Afleiding van leptomeningen Explantatie culturen van postmortaal Human Brain Donors
Summary
De leptomeningen explantaatkweek protocol uit menselijke postmortem hersenen is een technisch robuust en eenvoudige manier om fibronectine-positieve meningeale fibroblasten ontlenen binnen 6-8 weken en cryopreserve, circa 20-30 miljoen cellen.
Abstract
Hoewel grote vooruitgang is gemaakt in de klinische karakterisering van de ziekte van Parkinson, een aantal studies rapporteren dat de diagnose van de ziekte van Parkinson niet pathologisch bevestigd tot 25% van de ziekte klinisch gediagnosticeerde Parkinson. Daarom weefsel vanuit klinisch gediagnosticeerde patiënten met de ziekte van Parkinson kunnen een hoog percentage verkeerde diagnose hebben; vandaar in vitro studies uit dergelijke weefsels parkinsondementie onderzoeken als preklinisch model nutteloos kan worden.
Door het verzamelen postmortem menselijk leptomeningen met een bevestigde neuropathologische diagnose van de ziekte van Parkinson en gekenmerkt door nigrostriatale celverlies en intracellulaire eiwit inclusies Lewy lichaampjes, kan men er zeker van zijn dat klinisch waargenomen parkinsonisme niet wordt veroorzaakt door een onderliggende ziekteproces (bijvoorbeeld tumoren, arteriosclerose).
Dit protocol presents de dissectie en de voorbereiding van postmortale menselijke leptomeningen voor het afleiden van een meningeale fibroblast cultuur. Deze procedure is robuust en heeft een hoog slagingspercentage. De uitdaging van de kweek steriliteit als het brein opdrachten algemeen niet onder steriele omstandigheden wordt uitgevoerd. Daarom is het belangrijk om de kweekmedia aangevuld met een cocktail van penicilline, streptomycine en amfotericine B.
De afleiding van meningeale fibroblasten autopsie bevestigde gevallen van de ziekte van Parkinson als basis voor een in vitro model van de ziekte van Parkinson. Meningeale fibroblasten verschijnen 3-9 dagen na de bereiding van de monsters en ongeveer 20-30 miljoen cellen kunnen worden gecryopreserveerd in 6-8 weken. De hersenvlies fibroblast cultuur is homogeen en de cellen brengen fibronectine, een veel gebruikte marker om hersenvliezen te identificeren.
Introduction
Meninges bestaan uit drie vliezen die de hersenen te beschermen: dura mater, arachnoid en pia mater. Meer recent is erkend dat hersenvliezen ook een belangrijke rol in de ontwikkeling van de hersenen en de hersenen homeostase 1 spelen. Hersenvliezen afstammend van mesenchymale en neurale kam afgeleide cellen en interessant, is aangetoond dat stamcellen die in meninges kan leiden tot neuronen in vitro en in vivo na transplantatie 2, 3, 4 geven. Meninges culturen zijn ook met succes gebruikt als voedsterlagen mocht bezitten stromale cellen afgeleide inducerende activiteit differentiatie van embryonale stamcellen tot dopaminerge neuronen 5. Bovendien leptomeningen hebben het potentieel om direct differentiëren tot neuronen, astrocyten en oligodendrocyten onder ischemische condities 6.
Voor dit protocol worden menselijke postmortem hersenvliezen monsters van de arachnoid en pia mater, collectief genaamd de leptomeningen, en worden ingekocht als onderdeel van een menselijk brein donatie voor onderzoeksdoeleinden. Dissectie van de hersenen wordt uitgevoerd binnen 24 uur dood en de leptomeningen monster wordt in koud kweekmedium voor verdere verwerking in de volgende 6-8 uur zoals hier is weergegeven in dit protocol.
Dit protocol beschrijft de ontleding en de bereiding van humane hersenvliezen monsters voor de ontwikkeling van patiënt leptomeningen primaire celkweek. Het weefsel wordt gesneden in 25-30 stukjes van ongeveer 3 mm x 3 mm vierkant. Drie stukken zijn geplaatst in elk 6-well-gelatine gecoate goed en hield neer met ronde glazen dekglaasjes. De hersenvliezen dissectie duurt ongeveer 25-35 minuten. De uitdaging met deze cultuur steriliteit als de aanschaf hersenen, transport en dissectie algemeen niet onder steriele omstandigheden uitgevoerd. Therefore, is het belangrijk om de kweekmedia aangevuld met een cocktail van penicilline, streptomycine en amfotericine B meerdelige putjes afzonderlijk cultuur weefselstukken.
