Nous décrivons une technique pour l'utilisation de cellules souches embryonnaires de souris pour générer deux ou trois dimensions des corps embryoïdes. Nous expliquons alors comment induire la différenciation neuronale des cellules du corps embryoïdes par l'acide rétinoïque, et comment analyser leur état de différenciation par immunofluorescence marqueur de cellules progénitrices et immunoblotting.
Souris des cellules souches embryonnaires (CSE) isolées de la masse interne du blastocyste (typiquement à E3.5 jour), peut être utilisé comme système modèle in vitro pour étudier le développement embryonnaire précoce. En l'absence de facteur inhibiteur de leucémie (LIF), CES différencient par défaut dans les cellules précurseurs neurales. Ils peuvent être amassés dans un agrégat sphérique en trois dimensions (3D) appelé corps embryoïdes (EB) en raison de sa similitude avec l'embryon à un stade précoce. EB peuvent être ensemencées sur des lamelles revêtues de fibronectine, où ils se détendent en cultivant deux extensions dimensions (2D), ou implantés dans des matrices de collagène 3D où ils continuent de plus en plus sous forme de sphéroïdes, et se différencient en trois couches germinales: endodermique, mésodermique et ectodermique. La culture de collagène 3D imite l'environnement in vivo plus près que la 2D SRU. La culture 2D EB facilite l'analyse par immunofluorescence et immunoblot pour suivre la différenciation. Nous avons développé une differentia neuronale en deux étapesProtocole de tion. Dans la première étape, EBS sont générées par la technique de la goutte suspendue, et, simultanément, sont induites à se différencier par l'exposition à l'acide rétinoïque (RA). Dans la seconde étape, le produit de différenciation de neurones dans un format 2D ou 3D, en l'absence de RA.
Proviennent de la CES masse cellulaire interne blastocyste. Ces cellules sont pluripotentes, à savoir qu'ils ont la capacité de se différencier en n'importe quel type de cellule de l'organisme d'origine. ESC différenciation in vitro est d' un grand intérêt en tant que système expérimental pour étudier les voies de développement et les mécanismes. Il offre un système de modèle puissant et flexible pour tester de nouvelles approches thérapeutiques pour la correction du dysfonctionnement des cellules et des tissus. Récapitulent de nombreux aspects EBs de la différenciation cellulaire au cours de l'embryogenèse précoce. En particulier EbS peuvent être utilisés lorsque l' embryon rend la létalité difficile de déterminer la base cellulaire des défauts embryonnaires 1, 2. EB peuvent être formés soit par des techniques de suspension goutte suspendue ou liquides 3. L'avantage de la première est la capacité de générer des EBs de taille uniforme et de densité, facilitant ainsi la reproductibilité expérimentale.
<p class = « jove_content »> L'interaction avec les protéines d'adhésion matrice extracellulaire (ECM) peut affecter la motilité et la survie des cellules adhérentes. Dans le système de culture 2D, la fibronectine est souvent appliquée pour augmenter l'adhérence des cellules au substrat. La fibronectine est un composant de membrane basale reconnu par 10 types de surface cellulaire hétérodimères d' intégrines 4.RA est un petit métabolite lipophile de la vitamine A qui induit la différenciation des neurones 5, 6. De fortes concentrations de RA favorisent l' expression du gène de neurones et réprime l' expression du gène mésodermique pendant la formation EB 7, 8. RA est produite par oxydation de la vitamine A rétinaldéhyde soit par l'alcool déshydrogénase ou rétinol, suivie d' une oxydation de rétinaldéhyde pour le produit final par le rétinaldéhyde déshydrogénase 9. différenciation neurale nécessite le transport de la PR du cytoplasme au noyau par la protéine de liaison cellulaire RA-2 (CRABP2). Dans le noyau, RA se lie à son récepteur apparenté complexe consistant en un hétérodimère RAR-RXR 10. Cela se traduit par le recrutement de co-activateurs de transcription et l'initiation de la transcription 9, 11. En outre, RA favorise la dégradation de phosphorylé (active) SMAD1, ainsi antagoniser la signalisation BMP et SMAD 12. En plus de ces activités, RA augmente l' expression de Pax6, un facteur de transcription qui favorise la différenciation des neurones 13. La signalisation de la PR est modulée par sirtuines-1 (Sirt1), une nicotinamide adénine dinucléotide nucléaire (NAD +) – enzyme dépendante qui désacétyle CRABP2, en interférant avec sa translocation vers le noyau, et donc avec RA liaison à l'hétérodimère RAR-RXR 14, 15, 16.
