Um Ensaio Galvanotaxis para Análise de Precursores Neurais Cinética migração celular em um campo aplicado externamente Corrente Contínua Elétrica

Summary

Neste protocolo demonstramos como construir câmaras personalizados que permitem a aplicação de um campo elétrico de corrente contínua para permitir lapso de tempo de imagem do cérebro adulto derivado translocação de células neurais precursor durante galvanotaxis.

Abstract

A descoberta de haste neural e células progenitoras (colectivamente denominadas células precursoras neurais) (NPCs) no cérebro de mamíferos adultos tem levado a um corpo da investigação sobre a utilização das propriedades multipotentes e proliferativa destas células para o desenvolvimento de estratégias neuroregenerative. Uma etapa essencial para o sucesso de tais estratégias é a mobilização de NPCs para um local da lesão após transplante exógena ou para aumentar a resposta dos precursores endógenos, que são encontradas na região periventricular do SNC. Assim, é essencial para compreender os mecanismos que promovem, orientar e melhorar a migração NPC. O nosso trabalho centra-se na utilização de corrente contínua de campos elétricos (dcEFs) para promover e migração NPC direta – um fenômeno conhecido como galvanotaxis. Endógenos fisiológicos campos elétricos funcionam como pistas fundamentais para a migração de células durante o desenvolvimento normal e da cicatrização. Perturbação farmacológica dotrans-neural potencial tubo em embriões axolotl provoca graves malformações do desenvolvimento ^1. No contexto da cicatrização de feridas, a taxa de reparação de córnea ferida está directamente correlacionada com a magnitude do potencial epitelial que surge após a lesão, como mostrado pela melhoria farmacológica ou ruptura dessa dcEF ^2-3. Nós demonstramos que o adulto NPCs subependimários sofrer rápida e dirigido migração catódica in vitro quando exposto a uma dcEF aplicado externamente. Neste protocolo, descrevemos nossas técnicas de laboratório para a criação de um ensaio galvanotaxis simples e eficaz para alta resolução, longo prazo de observação de translocação dirigido célula do corpo (migração) em um nível de uma única célula. Este ensaio seria adequado para investigar os mecanismos que regulam a transdução dcEF em motilidade celular através da utilização de ratinhos transgénicos ou knockout, curtas de ARN de interferência, ou agonistas / antagonistas de receptores específicos.

Protocol

Todos os procedimentos que envolvem manipulação de animais foram aprovados pela Universidade de Toronto Comitê Animal Care, de acordo com as diretrizes institucionais (protocolo no. 20009387). Os métodos que se seguem devem ser realizados utilizando ferramentas e técnicas estéreis, numa câmara de fluxo laminar, onde aplicável. No texto do protocolo a seguir, a frase "EFH-SFM" refere-se a meio isento de soro suplementado com factor de crescimento epidérmico, factor de cresc…

Representative Results

A análise cinemática revela que, na presença de um 250 dcEF mV / mm, NPCs indiferenciadas exibem galvanotaxis altamente dirigidos e rápida para o cátodo (Figura 5A, Movie 1). Na ausência de um dcEF, o movimento aleatório das células é observada (Figura 5B, Movie 2). Neste intensidade de campo,> 98% de NPCs indiferenciadas migrar para o 6-8 hr inteiro para o qual são gravadas, e uma vez que as células mortas não migram isto sugere que eles permaneçam viáveis ​​durant…

Discussion

Este protocolo foi adaptado a partir de métodos bem estabelecidos de estudos anteriores ^7-9. Galvanotactic câmaras podem ser construídas utilizando uma variedade de técnicas diferentes, incluindo a construção de um poço de vidro separada para confinamento de sementeira de células, ou utilizando a ablação por laser de CO ₂ para a microfabricação da calha central, ^10,11. Algumas técnicas podem ser mais laboriosa ou dispendiosa do que outros. Nós descrevemos um ensaio simples …

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.