Summary

Aislamiento y cultivo de neuroesferas derivada de cerebro de adultos de pez cebra

Published: February 29, 2016
doi:

Summary

Aquí se proporciona un método reproducible para examinar la neurogénesis adulta usando un ensayo de neurosphere derivado de todo el cerebro o ya sea del telencephalic, tectal o regiones del cerebelo del cerebro adulto de pez cebra. Además, se describe el procedimiento para manipular la expresión génica en neuroesferas de pez cebra.

Abstract

The zebrafish is a highly relevant model organism for understanding the cellular and molecular mechanisms involved in neurogenesis and brain regeneration in vertebrates. However, an in-depth analysis of the molecular mechanisms underlying zebrafish adult neurogenesis has been limited due to the lack of a reliable protocol for isolating and culturing neural adult stem/progenitor cells. Here we provide a reproducible method to examine adult neurogenesis using a neurosphere assay derived from zebrafish whole brain or from the telencephalon, tectum and cerebellum regions of the adult zebrafish brain. The protocol involves, first the microdissection of zebrafish adult brain, then single cell dissociation and isolation of self-renewing multipotent neural stem/progenitor cells. The entire procedure takes eight days. Additionally, we describe how to manipulate gene expression in zebrafish neurospheres, which will be particularly useful to test the role of specific signaling pathways during adult neural stem/progenitor cell proliferation and differentiation in zebrafish.

Introduction

Las células madre neuronales de mamíferos (NSC) se han caracterizado in vitro por su capacidad para crecer en cultivos de libre flotación como grupos de células que se dividen neuroesferas 1 denominados. En presencia de factor de crecimiento epidérmico (EGF) y factor de crecimiento de fibroblastos (FGF), NSCs dividen, ya sea de forma simétrica para generar NSCs auto-renovación, o asimétrica para generar dos células hijas diferentes, es decir., Una célula progenitora la diferenciación y una novela NSC. Por lo tanto, los cultivos de neuroesferas son una mezcla de células madre / progenitoras neurales y células neuronales más diferenciados 2-4 NSC pueden, sin embargo, se distinguen de otros tipos de células de neuroesferas por dos propiedades específicas:. Que muestran a largo plazo auto-renovación en tad culturas flotante y pueden diferenciarse en todos los linajes de células neuronales (es decir, neuronas, astrocitos y oligodendrocitos) tras la retirada de factores de crecimiento y adhesión a los sustratos de la matriz extracelular. en mammALS, el sistema de cultivo neurosphere fue el primer sistema in vitro utilizado para demostrar la presencia de células madre neurales en el cerebro adulto y sigue siendo la herramienta más utilizada para analizar la proliferación, la capacidad de auto-renovación múltiple y capacidad de las células madre y progenitoras neuronales. Por lo tanto, a pesar de que los ensayos de formación de esferas sufren de algunas desventajas y limitaciones 4, este sistema de cultivo es valiosa para evaluar el potencial de una célula a comportarse como una célula madre cuando se extraen de su nicho en vivo 4 y ha sido decisivo en la identificación de los principales reguladores NSC de auto-renovación y la determinación del destino celular 5-7.

En contraste con los mamíferos que han limitado la neurogénesis adulta, el pez cebra producen constitutivamente nuevas neuronas a lo largo de todo el eje del cerebro a lo largo de su vida. El cerebro del pez cebra adulto muestra varios nichos neurogénicos que alberga las células madre neurales progenitoras / pez cebra haciendo un poderoso organismo modelo para la comprensión de tél vástago actividad de las células en el cerebro, así como los programas moleculares necesarios para la regeneración del sistema nervioso central. Durante los últimos 17 años, varios grupos de investigación desarrollado metodologías para aislar y cultivar células neuronales de pez cebra 8,9. Estos estudios fueron dirigidos a la producción de neuronas embrionarias y células gliales in vitro, pero no en el mantenimiento de células madre neurales y la investigación de sus propiedades. Aunque neuroesferas se han generado en el adulto Apteronotus leptorhynchus (Brown Santo knifefish) 10, un ensayo de formación de neuroesferas en el pez cebra se mantuvo por establecer.

