fases, que incluem a proliferação neural progenitor, migração, diferenciação, sobrevivência e integração sináptica final neurônios recém-nascidos 8. Progenitores neurais (neuroblastos) derivadas de células-tronco no ZSV migrar a uma grande distância através da migratório rostralcorrente (RMS) para o bulbo olfatório (OB) onde amadurecem em neurônios funcionais 9. Neuroblastos migratórios são predominantemente unipolar, com um corpo de célula alongada que se estende de um único processo de liderança. Estas células se movem em cadeias de uma forma coletiva, deslizando umas sobre as outras 10. A migração é um passo crucial para a maturação posterior dos progenitores ZSV derivados em neurônios funcionais 11 e é controlado por múltiplos fatores e moléculas de orientação incluindo: molécula de adesão da célula neural polissialilados (PSA-NCAM) 12, Efrinas 13, 14 integrinas, Slits 15, fatores de crescimento de 16 e 17 de neurotransmissores, no entanto os mecanismos moleculares subjacentes a este processo não são completamente compreendidos. A investigação das vias de sinalização intracelular que regulam a migração de neuroblastos não só fornecer uma melhor compreensão da neurogénese adulto, mas também contribuir para o desenvolvimento da nova terapêuticaabordagens para promover a reparação do cérebro.
Este manuscrito descreve um protocolo detalhado para estudar o papel de reguladores de candidatos de migração neuroblastos in vitro utilizando nucleofection e um ensaio de migração 3D. Nucleofection é uma técnica de transfecção de células com base em um método melhorado de electroporação. Corrente elétrica de tipo específico de célula e solução nucleofection permitir a transferência de macromoléculas polianiónicos como o DNA e shRNA vetores e oligonucleotídeos siRNA diretamente no núcleo da célula e permitir a transfecção de dividir lentamente ou mitose de células inativas como embrionárias e mamíferos neurônios 18. Este método é rápido, relativamente fácil de realizar e resulta em transfecção altamente reprodutível de uma ampla gama de tipos de células, incluindo os neuroblastos primários e neurónios 19-21.
A dissociação de tecido RMS permite o isolamento de neuroblastos migradoras, que podem ser nucleofected com êxito com DNA / SHRVetores de NA ou oligos siRNA alvo genes de interesse. Após nucleofection, neuroblastos estão em avaliação reagregada pendurado gotas e, posteriormente, incorporado em uma matriz de Matrigel tridimensional. Estas condições permitem neuroblastos a migrar para fora dos agregados de células sintetizando o modo de migração observada in vivo, proporcionando assim um sistema modelo excelente para investigar as vias de sinalização envolvidos na migração de neuroblastos e para avaliar a influência dos tratamentos farmacológicos na mobilidade destas células.
A migração de neuroblastos ao longo das RMS para o local final no OB é um passo fundamental na neurogênese pós-natal. No entanto, os mecanismos moleculares que controlam este processo complexo estão longe de ser totalmente compreendido.
O procedimento experimental descrito aqui permite o estudo de migração neuroblastos in vitro. Nós adaptamos um protocolo publicado anteriormente para isolar RMS neuroblastos de rato pós-natal precoce ou rato 25. Para obter melhores resultados, é importante dominar o passo de dissecção, uma vez que é crucial para manter o intervalo de tempo entre a dissecção e nucleofection a um mínimo. Após nucleofection, neuroblastos podem ser avaliação reagregada, embebido numa matriz tridimensional e da esquerda para a migrar ao longo de um período de 24 horas. Alternativamente, para outros fins que a migração (por exemplo, imunofluorescência ou western blot) fins, as células podem ser plaqueadas imediatamente após nucleofection em polyornithine/laminin-lamelas revestidas, onde sobrevivem até 4-5 dias. O rato eo rato neuroblastos migram em Matrigel a um nível semelhante, porém células de camundongo parecem ter uma tendência mais forte para migrar em cadeias do que as células de ratos.
Dependendo do objetivo do estudo, neuroblastos pode ser nucleofected com diferentes plasmídeos que codificam proteínas fluorescentes ou proteínas do tipo / mutante selvagens de interesse. Para óptimas plasmídeos de expressão de proteínas com um promotor CAG (promotor β-actina com intensificador de CMV e-globina β cauda poli-A) 26, são altamente recomendadas. Além disso, oligos de siRNA ou shRNA podem ser nucleofected a knockdown alvos de interesse. Depleção eficaz de proteína pode ser visualizada por imunofluorescência ou por Western blot (geralmente lise agregados embutidos de 1 cria de rato com 50 ul de tampão de lise padrão).
Nucleofection é um método relativamente simples para transf neuroblastos primários, oferece uma alternativa mais fácil e rápido a viral transfecção mediada por vetor, e pode alcançar alta (~ 70-80%) a eficiência de transfecção. É crítico para trabalhar rapidamente durante o processo de nucleofection, desde que deixou neuroblastos na solução nucleofection durante um tempo prolongado reduz drasticamente a viabilidade celular.
