Neuroblast 이주는 출생 후 신경에 중요한 단계입니다. 여기에 설명되는 프로토콜은 DNA / 작은 머리핀 RNA (shRNA를) nucleofection 및 설치류 출생 주동이의 철새 스트림에서 격리 neuroblasts와 3D 마이그레이션 분석을 사용하여 neuroblast 마이그레이션 후보 규제 기관의 역할을 조사 할 수 있습니다.
측면 뇌실의 측면 벽에있는 subventricular 영역 (SVZ)은 성인 신경에 근본적인 역할을한다. 뇌의이 제한된 영역에서 신경 줄기 세포는 증식하고 지속적으로 후각 망울 (OB)에 도달하는 주동이의 철새 스트림 (RMS)을 따라 체인에 접선 방향으로 마이그레이션 neuroblasts를 생성합니다. 일단 OB에서, neuroblasts은 반경 이주로 전환하고 기존의 연결을 네트워크에 통합 할 수 성숙한 신경 세포로 분화. 적절한 neuroblast 마이그레이션은 신생 뉴런의 정확한 기능의 성숙을 보장, 신경에 근본적인 단계이다. 자신의 운동의 기초가되는 세포 내 메커니즘을 조사하고, 뇌에 부상당한 지역을 대상으로 SVZ 파생 neuroblasts의 능력을 감안할 때 신경에 대한 이해를 향상시킬뿐만 아니라, neuroregenerative 전략의 개발을 촉진 할 수 있습니다.
이 원고에 대한 자세한 설명차 설치류의 형질 전환을위한 프로토콜은 출생 neuroblasts 및 생체 내에서 관찰 마이그레이션 자신의 모드를 recapitulating 3D 체외 마이그레이션 분석을 사용하여 자신의 운동의 분석을 RMS. 두 쥐와 마우스 neuroblasts는 플라스미드 DNA, 작은 머리핀 (SH) RNA 또는 짧은 RNA 올리고 관심의 유전자를 대상으로 (SI) 간섭 하나와 nucleofection를 통해 신속하고 효율적으로 형질 전환 할 수있다. 마이그레이션을 분석하기 nucleofected 균체 '매달려 알갱이'에 reaggregated이어서 입체 매트릭스에 매립된다. Nucleofection 자체가 크게 neuroblasts의 이동을 방해하지 않습니다. nucleofected 및 reaggregated neuroblasts의 약물 치료는 neuroblast 마이그레이션에 관련된 신호 전달 경로의 역할을 연구하기 위해 수행 할 수 있습니다.
새로운 뉴런 (신경)의 출생 포유류의 뇌, 세대의 삶 전반에 걸쳐 발생하고 두 신경성 틈새로 제한됩니다 측면 심실의 subventricular 영역 (SVZ) 및 해마 1의 치아 이랑의 subgranular 영역. 최근의 몇몇 연구는 학습과 기억 작업에게 2,3를 촉진 성인 신경의 중요한 역할을 보여 주었다. 또한, 뇌 손상 4-7 다음 신경 전구 세포의 증식과 채용의 증거는 신경 수리 신경의 약리학 적 활성화의 가능성을 제기한다.
출생 후의 신경을 엄격히 신경 전구의 증식, 이동, 분화, 생존, 그리고 새로 태어난 뉴런 8의 최종 시냅스 통합을 포함 모든 단계에서 조절된다. SVZ 줄기 세포에서 파생 된 신경 전구 세포 (neuroblasts)의 주동이의 철새를 통해 먼 거리를 통해 마이그레이션그들은 기능 신경 9 성숙 후각 망울 (OB)으로 스트림 (RMS). 철새 neuroblasts는 하나의 선도적 인 프로세스를 확장 연장 세포체로, 주로 유니 폴라 있습니다. 이러한 세포는 서로 10 위에 슬라이딩 일괄해서 사슬 이동. 마이그레이션 기능 신경 (11)에 SVZ 유래 전구 세포의 연속적인 성숙을위한 중요한 단계입니다 등 여러 요인 및 지침 분자에 의해 제어됩니다 polysialylated 신경 세포 접착 분자 (PSA-NCAM) 12 Ephrins 13, 14 인테그린, 슬릿 (15), 성장은 16 요소와 17 신경 전달 물질, 그러나이 과정의 기초가되는 분자 메커니즘은 완전히 이해되지 않습니다. neuroblast 이동을 규제하는 세포 내 신호 전달 경로를 조사하는 것은 성인 신경의 더 나은 이해를 제공 할뿐만 아니라, 새로운 치료의 발전에 기여할뇌의 복구를 촉진하기 위해 접근한다.
