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Articolo metodologico

Trasporto assonale di Organanelle nelle colture del motoneurone utilizzando il sistema di camere microfluidiche

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DOI:

10.3791/60993

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5 maggio 2020

 ,  ,  ,  , 

* These authors contributed equally

In questo articolo

Sommario

Il trasporto assonale è un meccanismo cruciale per la salute dei motoneuroni. In questo protocollo forniamo un metodo dettagliato per tracciare il trasporto assonale di compartimenti acidi e mitocondri negli assoni dei motoneuroni utilizzando camere microfluidiche.

Abstract

I motoneuroni (MN) sono cellule altamente polarizzate con assoni molto lunghi. Il trasporto assonale è un meccanismo cruciale per la salute di MN, contribuendo alla crescita neuronale, allo sviluppo e alla sopravvivenza. Descriviamo un metodo dettagliato per l'uso di camere microfluidiche (MFC) per il monitoraggio del trasporto assonale di organelli etichettati fluorescenti negli assoni MN. Questo metodo è rapido, relativamente poco costoso, e consente il monitoraggio di segnali intracellulari nello spazio e nel tempo. Descriviamo un protocollo passo dopo passo per: 1) Fabbricazione di MFC polidimetilsiloxane (PDMS); 2) placcatura degli esanti del midollo spinale ventrale e coltura dissociata MN nelle MFC; 3) Etichettatura dei mitocondri e dei compartimenti acidi seguita dall'immaginazione confocale viva; 4) Analisi manuale e semiautomatica del trasporto assonale. Infine, dimostriamo una differenza nel trasporto di mitocondri e compartimenti acidi di HB9::GFP del midollo spinale ventrale degli assoni explant come prova della validità del sistema. Complessivamente, questo protocollo fornisce uno strumento efficiente per studiare il trasporto assonale di vari componenti assonali, nonché un manuale semplificato per l'utilizzo di MFC per aiutare a scoprire le possibilità spaziali sperimentali.

Introduzione

Le MN sono cellule altamente polarizzate con lunghi assoni, che raggiungono fino a un metro di lunghezza negli esseri umani adulti. Questo fenomeno crea una sfida critica per il mantenimento della connettività e della funzione MN. Di conseguenza, le MN dipendono da un corretto trasporto di informazioni, organelli e materiali lungo gli assoni dal loro corpo cellulare alla sinapsi e alla schiena. Vari componenti cellulari, come proteine, RNA e organelli, vengono trasportati regolarmente attraverso gli assoni. I mitocondri sono organelli importanti che vengono regolarmente trasportati in MN. I mitocondri sono essenziali per la corretta attività e funzione delle MN, respo....

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Protocollo

La cura e il trattamento degli animali in questo protocollo sono stati eseguiti sotto la supervisione e l'approvazione del Comitato universitario di Tel Aviv per l'etica animale.

1. Preparazione MFC

  1. Fusione PDMS negli stampi primari (Figura 1)
    1. Acquistare o creare stampi primari (wafer) seguendo un protocollo dettagliato9.
    2. Utilizzare l'aria pressurizzata per rimuovere qualsiasi tipo di sporco dalla piattaforma wafer prima di procedere alla fase di rivestimento. La superficie dei wafer dovrebbe apparire liscia e chiara.
    3. Riempire un contenitore con 50....

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Risultati

Seguendo il protocollo descritto, gli espiantati embrionali HB9::GFP del midollo spinale sono stati coltivati in MFC (Figura 4A). Gli espiantati sono stati coltivati per 7 giorni, quando gli assoni sono stati completamente attraversati nel vano distale. Mitotracker Deep Red e Lysotracker Coloranti rossi sono stati aggiunti ai compartimenti distale e prossimali al fine di etichettare i mitocondri e scomparti acidi (Figura .......

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Discussione

In questo protocollo, descriviamo un sistema per monitorare il trasporto assonale di mitocondri e compartimenti acidi nei motoneuroni. Questa piattaforma in vitro semplificata consente un controllo preciso, il monitoraggio e la manipolazione dei compartimenti neuronali subcellulari, consentendo l'analisi sperimentale delle funzioni locali dei motoneuroni. Questo protocollo può essere utile per studiare malattie MN come la SLA, per concentrarsi sulla comprensione del meccanismo sottostante di disfunzione del trasporto ass.......