O rendimento celular médio RMS de dissecção é relativamente baixa para os ratinhos P7 (~ 5 x 10 5 células / cérebro) em comparação com ratos P7 (~ 1 x 10 6 células / cérebro) e são necessários pelo menos 3 x 10 6 culas por nucleofection para atingir a transfecção com ~ 50% de eficiência. Além disso, os neuroblastos de rato parece resistir melhor Nucleofection comparação com os neuroblastos de rato. Portanto, os filhotes pós-natal precoce (P6-P7) de ratos pode representar uma fonte neuroblasto conveniente, considerando também que a organização do RMS de ratos e camundongos são muito similar 27 e que a extensão do rato e rato neuroblasto migração in vitro também é comparável. É aconselhável não manter os cachos avaliação reagregada de neuroblastos nucleofected em suspensão por mais de 48 horas para evitar efeitos anormais na morfologia celular e migração (nossas observações não publicadas).
O ensaio 3D descrito aqui pode ser utilizado para quantificar a migração de neuroblastos em um ponto de tempo fixo após a incorporação em matriz (por exemplo, 24. Hr). Agregados de tamanhos diferentes podem ser utilizadas na análise, uma vez que não existe uma correlação significativa entre a dimensão dos agregados e a distância de migração (nossas observações não publicadas). Para visualizar e ainda investigar a dinâmica da migração neuroblastos, imagens de lapso de tempo pode ser usado. Recomenda-se para realizar a análise de migração dentro de um intervalo de 24 horas após a incorporação, uma vez que a velocidade de neuroblastos parece diminuir drasticamente a pontos de tempo mais longos (nossas observações não publicadas). </ P>
Existem algumas limitações para este protocolo. Em primeiro lugar, pode nucleofection até agora ser usado para início neuroblastos roedores pós-natal, enquanto que a infecção com vetores virais continua a ser o método de transfecção mais eficiente para neuroblastos adultos 28. Em segundo lugar, o ensaio de migração in vitro não reproduzem integralmente a complexa arquitetura dos RMS observados in vivo. Com efeito, embora neuroblastos manter a capacidade de migrar de uma forma semelhante aos seus congéneres in vivo, na configuração experimental descrito aqui eles não têm interações com outros componentes do RMS, como astrócitos e vasos sanguíneos, que também contribuem para regular a motilidade 9,29, 30. Esse problema pode ser abordado no futuro através da optimização de sistemas modelo de co-cultura tridimensionais.
Em conclusão, combinando nucleofection com um ensaio de migração 3D representa uma ferramenta valiosa para compreender melhor os mecanismos moleculares subjacentesmigração neuroblastos. Este procedimento experimental fornece um método inicial, rápido e relativamente simples para avaliar o papel dos reguladores candidatos da migração neuroblastos, que pode ainda ser validadas por outras abordagens, como in vivo eletroporação pós-natal e lapso de tempo de imagem do cérebro culturas fatia 28,31,32 .
The authors have nothing to disclose.
Este trabalho foi financiado pelo Wellcome Trust um projeto de subsídio concedido à DP e GL (089236/Z/09/Z). SG foi apoiado por uma Biotecnologia e PhD Ciências Biológicas Research Council studentship. Agradecemos Matthieu Stahl para o presente tipo de vetor shRNA e Jennifer Shieh para conselhos valiosos sobre neuroblasto nucleofection.
Hank’s Balanced Salt Solution (HBSS) | Invitrogen Life Technologies | 14175129 | |
HEPES | Sigma-Aldrich | H3375-25G | |
Penicillin-Streptomycin | Invitrogen Life Technologies | 15140-122 | |
2.5% Trypsin-EDTA (10x) | Gibco | 15090-046 | store 200 µl aliquots at -20 °C |
DNAse I Vial (D2) | Worthington | LK003170 | ≥1,000 units per vial; store 50 µl aliquots at -20 °C |
Dulbecco Modified Eagle's Medium (DMEM) | Gibco | 11960-044 | |
Fetal Calf Serum (FCS) | Hyclone | SH3007902 | |
Neurobasal medium | Gibco | 21103-049 | |
B27 supplement | Invitrogen Life Technologies | 17504044 | |
L-Glutamine (200 mM) | Invitrogen Life Technologies | 25030-081 | |
D-(+)-Glucose solution (45%) | Sigma-Aldrich | G8769 | |
Matrigel Basement Membrane Matrix, Growth Factor Reduced (GFR), Phenol Red-free, 10 ml, LDEV-Free | BD Biosciences | 356231 | prepare 120 µl aliquots at 4 °C, then store at -80 °C |
PFA | Sigma-Aldrich | 441242 | |
Sucrose | BDH | 102745C | |
Goat serum | Sigma-Aldrich | 69023 | |
Triton X-100 | VWR International Ltd. | 306324N | |
BSA | Fisher Chemical | BPE9701-100 | |
Dako fluorescence mounting medium | Dako | S3023 | |
Rat neuron nucleofection kit | Lonza | VPG-1003 | |
Mouse neuron nucleofection kit | Lonza | VPG-1001 | |
Microsurgical knife | Angiotech | 7516 | |
McIlwain tissue chopper | The Mickle Laboratory Engineering Company | ||
Nucleofector II | Lonza |