Lineage-reprogramación de células derivadas de pericitos del cerebro humano adulto en neuronas inducidas
Summary
Atacar a las células cerebrales residente por linaje reprogramación directa ofrece nuevas perspectivas para la reparación del cerebro. Aquí se describe un protocolo de cómo preparar cultivos enriquecidos por pericitos cerebrales residente del adulto corteza cerebral humana y convertirlas en neuronas inducida por la expresión mediada por retrovirus de los factores de transcripción Sox2 y Ascl1.
Abstract
Linaje reprogramación directa de las células no neuronales en neuronas inducidas (INS) puede proporcionar conocimientos sobre los mecanismos moleculares que subyacen a la neurogénesis y permitir nuevas estrategias para el modelado in vitro o reparar el cerebro enfermo. La identificación de los tipos de células no neuronales del cerebro residente susceptibles de conversión directa en iNs podrían permitir el lanzamiento de un enfoque de este tipo in situ, es decir, dentro del tejido cerebral dañado. Aquí se describe un protocolo desarrollado en el intento de identificar las células derivadas de cerebro humano adulto que cumplen esta premisa. Este protocolo implica: (1) el cultivo de células humanas a partir de la corteza cerebral obtenidos a partir de biopsias de cerebro humano adulto; (2) la expansión in vitro (que requiere aproximadamente 2-4 semanas) y caracterización de la cultura por inmunocitoquímica y citometría de flujo; (3) el enriquecimiento por células activadas por fluorescencia (FACS) utilizando anticuerpos anti-receptor de PDGF-β y los anticuerpos anti-CD146;(4) la transducción mediada por retrovirus con la transcripción neurogénica factores de Sox2 y Ascl1; (5) y, finalmente, la caracterización de las neuronas resultantes derivadas de pericitos inducidas (PdiNs) por inmunocitoquímica (14 días a 8 semanas después de la transducción retroviral). En esta etapa, el INS se puede probar por sus propiedades eléctricas mediante la grabación de patch-clamp. Este protocolo proporciona un procedimiento altamente reproducible para la conversión linaje in vitro de los pericitos cerebrales residente en iNs humanos funcionales.
Introduction
A diferencia de la reprogramación de células somáticas en células madre pluripotentes inducidas (iPSCs), que a su vez están dotados de una gran cantidad de potenciales de diferenciación, la reprogramación directa tiene como objetivo para la conversión recta de un tipo específico de célula a otro. Con respecto a su aplicación en el contexto de la modelización de enfermedades y terapias basadas en células potenciales, ambos enfoques de reprogramación tienen ventajas y desventajas específicas. Reprogramación en iPSCs (i) ofrece una fuente casi infinita de células; (Ii) permite la ingeniería genética; (Iii) dota de un potencial de diferenciación casi ilimitada. Sin embargo, las principales desventajas de CMPI conllevan el riesgo de tumorigenicidad de las células no diferenciadas (la formación de teratomas in vivo) y la necesidad para el cultivo ex vivo y posterior trasplante si estas células se van a utilizar para las terapias basadas en células. Por el contrario, el linaje-reprogramación directa está limitado por el menor rendimiento de las células deseadasque se correlaciona directamente con el número de las células diana de la población de partida, sino que posee la ventaja de que las células de linaje-reprogramado parecen exhibir ningún riesgo tumorigénico en el trasplante 1,2; además, la reprogramación directa, incluso se puede lograr in situ, es decir, en el órgano donde se requerirían estas células, evitando así la necesidad de un trasplante.
Con esto en mente, nuestro laboratorio ha perseguido la posibilidad de las células cerebrales residente linaje reprogramación en iNs como un nuevo enfoque hacia las terapias basadas en las células de las enfermedades neurodegenerativas. Células cerebrales-residente que pueden ser considerados como potencialmente dianas celulares para el linaje-reprogramación comprenden diferentes tipos de macroglía (astrocitos, células NG2 y oligodendrocitos), microglia y células microvasculares asociadas (células endoteliales y los pericitos). Hemos estudiado ampliamente el potencial reprogramación in vitro de astroglia del cor cerebraltex de principios de ratones postnatales 3-5. En la búsqueda de fuentes de células de manera similar adecuadas para linaje reprogramación directa en el cerebro humano adulto, nos encontramos con una población de células que se pueden reprogramar con éxito en ins y características de exhibición de los pericitos. Aquí se describe un protocolo de cómo cosechar estas células de biopsias de cerebro humano adulto, para expandir y enriquecer estas células in vitro, y finalmente reprogramar con éxito una fracción sustancial de estas células in vitro en expandido (en el rango de 25-30%) en Ins. La reprogramación se puede lograr por mediada por retrovirus co-expresión simultánea de dos factores de transcripción, Sox2 y Ascl1. Se encontró que estas PdiNs para adquirir la capacidad de acción repetitiva potencial de fuego y para servir como dianas sinápticas de otras neuronas que indican su capacidad de integrarse en las redes neuronales. Nuestro protocolo proporciona un mecanismo sencillo para que el aislamiento y el linaje de conversión de pericitos cerebro humano adulto en Complementos. </p>
Protocol
Representative Results
Discussion
El presente protocolo describe la expansión in vitro y el enriquecimiento de las células derivadas de pericitos después del aislamiento por parte del adulto corteza cerebral humana y la posterior conversión en iNs por la expresión mediada por retrovirus de la transcripción neurogénica factores Sox2 y Ascl1. Tal protocolo experimental proporciona un sistema in vitro para estudiar el linaje de conversión de las células cerebrales-residente en neuronas y glía, potencialmente, también, con el ob…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Estamos muy agradecidos a la Dra. Magdalena Götz por su aportación durante el desarrollo de este protocolo. Agradecemos al Dr. Marius Wernig (Universidad de Stanford) por su generoso que nos proporciona la secuencia de codificación sox2. También estamos muy agradecidos a la Dra. Alexandra Lepier para la producción de virus. Este trabajo fue apoyado por becas de la Deutsche Forschungsgemeinschaft (BE 4182/2-2) y el BMBF (01GN1009A) a BB, y el Ministerio de Ciencias del Estado de Baviera, Investigación y las Artes a MK y BBCS recibieron financiación de la SYSTHER-binacional INREMOS Instituto Virtual (Ministerios Federal alemán y esloveno de Educación e Investigación) y la DFG (SFB 824).