Uitvloeisel van meningeale fibroblasten gebeurt meestal binnen de eerste week. Medium wordt elke twee tot drie dagen vervangen totdat de cellen confluent en de cellen enzymatisch gepasseerd. De meningeale fibroblasten gecryopreserveerd 1 miljoen cellen per ml / injectieflacon cryopreservatie media. Met dit protocol, kan 20-30000000 meningeale fibroblasten afgeleid worden in 6-8 weken voor cryopreservatie. Downstream-toepassingen van deze meningeale fibroblasten zijn primaire kweken voor de ziekte van onderzoek, direct neuronale differentiatie of afleiding van geïnduceerde pluripotente stamcellen van de leptomeningen voor het begrip van de mechanismen en vaatziekten en voor de ontwikkeling van geneesmiddelen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dit protocol beschrijft een eenvoudig en robuust protocol om een meningeale fibroblast cultuur afkomstig zijn van menselijke postmortem leptomeningen verzameld in combinatie met een brein donatie. Er zijn maar weinig beschrijvingen van protocollen bij celculturen afkomstig van postmortale menselijk materiaal. Twee studies beschrijven huid afgeleide fibroblast cultures 7, 8, 9, een studie beschrijft dura monsters <sup clas…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Development of this protocol was funded by private donations directed to the Parkinson’s Institute Brain Donation Program.
Materials
| Corning Petri dishes | Fisher Scientific | 351029 | |
| Nunc 6-well plate | Fisher Scientific | 14-832-11 | |
| 15-mm cover slips | Fisher Scientific | 12-545-83 15CIR-1D | |
| Scalpels, sterile blade, No. 15 | Miltex | 4-415 | |
| Curved precision tip forceps | Fisher Scientific | 16-100-122 | |
| Serological pipettes | Fisher Scientific | 13-678-11E | |
| Pasteur pipettes | Fisher Scientific | 22-230490 | |
| Gelatin | Sigma | G1890-100G | |
| Phosphate Buffer Solution | Fisher Scientific | SH30264.02 | |
| Corning 500 mL filter unit | Fisher Scientific | 430770 | Combine media components and filter. |
| Nunc Cell Culture Treated Flasks with Filter Caps, T175 cm2 | Thermo Scientific | 178883 | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Growth Media | |||
| Hyclone DMEM | Fisher Scientific | SH30081.02 | |
| Hyclone FBS | Fisher Scientific | SH30910.03 | |
| MEM Non-Essential Amino Acids Solution (100x) | Thermo Fisher | 11140-050 | |
| GlutaMAX Supplement (100x) | Thermo Fisher | 35050-061 | |
| Sodium Pyruvate (100 mM) | Thermo Fisher | 11360-070 | |
| Penicillin-Streptomycin (10,000 U/mL) | Thermo Fisher | 15140-122 | |
| Amphotericin B (Yellow Solution/250 µg/mL) | Fisher Scientific | BP264520 | |
| Bambanker Freeze 120 mL | Fisher Scientific | NC9582225 | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Fibronectin Staining | |||
| 8 well chamber slides | Fisher Scientific | 1256518 | |
| 20% paraformaldehyde | Electron Microscopy Sciences | 15713 | |
| Triton X-100 | Sigma | T8787 | |
| 100% Glycerol | BioRad | 9455 | |
| 100% normal goat serum | Fisher Scientific | 101098-382 | |
| Anti-Fibronectin antibody [F1] | Abcam | ab32419 | 1:300 dilution in blocking solution |
| Anti-SERPINH1 | Sigma | S5950-200ul | 1:250 dilution in blocking solution |
| Anti-SOX2 | Millipore | MAB4343 | 1:100 dilution in blocking solution |
| Anti-Nestin | Millipore | MAB5326 | 1:200 dilution in blocking solution |
| Anti-TUJ1 | Covance | MMS-435P | 1:1000 dilution in blocking solution |
| Alexa Fluor 488 anti-rabbit | Thermo Fisher | A11029 | 1:400 dilution in blocking solution; (green channel; Ex/Em2 495/519 nm) |
| Alexa Fluor 555 anti-mouse | Thermo Fisher | A21424 | 1:400 dilution in blocking solution; (red channel; Ex/Em2 590/617 nm) |
| Hoechst 33342 stain | Thermo Fisher | H3570 | dilute to a final concentration of 1.0 μg/ml; (blue channel; Ex/Em2 358/461 nm) |
| Suppliers are suggestions, similar products from alternative vendors can be used as well. | |||
References
- Decimo, I., Fumagalli, G., Berton, V., Krampera, M., Bifari, F. Meninges: from protective membrane to stem cell niche. Am J Stem Cells. 1 (2), 92-105 (2012).
