外部から印加された直流電界における神経前駆細胞の移行動態の解析のための走電性アッセイ

Summary

このプロトコルでは、走電性の間に神経前駆細胞の転座に由来する成体脳のタイムラプスイメージングを可能にするために直流電界を印加することを許可するカスタムチャンバーを構築する方法を示します。

Abstract

哺乳類成体脳における神経幹細胞および前駆細胞の発見（以下総称して呼ばれる神経前駆細胞）（NPCは）神経再生戦略の開発のため、これらの細胞の多能性や増殖特性を利用することを目的とした研究の本体につながっている。そのような戦略の成功のための重要なステップは、外因性の移植後の病変部位に向かってNPCの動員であるかCNSの脳室周囲白質領域で発見された内因性の前駆体の応答を増強する。したがって、それは、推進導き、NPCの移行を強化するメカニズムを理解することが不可欠です。走電性として知られている現象 – 私たちの仕事は、NPCの移行を促進し、指示するために直流電界の利用（dcEFs）に焦点を当てています。内因性の生理的な電界が正常な発達と創傷修復中に細胞遊走のための重要な手がかりとして機能する。の薬理学的混乱アホロートル胚におけるトランス神経管電位は重度の発達奇形^1を引き起こします。このDCEF ^2-3の薬理強化や中断によって示されるように、創傷治癒のコンテキストでは、傷ついた角膜の修復速度が直接、損傷後生じる上皮創傷電位の大きさと相関している。我々は、外部から印加されたDCEFにさらされたときに成人上衣下NPCが試験管内で迅速かつ監督陰極移行を受けることを明らかにした。このプロトコルでは、高分解能、単一細胞レベルでディレク細胞体転座（マイグレーション）の長期観測のためのシンプルで効果的な走電性アッセイを作成するために私たちの研究室の手法について説明します。このアッセイは、トランスジェニックやノックアウトマウスでは、短鎖干渉RNA、または特定の受容体アゴニスト/アンタゴニストの使用を介して細胞の運動性にdCEFの伝達を制御するメカニズムを調査に適しているであろう。

Protocol

動物の取り扱いに関係するすべての手順は、制度ガイドライン（プロトコルはありません。20009387）に従い、トロント動物ケア委員会の大学によって承認された。次のメソッドは、該当する場合、層流フードで、無菌のツールやテクニックを使用して実行されるべきである。 以下のプロトコルのテキストでは、フレーズ "EFH-SFMは"上皮細胞増殖因子、塩基性線維芽?…

Representative Results

キネマティック解析は、250 mVの/ミリメートルDCEFの存在下で、未分化なNPCが陰極に向かって非常に導かれ、急速な走電性（ 図5A、映画1）を示すことが明らかになった。 DCEFの非存在下では、細胞のランダムな動きが（ 図5B、ムービー2）が観察された。この電界強度では、未分化のNPCの> 98％が撮像されているために全体の6〜8時間のために移行し、死細胞は移行され…

Discussion

このプロトコルは、先行研究^7-9のよく確立された方法の中から適応されています。 Galvanotactic室は、細胞播種の閉じ込めのためのよく独立したガラス張りの建設を含むさまざまなテクニック、のさまざまな方法を使って、または中央トラフ^10,11の微細加工にCO ₂レーザーアブレーション法を用いて構築することができる。いくつかのテクニックは他よりも面倒でコスト?…

