אנו מתארים שיטה לשימוש בתאי גזע עובריים בעכברים ליצירה שניים או שלושה גופי embryoid ממדים. לאחר מכן נסביר כיצד להשרות התמיינות עצבית של תאי הגוף Embryoid ידי חומצה רטינואית, וכיצד לנתח מצב הבידול שלהם על ידי immunofluorescence סמן תא אב ו immunoblotting.
תאי גזע עובריים עכבר (ESCs) מבודדים מן המסה הפנימית של הבלסטוציסט (בדרך כלל ב E3.5 יום), יכול לשמש כמערכת מודל במבחנה לחקר ההתפתחות העוברית המוקדמת. בהעדר גורם מעכבות לוקמיה (LIF), ESCs להבדיל כברירת מחדל לתוך תאים עצביים מבשר. הם יכולים להיות צברו לתוך תלת ממדים (3D) המצרפי כדורי כינת גוף embryoid (EB) בשל הדמיון שלה לעובר בשלב מוקדם. EBS ניתן זורעים על coverslips פיברונקטין מצופה, ושם מתפשטים ידי הגוברת שני ממדי (2D) הרחבות, או מושתל מטריצות קולגן 3D שבו הם להמשיך ולצמוח כפי spheroids, להתמיין שכבות נבט שלושה: endodermal, mesodermal, ו ectodermal. תרבות קולגן 3D המחקה את הסביבה vivo הדוק יותר מאשר EBS 2D. תרבות 2D EB מקלה על ניתוחים ידי immunofluorescence ו immunoblotting לעקוב בידול. פתחנו differentia שני שלבים עצבייםפרוטוקול tion. בשלב הראשון, EBS נוצרת על ידי טכניקת תליית הטיפה, וגם, בו זמנית, הם המושרה להבדיל ידי חשיפת חומצה רטינואית (RA). בשלב השני, התמיינות עצבית בפורמט 2D או 3D בהעדר RA.
ESCs מקורם מסת התאים הפנימית הבלסטוציסט. תאים אלה הם pluripotent, כלומר יש להם את היכולת להתמיין לכל סוג תא של האורגניזם ממוצא. בידול ESC במבחנה הוא עניין רחב כמערכת ניסיונית חוקר מסלולים ומנגנונים התפתחותי. הוא מציע מערכת מודל חזקה וגמישה לבחון גישות טיפוליות חדשות תיקון של תפקוד תאים ורקמות. EBS לשחזר היבטים רבים של התמיינות תאים במהלך העובר מוקדם. בפרט, EBS ניתן להשתמש כאשר הקטלניות עובריים מקשה לקבוע את הבסיס התאי של מומים עובריים 1, 2. EBS יכול להיוצר גם על ידי Drop Hanging או טכניקות השעיה נוזלות 3. היתרון של לשעבר הוא היכולת ליצור EBS של גודל וצפיפות עקביים, ובכך להקל על שחזור ניסיוני.
<p c= "נער" "jove_content"> אינטראקציה עם תאי מטריקס (ECM) חלבונים דבקים עשויה להשפיע על תנועתיות והישרדות של תאים חסידים. במערכת התרבות 2D, פיברונקטין מוחל לעתים קרובות כדי להגדיל את הידבקות התא למצע. פיברונקטין הוא מרכיב lamina בסיס מוכר על ידי 10 סוגים של פני שטח תא integrin heterodimers 4.RA הוא מטבוליט lipophilic קטן של ויטמין A אשר גורמת בידול עצבי 5, 6. ריכוזים גבוהים של RA לקדם ביטוי גנים עצבי ואת מדחיקת ביטוי גני mesodermal במהלך היווצרות 7 EB, 8. RA מופק על ידי ויטמין A חמצון כדי retinaldehyde ידי אחד dehydrogenase אלכוהול או רטינול, ואחריו חמצון retinaldehyde למוצר הסופי על ידי retinaldehyde דהידרוגנז 9. בידול עצבי דורש הובלה של RA מן הציטופלסמה אל הגרעין ידי חלבון תאי RA-מחייב 2 (CRABP2). בגרעין, RA נקשר לקולטן מורכב מאותו המקור שלה מורכב heterodimer RAR-RXR 10. התוצאה היא גיוס של ממריצים-שיתוף תעתיק, וגם בהוצאת תעתיק 9, 11. יתר על כן, RA מקדמת את ההשפלה של פוספורילציה (פעיל) SMAD1, ובכך קומם BMP ו הסמאד איתות 12. בנוסף לפעילויות אלה, RA מגביר ביטוי Pax6, גורם שעתוק התומך בידול עצבי 13. איתות RA היא מווסתת על ידי הסירטואינים-1 (SIRT1) חברה dinucleotide אדנין nicotinamide גרעיני (NAD +) – אנזים תלוי כי הוא מסיר קבוצות אצטיל CRABP2, מפריעים טרנסלוקציה שלו אל גרעין, ולכן עם RA מחייב heterodimer RAR-RXR 14, 15, 16.
