錐体ニューロンの樹状突起棘は、哺乳類の脳皮質の中で最も興奮性シナプスのサイトです。この方法は、人工多能性幹細胞由来のヒト皮質錐体グルタミン酸作動性ニューロンにおける脊椎形態の3次元定量分析を記載します。
樹状突起棘は、中枢神経系の興奮性シナプスのシナプス後の区画に対応して小さな突起があります。これらは、樹状突起に沿って分布しています。その形態は、神経活動に大きく依存している、と彼らは動的です。樹状突起棘は、その表面上およびシナプス後密度のレベルでグルタミン酸受容体(AMPAおよびNMDA受容体)を発現します。各脊椎は、ニューロンが独立して、その状態や地域活性を制御することができます。脊椎形態は広範囲のin vivoアプローチやげっ歯類組織より得られた神経細胞培養の両方を使用して、脳皮質のグルタミン酸作動錐体細胞で研究されています。齧歯類培養ニューロンと一次元の定量分析1に示すように、神経病理学的条件は、変更された脊椎誘導および成熟に関連することができます。本研究は、人間corticを使用して、脊椎の形態の3次元定量分析のためのプロトコルについて説明しアルニューロンは、神経幹細胞(後期皮質前駆細胞)に由来します。これらの細胞は、最初に誘導された多能性幹細胞から得ました。このプロトコルは、異なる培養期間での脊椎形態の分析を可能にし、精神疾患を有する患者から得られたものと対照個体から得られた人工多能性幹細胞との間の比較可能性を有します。
皮質錐体ニューロンの樹状突起棘は、げっ歯類、霊長類、およびヒトの脳におけるこれらのニューロンのサブタイプの基礎と先端樹状突起に沿って分布している小型・薄型の突起があります。彼らは、ほとんどの興奮性シナプスのサイトであり、学習や認知過程における重要な機能を表示します。ヒト樹状突起棘の詳細な構造は、技術的には、電子顕微鏡2によって研究されています。しかし、このようなアプローチは、時間がかかり、重いワークロードを表します。より最近では、樹状突起棘の形態の三次元(3D)再構成は、大きな手動脊椎分析3に合わせた特定のソフトウェアを使用してヒト脳皮質において報告されています。
免疫蛍光に結合された緑色蛍光タンパク質(GFP)技術は、蛍光顕微鏡によって脊椎の識別および形状測定のための正確なツールを表します。このアプローチは、容易に培養されたニューロンに適用することができます。ハウ版、データは人工多能性幹細胞(iPS細胞)由来のヒト神経細胞のスパインの成熟と形態の分析に報告されていません。
本研究の目的は 、in vitroで培養したヒトの神経細胞からの樹状突起棘のイメージングを可能にするプロトコルを記述するためでした。 IMARISソフトウェアのフィラメントトレーサーモジュールとGFP標識、共焦点顕微鏡および三次元解析は、本プロトコールに使用しました。神経幹細胞(NSC)からIVへの層IIの皮質グルタミン酸作動性ニューロンを得るために必要な培養ステップはまた、ここで簡単に説明されています。人間NSCの生産のためのプロトコル全体は、すでに他の場所で4公開されています。
錐体ニューロンの形態学的特徴の定量化は、ソフトウェアに依存していました。フィラメントトレーサーインタフェースはニューロンおよび棘の分割のために使用し、XTモジュールは、それらの分析に使用しました。
私たちの技術の精度を分析するには、まず文化6、7、ヒト脳組織3ラット成熟錐体ニューロンを使用して発行されていると測定された形態?…
The authors have nothing to disclose.
This work was funded by the Institut Pasteur, the Bettencourt-Schueller foundation, Centre National de la Recherche Scientifique, University Paris Diderot, Agence Nationale de la Recherche (ANR-13-SAMA-0006; SynDivAutism), the Conny-Maeva Charitable Foundation, the Cognacq Jay Foundation, the Orange Foundation, and the Fondamental Foundation. L.G. is supported by an undergraduate fellowship from the Health Ministry. We acknowledge the help of BitPlane in particular Georgia Golfis, in the early stage of this work.
PD-PBS (1X), sans Calcium, Magnesium et Phenol Red | Gibco/ Life Technologies | 14190169 | |
Poly-L-Ornithine Solution Bioreagent | Sigma Aldrich | P4957 | |
Mouse laminin | Dutscher Dominique | 354232 | |
N2 Supplement | Gibco/ Life Technologies | 17502048 | |
B-27 Supplement w/o vit A (50X) | Gibco/ Life Technologies | 12587010 | |
DMEM/NUT.MIX F-12 W/GLUT-I | Gibco/ Life Technologies | 31331028 | |
Neurobasal Med SFM | Gibco/ Life Technologies | 21103049 | |
2-mercaptoethanol | Gibco/ Life Technologies | 31350-010 | |
Pen-Steptomycin | Gibco/ Life Technologies | 15140-122 | |
GFP Rabbit Serum Polyclonal Antibody | Gibco/ Life Technologies | A-6455 | |
Horse serum | Gibco/ Life Technologies | 16050130 | |
Alexa Fluor 488 Goat Anti-Rabbit | Gibco/ Life Technologies | A11034 | |
Polyclonal Anti-betaIII tubulin antibody | Millipore | AB9354 | |
Coverglass 13 mm | VWR | 631-0150 | |
Prolong Gold Antifade Reagent avec DAPI | Gibco/ Life Technologies | P36931 | |
Tween(R) 20 Bioextra, Viscous Liquid | Sigma Aldrich Chimie | P7949 | |
Triton X-100 | Sigma Aldrich Chimie | X100-100ML | |
Human Fibroblasts | Coriell Cell Line Biorepository | GM 4603 and GM 1869 | Coriell Institute for Medical Research, Camden, NJ, USA |
Confocal laser scanning microscope | Zeiss (Germany) | LSM 700 | |
Imaris Software | Bitplane AG, Zurich | 6.4.0 version | Filament Tracer and Imaris XT modules are necessary |
Huygens Software | Huygens software, SVI, Netherlands | Pro version | Optional (for deconvolution testing) |