Lineage-reprogramação de células pericyte derivados do Adulto Cérebro Humano em neurônios induzidos
Summary
Segmentação células cerebrais residente linhagem-reprogramação direta oferece novas perspectivas de reparação do cérebro. Aqui nós descrevemos um protocolo de como preparar culturas enriquecido para pericitos cerebrais residente do córtex cerebral humano adulto e convertê-las em neurônios induzidos pela expressão mediada por retrovírus de fatores de transcrição Sox2 e Ascl1.
Abstract
Direto linhagem-reprogramação de células não-neuronais em neurônios induzidos (INS) pode fornecer insights sobre os mecanismos moleculares subjacentes a neurogênese e permitir novas estratégias de modelagem in vitro ou a reparar o cérebro doente. Identificar os tipos de células não-neuronais do cérebro residente passíveis de conversão direta em iNs pode permitir o lançamento de uma tal abordagem in situ, ou seja, dentro do tecido cerebral danificado. Aqui, descrevemos um protocolo desenvolvido na tentativa de identificar células derivadas de cérebro humano adulto que cumprir esta premissa. Este protocolo envolve: (1) a cultura de células humanas a partir do córtex cerebral obtido a partir de biópsias de cérebro humano adulto; (2) a expansão in vitro (aproximadamente exigindo 2-4 semanas) e a caracterização da cultura, por imunocitoquímica e citometria de fluxo; (3) o enriquecimento de células activadas por fluorescência (FACS) utilizando anticorpos anti-PDGF receptor β e os anticorpos anti-CD146;(4) a transdução mediada por retrovírus com a transcrição neurogénica factores sox2 e ascl1; (5) e, finalmente, a caracterização dos neurónios resultantes derivados de pericitos induzidas (PdiNs) por imunocitoquímica (14 dias a 8 semanas após a transdução retroviral). Nesta fase, ins podem ser sondado por suas propriedades elétricas por gravação patch-clamp. Este protocolo fornece um procedimento altamente reprodutível para a conversão linhagem in vitro de pericitos cerebrais residente em iNs humanos funcionais.
Introduction
Ao contrário de reprogramação de células somáticas em células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs), que por sua vez são dotados de uma infinidade de potenciais de diferenciação, reprogramação direta visa a conversão direta de um tipo específico de célula para outra. No que diz respeito à sua aplicação no contexto de modelagem de doenças e terapias baseadas em células potenciais, ambas as abordagens de reprogramação têm vantagens e desvantagens específicas. Reprogramação em iPSCs (i) fornece uma fonte virtualmente infinita de células; (Ii) permite a engenharia genética; (Iii) dota com um potencial de diferenciação quase ilimitada. No entanto, as principais desvantagens de iPSCs implicar o risco de tumorigenicidade das células indiferenciadas (formação de teratoma, in vivo) e a necessidade de cultivo ex vivo e subsequente transplante se estas células são para ser utilizadas para as terapias à base de células. Por outro lado, a linhagem-reprogramação directa é limitada pelo baixo rendimento das células desejadaso que se correlaciona directamente com o número de células alvo a partir da população, mas possui a vantagem de que as células da linhagem reprogramado parecem apresentar qualquer risco tumorigénico mediante transplante 1,2; Além disso, a reprogramação directa pode mesmo ser alcançado in situ, ou seja, dentro do órgão onde seriam necessários estas células, evitando assim a necessidade de transplante.
Com isto em mente, o nosso laboratório tem buscado a possibilidade de células cerebrais residente reprogramação de linhagem em iNs como uma nova abordagem para terapias à base de células de doenças neurodegenerativas. As células do cérebro residente que pode ser potencialmente considerados alvos celulares para linhagem-reprogramação compreendem diferentes tipos de macroglia (astrócitos, células NG2 e oligodendrócitos), microglia e células-associados microvasos (células endoteliais e pericitos). Temos estudado extensivamente o potencial de reprogramação in vitro de astroglia da cor cerebraltex de início de ratos pós-natal 3-5. Em busca de fontes de células semelhante adequados para linhagem-reprogramação direta no cérebro humano adulto, encontramos uma população de células que podem ser reprogramadas com sucesso em ins e marcas de exposição de pericitos. Aqui, descrevemos um protocolo de como a colheita destas células a partir de biópsias de cérebro de seres humanos adultos, para expandir e enriquecer as células, in vitro, e, finalmente, reprogramar com êxito uma fração substancial destas células in vitro expandido (no intervalo de 25-30%) em ins. A reprogramação pode ser alcançado por co-expressão simultânea mediada por retrovírus de dois factores de transcrição, e sox2 ascl1. Estes PdiNs foram encontrados para adquirir a capacidade de ação repetitiva potencial de queima e de servir como alvos sinápticas para outros neurônios, indicando a sua capacidade de integração em redes neurais. Nosso protocolo fornece um procedimento simples para a conversão de isolamento e linhagem de pericitos cerebrais humanas adultas em Ins. </p>
Protocol
Representative Results
Discussion
O presente protocolo descreve a expansão in vitro e de enriquecimento de células derivadas de pericitos após isolamento a partir do córtex cerebral humano adulto e a posterior conversão em iNs por expressão mediada por retrovirus da transcrição neurogénica factores Sox2 e Ascl1. Tal proporciona um protocolo experimental de sistema in vitro para estudar a linhagem de conversão das células cerebrais residente em neurónios e células gliais, também, potencialmente, com o objectivo em mente qu…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Somos gratos ao Dr. Magdalena Götz para ela de entrada durante o desenvolvimento deste protocolo. Agradecemos ao Dr. Marius Wernig (Universidade de Stanford) para generosamente nos fornecer a sequência codificante sox2. Estamos também muito gratos ao Dr. Alexandra Lepier para a produção de vírus. Este trabalho foi apoiado por subsídios da Deutsche Forschungsgemeinschaft (BE 4182/2-2) eo BMBF (01GN1009A) para BB, eo Estado Ministério de Ciências da Baviera, Investigação e das Artes para MK e BBCS recebeu financiamento da binacional SYSTHER- Instituto Virtual INREMOS (Ministérios Federal alemão e esloveno de Educação e Pesquisa) e da DFG (SFB 824).