Materials
| anti-CD140b-PE | BD Biosciences | 558821 | use 1:100 |
| anti-CD146-FITC | AbD Serotec | MCA2141FT | use 1:100 |
| anti-CD13-FITC | AbD Serotec | MVA1270A488T | use 1:100 |
| anti-CD34-APC | BD Biosciences | 560940 | use 1:100 |
| anti-PDGFRβ | Cell Signaling | 3169S | use 1:200 |
| anti-CD146 | Abcam | Ab75769 | use 1:400 |
| anti-NG2 | Millipore | AB5320 | use 1:400 |
| anti-SMA | Sigma-Aldrich | A2547 | use 1:400 |
| anti-βIII-tubulin | Sigma-Aldrich | T8660 | use 1:400 |
| anti-MAP2 | Sigma-Aldrich | M4403 | use 1:200 |
| anti-GFAP | Sigma-Aldrich | G3893 | use 1:600 |
| anti-GFP | Aves Labs | GFP 10-20 | use 1:1000 |
| anti-RFP | Chromotek | 5F8 | use 1:500 |
| anti-S100β | Sigma-Aldrich | S2532 | use 1:300 |
| anti-NeuN | Millipore | MAB377 | use 1:200 |
| anti-GABA | Sigma-Aldrich | A2052 | use 1:500 |
| anti-Calretinin | Millipore | AB5054 | use 1:500 |
| anti-vGluT1 | SYnaptic SYstems | 135511 | use 1:1000 |
| Rat IgG1 isotype control FITC | AbD Serotec | 11-4301-81 | use 1:100 |
| Rat IgG1 isotype control PE | AbD Serotec | 12-4301-81 | use 1:100 |
| Rat IgG1 isotype control APC | AbD Serotec | 17-4301-81 | use 1:100 |
| TrypLE | Invitrogen | 12605-010 | |
| DMEM, high glucose, GlutaMAX | Invitrogen | 61965 | |
| B27 serum-free supplement | Invitrogen | 17504044 | |
| fetal calf serum | Invitrogen | 10106-169 | perform heat inactivation by incubation at 56 °C for 30 min |
| Penicillin-Streptomycin | Invitrogen | 15140122 | |
| HBSS (Hanks Balanced Salt Solution) | Invitrogen | 24020-091 | |
| Dulbecco's PBS without CaCl2 and MgCl2 (D-PBS, 1×; Invitrogen, cat. no. 14190) | Invitrogen | 14190 | |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H3375 | |
| Poly-D-lysine hydrobromide (PDL) | Sigma-Aldrich | P0899 | |
| PFA (paraformaldehyde) | Sigma-Aldrich | P1648 | |
| Bovine serum albumin | Sigma-Aldrich | A9418 | |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T9284 | |
| DAPI (4′,6-Diamidin-2-phenylindole) dilactate | Sigma-Aldrich | 042M4005 | |
| Aqua-Poly/Mount | Polysciences | 18606-20 | |
| Polypropylene round-bottom tubes | BD Biosciences | 352063 | |
| Polystyrene round-bottom tubes with cell-strainer cap | BD Biosciences | 352235 | |
| 24-well plates | Orange Scientific | 5530305 | |
| 75 cm2 culture flasks | Greiner Bio-One | 658175 | |
| 25 cm2 culture flasks | Greiner Bio-One | 690175 | |
| Disposable pipettes 10 ml | Sarstedt | ######### | |
| Glass Pasteur pipettes (150 mm) | Fisherbrand | FB50251 | |
| Glass coverslips 12 mm diameter | Menzel | CB00120RA1 | |
| Surgical disposable scalpels | B. Braun | 5518083 | |
| Tissue culture dishes | Greiner Bio-One | 633180 | |
| Conical tubes 15ml | BD Biosciences | 352095 | |
| Laminar flow hood | |||
| Centrifuge and swing-out rotor with adapters for 15 ml and 50 ml tubes | Hettich Lab Technology | 1406 | |
| Flow cytometry cell sorter: FACSAria l with FACSDiva software | BD Biosciences | ||
| Humified cell culture incubator | Eppendorf Galaxy 170R | ||
| Wather bath at 37 °C | |||
| FACSFlow sheath fluid | BD Biosciences | 342003 | |
| Epifluorescence microscope BX61 | Olympus | ||
| Confocal microscope LSM710 | Zeiss |
References
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