Electric Field-gesteuerte gerichtete Wanderung von neuralen Vorläuferzellen in 2D-und 3D-Umgebungen
Summary
Dieses Protokoll zeigt Methoden verwendet werden, um 2D-und 3D-Umgebungen in speziell angefertigten electrotactic Kammern einzurichten, die Zellen verfolgen können<em> In vivo / ex vivo</em> Verwendung von Zeitraffer-Aufnahme an der Ebene einzelner Zellen, um Galvanotaxis / electrotaxis und andere zelluläre Reaktionen untersuchen zu Gleichstrom (DC) elektrische Felder (EF) zu lenken.
Abstract
Endogene elektrische Felder (EF) kommen natürlicherweise in vivo und spielen eine entscheidende Rolle bei der Gewebe / Organ Entwicklung und Regeneration, einschließlich der des zentralen Nervensystems 1,2. Diese endogenen EF durch zellulären Regulation der Ionentransport mit dem elektrischen Widerstand von Zellen und Geweben kombiniert erzeugt. Es wurde berichtet, dass EF angewandte Behandlung kann der funktionellen Wiederherstellung von Verletzungen des Rückenmarks bei Tieren und Menschen 3,4 zu fördern. Insbesondere hat EF-gerichtete Wanderung in einer Vielzahl von Zelltypen 5,6, einschließlich neuralen Vorläuferzellen (NPC) 7,8 nachgewiesen. Anlegen eines Gleichstroms (DC) EF ist nicht eine allgemein verfügbare Technik in den meisten Laboratorien. Wir haben detaillierte Protokolle für die Anwendung von DC EFs beschrieben, um Zell-und Gewebekulturen zuvor 5,11. Hier präsentieren wir eine Video-Demonstration der Standard-Methoden auf einem berechneten Feldstärke einzurichten 2D-Basis eind 3D-Umgebungen für NPCs und zu zellulären Reaktionen auf EF Stimulation in beiden einzigen Zelle Wachstumsbedingungen in 2D, und der organotypischen Rückenmark Scheibe in 3D untersuchen. Die Wirbelsäule ist ein idealer cordslice Empfänger Gewebe zum Studium NPC ex vivo Verhalten, nach der Transplantation, weil die zytoarchitektonischen Gewebeorganisation wird auch in diesen Kulturen 9,10 erhalten. Darüber hinaus ist diese ex vivo-Modell ermöglicht auch Verfahren, die derzeit technisch nicht möglich, Zellen in vivo mittels Zeitraffer-Aufnahme auf der Ebene einzelner Zellen zu verfolgen. Es ist von entscheidender Zelle muss auf das Verhalten nicht nur in einer 2D-Umgebung zu bewerten, sondern auch in einer 3D-organotypischen Bedingung, die die in vivo-Umgebung imitiert. Dieses System ermöglicht hochauflösende Bildgebung mit Deckglas-basierte Gerichte im Gewebe oder Organ Kultur mit 3D-Tracking einzelner Zellmigration in vitro und ex vivo und kann ein Zwischenschritt, bevor sie auf in sein vivo Paradigmen.
Protocol
Discussion
Die Protokolle verwenden wir auf der Basis früherer Studien 5,11. Mit Hilfe dieser Methoden stabilen Kultur und elektrischer Strom Bedingungen aufrecht erhalten, während ein EF-Agar über Brücken, Steinberg-Lösung und Ag / AgCl-Elektroden, um Zellen oder in Scheiben individuell gestaltet electrotactic Kammern von standardisierten und präzise Abmessungen kultiviert werden. Die Tiefe der Kammern kann eingestellt werden, um Platz für verschiedene Dicken Probe 11 zu, und im Falle von Zellen, Kamm…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde von der Royal Society URF Zuschuss UF051616, Großbritannien und den European Research Council StG Zuschuss 243261 BS unterstützt. Die Arbeit im Labor MZ wird auch durch eine California Institute of Regenerative Medicine Zuschuss RB1-01417 unterstützt.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
| FGF-basic Recombinant Human | Invitrogen | PHG0026 | 20 ng/mL |
| EGF Recombinant Human | Invitrogen | PHG0311 | 20 ng/mL |
| N2-Supplement (100X) liquid | Invitrogen | 02048 | |
| DMEM/F12 medium (high glucose) | Invitrogen | 31330-095 | |
| Poly-D-Lysine | Millipore | A-003-E | |
| Natural mouse Laminin | Invitrogen | 23017-015 | |
| Growth factor reduced Basement Membrane Matrix (Matrigel) | B.D. Biosciences | 354230 | |
| HEPES buffer | Gibco | 15630 | |
| McIlwain tissue chopper | The Mickle Laboratory Engineering Co Ltd | TC752-PD | |
| Dow Corning high-vacuum silicone grease | Sigma-Aldrich | Z273554 |
Referenzen
- Huttenlocher, A., Horwitz, A. R. Wound healing with electric potential. N. Engl. J. Med. 356, 303-303 (2007).
- McCaig, C. D., Rajnicek, A. M., Song, B. Controlling cell behavior electrically: current views and future potential. Physiol. Rev. 85, 943-943 (2005).
- Borgens, R. B., Jaffe, L. F., Cohen, M. J. Large and persistent electrical currents enter the transected lamprey spinal cord. PNAS. 77, 1209-1209 (1980).
- Shapiro, S., Borgens, R., Pascuzzi, R. Oscillating field stimulation for complete spinal cord injury in humans: a phase 1 trial. J. Neurosurg. Spine. 2, 3-3 (2005).
- Zhao, M., Song, B., Pu, J. Electrical signals control wound healing through phosphatidylinositol-3-OH kinase-gamma and PTEN. Nature. 442, 457-457 (2006).
- Yao, L., Shanley, L., McCaig, C. Small applied electric fields guide migration of hippocampal neurons. J. Cell. Physiol. 216, 527-527 (2008).
- Li, L., El-Hayek, Y. H., Liu, B. Direct-current electrical field guides neuronal stem/progenitor cell migration. Stem Cells. 26, 2193-2193 (2008).
- Meng, X., Arocena, M., Penninger, J. PI3K mediated electrotaxis of embryonic and adult neural progenitor cells in the presence of growth factors. Exp. Neurol. 227, 210-210 (2011).
- Bonnici, B., Kapfhammer, J. P. Bone marrow stromal cells promote neurite extension in organotypic spinal cord slice: significance for cell transplantation therapy. Neurorehabil. Neural Repair. 22, 447-447 (2008).
- Shichinohe, H., Kuroda, S., Tsuji, S. Bone marrow stromal cells promote neurite extension in organotypic spinal cord slice: significance for cell transplantation therapy. Neurorehabil. Neural Repair. 22, 447-447 (2008).
- Song, B., Gu, Y., Pu, j. Application of direct current electric fields to cells and tissues in vitro and modulation of wound electric field in vivo. Nature Protocol. 2, 1479-1479 (2007).
