Genetische Studie van de regeneratie van axonen met gekweekte volwassen dorsale wortel ganglion neuronen
Summary
Een<em> In vitro</em> Model voor genetische studie van regeneratie van axonen met gekweekte volwassen muis dorsale wortel ganglion neuronen wordt beschreven. De methode omvat een re-suspension/re-plating stap naar axon opnieuw groei mogelijk te maken van neuronen ondergaat genetische manipulatie. Deze aanpak is vooral handig voor verlies-van-functie studies van regeneratie van axonen met behulp van RNAi-gebaseerde proteïne knockdown.
Abstract
Het is algemeen bekend dat volwassen neuronen in het centrale zenuwstelsel (CZS) kunnen niet hun axonen regenereren na blessures als gevolg van verminderde intrinsieke vermogen om axon groei en een vijandige omgeving in de volwassen CZS 1,2 ondersteunen. In tegenstelling tot volwassen neuronen in het perifere zenuwstelsel (PNS) gemakkelijk te regenereren na blessures 3. Volwassen dorsale wortel ganglion (DRG) neuronen zijn goed bekend bij krachtig regenereren na perifere zenuwletsels. Elke DRG neuronen groeit een axon van de cel soma, met vestigingen in twee axonale bedrijfstakken: een perifere tak innerveren perifere doelen en een centrale vestiging zich uitstrekt tot in het ruggenmerg. Letsel van de DRG perifere axonen resulteert in een aanzienlijke regeneratie van axonen, dat de door centrale axonen in het ruggenmerg slecht regenereren na het letsel. Echter, als de perifere axonale schade optreedt voorafgaand aan het ruggenmerg (een proces genaamd de conditionering laesie), regeneratie van het centrum van axonen is greatly verbeterd 4. Bovendien is de centrale axonen van DRG neuronen dezelfde vijandige omgeving als dalende corticospinale axonen in het ruggenmerg. Samen, wordt verondersteld dat de moleculaire mechanismen die regeneratie van axonen van de volwassen DRG neuronen kan worden aangewend om CNS regeneratie van axonen te verbeteren. Als gevolg daarvan zijn volwassen DRG neuronen nu op grote schaal gebruikt als een modelsysteem om te studeren regeneratieve axon groei van 5-7.
Hier beschrijven een werkwijze voor volwassenen DRG neuron cultuur kan worden gebruikt voor genetische studie van axon regeneratie in vitro. In dit model volwassen DRG neuronen zijn genetisch gemanipuleerd via elektroporatie-gemedieerde gen transfectie 6,8. Door transfecteren neuronen met DNA-plasmide of Si / shRNA, deze aanpak maakt zowel winst-en verlies-van-functie experimenten om te onderzoeken de rol van elk gen-of-interest in axon groei van volwassen DRG neuronen. Wanneer neuronen worden getransfecteerd met si / shRNA, de beoogde endogene eiwit ismeestal leeg is na het 3-4 dagen in cultuur, gedurende welke tijd robuuste axongroei al heeft plaatsgevonden, waardoor de verlies-van-functie studies minder effectief. Als oplossing voor dit probleem beschreven methode omvat een resuspensie en opnieuw uitplaten stap na transfectie, waardoor axons opnieuw groeien neuronen in afwezigheid van de gerichte eiwit. Tot slot geven we een voorbeeld van het gebruik van deze in vitro model om de rol van een axon regeneratie-geassocieerde gen, c-Jun, studeren in het bemiddelen axon groei van volwassen DRG neuronen 9.
Protocol
Discussion
Volwassen DRG neuronen hun axonen regenereren robuust na perifere zenuwschade in vivo en in vitro, en zo een nuttig systeem om regeneratie van axonen studie bij volwassen dieren. In vitro cultuur van volwassen DRG neuronen wordt steeds een veel gebruikte methode om de moleculaire mechanismen te onderzoeken waardoor regeneratie van axonen wordt geregeld. De in vitro procedure van het kweken van volwassen muis DRG neuronen die hier in staat stelt snel en doeltreffend genetische studie v…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd ondersteund door subsidies te FZ uit NIH (R01NS064288) en de Craig H. Neilsen Foundation.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number |
| MEM | Invitrogen | 11090-081 |
| Poly-D-Lysine hydrobromide | Sigma -Aldrich | P6407 |
| Laminin | Invitrogen | 23017-015 |
| 5-fluoro-2-deoxyuridine | Sigma -Aldrich | F0503 |
| Uridine | Sigma -Aldrich | U3003 |
| Collagenase A | Roche | 10103578001 |
| TrypLE Express | Invitrogen | 12604-013 |
| Fetal bovine serum | Invitrogen | 10270-098 |
| Penicillin-streptomycin (100X) | Invitrogen | 15140-122 |
| GlutaMAX-I (100X) | Invitrogen | 35050-038 |
| Glass coverslips (#1) | Electron Microscopy sciences | 72196-12 |
| 24 well cell culture plate | Becton Dickinson | 35-3047 |
| 1X PBS | Mediatech | 21-040-CV |
| Sterile, distilled and deionized water | Mediatech | 25-055-CV |
| Nucleofector and electroporation Kits for Mouse Neurons | Lonza | VPG-1001 |
| ON-TARGETplus siRNA against c-Jun | Dharmacon | L-043776 |
| Anti–βIII tubulin antibody (Tuj-1) | Covance | MMS-435P |
| ProLong Gold Antifade mounting solution | Invitrogen | P36930 |
References
- Yiu, G., He, Z. Glial inhibition of CNS axon regeneration. Nat. Rev. Neurosci. 7, 617-627 (2006).
- Liu, K., Tedeschi, A., Park, K. K., He, Z. Neuronal Intrinsic Mechanisms of Axon Regeneration. Annu. Rev. Neurosci. , (2010).
- Zhou, F. Q., Snider, W. D. Intracellular control of developmental and regenerative axon growth. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. 361, 1575-1592 (2006).
- Neumann, S., Woolf, C. J. Regeneration of dorsal column fibers into and beyond the lesion site following adult spinal cord injury. Neuron. 23, 83-91 (1999).
- Liu, R. Y., Snider, W. D. Different signaling pathways mediate regenerative versus developmental sensory axon growth. J. Neurosci. 21, RC164 (2001).
- Zhou, F. Q. Neurotrophins support regenerative axon assembly over CSPGs by an ECM-integrin-independent mechanism. J. Cell Sci. 119, 2787-2796 (2006).
- Zou, H., Ho, C., Wong, K., Tessier-Lavigne, M. Axotomy-induced Smad1 activation promotes axonal growth in adult sensory neurons. J. Neurosci. 29, 7116-7123 (2009).
- Zhou, F. Q., Zhou, J., Dedhar, S., Wu, Y. H., Snider, W. D. NGF-induced axon growth is mediated by localized inactivation of GSK-3beta and functions of the microtubule plus end binding protein APC. Neuron. 42, 897-912 (2004).
- Saijilafu, E. M., Hur, F. Q., Zhou, Genetic dissection of axon regeneration via in vivo electroporation of adult mouse sensory neurons. Nat. Commun. 2, 543-54 (2011).
- Costigan, M. Replicate high-density rat genome oligonucleotide microarrays reveal hundreds of regulated genes in the dorsal root ganglion after peripheral nerve injury. BMC Neurosci. 3, 16 (2002).
- Xiao, H. S. Identification of gene expression profile of dorsal root ganglion in the rat peripheral axotomy model of neuropathic pain. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99, 8360-8365 (2002).
- Michaelevski, I. Signaling to transcription networks in the neuronal retrograde injury response. Sci. Signal. 3, ra53 (2010).
