Summary

Low-Density primaire hippocampus Neuron Cultuur

Published: April 18, 2017
doi:

Summary

Dit artikel beschrijft het protocol voor het kweken van lage dichtheid primaire hippocampale neuronen groeien op dekglaasjes omgedraaid naar een gliale monolaag. Het neuron en gliale lagen worden gescheiden door paraffinewas kralen. De neuronen gekweekt volgens deze methode geschikt voor hoge-resolutie optische beeldvorming en functionele assays.

Abstract

De mogelijkheid om de structuur en fysiologie van afzonderlijke zenuwcellen in kweek sonde is cruciaal voor de studie van neurobiologie en zorgt voor flexibiliteit in genetische en chemische manipulatie van afzonderlijke cellen of bepaalde netwerken. Dergelijke gemak van manipulatie is eenvoudiger in de gereduceerde cultuur systeem in vergelijking met de intacte hersenweefsel. Hoewel veel methoden voor de isolatie en groei van deze primaire neuronen bestaan, elk heeft zijn eigen beperkingen. Dit protocol beschrijft een werkwijze voor het kweken van lage-dichtheid en hoge zuiverheid knaagdier embryonale hippocampale neuronen op dekglaasjes, die vervolgens over een monolaag van gliale cellen gesuspendeerd. Deze 'sandwich cultuur' zorgt voor een exclusieve lange termijn groei van een populatie van neuronen en tegelijkertijd zorgen voor trofische steun van de onderliggende gliale monolaag. Wanneer neuronen van voldoende leeftijd of volwassenheid kan de neuron dekglaasjes worden omgedraaid-out van de gliale schaal en gebruikt bij beeldvorming of functionele assays. neuronen grown met deze methode meestal overleven gedurende enkele weken en de ontwikkeling van uitgebreide priëlen, synaptische verbindingen, en het netwerk eigenschappen.

Introduction

De hersenen is georganiseerd in ingewikkelde netwerken van neuronen. De bijdrage van individuele neuronen netwerkactiviteit en hersenfunctie kan bestudeerd worden door selectieve verandering van hun moleculaire samenstelling en perturbance hun fysiologische eigenschappen. Genetische en chemische manipulatie van individuele neuronen is misschien wel makkelijker in gekweekte neuronen dan in intacte hersenweefsel, vrij van cellulaire heterogeniteit en complexiteit van laatstgenoemde. Neuronen in kweek te ontwikkelen welbepaalde axonale en dendritische assen en vormen uitgebreide synaptische verbindingen met elkaar.

Terwijl neuron kweek van volwassen dieren of uit andere gebieden van het zenuwstelsel kan worden embryonale hippocampuskweken vaak de voorkeur vanwege hun gedefinieerde piramidale celpopulatie en relatief lage dichtheid gliale 1, 2. Hippocampale neuronen gekweekt bij lage dichtheid in kweek bijzonder ameNable de studie van subcellulaire lokalisatie, eiwittransport, neuronale polariteit en synaps ontwikkeling. Neuronen in cultuur zijn ook op grote schaal gebruikt in het bestuderen van moleculaire processen in synaptische plasticiteit 3, 4, 5, 6. Neuron cultuur bereidingen van muizen met een wereldwijde genetische deleties die niet postnataal wel overleefd hebben zijn vooral nuttig bij het bestuderen van cellulaire en synaptische functies van bepaalde genen 7 geweest.

Zoals in de hersenen, gekweekte hippocampale neuronen afhankelijk trofische ondersteuning van gliacellen. Dit bemoeilijkt hun cultuur, en heeft geleid tot de ontwikkeling van de verschillende manieren waarop deze ondersteuning wordt geleverd. Een algemeen gebruikte werkwijze omvat plating neuronen rechtstreeks op een monolaag van gliacellen 8 of waarbij verontreinigende gliacellen van het verkregen hippocampal weefsel prolifereren en vormen een monolaag onder de neuronen 9. Hoewel deze methode enig succes heeft gevonden, de onzuiverheid van de resulterende neuronale kweek is nadelig voor afbeeldexperimenten. Een andere veel gebruikte werkwijze voor het neuron cultuur te laten-de gliale feeder-laag geheel, en in plaats daarvan trofische ondersteuning in de vorm van een gedefinieerd kweekmedium 10.