이 원고는 nucleofection 및 3D 마이그레이션 분석을 사용하여 체외에서 neuroblast 마이그레이션 후보 규제 기관의 역할을 연구하기 위해 상세한 프로토콜을 설명합니다. Nucleofection은 전기 천공의 개선 된 방법에 따라 세포 형질 감염 기술이다. 셀 타입 별 전류 및 nucleofection 솔루션을 허용 직접 세포핵 천천히 분할 또는 mitotically 배아와 포유류의 신경 (18)과 같은 비활성 셀의 허가 형질에 같은 DNA와 shRNA를 벡터와 siRNA의 올리고 뉴클레오티드와 같은 폴리 음이온 고분자의 전송. 이 방법은, 빠른 수행하기가 비교적 용이하고 일차 neuroblasts 뉴런 19-21 포함한 세포 유형의 넓은 범위의 높은 재현성 형질 결과이다.
RMS 조직 해리 성공적 DNA / SHR로 nucleofected 수 이동성 neuroblasts의 분리를 허용NA 벡터 또는 siRNA를 올리고 관심의 유전자를 대상으로. nucleofection 이어 neuroblasts은 알갱이 걸려 reaggregated되고이어서 입체 마트 리겔 매트릭스에 매립. 이러한 조건은 따라서 neuroblast 이주에 관여 신호 전달 경로를 조사하고 이들 세포의 운동성에 대한 약리 치료의 영향을 평가하기 위해 우수한 모델 시스템을 제공 neuroblasts 생체 내에서 관찰 이주 모드 recapitulating 세포 집합체 중 이주 할 수있다.
OB의 마지막 위치에 RMS를 따라 neuroblasts의 마이그레이션은 출생 후 신경에 근본적인 단계이다. 그러나이 복잡한 프로세스를 제어하는 분자 메커니즘은 지금까지 완전히 이해되지 있습니다.
여기에 설명 된 실험 절차는 체외에서 neuroblast 이주의 연구를 할 수 있습니다. 우리는 출생 초기 마우스 또는 쥐 25에서 RMS의 neuroblasts을 분리하기위한 이전에 출판 된 프로토콜을 적용했다. 그것은 최소 절개 및 nucleofection 간의 시간 간격을 유지하는 것이 중요하기 때문에 최적의 결과를 달성하기 때문에, 박리 단계를 습득하는 것이 중요하다. nucleofection 후 neuroblasts는 reaggregated 수 입체 매트릭스에 매립하고 24 시간 기간 동안 이주하는 왼쪽. 또한, 마이그레이션 (예를 들면 면역 형광 또는 웨스턴 블롯 분석) 이외의 목적으로, 세포는 즉시 polyornithine/laminin-에 nucleofection 후 도금 될 수있다그들은 4 ~ 5 일까지 생존 코팅 커버 슬립. 마우스와 쥐 neuroblasts 비슷한 정도 리겔에서 마이그레이션 그러나 마우스 세포는 쥐의 세포보다 체인에서 마이그레이션하는 강한 경향이 나타납니다.
연구의 목적에 따라, neuroblasts는 형광 단백질 또는 그 야생형 / 돌연변이 단백질을 코딩하는 다른 플라스미드와 nucleofected 할 수 있습니다. (CMV 증강 및 β-글로빈 폴리-A 꼬리를 가진 β-액틴 프로모터) CAG 프로모터 최적의 단백질 발현 플라스미드를 들어 26은 매우 좋습니다. 또한, siRNA를 올리고 또는 shRNA를 플라스미드는 관심의 대상을 때려 눕힘에 nucleofected 할 수 있습니다. 효과적인 단백질 결핍은 면역 형광 또는 웨스턴 블롯 (일반적으로 표준 용해 완충액 50 μL로 1 쥐 강아지에서 포함 된 집계를 용균)에 의해 시각하실 수 있습니다.