e_content "> מטרתנו בעיצוב פרוטוקול EB RA שטופל המתואר כאן היא למטב בידול עצבי כדי להקל במבחנת ניתוח של מסלולי איתות המווסתים בידול ESC לתוך תאים מבשרים עצביים. אחד היתרונות של פרוטוקול זה הוא סיוע של הניתוח של תפקוד תא על ידי immunofluorescence. EBS 3D אינו חדר היטב על ידי נוגדנים וקשים תמונה. דיסוציאציה EB לתוך בשכבת 2D בנקודות ספציפיות עת במהלך בידול עצבי מקל immunolabeling הדמיה של התאים על ידי מיקרוסקופ confocal.בפרוטוקול זה אנו מציגים שיטה פשוטה ונגישה יחסית ללמוד בידול עצבי של ESCs בעכברים. בשנת הפרוטוקולים קודמים, RA נוספה המדיום ביום 2 או יום 4 של הירידה התלויה-EB 8 או על ידי השעית תרבות 7, בהתאמה, או מייד לאחר EB תלוי צבירת ירידת 21. בפרוטוקו?…
The authors have nothing to disclose.
מחקר זה נתמך על ידי מענק NIH R01 HL119984 כדי AH
Materials | |||
MEFs | EMD Millipore | PMEF-CF | ESC feeder layer |
ESC | EMD Millipore | CMTI-2 | |
Cell culture dish (60 mm) | Eppendorf | 30701119 | Cell culture |
Cell culture dish (100 mm) | Falcon | 353003 | Cell culture |
Petri dish (100 mm) | Corning | 351029 | Hanging drops |
24-well plate | Greiner Bio-One | 662160 | 2D EBs |
6-well plate | Eppendorf | 30720113 | Transfection |
Dark 1.5 ml centrifuge tube | Celltreat Scientific Products | 229437 | RA stock solution |
Microscope cover-glass | Fisherbrand | 12-545-80 | Circular, 12 mm diameter |
Superfrost-plus microscope slides | Fisherbrand | 12-550-15 | |
3D collagen culture kit | EMD Millipore | ECM675 | 3D culture |
Effectene Transfection Reagent | Qiagen | 301427 | Stem cell transfection |
Microcon Centrifugal Filters (10 kDa) | EMD Millipore | MRCPRT010 | Protein concentration |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reagents | |||
DMEM | Lonza | 12-709F | MEFs culture |
IMDM | Gibco | 12440-046 | ESCs culture |
Fetal bovine serum (FBS) | EMD Millipore | ES-009-B | ESCs culture |
Gelatin | Sigma-Aldrich | G2625 | Dish coating |
LIF | R&D Systems | 8878-LF-025 | To maintain ESC pluripotency |
MEM Non-Essential Amino Acids Solutions | Gibco | 11140050 | Cell culture |
2-Mercaptoethanol | Gibco | 21985023 | Cell culture |
Penicillin-Streptomycin | Gibco | 15140122 | Cell culture |
Gentamicin | Gibco | 15750060 | Cell culture |
MycoZap Plus-PR | Lonza | VZA-2022 | Cell culture |
0.25% Trypsin-EDTA | Gibco | 25200-072 | Cell culture |
DMSO | Sigma-Aldrich | D2650 | |
All-trans-retinoic acid | Sigma-Aldrich | R2625-50MG | Induction of neural differentiation |
Bovine Serum Albumin | Sigma-Aldrich | A7030-50G | Blocking and antibody dilution |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787-100ML | Cell membrane permeabilization |
Cell strainer | Corning | 352360 | |
Prolong Gold anti-fade reagent with DAPI | Life Tech. | P36931 | Mounting reagent |
16% Paraformaldehyde | Electron Microscopy Sciences | 15710 | Cell fixation |
Fibronectin | R&D Systems | 1030-FN | Dish coating |
PBS | Gibco | 10010049 | |
Collagenase type I | Worthington Biochem. Corp | LS004196 | EB dissociation |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Primary Antibodies | |||
Nestin (Rat-401) | Santa Cruz Biotech | sc-33677 | Detection of neural differentiation |
Oct4 | Santa Cruz Biotech | sc-5279 | Detection of neural differentiation |
Nanog | Bethyl Laboratories | A300-398A | Detection of neural differentiation |
Sox2 | Cell Signaling | 3579 | Detection of neural differentiation |
Tubulin b3 (AA10) | Santa Cruz Biotech | sc-80016 | Detection of neural differentiation |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Secondary Antibodies | |||
Donkey anti-Mouse-Alexa555 | Life Tech. | A31570 | Immunofluorescence |
Donkey anti-mouse-Alexa488 | Life Tech. | A21202 | Immunofluorescence |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Instruments | |||
Wide-field microscope | Nikon | Eclipse TS100 | Cell culture imaging |
Confocal microscope | Nikon | C2 | Immunofluorescence imaging |