Ableitung von Leptomeningen Explantation Kulturen von Postmortem Human Brain Donors
Summary
Die Leptomeningen Explantatkultur Protokoll aus menschlichem post mortem Gehirn ist eine technisch robuste und einfache Art und Weise Fibronektin-positive meningeal Fibroblasten innerhalb von 6-8 Wochen und kryokonserviert werden etwa 20-30 Millionen Zellen abzuleiten.
Abstract
Obwohl große Fortschritte in der klinischen Charakterisierung der Parkinson-Krankheit, einige Studien durchgeführt worden, berichten, dass die Diagnose der Parkinson-Krankheit ist nicht pathologisch bis zu 25% der klinisch diagnostizierten Parkinson-Krankheit bestätigt. Daher ist aus klinisch diagnostizierten Patienten gesammelt Gewebe mit idiopathischen Parkinson-Krankheit eine hohe Rate von Fehldiagnose haben kann; daher in vitro Studien aus solchen Geweben Parkinson-Krankheit zu studieren , wie einem präklinischen Modell zwecklos werden kann.
Durch das Sammeln von postmortalen humanen Leptomeningen mit einer bestätigten neuropathologischen Diagnose der Parkinson-Krankheit und gekennzeichnet durch nigrostriatalen Zellverlust und die intrazelluläre Proteineinschlüsse genannt Lewy – Körperchen, kann man sicher sein , dass klinisch beobachtet Parkinsonismus nicht von einem anderen zugrundeliegenden Krankheitsprozess verursacht wird (zB Tumor, Arteriosklerose).
Dieses Protokoll presents die Präparation und Herstellung von postmortalen menschlichen Leptomeningen zur Ableitung eines meningeal Fibroblasten-Kultur. Dieses Verfahren ist robust und besitzt eine hohe Erfolgsquote. Die Herausforderung der Kultur liegt Sterilität als das Gehirn Beschaffungs allgemeinen nicht unter sterilen Bedingungen durchgeführt wird. Daher ist es wichtig, die Kulturmedien mit einem Cocktail aus Penicillin, Streptomycin und Amphotericin B. zu ergänzen
Die Ableitung der meningealen Fibroblasten von Autopsie bestätigten Fälle mit Parkinson-Krankheit ist die Grundlage für in vitro – Modellierung von Parkinson-Krankheit. Meningeale Fibroblasten erscheinen 3-9 Tage nach der Probenvorbereitung und etwa 20-30 Millionen Zellen können in 6-8 Wochen kryokonserviert werden. Die meningeal Fibroblasten-Kultur ist homogen und die Zellen exprimieren Fibronektin, eine häufig verwendete Marker Hirnhaut zu identifizieren.
Introduction
Meninges bestehen aus drei Membranen, die das Gehirn zu schützen: Dura mater, Arachnoidea und Pia mater. In jüngerer Zeit wurde erkannt , dass Meningen eine wichtige Rolle auch in der Entwicklung des Gehirns und des Gehirns Homöostase 1. Meningen aus mesenchymalen und Neuralleiste abgeleiteten Zellen abgeleitet und interessanterweise , es , dass Vorläuferzellen in Meningen wurden , können in verursachen Neuronen in vitro und vivo nach der Transplantation 2, 3, 4 wohnhaft gezeigt. Meningen Kulturen wurden auch erfolgreich als Feeder – Schichten verwendet werden, wie sie für stromal cell-derived induzierende Aktivität besitzen , die Differenzierung von embryonalen Stammzellen in dopaminerge Neuronen 5. Außerdem haben Leptomeningen das Potential direkt differenzieren sich in Neuronen, Astrozyten und Oligodendrozyten unter ischämischen Bedingungen 6.
Aus diesem Protokoll werden menschliche Obduktion Hirnhaut Proben aus der Arachnoidea und Pia mater gesammelt, kollektiv die Leptomeningen und werden als Teil eines menschlichen Gehirns Spende für wissenschaftliche Zwecke beschafft. Sezieren des Gehirns wird in 24 h des Todes durchgeführt und die Probe wird in Leptomeningen Kaltwachstumsmedien für die Weiterverarbeitung in der nächsten 6-8 h angeordnet, wie hier in diesem Protokoll veranschaulicht.
Dieses Protokoll beschreibt die Präparation und Herstellung von Human Meningen Proben für die Entwicklung der Patienten primären Leptomeningen Zellkultur. Das Gewebe wird zugeschnitten 25-30 Stücke von ca. 3 mm x 3 mm Quadraten. Drei Stücke sind in jedem 6-Well-Gelatine beschichtete gut und gehalten mit runden Glasplättchen gelegt. Die Meningen Präparation dauert etwa 25-35 min. Die größte Herausforderung bei dieser Kultur ist Sterilität wie das Gehirn Beschaffung, Transport und Präparation werden in der Regel nicht unter sterilen Bedingungen durchgeführt. Therefore, ist es wichtig, die Kulturmedien mit einem Cocktail aus Penicillin, Streptomycin und Amphotericin B und verwenden Multiwellschalen separat Kulturgewebestücke zu ergänzen.
Outgrowth meningealer Fibroblasten erfolgt in der Regel innerhalb der ersten Woche. Medium wird alle zwei bis drei Tage gewechselt, bis die Zellen konfluent sind und die Zellen enzymatisch agiert. Die meningeal Fibroblasten sind kryokonservierten bei 1 Million Zellen pro ml / Fläschchen in Kryokonservierung Medien. Mit diesem Protokoll 20-30 Millionen meningealen Fibroblasten können in 6-8 Wochen für die Kryokonservierung ableiten. Downstream Anwendungen dieser meningeal Fibroblasten sind Primärkulturen für die Erforschung von Krankheiten, direkte neuronale Differenzierung oder Ableitung von induzierten pluripotenten Stammzellen, die aus den Leptomeningen für das Verständnis von Krankheitsmechanismen und für die Arzneimittelentwicklung.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dieses Protokoll beschreibt einen einfachen und robusten Protokoll eine meningealen Fibroblastenkultur von humanen post mortem Leptomeningen in Verbindung mit einer Gehirn Spende gesammelt abzuleiten. Es gibt sehr wenige Beschreibungen von Protokollen Zellkulturen aus postmortalen menschlichen Material abzuleiten. Zwei Studien beschreiben Haut abgeleiteten Fibroblastkulturen 7, 8, 9, eine Studie beschreibt dura Proben <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) |
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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).
