מערכת מוליד-נגזר Oligodendrocyte תרבות ממוח העוברי של אדם
Summary
ראשוני, תאים אנושיים עובריים מופקים ממוח, multipotential progenitor להתרבות<em> במבחנה</em> תוך שמירה על היכולת להתמיין לתאי עצב והאסטרוציטים. עבודה זו מראה כי אבות עצביים יכולים להיגרם להבחין דרך שלבים שונים של שושלת oligodendrocytic ידי מיזוג עם גורמי גדילה נבחרים.
Abstract
בידול של אבות עצביים אדם לסוגי תאים עצביים וגליה מציע מודל ללמוד והשווה תקנה מולקולרית של התפתחות משפחה של תאים עצבית. בהרחבה במבחנה של אבות עצביים מרקמת מערכת עצבים המרכזיים של עובר כבר מאופיין היטב. למרות זיהוי והבידוד של אבות גליה מחומר אנושי בוגרים תת קורטיקלי לבן ופיתוח של תנאי תרבות שונות לבידול ישיר של אבות העובריים עצביים לתוך oligodendrocytes ייצור המיאלין, רכישת oligodendrocytes אדם מספיק לניסויים במבחנה נותר קשה. בידול של galactocerebroside + (GalC) וO4 + מבשר oligodendrocyte או תאי אב (OPC) מתאים מבשרים עצביים כבר דיווח על שימוש במוח עוברי שליש שני. עם זאת, התאים האלה אינם מתרבים בהיעדר תאי תמיכה כולל האסטרוציטים ונוירונים, והולכים לאיבוד במהירות לאורך הזמן בתרבות. הצורך נותר למערכת כדי לייצר תרבות תאים של השושלת המתאימה לניסויים במבחנת oligodendrocyte.
תרבות של oligodendrocytes האנושי הראשוני יכולה, למשל, להיות מודל שימושי ללמוד פתוגנזה של חומרים מזהמים כמו neurotropic polyomavirus האנושי, JCV, שin vivo מדביק תאים אלה. תאים בתרבית אלה גם יכולים לספק מודלים של מחל demyelinating אחרות של מערכת העצבים המרכזית (CNS). ראשוני, עוברי של אדם שמופק ממוח, ותאים עצביים multipotential להתרבות במבחנה, תוך שמירה על היכולת להתמיין לתאי עצב (נוירונים מוליד-derived, PDN) והאסטרוציטים (האסטרוציטים מוליד-derived, מחשבי כף יד) מחקר זה מראה כי אבות עצביים יכולים להיגרם להבדיל דרך כל שלבי התפתחות השושלת oligodendrocytic (oligodendrocytes מוליד-derived, PDO). אנחנו בתאים עצביים התרבות בתקשורת DMEM-F12 סרום נטול supplemented עם גורם טסיות נגזר גידול (PDGF-AA) גורם בסיסי גדילה (bFGF), סוניק קיפוד (שש), גורם neurotrophic 3 (NT-3), N-2 וtriiodothyronine (T3). את התאים בתרבית הם passaged בתאים 2.5e6 לצלוחיות 75cm בערך כל שבעה ימים. שימוש בתנאים אלה, רוב התאים בתרבית לשמור מורפולוגיה המאופיינת במספר תהליכים וסמנים מפורשים של תאים טרום oligodendrocyte, כגון A2B5 ו-O-4. כאשר אנו מסירים את גורמי הגדילה 4 (GF) (bFGF, PDGF-AA, ששש, NT-3) ולהוסיף תקשורת ממוזגת מPDN, התאים להתחיל לרכוש יותר תהליכים וסמנים ספציפיים מפורשים של בידול oligodendrocyte, כגון GalC ומיאלין חלבון בסיסי (MBP). בצענו אפיון הפנוטיפי באמצעות cytometry זרימה הססגונית לזהות סמנים ייחודיים של oligodendrocyte.
