Nós descrevemos uma técnica para usar células-tronco embrionárias murinas para gerar dois ou três corpos embrióides dimensionais. Em seguida, explicar como induzir a diferenciação neuronal das células do corpo embrióides por ácido retinóico, e como para analisar o seu estado de diferenciação por imunofluorescência marcador de células progenitoras e imunotransferência.
De ratinho de células estaminais embrionárias (CES) isolados a partir da massa interna do blastocisto (tipicamente no dia E3.5), pode ser utilizado como sistema modelo in vitro para estudar o desenvolvimento embrionário precoce. Na ausência de factor inibidor de leucemia (LIF), CES diferenciar pelo padrão para as células precursoras neurais. Eles podem ser acumulados num tridimensional (3D) agregado esférico denominado corpo embrióides (EB), devido à sua semelhança com o embrião em fase precoce. EBs podem ser semeadas em lamelas revestidas com fibronectina, onde eles se expandem através do crescimento duas extensões dimensionais (2D), ou implantado em matrizes de colagénio 3D, onde eles continuar a crescer como esferóides, e diferenciam-se em três camadas germinais: endoderme, mesoderme, e ectodérmica. A cultura de colagénio 3D imita o ambiente in vivo mais perto do que a EB 2D. A cultura 2D EB facilita a análise por imunofluorescência e imunotransferência para controlar a diferenciação. Nós desenvolvemos uma diferenciação neural de duas etapasprotocolo ção. No primeiro passo, EBs são gerados pela técnica de suspensão-gota, e, simultaneamente, são induzidos a diferenciar por exposição ao ácido retinóico (RA). No segundo passo, os rendimentos de diferenciação de células neurais em formato 2D ou 3D, na ausência de RA.
CES originam a partir da massa celular interior de blastocistos. Estas células são pluripotentes, isto é, têm a capacidade de se diferenciar em qualquer tipo de células do organismo de origem. CES diferenciação in vitro é de grande interesse como um sistema experimental para a investigação de vias e de mecanismos de desenvolvimento. Dispõe de um sistema modelo potente e flexível para testar novas abordagens terapêuticas para a correcção da disfunção de células e tecidos. EBs recapitular diversos aspectos da diferenciação celular durante o desenvolvimento embrionário precoce. Em particular, a EBS pode ser utilizado quando a letalidade embrionária torna difícil determinar a base celular dos defeitos embrionárias 1, 2. EBs pode ser formada quer por as gotas de suspensão ou técnicas de suspensão líquidos 3. A vantagem da primeira é a capacidade de gerar EBs de tamanho e densidade consistente, facilitando assim a reprodutibilidade experimental.
<p class = "jove_content"> A interacção com proteínas de adesão da matriz extracelular (ECM) podem afectar a motilidade e a sobrevivência de células aderentes. No sistema de cultura de 2D, a fibronectina é muitas vezes aplicada para aumentar a adesão de células ao substrato. A fibronectina é uma componente de lâmina basal reconhecido por 10 tipos de superfície celular das integrinas heterodímeros 4.RA é um metabolito lipófilo pequeno de vitamina A que induz a diferenciação neuronal 5, 6. Elevadas concentrações de RA promover a expressão do gene neural e reprime a expressão do gene durante mesodérmica EB formação 7, 8. RA é produzido pela oxidação de vitamina A para Retinaldeído por qualquer álcool ou retinol desidrogenase, seguido por oxidação retinaldeído para o produto final por retinaldeído desidrogenase 9. diferenciação neural requer o transporte de RA a partir do citoplasma para o núcleo através da proteína de ligação celular RA 2 (CRABP2). No núcleo, RA se liga ao seu receptor cognato complexo consistindo de um heterodímero de RAR-RXR 10. Isto resulta em recrutamento de co-activadores da transcrição, e a iniciação da transcrição 9, 11. Além disso, RA promove a degradação de fosforilada (activa) Smad1, antagonizando assim BMP e sinalização SMAD 12. Além destas actividades, AR aumenta a expressão Pax6, um factor de transcrição que suporta diferenciação neural 13. Sinalização RA é modulada por sirtuina-1 (Sirt1), um dinucleótido adenina nicotinamida nuclear (NAD +) – enzima dependente que deacetylates CRABP2, interferindo com a sua translocação para o núcleo e, consequentemente, com a ligação do AR para o heterodímero RAR-RXR 14, 15, 16.
e_content "> A nossa meta na concepção do protocolo EB-tratada RA descrito aqui é para optimizar a diferenciação neuronal, a fim de facilitar a análise in vitro das vias de sinalização que regulam a diferenciação CES em células precursoras neuronais Uma das vantagens deste protocolo. é facilitação de a análise da função das células por imunofluorescência. 3D EB não são bem penetrado por anticorpos e são difíceis de imagem. EB dissociação em uma monocamada 2D em pontos de tempo específicos durante a diferenciação neuronal e facilita a imunomarcação de imagem das células por microscopia confocal.Neste protocolo, apresentar um método relativamente simples e acessíveis para estudar diferenciação neural dos CES murino. Em protocolos anteriores, RA foi adicionado ao meio no dia 2 ou no dia 4 do EB de gota suspensa de 8 ou por cultura em suspensão de 7, respectivamente, ou imediatamente depois da EB pendurado agregação gota 21. No protocolo que concebeu, RA foi adicionado anteriormente. Apesar da introdução anterior do RA a EBs formado …
The authors have nothing to disclose.
Este estudo foi apoiado pelo NIH conceder R01 HL119984 para 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 |