- Bifari, F., et al. Novel stem/progenitor cells with neuronal differentiation potential reside in the leptomeningeal niche. J Cell Mol Med. 13 (9B), 3195-3208 (2009).
- Bifari, F., et al. Meninges harbor cells expressing neural precursor markers during development and adulthood. Front Cell Neurosci. 9, 383 (2015).
- Decimo, I., Bifari, F., Krampera, M., Fumagalli, G. Neural stem cell niches in health and diseases. Curr Pharm Des. 18 (13), 1755-1783 (2012).
- Hayashi, H., et al. Meningeal cells induce dopaminergic neurons from embryonic stem cells. Eur J Neurosci. 27 (2), 261-268 (2008).
- Nakagomi, T., et al. Leptomeningeal-derived doublecortin-expressing cells in poststroke brain. Stem Cells Dev. 21 (13), 2350-2354 (2012).
- Hjelm, B. E., et al. Induction of pluripotent stem cells from autopsy donor-derived somatic cells. Neurosci Lett. 502 (3), 219-224 (2011).
- Hjelm, B. E., et al. In vitro-differentiated neural cell cultures progress towards donor-identical brain tissue. Hum Mol Genet. 22 (17), 3534-3546 (2013).
- Meske, V., Albert, F., Wehser, R., Ohm, T. G. Culture of autopsy-derived fibroblasts as a tool to study systemic alterations in human neurodegenerative disorders such as Alzheimer’s disease–methodological investigations. J Neural Transm (Vienna). 106 (5-6), 537-548 (1999).
- Bliss, L. A., et al. Use of postmortem human dura mater and scalp for deriving human fibroblast cultures. PLoS One. 7 (9), e45282 (2012).
- Sproul, A. A., et al. Generation of iPSC lines from archived non-cryoprotected biobanked dura mater. Acta Neuropathol Commun. 2, 4 (2014).
- Adler, C. H., et al. Low clinical diagnostic accuracy of early vs advanced Parkinson disease: clinicopathologic study. Neurology. 83 (5), 406-412 (2014).
- Hughes, A. J., Daniel, S. E., Kilford, L., Lees, A. J. Accuracy of clinical diagnosis of idiopathic Parkinson’s disease: a clinico-pathological study of 100 cases. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 55 (3), 181-184 (1992).
- Hughes, A. J., Daniel, S. E., Lees, A. J. Improved accuracy of clinical diagnosis of Lewy body Parkinson’s disease. Neurology. 57 (8), 1497-1499 (2001).
- Langston, J. W., Schüle, B., Rees, L., Nichols, R. J., Barlow, C. Multisystem Lewy body disease and the other parkinsonian disorders. Nature Genetics. 47 (12), 1378-1384 (2015).
- Vangipuram, M., Ting, D., Kim, S., Diaz, R., Schüle, B. Skin punch biopsy explant culture for derivation of primary human fibroblasts. J Vis Exp. (77), e3779 (2013).
- Byers, B., et al. SNCA triplication Parkinson’s patient’s iPSC-derived DA neurons accumulate alpha-synuclein and are susceptible to oxidative stress. PLoS One. 6 (11), e26159 (2011).
- Sanders, L. H., et al. LRRK2 mutations cause mitochondrial DNA damage in iPSC-derived neural cells from Parkinson’s disease patients: reversal by gene correction. Neurobiol Dis. 62, 381-386 (2014).
- Beevers, J. E., Caffrey, T. M., Wade-Martins, R. Induced pluripotent stem cell (iPSC)-derived dopaminergic models of Parkinson’s disease. Biochem Soc Trans. 41 (6), 1503-1508 (2013).
