최소한의 척수 상해의 마우스 모델에서 내 인 성 신경 줄기 세포 활성화 평가 Neurosphere 분석 결과
Summary
여기, 예비 중앙 운하 틈새 주택 내 인 성 신경 줄기 세포 (NSCs) 성인 마우스에서 최소한의 척수 상해 모델의 성능을 보여 줍니다. 우리는 활성화 및 마이그레이션 고 원시적인 NSCs 부상 다음의 척도를 neurosphere 분석 실험을 사용 하는 방법을 보여줍니다.
Abstract
성인 포유류 척수에서 신경 줄기 세포 (NSCs)는 공부 생체 외에서 neurosphere 분석 결과 사용 하 여 될 수 있는 뇌 세포의 상대적으로 mitotically 무부하 인구. 이 식민지 형성 분석 결과 접시;에 외 인 요인 NSCs의 반응을 하는 강력한 도구 그러나,이 또한 힘의 적당 한 이해 및 분석 결과의 한계 vivo에서 조작의 효과 연구를 사용할 수 있습니다. 임상 관심의 한 조작 생 NSC 활성화에 상해의 영향 이다. 척수 상해의 현재 모델 제공이 줄기 세포가 있는 상해의 사이트에 NSC 틈새의 파괴를 일으킬 하는 일반적인 타 박상, 압축, 및 transection 모델의 심각도 공부에 대 한 도전. 여기, 우리는 성인 마우스 척수의 낮은 흉부 수준 (t 7/8)의 표면 dorsolateral 표면에 지역화 된 손상을 초래 하는 최소한의 부상 모델을 설명 합니다. 이 부상 모델 상해의 수준에서 중앙 운하를 예비 하 고 부상에 따라 다양 한 시간 지점에서 병 변의 수준에 있는 NSCs의 분석 합니다. 여기, 우리가 어떻게 neurosphere 분석 결과 척수 뇌 영역-기본 및 최종 NSCs에 있는 NSCs의 두 개의 별개, 직계-관련, 인구의 활성화 연구에 이용 될 수 있다 표시 (pNSCs와 dNSCs, 각각). 상해 및 백색 질 부상 사이트의 수준에서 뇌 영역에서 이러한 NSCs 문화를 격리 하는 방법을 보여 줍니다. 수술 후 척수 해 우리의 pNSC 및 부상된 코드 컨트롤, 상해를 통해 그들의 활성화를 말하기에 비해 뇌 영역에서 dNSC에서 파생 된 neurospheres의 증가 수 보여줍니다. 또한, 부상, 다음 dNSC에서 파생 된 neurospheres 격리 될 수 있습니다 부상 사이트에서-상해의 사이트에 그들의 뇌 틈새에서 마이그레이션할 NSCs의 능력을 보여주는.
Introduction
중앙 신 경계 모든 다른 성숙한 신경 세포 유형1,2,,34를 수 있는 자체 갱신, multipotent 줄기 세포의 부분 모집단을 포함 되어 있습니다. 이러한 신경 줄기 세포 (NSCs) 뇌와 척수에서 전문된 틈새에 있으며 증식, 마이그레이션, 성숙한 신경 세포로 분화 하는 부상에 따라 활성화 될 수 있다. NSCs 및 그들의 자손 대뇌 피 질의 부상 모델5,6부상 사이트로 마이그레이션할 표시 되었습니다. 두뇌에 있는 NSCs 측면 심에서 그들은 이다 glial 흉터 대형7을에 분화 상해의 사이트에 마이그레이션할 표시 되었습니다. 그러나 척수,, 몇 가지 연구 수행 되었습니다 다음 척수 상해 회복을 촉진 하이 같은 생 NSCs를 다룰 수 있습니다 경우에 게. 실제로, 현재 논쟁이 있다 활성화는 척수에 줄기 세포 수영장의 중앙 운하8 안 감 뇌 틈새의 직접적인 물리적 손상에 필요한 지 여부 또는 경우는 척추에 손상을 코드 실질 (줄기를 떠나 그대로 셀 틈새)은 생 NSCs9활성화 충분 합니다.