Nucleofection는 기본 neuroblasts 형질하는 비교적 간단한 방법입니다 VI에 쉽고 빠르게 대안을 제공합니다RAL 벡터 – 매개 형질 감염, 및 높은 (~ 70~80%) 형질 감염 효율을 달성 할 수있다. 이 비약적으로 세포 생존 능력을 감소보다 오랫동안 nucleofection 용액 neuroblasts을두기 때문에, nucleofection 절차 동안 빠르게 작동하는 것이 중요하다.
RMS 절제술의 평균 세포 수율은 P7 쥐에 비해 (~ 5 × 10 5 세포 / 뇌) P7 마우스의 경우 상대적으로 낮은 (~ 1 × 10 6 세포 / 뇌)와 nucleofection 당 적어도 3 × 10 6 세포가 필요합니다 50 %의 효율로 형질 ~를 달성했다. 또한, 쥐 neuroblasts 마우스 neuroblasts에 비해 nucleofection 더 나은 저항 나타납니다. 따라서, 출생 초기 (P6-P7) 쥐의 새끼는 쥐와 마우스 RMS의 조직이 현저하게 시미 것을 고려, 편리한 neuroblast 소스를 나타낼 수 있습니다LAR (27)와 체외에서 쥐와 마우스 neuroblast 마이그레이션의 범위도 비교할 수있다. 그것은 세포 형태 및 마이그레이션 (우리의 게시되지 않은 관찰)에 이상이 효과를 방지하기 위해 48 시간 이상을 위해 서스펜션에 nucleofected neuroblasts의 reaggregated 클러스터를 유지하지 않는 것이 좋습니다.
여기에 설명 된 3D 분석은 매트릭스 (예. 24 시간)에 매립 한 후 고정 시점 neuroblast 이주를 정량화하는데 사용될 수있다. 응집체의 크기와 이동 거리 (트립 미발표 관측) 사이에는 유의 한 상관 관계가 없기 때문에 다양한 크기의 응집체는, 분석에 사용될 수있다. 시각화 및 추가 neuroblast 이동의 역학을 조사하기 위해, 시간 경과 영상을 사용할 수 있습니다. 그것은 neuroblasts의 속도가 현저하게 더 시간이 지점에서 (우리의 게시되지 않은 관찰) 감소가 나타납니다 때문에, 삽입 후 24 시간 간격 내에서 마이그레이션 분석을 수행하는 것이 좋습니다. </ P>
이 프로토콜에 대한 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 바이러스 성 벡터와 감염이 성인 neuroblasts 28에 가장 효율적인 형질 전환 방법을 유지하면서 첫째, nucleofection 지금까지, 출생 초기 설치류 neuroblasts 사용할 수 있습니다. 둘째, 체외 마이그레이션 분석은 완전히 생체 내에서 관찰 된 RMS의 복잡한 구조를 재현하지 않습니다. 실제로, neuroblasts들이 그러한 또한 운동성 9,29 조절에 기여 성상 교세포 및 혈관과 같은 다른 RMS 성분과의 상호 작용이 부족 여기서 설명한 실험 설정에서, 그들의 생체 대조 유사한 방식으로 이주 할 수있는 능력을 유지할 수 있지만, 30. 이 문제는 입체 공동 배양 모델 시스템의 최적화에 의해 앞으로 언급 될 수있다.
결론적으로, 3D 마이그레이션 분석에 nucleofection을 결합하면 더 나은 기초가되는 분자 메커니즘을 이해하는 데 유용한 도구를 나타냅니다neuroblast 마이그레이션. 이 실험 절차는 또한 생체 내 출생의 일렉트로 뇌 슬라이스 문화의 시간 경과 영상과 같은 다른 방법에 의해 검증 될 수 neuroblast 마이그레이션 후보 규제 기관의 역할을 평가하기 위해, 초기 빠르고 비교적 간단한 방법을 제공 28,31,32 .
The authors have nothing to disclose.
이 작품은 PD와 GL에게 수여 Wellcome 트러스트 프로젝트 부여 (089236/Z/09/Z)에 의해 투자되었다. SG는 생물 공학 및 생물 과학 연구 협의회의 박사 과정 학생이기 의해 지원되었다. 우리는 neuroblast의 nucleofection에 귀중한 조언을 shRNA를 벡터와 제니퍼 Shieh의 종류의 선물 마티유 Vermeren 감사합니다.
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 |