Materials

Name of item	Company	Catalogue number	Comments
			Neural Precursor Cell Isolation
2M NaCl	Sigma	S5886	11.688 g dissolved in 100 ml dH2O
1M KCl	Sigma	P5405	7.456 g dissolved in 100 ml dH2O
1M MgCl2	Sigma	M2393	20.33 g dissolved in 100 ml dH2O
155 mM NaHCO3	Sigma	S5761	1.302 g dissolved in 100 ml dH2O
0.5M Glucose	Sigma	G6152	9.01 g dissolved in 100 ml dH2O
108 mM CaCl2	Sigma	C7902	1.59 g dissolved in 100 ml dH2O
Penicillin-streptomycin	Gibco	15070
Bovine pancreas trypsin	Sigma	T1005
Sheep testes hyaluronidase	Sigma	H6254
Kynurenic acid	Sigma	K3375
Ovomucoid trypsin inhibitor	Worthington	LS003086
DMEM	Invitrogen	12100046
F12	Invitrogen	21700075
30% Glucose	Sigma	G6152
7.5% NaHCO3	Sigma	S5761
1M HEPES	Sigma	H3375	23.83 g dissolved in 100 ml dH2O
L-glutamine	Gibco	25030
EGF	Invitrogen	PMG8041	Reconstitute in 1 ml of hormone mix and aliquot into 20 μl units.
FGF	Invitrogen	PHG0226	Reconstitute in 0.5 ml of hormone mix and aliquot into 20 μl units.
Heparin	Sigma	H3149
Apo-transferrin	R&D Systems	3188-AT	0.1 g dissolved into 4 ml dH20
Putrescine	Sigma	P7505	Dissolve 9.61 mg into Apo-transferrin solution
Insulin	Sigma	I5500	Dissolve 25 mg into 0.5 ml of 0.1N HCl and add to 3.5 ml of dH20
Selenium	Sigma	S9133
Progesterone	Sigma	P6149
Standard Dissection Tools	Fine Science Tools
Dissection microscope	Zeiss	Stemi 2000
			Galvanotaxis Chamber Preparation
Square glass cover slides	VWR	16004
6N Hydrochloric Acid	VWR	BDH3204-1
High vacuum grease	Dow Corning
60 mm Petri dishes	Fisher Scientific	0875713A
Poly-L-lysine	Sigma	P4707
Matrigel	BD Biosciences	354234	Thaw and aliquot into 150 μl units
FBS	Invitrogen	10082139	Only use if inducing NPC differentiation, otherwise use SFM + EFH culture media as indicated above
Counting microscope	Olympus	CKX41
			Live Cell Time-Lapse Imaging
Silver wire	Alfa Aesar	11434
UltraPure Agarose	Invitrogen	15510-027
Heat Inactivated FBS	Sigma	16140071
PVC tubing	Fisher Scientific	80000006	3/32″ID x 5/32″OD
Bleach	Clorox
10 cc syringe	BD	309604
18 gauge needle	BD	305195
Dremel drill	Dremel	Model 750
Inverted microscope equipped with humidified, incubated chamber	Zeiss	Axiovert-200M
			Recipes Item Volume 2M NaCl 6.2 ml 1M KCl 0.5 ml 1M MgCl2 0.32 ml 155mM NaHCO3 16.9 ml 1M Glucose 1 ml 108 mM CaCl2 0.09256 ml Penicillin-streptomycin 1 ml Autoclaved water 74 ml Artificial cerebrospinal fluid Item Volume or Mass Artificial cerebrospinal fluid 30 ml Bovine pancreas trypsin 40 mg Sheep testes hyaluronidase 22.8 mg Kynurenic acid 5 mg Trypsin Solution Item Volume or Mass SFM 15 ml Ovomucoid trypsin inhibitor 10 mg Trypsin Inhibitor Solution Item Volume Autoclaved water 37 ml 10X DMEM/F12 10 ml 30% Glucose 2 ml 7.5% NaHCO3 1.5 ml 1M HEPES 0.5 ml Transferrin, Putrescine solution 4 ml 25 mg insulin solution 4 ml Selenium 100 μl Progesterone 100 μl Hormone Mix (100 ml total, store at -20 °C) Item Volume Autoclaved water 37.5 ml 10X DMEM/F12 (3:1) 5 ml 30% Glucose 1 ml 7.5% NaHCO3 0.75 ml 1M HEPES 0.25 ml Hormone mix 5 ml L-glutamine 0.5 ml Penicillin-streptomycin 0.5 ml Serum Free Media EFH-SFM: add 10 μl of EGF, 10 μl of FGF, and 3.66 μl of Heparin FBS-SFM: add 0.5 ml FBS Item Volume Matrigel 150 μl SFM 3.6 ml Matrigel Solution Matrigel aliquot should be placed in a box of ice and allowed to thaw slowly over 4-5 hours to form a viscous liquid before mixing with SFM. This will ensure the formation of a smooth layer of Matrigel substrate. If not thawed slowly, the resulting substrate will contain clumps of Matrigel, possibly hindering cell migration. Item Volume or Mass UltraPure Agarose 300 mg in 10 ml ddH20 SFM Heat Inactivated FBS 8 ml 2 ml Matrigel Solution Mix 8 ml of SFM with 2 ml heat inactivated FBS in a 15 cc falcon tube. Mix agarose with 10 ml ddH20 in an Erlenmeyer flask, and heat in a microwave for 30 sec in 10-sec intervals, ensuring to remove the solution from the microwave after each 10-sec interval and thoroughly mix. Following the final 10-sec microwave period, mix the agarose solution with the SFM/FBS solution and store in a 57 °C water bath.