척수 상해 (SCI) 모델의 수는 급성과 만성 부상의 병 태 생리학을 공부 하 이용 되었다. 이 모델 또한 neuroprotection, immunomodulation, 개발 세포 이식/대체 전략10,,1113를 통해 SCI를 치료에 잠재적인 치료를 테스트에 사용 되었습니다. 현재 모델에는 코드14,15에서 대규모 기능적인 적자 뿐 아니라 광범위 한 병 변 및 현상을 일으킬 압축 및 타 박상 부상 포함 됩니다. 결과 glial 흉터는 대부분 척수16의 너비/둘레의 함께 여러 척추 세그먼트를 확장할 수 있습니다. 따라서, 이러한 모델은 임상 관련, 그들은 줄 부상 다음 생 NSCs의 응답을 공부 하 고 중요 한 과제. 중앙 채널17을 마련할 수 있는 상해의 온화한 형태를 적용할 수 있습니다 부상의 화학 모델을 확인 하 고 있습니다. 그러나, 이러한 유형의 부상 demyelination SCI와 관련 된에 초점을 하 고 하지 임상 관련 모델 외상 문화와 관련 된 물리적 또는 기계적 손상에 대 한
현재 부상 모델의 한계를 해결 하기 위해 우리는 바늘 트랙 최소한의 과학 모델, 원래는 쥐9, 성인 마우스 모델에서 응용 프로그램에 대 한 개발을 적응 시켰다. 우리의 적응된 부상 모델 마우스 척수의 dorsolateral 지역의 일관 된 병 변을 만들 수 있으며 상해의 수준에 중앙 운하 예비. 이 모델의 장점은 NSC 속도 론 연구 허가 상해 및 그들의 잠재적인 방사형 마이그레이션 상해의 사이트에 다음. 마우스 모델의 사용 또한 생 NSCs와 부상에 따라 그들의 자손의 혈통 추적을 허용 하는 유전자 변형 마우스의 사용을 허용 합니다. 생체 외에서 neurosphere 분석 결과이 프로토콜에 도입의 수정 된 양식을 사용 하 여 NSCs의 속성 평가 추가 수 있습니다.
Neurosphere 분석 결과 생체 외에서 식민지 형성 분석 결과 mitogens 존재 NSCs의 격리를 허용 하는. 클론 도금 밀도에서 개별 NSCs NSCs의 작은 부분 모집단 및 창시자18,19의 대부분의 구성 하는 셀의 부동성 구형 식민지를 확산. 우리의 프로토콜에서 척수의 뇌 영역에서 두 개의 별개, 직계 관련 NSCs의 설명-초기 조건 하에서 그리고 우리의 최소한의 과학 모델에 따라. 확실 한 신경 줄기 세포 (dNSCs) 익스프레스 nestin 및 폐해 fibrillary 산 성 단백질 (GFAP)와 표 피 성장 인자 (EGF), 섬유 아 세포 성장 인자 (FGF) 및 헤 파 린 (함께 불리 EFH)20의 성장 된다. 이러한 dNSCs 거의 neurospheres에 시험관에게 상승을 주는 순진한 척수에 드물다. 그러나, 우리는 dNSCs 다음 최소한의 과학, 뇌 지역21에서 분리 된 neurospheres의 숫자를 확대 활성화 됩니다 보여줍니다. 기본 신경 줄기 세포 (pNSCs)은 신경 줄기 세포 계보에서 dNSCs의 업스트림. pNSCs의 pluripotency 마커 Oct4, 상당히 드문, 익스프레스 저급 고 백혈병 금지 요인 (LiF) 응답22. pNSCs neurospheres 주 문화;에 있는 myelin 기본적인 단백질 (MBP)의 존재로 인해 성인 마우스 척수에서 격리 때 형성 하지 않는다 그러나, pNSC neurospheres MBP 결핍 생쥐에서 격리 될 수 있습니다 및 그들의 숫자는 확장된 다음 부상-dNSCs21비슷합니다. 마지막으로, 우리 보여 dNSC에서 파생 된 neurospheres 일찍 최소한의 영향은 다음 번에 상해에의 사이트에서 고립 될 수 있다 이러한 결과 우리의 부상 모델 및 분석 실험 그들의 능력을 확산 하 고 부상에 대 한 응답에서 마이그레이션할 같은 뇌 NSCs의 활성화 특성을 평가할 수 있습니다 보여 줍니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
외과 절차 동안 어디 연구원 동물 사이 가변성을 최소화 하 고 최적의 결과 얻기에 특히 주의 기울여야 한다 몇 가지 중요 한 단계가 있다. 해야 합니다 주의 (isoflurane) 흡입된 마 취와 수술 중 마 취 장기간된 노출27와 신경 보호 효과를 표시 되었습니다로. 따라서, 부상에 따라 척수의 재생 능력, 공부를 할 때 신속 하 고 혼란 변수를 방지 하기 위해 가능한 한 효율적으로 수술을 ?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 Krembil 재단 (운영 보조금 CMM)에 의해 자금을. WX 칼튼 마가렛 스미스 학생 상 받는 했다. NL는 온타리오 대학원 장학금을 받았다.