Materials
| anti-CD140b-PE | BD Biosciences | 558821 | use 1:100 |
| anti-CD146-FITC | AbD Serotec | MCA2141FT | use 1:100 |
| anti-CD13-FITC | AbD Serotec | MVA1270A488T | use 1:100 |
| anti-CD34-APC | BD Biosciences | 560940 | use 1:100 |
| anti-PDGFRβ | Cell Signaling | 3169S | use 1:200 |
| anti-CD146 | Abcam | Ab75769 | use 1:400 |
| anti-NG2 | Millipore | AB5320 | use 1:400 |
| anti-SMA | Sigma-Aldrich | A2547 | use 1:400 |
| anti-βIII-tubulin | Sigma-Aldrich | T8660 | use 1:400 |
| anti-MAP2 | Sigma-Aldrich | M4403 | use 1:200 |
| anti-GFAP | Sigma-Aldrich | G3893 | use 1:600 |
| anti-GFP | Aves Labs | GFP 10-20 | use 1:1000 |
| anti-RFP | Chromotek | 5F8 | use 1:500 |
| anti-S100β | Sigma-Aldrich | S2532 | use 1:300 |
| anti-NeuN | Millipore | MAB377 | use 1:200 |
| anti-GABA | Sigma-Aldrich | A2052 | use 1:500 |
| anti-Calretinin | Millipore | AB5054 | use 1:500 |
| anti-vGluT1 | SYnaptic SYstems | 135511 | use 1:1000 |
| Rat IgG1 isotype control FITC | AbD Serotec | 11-4301-81 | use 1:100 |
| Rat IgG1 isotype control PE | AbD Serotec | 12-4301-81 | use 1:100 |
| Rat IgG1 isotype control APC | AbD Serotec | 17-4301-81 | use 1:100 |
| TrypLE | Invitrogen | 12605-010 | |
| DMEM, high glucose, GlutaMAX | Invitrogen | 61965 | |
| B27 serum-free supplement | Invitrogen | 17504044 | |
| fetal calf serum | Invitrogen | 10106-169 | perform heat inactivation by incubation at 56 °C for 30 min |
| Penicillin-Streptomycin | Invitrogen | 15140122 | |
| HBSS (Hanks Balanced Salt Solution) | Invitrogen | 24020-091 | |
| Dulbecco's PBS without CaCl2 and MgCl2 (D-PBS, 1×; Invitrogen, cat. no. 14190) | Invitrogen | 14190 | |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H3375 | |
| Poly-D-lysine hydrobromide (PDL) | Sigma-Aldrich | P0899 | |
| PFA (paraformaldehyde) | Sigma-Aldrich | P1648 | |
| Bovine serum albumin | Sigma-Aldrich | A9418 | |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T9284 | |
| DAPI (4′,6-Diamidin-2-phenylindole) dilactate | Sigma-Aldrich | 042M4005 | |
| Aqua-Poly/Mount | Polysciences | 18606-20 | |
| Polypropylene round-bottom tubes | BD Biosciences | 352063 | |
| Polystyrene round-bottom tubes with cell-strainer cap | BD Biosciences | 352235 | |
| 24-well plates | Orange Scientific | 5530305 | |
| 75 cm2 culture flasks | Greiner Bio-One | 658175 | |
| 25 cm2 culture flasks | Greiner Bio-One | 690175 | |
| Disposable pipettes 10 ml | Sarstedt | ######### | |
| Glass Pasteur pipettes (150 mm) | Fisherbrand | FB50251 | |
| Glass coverslips 12 mm diameter | Menzel | CB00120RA1 | |
| Surgical disposable scalpels | B. Braun | 5518083 | |
| Tissue culture dishes | Greiner Bio-One | 633180 | |
| Conical tubes 15ml | BD Biosciences | 352095 | |
| Laminar flow hood | |||
| Centrifuge and swing-out rotor with adapters for 15 ml and 50 ml tubes | Hettich Lab Technology | 1406 | |
| Flow cytometry cell sorter: FACSAria l with FACSDiva software | BD Biosciences | ||
| Humified cell culture incubator | Eppendorf Galaxy 170R | ||
| Wather bath at 37 °C | |||
| FACSFlow sheath fluid | BD Biosciences | 342003 | |
| Epifluorescence microscope BX61 | Olympus | ||
| Confocal microscope LSM710 | Zeiss |
References
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