Presentamos un protocolo para aislar a las neuronas, macrófagos y microglia del cerebro de pez cebra larvas bajo condiciones fisiológicas y patológicas. Al aislamiento, el RNA se extrae de estas células a analizar su perfil de expresión génica. Este protocolo permite la colección de ARN de alta calidad para realizar análisis posteriores como qPCR y transcriptómica.
Para obtener una comprensión detallada del papel de diferentes células del SNC durante el desarrollo o el establecimiento y progresión de las patologías del cerebro, es importante aislar estas células sin modificar su perfil de expresión génica. El modelo de pez cebra ofrece un gran número de líneas de peces transgénicos en los que se etiquetan tipos celulares específicos; por ejemplo las neuronas de la línea de NBT:DsRed o los macrófagos/microglía en la línea de mpeg1:eGFP. Además, se han desarrollado anticuerpos para teñir células específicas, tales como la microglia con el 4 4 anticuerpos.
Aquí, describimos el aislamiento de las neuronas, macrófagos y microglia del cerebro larvas de pez cebra. Este protocolo es la evitación de una digestión enzimática del tejido a 37 ° C, que podría modificar perfiles celulares. En su lugar se utiliza un sistema mecánico de homogeneización de tejidos a 4 º C. Este protocolo implica homogeneización de cerebros en suspensión de células, su inmuno-tinción y el aislamiento de las neuronas, macrófagos y microglía por FACS. Luego, se extrajeron RNA de esas células y evaluaron su calidad o cantidad. Logramos obtener ARN de alta calidad (número de integridad del RNA (RIN) > 7) para llevar a cabo la qPCR en el análisis de los macrófagos/microglía y neuronas y transcriptómicos de microglia. Este enfoque permite una mejor caracterización de estas células, así como una comprensión más clara sobre su papel en el desarrollo y patologías.
Conocimiento en el desarrollo del cerebro y enfermedades cerebrales ha mejorado significativamente en la última década desde la primera cuantificación de transcriptomas de cerebro de ratón1. De hecho, análisis de expresión génica amplia genoma nos da acceso a toda la información genética en el tejido cerebral y las células que pueden complementar y mejorar observaciones con otras técnicas y herramientas.
El pez cebra es un modelo biológico potente, fácil de criar y de modificar genéticamente; su transparencia óptica en estadios larvarios permite en proyección de imagen de observaciones2. Por desgracia, en comparación al humano y ratón, el número de anticuerpos disponibles para realizar tinción de inmuno es bastante baja. Para remediar esto, líneas de pesca de pez cebra transgénico se hacen fácilmente modificando genéticamente pescado para expresar proteínas fluorescentes bajo promotores específicos de tipo celular. Líneas de pez cebra transgénico se han utilizado en el pasado para estudiar la función de macrófagos y microglia durante el desarrollo del sistema nervioso central (SNC) y enfermedad3,4,5,6. Sin embargo, para obtener una comprensión detallada de estos procesos tenemos que entender los cambios en la expresión génica en los tipos respectivos de la célula. Para ello, hemos desarrollado un método experimental para aislar específicamente células como neuronas, macrófagos y microglia de 3 a 8 días cerebros de larvas de pez cebra de la fertilización (dpf). Para el establecimiento del Protocolo, hemos trabajado con líneas de peces transgénicos que expresan la proteína verde fluorescente (GFP) en los macrófagos/microglía bajo el promotor del gen expresado en macrófagos (mpeg1:eGFP) y DsRed en las neuronas bajo la ß-tubulina neural promotor (NBT:DsRed)7,8,9. Además, se realizó tinción de inmuno de microglia 4 en 4, un anticuerpo monoclonal de ratón que tiñe específicamente el pez cebra microglia10,11. Luego, el ácido ribonucleico (ARN) se extrae de estas células más reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa (qPCR) o análisis de transcriptoma. Este protocolo ha sido diseñado eficientemente homogeneizar el tejido de cerebro de larvas de pez cebra; recoger las neuronas, los macrófagos/microglía y microglia sin alteración de su integridad de la membrana plasmática y finalmente extraer RNA de estas células en alta calidad (RIN > 7) y la cantidad para realizar el análisis genómico. A diferencia de los estudios previamente publicados que utilizan tratamiento de tripsina a 37 ° C para digerir tejido de cerebro12,13, este protocolo promueve el trabajo a 4 ° C hasta el paso de extracción de RNA para reducir modificaciones del perfil de expresión génica. Este paso es crucial como microglia y macrófagos son las células sensibles que responden a los cambios en su microambiente inmediato alterando sus genes expresión perfil y polarización14,15, 16.
El protocolo, que se describe aquí en detalle, muestra que el aislamiento de las neuronas, macrófagos y microglia del cerebro larvas de pez cebra, que prácticamente, se puede adaptar a cualquier otra célula presente en el cerebro – mediante líneas de peces transgénicos o etiquetados con anticuerpos específicos. Este método permite una mejor caracterización de células del SNC a través de sus análisis de expresión del gen amplia de genoma y ayudará a entender su papel durante el desarrollo y enfermedades cerebrales.