Protocol
Representative Results
Discussion
פרוטוקול זה מתאר כיצד להפיק oligodendrocytes העוברי מתאי אב עצביים עיקריים אדם ולאפיין פנוטיפ שלהם הוא באמצעות cytometry זרימה ומכתימה immunofluorescence. הגידול וההתרחבות של אבות עצביים ממערכת עצבים מרכזיים בעובר תוארה 1-4 טובים מאוד. עם זאת, קבלת oligodendrocytes אדם מספיק לניסויים במב…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה נתמך על ידי תכנית המחקר העירונית, במכונים הלאומיים לבריאות, NINDS. המחברים מבקשים להודות לכל אנשי המעבדה לרפואה המולקולרית ומדעי המוח, ריק דרייפוס עזר עם מיקרוסקופיה וניפוי ג פמלה לסיוע בעריכה.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Final concentration | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DME/HAMS F12 1:1 | Omega Scientist | DM-251 | 1X | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Bovine Albumin | Sigma | A9418 | 1% | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gentamicin | Quality Biologicals | 120-098-031 | 50 μg/ml | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| L-Glutamine | Quality Biologicals | 118-084-061 | 2 mM | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| T3 | Sigma | T2877 | 3 nM | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| N2 Components | Gibco BRL | 17502 | 1:100 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| NT-3 | PeproTech Inc | 450-03 | 2 ng/ml | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Shh | R&D System | 1314-SH/CF | 2 ng/ml | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| bFGF | PeproTech Inc | 100-18B | 20 ng/ml | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| PDGF-AA | PeproTech Inc | 100-13A | 10 ng/ml | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| PDL | Sigma | P6407 | 50 μg/m | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| PFA | Electron Microscopy Sciences | 15712 | 2% | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Trypsin | Quality Biologicals | 118-087-721 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Papain | Worthington | LK003178 | 20 U/ml | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DNase vials | Worthington | LK003172 | 0.005% | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| EBSS | Worthington | LK003188 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ProLong Gold with DAPI |
Invitrogen | P36931 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Table 1. Reagents. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Table 2. Antibodies (Abs) used for flow cytometry and immunocytochemistry assays. Antibody conjugates: PE, phycoerythrin; PETR, phycoerythrin Texas Red; AMCA, amino-methyl-coumarin-acetate; Cy, cyanine; FITC, fluorescein isothiocyanate. Ig: immunoglobulin. AF: Alexa Fluor; gαm: goat anti-mouse; gαrb: goat anti-rabbit; dαck: donkey anti-chicken. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
References
- Messam, C. A., Hou, J., Gronostajski, R. M., Major, E. O. Lineage pathway of human brain progenitor cells identified by JC virus susceptibility. Ann. Neurol. 53, 636-646 (2003).
- Vescovi, A. L., Reynolds, B. A., Fraser, D. D., Weiss, S. bFGF regulates the proliferative fate of unipotent (neuronal) and bipotent (neuronal/astroglial) EGF-generated CNS progenitor cells. Neuron. 11, 951-966 (1993).
- Johe, K. K., Hazel, T. G., Muller, T., Dugich-Djordjevic, M. M., McKay, R. D. Single factors direct the differentiation of stem cells from the fetal and adult central nervous system. Genes Dev. 10, 3129-3140 (1996).
- McKay, R. Stem cells in the central nervous system. Science. 276, 66-71 (1997).
- Belachew, S., et al. Postnatal NG2 proteoglycan-expressing progenitor cells are intrinsically multipotent and generate functional neurons. J. Cell Biol. 161, 169-186 (2003).
- Almazan, G., McKay, R. An oligodendrocyte precursor cell line from rat optic nerve. Brain Res. 579, 234-245 (1992).
- Filipovic, R., Zecevic, N. Neuroprotective role of minocycline in co-cultures of human fetal neurons and microglia. Exp. Neurol. 211, 41-51 (2008).
- Goldman, S. A., Natesan, S. A niche-defying feat: induced oligoneogenesis in the adult dentate gyrus. Cell Stem Cell. 3, 125-126 (2008).