Aquí se describe un ensayo de formación de neuroesferas-para demostrar el papel de miR-107 durante la neurogénesis pez cebra 11. El protocolo permite: 1) la recogida de las células madre / progenitoras neurales adultas, ya sea de toda pez cebra cerebro o de varias regiones del cerebro diseccionadas como el telencéfalo, el tectum, y el cerebelo; 2) la generación de flflotante y neuroesferas auto-renovación de células madre / progenitoras neurales adultas; 3) el abajo y sobre regulación de la expresión de genes que codifican o pequeños ARN no codificantes en neuroesferas 11, con el fin de investigar su papel en la proliferación y diferenciación de células madre / progenitoras neurales.

Protocol

El pez cebra de la cepa WT CF fueron criados y mantenidos de acuerdo a los protocolos aprobados por el Comité Institucional de la Universidad de Yale y Uso Animal Care (IACUC protocolo número 2.012 hasta 11.473). Todos los experimentos primero deben ser aprobados por todas las éticas gubernamentales e institucionales que regulan los órganos pertinentes en relación con el uso de animales para fines de investigación. 1. Preparativos Preparar 10 ml …

Representative Results

Esquema general del pez cebra adulto Neurosphere Cultura Aquí se describen todos los pasos del protocolo de un ensayo de formación de neuroesferas-realizada a través del cerebro adulto de pez cebra. En primer lugar, las células madre / progenitoras neurales de adultos han sido recogidos ya sea de toda pez cebra cerebro o de varias regiones del cerebro diseccionadas como el telencéfalo, el tectum y el cerebelo (Fig…

Discussion

El objetivo principal de este protocolo es aislar y cultivar adultos de pez cebra neuroesferas derivadas del cerebro para el estudio de las características celulares y moleculares de las células madre / progenitoras neurales. Aquí, se presenta la forma de seleccionar las células neuronales multipotentes y generar los tres tipos de células neuronales, es decir, los astrocitos, neuronas y oligodendrocitos, desde el cerebro adulto de pez cebra. El protocolo es muy significativo ya que un ensayo de formación …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

The authors thank Guillermina Hill-Teran and Marie-Elise Schwartz for assistance. This work was supported by grants from the National Institutes of Health (5R00HL105791 to S.N.) and from the Alzheimer (NIRP 12-259162). This work was also supported by Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (CFC and JLT), Agence Nationale de la Recherche (13-BSV4-0002-01 (JLT), NIH (1R01EB016629-01A1 (JLT), Connecticut Stem Cell Research Fund (13-SCA-Yale-04 (JLT).

Materials

DPBS 1X Life Technologies 14190-144
DMEM/F12 1X Life Technologies 11330-032
L-Cysteine hydrochloride monohydrate  Sigma C6852-25g
B-27 Life Technologies 17504-044
N-2 Life Technologies 17502-048 N-2 supplement (100x) liquid 
HEPES  Life Technologies 15630 1M
D-(+)-Glucose 45%  Sigma G8769
Penicillin-streptomycin  Life Technologies 15140-122
Fetal Bovine Serum  Life Technologies 16000044
Human FGF-basic  Peprotech  100-18B
Human EGF  Peprotech AF-100-15
Insulin  Sigma I5500-50 mg
DNAse Sigma DN25-10mg
Papain  Worthington Biochemical Corporation LS003126
Matrigel  Becton Dickinson 356234
PFA  TCI P0018
PBS AmericanBio AB11072-04000
Tricaine MS-222 Sigma A5040 stock solution of 4 mg/ml. 
Trycold gel  Sigma TGP8 gel pack
Amaxa Basic Nucleofector Kit Lonza VPI-1004
Trypan blue stain  Life Technologies 15250061

References

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Cite This Article
Lopez-Ramirez, M. A., Calvo, C., Ristori, E., Thomas, J., Nicoli, S. Isolation and Culture of Adult Zebrafish Brain-derived Neurospheres. J. Vis. Exp. (108), e53617, doi:10.3791/53617 (2016).

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