Hier beschrijven we de "sandwich" of "Banker" methode van neuron cultuur 2, 11. Deze werkwijze omvat het uitplaten van de hippocampale neuronen op dekglaasjes, die vervolgens over een monolaag van gliacellen gescheiden door paraffinewas kralen gesuspendeerd. Dit vergemakkelijkt langetermijnkweek van een homogene populatie van neuronen zonder verontreinigende glia terwijl voor trofische ondersteuning van de onderliggende gliale monolaag. Wanneer neuronen van voldoende leeftijd of niveau van volwassenheid,het neuron dekglaasjes kan worden omgedraaid-out van de gliale schaal en gebruikt bij beeldvorming of functionele assays.

Protocol

Alle experimenten en protocollen het gebruik van proefdieren werden goedgekeurd door de Universiteit van Manitoba dier ethische commissie en waren in overeenstemming met de richtlijnen van de Canadian Council on Animal Care. 1. Voorbereiding van de instrumenten, Buffers en oplossingen Steriliseren in autoclaaf alle dissectie apparatuur, glas Pasteur pipetten, pipetpunten, filterapparaat, en gedeïoniseerd water. Bereid een 20% (w / v; 1.1 M) stock glucoseoplossing in ged…

Representative Results

In deze "sandwich" Werkwijze zenuw primaire celkweek, hippocampale neuronen (Figuur 3) groeien op een bed van gliale cellen (Figuur 1), gescheiden door paraffine kralen (figuur 2). Dit zorgt ervoor dat neuronen selectief groeien op dekglaasjes met een minimale gliacellen besmetting maar voldoende trofische steun van glia groeien op de weefselkweek schotel te ontvangen. Meestal kan neuronen in kweek worden gehandhaafd gedurende&…

Discussion

Terwijl de "sandwich" methode voor het kweken van neuronen is elders goed beschreven 2, 11, zijn er verschillende stappen in het hele protocol dat heel moeilijk om alleen te beschrijven in de tekst zijn, wat kan leiden tot frustratie voor onderzoekers die wensen aan te nemen.

De methode kan worden onderverdeeld in drie brede workflows: gliale cultuur, dekglaasje voorbereiding en neuron cultuur en onderhoud. Elk van de drie …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dit werk werd ondersteund door CIHR MOP-142209 naar TJS.

Materials

Dissection Instruments
Micro Dissecting Scissors Roboz RS-5910
Micro Dissecting Spring Scissors Roboz RS-5650
Micro Dissecting Spring Scissors Roboz RS-5605
Dumont Forceps (#5) Roboz RS-5045
Dumont Forceps (#PP) Roboz RS-4950
Name Company Catalog Number Comments
Tissue Preparation
Trypsin (2.5%) Gibco 15-090-046
Trypsin-EDTA (0.25%) Gibco 25-200-072
Swinnex Filter Holder, 25 mm EMD Millipore SX0002500 Used as cell strainer. Assemble first with filter and autoclave
Isoflorane Pharmaceutical Partners of Canada Inc. CP0406V2
Hemocytometer Hausser Scientific 1492
Grade 105 Lens Cleaning Tissue GE Healthcare 2105-841 Used as cell strainer. Assemble first in filter holder and autoclave
Glass Pasteur pipettes with cotton filter VWR 14672-412
HEPES (1 M) Gibco 15-630-080
Hank's Balanced Salt Solution without Calcium, Magnesium, Phenol Red (HBSS, 10x) Gibco 14-185-052
Glass Pasteur pipettes VWR 14672-380
Deoxyribonuclease I from bovine pancreas (Dnase) Sigma-Aldrich DN25-100mg
Butane bunsen burner Wall-Lenk Mfg. Co. Model 65
Centrifuge Eppendorf 5810R
Name Company Catalog Number Comments
Tissue Culture
Penicillin-Streptomycin (10,000 U/mL) Gibco 15-140-122
Petri Dish (100 mm) Fisher FB0875712
Petri Dish (60 mm) Fisher FB0875713A
Horse Serum Gibco 16050-122 Can be used in place of BGS, but each lot must be tested due to inter-lot variation. Heat-inactivation of serum is recommended.  
Sodium Hydroxide Fisher Scientific S318-1
Sodium Pyruvate Sigma-Aldrich P2256
Minimum Essential Medium (MEM) Gibco 11-095-080
Neurobasal Medium Gibco 21-103-049
L-Glutamine (200 mM) Gibco 25-030-081
GlutaMAX Supplement Gibco 35050061 Can be used in place of L-Glutamine in the NBG medium
Culture Dish (60 mm) Corning, Inc 353002
Culture Flasks (75 cm^2) Greiner Bio-One 658170
Cytarabine (Ara-C) Sigma-Aldrich C3350000
D-(+)-Glucose Sigma-Aldrich G8270
Bovine Growth Serum (BGS) HyClone SH3054103 Heat-inactivation is recommended before use.
B27 Supplement (50x) Gibco 17-504-044
Dimethyl Sulfoxide (DMSO) Sigma-Aldrich D8418-100ml
Cryogenic Vials VWR 89094-806
DL-2-Amino-5-phosphonopentanoic acid (APV) Sigma-Aldrich A5282
Name Company Catalog Number Comments
Coverslip Preparation
Sodium tetraborate decahydrate (borax) Sigma-Aldrich B9876-1KG
Poly-L-Lysine Hydrobromide Sigma-Aldrich P2636
Histoplast Paraffin Wax Fisher 22-900-700
Gravity Convection Oven VWR 89511-404 Used for alternative coverslip cleaning method discussed in protocol
Ultrasonic Bath (Sonicator) Fisher Scientific 15337400
Nitric Acid Anachemia 62786-460
Ceramic Staining Racks Thomas Scientific 8542E40 Used for alternative coverslip cleaning method discussed in protocol
Coverslips Glaswarenfabrik Karl Hecht GmbH 1001/18 Manufacturer is very important, as neurons do not adhere well to lower quality glass 
Boric Acid Sigma-Aldrich B0252
Name Company Catalog Number Comments
Miscellaneous
Sterile Syringe Filters VWR 28145-477 Used with BD syringe for filter-sterilization
Syringe  BD 302832 Used with VWR sterile syringe filters for fliter-sterilization
Water Bath Fisher Scientific 15-460-16Q
Inverted Microscope Olympus CKX41
15 mL Conical Sterile Centrifuge Tubes ThermoScientific 339650
50 mL Conical Sterile Centrifuge Tubes ThermoScientific 339652