- Nunes, M. C., et al. Identification and isolation of multipotential neural progenitor cells from the subcortical white matter of the adult human brain. Nat. Med. 9, 439-447 (2003).
- Lyssiotis, C. A., et al. Inhibition of histone deacetylase activity induces developmental plasticity in oligodendrocyte precursor cells. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 104, 14982-14987 (2007).
- Sim, F. J., Goldman, S. A. White matter progenitor cells reside in an oligodendrogenic niche. Ernst Schering Res. Found Workshop. , 61-81 (2005).
- Raff, M. C., Miller, R. H., Noble, M. A glial progenitor cell that develops in vitro into an astrocyte or an oligodendrocyte depending on culture medium. Nature. 303, 390-396 (1983).
- Windrem, M. S., et al. Progenitor cells derived from the adult human subcortical white matter disperse and differentiate as oligodendrocytes within demyelinated lesions of the rat brain. J. Neurosci. Res. 69, 966-975 (2002).
- Chen, Y., et al. Isolation and culture of rat and mouse oligodendrocyte precursor cells. Nat. Protoc. 2, 1044-1051 (2007).
- Armstrong, R. C. Isolation and characterization of immature oligodendrocyte lineage cells. Methods. 16, 282-292 (1998).
- Hu, B. Y., Du, Z. W., Li, X. J., Ayala, M., Zhang, S. C. Human oligodendrocytes from embryonic stem cells: conserved SHH signaling networks and divergent FGF effects. Development. 136, 1443-1452 (2009).
- Gard, A. L., Williams, W. C., Burrell, M. R. Oligodendroblasts distinguished from O-2A glial progenitors by surface phenotype (O4+GalC-) and response to cytokines using signal transducer LIFR beta. Dev. Biol. 167, 596-608 (1995).
- Hu, B. Y., Du, Z. W., Zhang, S. C. Differentiation of human oligodendrocytes from pluripotent stem cells. Nat. Protoc. 4, 1614-1622 (2009).
- Reubinoff, B. E., et al. Neural progenitors from human embryonic stem cells. Nat. Biotechnol. 19, 1134-1140 (2001).
- Pfeiffer, S. E., Warrington, A. E., Bansal, R. The oligodendrocyte and its many cellular processes. Trends Cell Biol. 3, 191-197 (1993).
- Zhang, S. C., Ge, B., Duncan, I. D. Tracing human oligodendroglial development in vitro. J. Neurosci. Res. 59, 421-429 (2000).
- Bradl, M., Lassmann, H. Oligodendrocytes: biology and pathology. Acta Neuropathol. 119, 37-53 (2010).
- Chong, S. Y., Chan, J. R. Tapping into the glial reservoir: cells committed to remaining uncommitted. J. Cell Biol. 188, 305-312 (2010).
- Jakovcevski, I., Filipovic, R., Mo, Z., Rakic, S., Zecevic, N. Oligodendrocyte development and the onset of myelination in the human fetal brain. Front Neuroanat. 3, 5 (2009).
- Rao, R. C., Boyd, J., Padmanabhan, R., Chenoweth, J. G., McKay, R. D. Efficient serum-free derivation of oligodendrocyte precursors from neural stem cell-enriched cultures. Stem Cells. 27, 116-125 (2009).
- D’Intino, G., et al. Triiodothyronine administration ameliorates the demyelination/remyelination ratio in a non-human primate model of multiple sclerosis by correcting tissue hypothyroidism. J. Neuroendocrinol. 23, 778-790 (2011).
- Cui, Q. L., et al. Human fetal oligodendrocyte progenitor cells from different gestational stages exhibit substantially different potential to myelinate. Stem Cells Dev. , (2012).
- Messam, C. A., Hou, J., Major, E. O. Coexpression of nestin in neural and glial cells in the developing human CNS defined by a human-specific anti-nestin antibody. Exp. Neurol. 161, 585-596 (2000).