Materials
| Agricola Retractor | Fine Science Tools | 17005-04 | |
| Moria Vannas-Wolff Spring Scissors (Curved) | Fine Science Tools | 15370-50 | Customize when ordering to get blunted tips |
| Graefe Forceps (Straight, 1×2 Teeth) | Fine Science Tools | 11053-10 | |
| Extra Fine Graefe Forceps (Curved, Serrated) | Fine Science Tools | 11152-10 | Or any other forceps for suturing |
| Hartman Hemostats (Straight) | Fine Science Tools | 13002-10 | Or any other appropriate for suturing |
| Scalpel Handle #3 | Fine Science Tools | 10003-12 | Or any other appropriate |
| Hair clippers | amazon.ca | https://www.amazon.ca/Wahl-Professional-8685-Classic-Clipper/dp/B00011K2BA | or any other appropriate |
| Stereotaxic instrument | Stoeling | 51500 | or any other appropriate |
| Buprenorphine | or any appropirate sanctioned my animal care facility | ||
| Meloxicam | or any appropriate sanctioned by animal care facility | ||
| Tears Naturale P.M. | Alcon | https://www.amazon.ca/Alcon-Tear-Gel-Liquid-Eye-Gel/dp/B00HHXGUXE | or any other appropriate |
| Isoflurane | Baxter International Inc | DIN 02225875 | or any other appropriate for anesthesia |
| Q-tips Cottom Swabs | amazon.ca | https://www.amazon.ca/Q-Tips-Cotton-Swabs-500-Count/dp/B003M5UO6U/ref=pd_lpo_vtph_194_bs_tr_img_1/140-7113119-8364127?_encoding=UTF8&psc=1&refRID=JC16N542KVRF2N62N3DS | |
| Cotton Gauze | Fisher Scientific | 13-761-52 | |
| 30G Needles | Becton Dickinson | 305106 | For Injury |
| 25G Needles | Becton Dickinson | 305122 | For Drug injections |
| 1mL Syringes | Becton Dickinson | 3090659 | for drug injections |
| 3mL Syringes | Becton Dickinson | 309657 | for fluid injections |
| 4-0 Suture | uoftmedstore.com | 2297-VS881 | for skin suturing |
| 6-0 Suture | uoftmedstore.com | VS889 | for muscle suturing |
| Polysporin ointment | amazon.ca | 102051 | |
| Isoflurane Vaporizer | VetEquip | 901806 | |
| 15mL conical tubes | ThermoFisher | Any appropriate | |
| Petri Dishes | ThermoFisher | any appropriate | |
| Trypan Blue | ThermoFisher | Any | |
| Hemocytometer | ThermoFisher | Any appropriate | |
| Centrifuge | ThermoFisher | Any appropriate | |
| Standard Dissection Tools | Fine Science Tools | ||
| Dissection Microscope | Zeiss | Stemi 2000 | |
| Counting Microscope | Olympus | CKX41 | |
| Neural Basal-A Medium | Invitrogen | 10888-022 | |
| B27 | Invitrogen | 17404-044 | |
| Penicillin- Streptomycin | Gibco | 15070 | |
| L- Glutamine | Gibco | 25030 | |
| DMEM | Invitrogen | 12100046 | |
| F12 | Invitrogen | 12700075 | |
| 30% Glucose | Sigma | G6152 | 1M- 9.01g in 100mL dH2O |
| 1M Glucose | |||
| 7.5% NaHCO3 | Sigma | S5761 | 155mM- 1.30g in 100mL dH2O |
| 155mM NaHCO3 | |||
| 1M HEPES | Sigma | H3375 | 23.83 g in 100mL dH2O |
| Apo-Transferrin | R&D Systems | 3188-AT | |
| Putrescine | Sigma | P7505 | |
| Insulin | Sigma | I5500 | |
| Selenium | Sigma | S9133 | |
| Progesterone | Sigma | P6149 | |
| Papain Dissociation System | Worthington Biochemical Corporation | PDS | 1 vial of papain can be used for 2 samples |
| Epidermal Growth Factor | Invitrogen | PMG8041 | Powder reconstituted with 1mL Hormone Mix and aliquoted into 20uL vials to be stored in freezer |
| Fibroblast Growth Factor | Invitrogen | PHG0226 | Powder reconstituted with 0.5mL Hormone Mix and aliquoted into 20uL vials to be stored in freezer |
| Heparin | Sigma | H3149 | |
| Leukemia Inhibitory Factor | In House | ||
| Trypan Blue | |||
| Hemocytometer | |||
| 24 well Plates | NUNC | ||
| 2M NaCl | Sigma | S5886 | 11.69g in 100mL dH2O |
| 1M KCL | Sigma | P5405 | 7.46g in 100mL dH2O |
| 1M MgCl2 | Sigma | M2393 | 20.33g in 100mL dH2O |
| 108mM CaCl2 | Sigma | C7902 | 1.59g in 100mL dH2O |
References
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