References

  1. Banker, G. A., Cowan, W. M. Rat hippocampal neurons in dispersed cell culture. Brain Res. 126, 397-425 (1977).
  2. Kaech, S., Banker, G. Culturing hippocampal neurons. Nat Protoc. 1, 2406-2415 (2006).
  3. Adamantidis, A., et al. Optogenetics: 10 years after ChR2 in neurons–views from the community. Nat Neurosci. 18, 1202-1212 (2015).
  4. Ho, V. M., Lee, J. A., Martin, K. C. The cell biology of synaptic plasticity. Science. 334, 623-628 (2011).
  5. Huganir, R. L., Nicoll, R. A. AMPARs and synaptic plasticity: the last 25 years. Neuron. 80, 704-717 (2013).
  6. Luscher, C., et al. Role of AMPA receptor cycling in synaptic transmission and plasticity. Neuron. 24, 649-658 (1999).
  7. Varoqueaux, F., et al. Neuroligins determine synapse maturation and function. Neuron. 51, 741-754 (2006).
  8. Huettner, J. E., Baughman, R. W. Primary culture of identified neurons from the visual cortex of postnatal rats. J Neurosci. 6, 3044-3060 (1986).
  9. Lester, R. A., Quarum, M. L., Parker, J. D., Weber, E., Jahr, C. E. Interaction of 6-cyano-7-nitroquinoxaline-2,3-dione with the N-methyl-D-aspartate receptor-associated glycine binding site. Mol Pharmacol. 35, 565-570 (1989).
  10. Brewer, G. J., Torricelli, J. R., Evege, E. K., Price, P. J. Optimized survival of hippocampal neurons in B27-supplemented Neurobasal, a new serum-free medium combination. J Neurosci Res. 35, 567-576 (1993).
  11. Goslin, K., Asmussen, H., Banker, G., Banker, G., Goslin, K. Rat hippocampal neurons in low-density culture. Culturing nerve cells. 2, 339-370 (1998).
  12. Hanisch, U. K. Microglia as a source and target of cytokines. Glia. 40, 140-155 (2002).

Play Video

Cite This Article
Roppongi, R. T., Champagne-Jorgensen, K. P., Siddiqui, T. J. Low-Density Primary Hippocampal Neuron Culture. J. Vis. Exp. (122), e55000, doi:10.3791/55000 (2017).

View Video