e_content "> Notre objectif dans la conception du protocole EB-traité RA décrit ici est d'optimiser la différenciation neuronale afin de faciliter l' analyse in vitro des voies de signalisation qui régulent la différenciation ESC dans les cellules précurseurs neuronaux. L' un des avantages de ce protocole est la facilitation de l'analyse de la fonction des cellules par immunofluorescence. 3D EB ne sont pas bien pénétré par les anticorps et sont difficiles à image. dissociation EB dans une monocouche 2D à des moments spécifiques au cours de la différenciation neuronale facilite l'immunomarquage et l'imagerie des cellules par microscopie confocale.Dans ce protocole, nous présentons une méthode relativement simple et accessible pour étudier la différenciation neuronale des souris CES. Dans les protocoles précédents, RA a été ajouté au milieu au jour 2 ou 4 jours de la tenture-drop EB 8 ou par culture en suspension 7, respectivement, ou immédiatement après l'agrégation goutte suspendue EB 21. Dans le protocole que nous avons conçu, RA a été ajouté plus tôt. En dépit de la …
The authors have nothing to disclose.
Cette étude a été soutenue par subvention du NIH R01 HL119984 AH
Materials | |||
MEFs | EMD Millipore | PMEF-CF | ESC feeder layer |
ESC | EMD Millipore | CMTI-2 | |
Cell culture dish (60 mm) | Eppendorf | 30701119 | Cell culture |
Cell culture dish (100 mm) | Falcon | 353003 | Cell culture |
Petri dish (100 mm) | Corning | 351029 | Hanging drops |
24-well plate | Greiner Bio-One | 662160 | 2D EBs |
6-well plate | Eppendorf | 30720113 | Transfection |
Dark 1.5 ml centrifuge tube | Celltreat Scientific Products | 229437 | RA stock solution |
Microscope cover-glass | Fisherbrand | 12-545-80 | Circular, 12 mm diameter |
Superfrost-plus microscope slides | Fisherbrand | 12-550-15 | |
3D collagen culture kit | EMD Millipore | ECM675 | 3D culture |
Effectene Transfection Reagent | Qiagen | 301427 | Stem cell transfection |
Microcon Centrifugal Filters (10 kDa) | EMD Millipore | MRCPRT010 | Protein concentration |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reagents | |||
DMEM | Lonza | 12-709F | MEFs culture |
IMDM | Gibco | 12440-046 | ESCs culture |
Fetal bovine serum (FBS) | EMD Millipore | ES-009-B | ESCs culture |
Gelatin | Sigma-Aldrich | G2625 | Dish coating |
LIF | R&D Systems | 8878-LF-025 | To maintain ESC pluripotency |
MEM Non-Essential Amino Acids Solutions | Gibco | 11140050 | Cell culture |
2-Mercaptoethanol | Gibco | 21985023 | Cell culture |
Penicillin-Streptomycin | Gibco | 15140122 | Cell culture |
Gentamicin | Gibco | 15750060 | Cell culture |
MycoZap Plus-PR | Lonza | VZA-2022 | Cell culture |
0.25% Trypsin-EDTA | Gibco | 25200-072 | Cell culture |
DMSO | Sigma-Aldrich | D2650 | |
All-trans-retinoic acid | Sigma-Aldrich | R2625-50MG | Induction of neural differentiation |
Bovine Serum Albumin | Sigma-Aldrich | A7030-50G | Blocking and antibody dilution |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787-100ML | Cell membrane permeabilization |
Cell strainer | Corning | 352360 | |
Prolong Gold anti-fade reagent with DAPI | Life Tech. | P36931 | Mounting reagent |
16% Paraformaldehyde | Electron Microscopy Sciences | 15710 | Cell fixation |
Fibronectin | R&D Systems | 1030-FN | Dish coating |
PBS | Gibco | 10010049 | |
Collagenase type I | Worthington Biochem. Corp | LS004196 | EB dissociation |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Primary Antibodies | |||
Nestin (Rat-401) | Santa Cruz Biotech | sc-33677 | Detection of neural differentiation |
Oct4 | Santa Cruz Biotech | sc-5279 | Detection of neural differentiation |
Nanog | Bethyl Laboratories | A300-398A | Detection of neural differentiation |
Sox2 | Cell Signaling | 3579 | Detection of neural differentiation |
Tubulin b3 (AA10) | Santa Cruz Biotech | sc-80016 | Detection of neural differentiation |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Secondary Antibodies | |||
Donkey anti-Mouse-Alexa555 | Life Tech. | A31570 | Immunofluorescence |
Donkey anti-mouse-Alexa488 | Life Tech. | A21202 | Immunofluorescence |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Instruments | |||
Wide-field microscope | Nikon | Eclipse TS100 | Cell culture imaging |
Confocal microscope | Nikon | C2 | Immunofluorescence imaging |