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Dichiarazioni

Gli autori non dichiarano alcun conflitto di interessi.

Ringraziamenti

Questo lavoro è stato sostenuto da sovvenzioni della Israel Science foundation (ISF, 561/11) e del Consiglio europeo della ricerca (ERC, 309377).

....

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
35mm Fluodish – piatto con fondo in vetroWorld Precision Instruments WPIFD35-100
50mm Fluodish – piatto con fondo in vetroWorld Precision Instruments WPIFD5040-100
Andor iXon DU-897 EMCCD cameraAndor
ARA-C (citosina β-D-arabinofuranoside)Sigma-AldrichC1768stock di 2mM in filtrato DDW
B-27 Integratore (50X)Thermo Fisher17504044
BDNFAlomone LabsB-250Diluire a 10 µ g/mL in ddw filtrato con 0,01% BSA)Punzone
biopsia da 1,25 mmWorld Precision Instruments WPI504530Per la preparazione di un punzone per biopsia MFC di grandi dimensioni
da 6 mmWorld Precision Instruments WPI504533Per la preparazione di un piccolo
punzone per biopsiaWorld Precision Instruments WPI504534Per la preparazione di un grande
MFC Bitplane Software Imaris - versione 8.4.1Imaris
Albumina di siero bovino (BSA)Sigma-Aldrich#A3311-100G5% p/v in ddw
ClorotrimetilsilanoSigma-Aldrich#386529-100ML
CNTFAlomone LabsC-240Diluire a 10 &; g/mL in ddw filtrato con 0,01% BSA)
Gradiente di densità Medium - OptiprepSigma-AldrichD1556
Deossiribonucleasi I (DNAsi) da pancreas bovinoSigma-AldrichDN-25stock 10mg/mL in neurobasale
Dow Corning Grasso siliconico ad alto vuotoSigma-AldrichZ273554-1EAPer la preparazione di stampi epossidici
DPBS 10XThermo Fisher#14200-067Diluire 1:10 in DDW
Pinze fini Dumont #55 0,05 & volte; 0,02 mmFST
Indurente epossidicoTrias Chem S.R.LIPE 743Per la preparazione di stampi epossidici
Resina epossidicaTrias Chem S.R.LRP 026UVPer la preparazione di stampi epossidici
Software FIJIImageJ
GDNFAlomone LabsG-240Diluire a 10 &; g/mL in ddw filtrato con 0,01% BSA)
Glutamax 100XThermo Fisher#35050-038
HB9:GFP ceppo di topiJackson Laboratories Jackson Laboratories005029
HBSS 10XThermo Fisher#14185-045Diluire 1:10 in ddw con l'aggiunta dell'1% P/S e filtro
iQ softwareAndor
Iris forbici, curve, 10 cmAS Medizintechnik11-441-10
Forbici per iride, dritte, 9 cmAS Medizintechnik11-440-09
LamininSigma-Aldrich#L-2020
Leibovitz's L-15 MediumThermo Fisher11415064
LysoTracker RedThermo FisherL7528
Mitotracker Deep-Red FMThermo FisherM22426
Mezzo neurobasaleThermo Fisher21103049
Nikon Eclipse Ti micorscopioNikon
Penicillina-Streptomicina (P/S) SoluzioneBiological Industries03-031-1
Poli-L-Ornitina (PLO)Sigma-Aldrich#P8638Diluire 1:1000 in kit di elastomero siliconico flitered 1X PBS
Sylgard 184DOW Corning Corporation#3097358-1004
Tripsina da pancreas bovinoSigma-AldrichT1426stock 25 mg / mL in 1XPBS
Vannas molle forbici di microdissezione, lama da 3 mmFST15000-00
Yokogawa CSU X-1Yokogawa
per MFC da 7 mm 1125520

Riferimenti

  1. Misgeld, T., Schwarz, T. L. Mitostasis in Neurons: Maintaining Mitochondria in an Extended Cellular Architecture. Neuron. 96, 651-666 (2017).
  2. Devine, M. J., Kittler, J. T. Mitochondria at the neuronal presynapse in health and disease. Nature Reviews Neu....

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Ristampe e permessi

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