El protocolo experimental descrito aquí representa un método robusto y eficiente para aislar las células del cerebro de las larvas de pez cebra de 3 a 8 PD. Lo importante, este es el primer protocolo que permite el aislamiento específico de microglía del cerebro larvas de pez cebra. El protocolo está diseñado para preservar la integridad de la membrana de la célula y para minimizar posibles modificaciones de la expresión génica que ocurren durante el proceso. Este último punto es crucial para la relevancia de los resultados basados en el análisis de los perfiles genómicas celulares aisladas. De hecho, la polarización microglia y macrófagos están fuertemente influenciadas por su microambiente. A 37 ° C, estas células habrían cambiado su perfil de expresión génica en respuesta a las condiciones experimentales (respuesta de la lesión (corte transversal)). Por lo tanto, era crucial para llevar a cabo este experimento a 4 ° C antes de la extracción de RNA, frenar actividades metabólicas y procesos celulares. Además, la homogeneización del tejido de cerebro mecánico a 4 ° C fue elegida en lugar de digestión enzimática del tejido a 37 ° C para evitar cualquier impacto en los perfiles de expresión génica.
Es importante destacar que este método es muy rápido; en un día varias poblaciones de la célula de cerebro pueden ser aisladas de al menos dos diferentes condiciones experimentales y su ARN extraído. La longitud total del protocolo depende del número de larvas que se utiliza para cada condición como el transection de cabezas larvales es el paso limitante (∼ 350 cabezas por hora). En general, para trabajar con microglia de 3, 5 y 7 PD se recomienda transecto 600 cabezas ∼ por prueba para conseguir suficiente RNA para extraer (tabla 1). Microglía representan el tipo de célula con el más bajo rendimiento (aprox. 112 células por cabeza en dpf 7), puede reducir el número de cabezas para otros tipos de células incluyendo los macrófagos (aprox. 170 células por cabeza en dpf 7).
Otra ventaja de este protocolo es que, una vez que se han establecido parámetros en el clasificador de FACS, la misma configuración puede utilizarse para diversos experimentos. Se ha observado que poblaciones celulares encajan perfectamente de un experimento a otro con puertas previamente diseñados, que muestra la reproducibilidad de los experimentos con este método.
Una leve desventaja de este método es la cantidad relativamente baja de RNA que se cosecha. Sin embargo, esta limitación es más una cuestión biológica que una cuestión técnica, como el número de microglía es muy escaso en las primeras etapas del desarrollo del cerebro (tabla 1). Debido a esta baja cantidad de RNA recogido, pasos de amplificación deben ser considerados para llevar a cabo análisis de genoma amplio gene expresión. Afortunadamente, estos pasos de amplificación producen cantidades suficientes de cDNA de alta calidad. Por lo tanto, pueden estudiarse los cambios globales en los perfiles de expresión génica de células aisladas.
En conclusión, este protocolo proporciona un método robusto para aislar y estudiar varios tipos de la célula de la CNS de cerebros de larvas de pez cebra. Esto se puede aplicar para obtener una comprensión más profunda de estas células durante el desarrollo, así como para estudiar su papel en la enfermedad.
The authors have nothing to disclose.
Agradecemos Dr. Claire Davis y el Dr. Veronique Miron (de la reina Instituto de investigación médica, Edimburgo, Reino Unido) ayuda inicial y debates sobre el enfoque experimental y la citometría de flujo de QMRI y facilidad de clasificación celular. Este trabajo fue apoyado por un cáncer Research UK carrera establecimiento Premio a Dr. Dirk Sieger.
1-phenyl 2-thiourea (PTU) | Sigma | P7629 | |
Hepes | Gibco | 15630-056 | |
D-Glucose | Sigma | G8644-100ML | |
HBSS 1X | Gibco | 14170-088 | |
Percoll | GE Healthcare | 17-0891-02 | |
HBSS 10X | Gibco | 14180-046 | |
DPBS 1X | Gibco | 14190-094 | |
Tricaine (MS222) | Sigma | A5040 | |
Sterilin standard 90mm petri dishes | ThermoFisher | 101VIRR | |
Surgical micro-scissors | Fine Science Tools | 15000-00 | |
3 mL Pasteur plastic bulk pipette | SLS | PIP4206 | |
Glass homogenizer | Wheaton | 357538 | |
Sterilin standard 55mm petri dishes | ThermoFisher | P55V | |
Percoll | GE Healthcare | 17-0891-02 | |
40 µm cell strainer | Falcon | 352340 | |
50 ml polypropylen conical tube | Falcon | 352070 | |
Centrifuge | Eppendorf | 5804 R | |
10 mL syringe | BD | 302188 | |
Needle 23G x 1'' | BD | 300800 | |
Normal goat serum (NGS) | Cell Signalling | 5425S | |
35 μm cell strainer cap | BD | 352235 | |
FACS tubes | BD | 352063 | |
Low Endotoxin, Azide-Free (LEAF) | Biolegend | 101321 | |
Alexa Fluor 647 Goat Anti-Mouse IgG (H+L) | Life Technologies | A11008 | |
Anti-4C4 | Courtesy of Catherina Becker (University of Edinburgh) | ||
FACS sorter FACSAria II | BD | QMRI, FACS facility | |
RNeasy Plus Micro Kit | QIAGEN | 74034 | |
β-mercaptoethanol | Gibco | 31350-010 | |
QIAshredder | QIAGEN | 79654 | |
SsoAdvanced Universal SYBR Green Supermix | Bio-Rad | 1725271 | |
SuperScript III First-Strand Synthesis System | Invitrogen | 18080-051 | |
LightCycler 96 Real-Time PCR System | Roche | ||
Ovation RNA-Seq System V2 | NuGEN | 7102-32 | |
Agilent RNA 6000 Pico reagents | Agilent | 5067-1513 | |
2100 Bioanalyzer | Agilent | ||
RNaseZap | Ambion | AM9780 |