Vi beskriver immunomagnetic isolation af primære mus oligodendrocytes, som giver mulighed for hurtig og specifik isolering af celler til in vitro- kultur.
Effektiv og robust isolation og kultur af primære oligodendrocytes (OLs) er et værdifuldt redskab til in vitro- undersøgelse af udviklingen af oligodendroglia samt biologi demyeliniserende sygdomme som sclerose og Pelizaeus-Merzbacher-lignende sygdom (PMLD). Her præsenterer vi en enkel og effektiv udvælgelsesmetode til immunomagnetic isolering af fase tre O4+ preoligodendrocytes celler fra neonatal mus unger. Eftersom umodne OL udgør mere end 80% af gnaver-hjernens hvide substans på postnatal dag 7 (P7) denne isolation metode ikke kun sikrer høj cellulære udbytte, men også de specifikke isolering af OLs allerede forpligtet til oligodendroglial slægt, faldende de mulighed for at isolere kontaminerende celler såsom astrocytter og andre celler fra mus hjernen. Denne metode er en ændring af de teknikker, der rapporterede tidligere, og giver oligodendrocyte forberedelse renhed over 80% i ca 4 h.
Oligodendrocytes (OLs) er myelinating cellerne i centralnervesystemet (CNS)1. Isolation og kultur af primære oligodendrocytes i et stramt reguleret miljø er et værdifuldt redskab til in vitro- undersøgelse af udviklingen af oligodendroglia samt biologi demyeliniserende sygdomme som sklerose2 . Dette kræver en effektiv og robust oligodendrocyte-isolering og kultur metode-3. I denne undersøgelse benyttede vi sig af udtrykket af en karakteristisk oligodendrocyte celle overflade markør til at gennemføre en modificeret isolation teknik, der er hurtig og specifik.
Fire forskellige stadier af oligodendrocyte modning er blevet identificeret, hver karakteriseret ved udtryk for karakteristiske celle overflade markører for hver udviklingsstadiet (figur 1). Disse celle overflade markører kan blive genkendt af specifikke antistoffer4,5, og kan bruges til at isolere OLs på konkrete etaper. I den første fase har oligodendrocyte forløber celler (OPCs) kapacitet til at formere sig, overflytte, og specielt express Trombocyt-afledt vækst faktor receptor (PDGF-Rα)6, ganglioside A2B5, proteoglycan NG27,8 , polysialic syre-neurale celle vedhæftning molekyle9 og fede-syre-bindende protein 7 (FABP7)10. OPCs har bipolar morfologi med par korte processer stammer fra de modsatte poler af cellen organ, som er karakteristisk for neurale forløber celler11.
Figur 1: udtryk for celle celleoverflademarkører under musen oligodendrocyte udviklingen. OLs cellens overflade markører, såsom A2B5, GalC (O1), NG2, O4 og PDGF-Rα kan bruges til specifikt isolere oligodendrocytes på specifikke udviklingsmæssige stadie ved hjælp af specifikke antistoffer. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
I anden fase, OPCs give anledning til preoligodendrocytes og express på cellemembranen OPC markører, men også sulfatide (en sulfated galactolipid) anerkendt af O4 antistof12,13, og GPR17 protein14, som fortsætter indtil stadiet umodne oligodendrocyte (OL). På dette stadium udvide preoligodendrocytes multipolær kort processer. Preoligodendrocytes er den store OL Stadium på postnatal dag 2 (P2) i den cerebrale hvide substans i både rotter og mus med en mindre befolkning af umodne OLs15.
I den tredje fase fortsat umodne OLs express O4, mister udtryk af A2B5 og NG2 markører og begynde at udtrykke galactocerebroside C16. På dette stadium, OLs er forpligtet til oligodendroglial slægt og blive post mitotiske celler med lange forgrenet grene17,18. Umodne OL udgør mere end 80% af den gnavere hvide substans på P7 og på dette tidspunkt observeres de første MBP+ celler15,19,20,21. Derfor, isolation af OLs på P7 kunne sikre høj cellulære udbytte.
I den sidste og fjerde fase af OL udvikling express modne OLs myelinating proteiner (myelin grundlæggende protein (MBPS), proteolipid protein (PLP), myelin forbundet glycoprotein (MAG) og myelin oligodendrocyte glycoprotein (MOG)22,23 ,24,25,26. På dette stadium, modne OLs udvide membraner denne form kompakt enwrapping skafter omkring axoner og er i stand til at myelinate. Dette falder sammen med den iagttagelse, at i rotter og mus hjerne MBP+ celler bliver mere og mere rigelige på P1419,20,21.
Siden den første dyrkning af oligodendrocyte af Fewster og kolleger i 196727, er blevet gennemført flere metoder til isolering af OLs fra gnaver CNS herunder immunopanning28,29,30, Fluorescens-aktiveret celle sortering (FACS) at udnytte celle overflade-specifikke antigener28,31, differential gradient centrifugering32,33,34,35 og en rystende metode baseret på differentierede overholdelse af forskellige CNS glia36,37. Eksisterende kultur metoder har imidlertid begrænsninger, navnlig med hensyn til renhed, udbytte og tid, der kræves til at udføre procedurer38. Derfor er mere effektiv isolation metoder for oligodendrocytes påkrævet.
I dette papir, præsenterer vi en enkel og effektiv udvælgelsesmetode til immunomagnetic isolering af fase tre O4+ preoligodendrocytes celler fra neonatal mus unger. Denne metode er en ændring af de teknikker, der er rapporteret af smergel et al. 39 og Dincman et al. 40 og giver en oligodendrocyte forberedelse renhed over 80% i ca 4 h.
I denne meddelelse præsenterer vi en metode til effektiv isolering af højtrenset umodne mus oligodendrocyte kulturer. I forhold til tidligere publicerede protokoller39,40, gav denne metode et højere renhed med et meget lavere niveau af GFAP-positive astrocytter og en meget lille procentdel af andre celler, ikke-præget. Det er vigtigt at påpege, at disse er umodne OLs allerede forpligtet til oligodendroglial slægt. Disse celler vil således ikke være nyttig…
The authors have nothing to disclose.
Denne undersøgelse blev støttet af tilskud fra den National dissemineret sklerose samfundet (RG4591A1/2) og National Institutes of Health (R03NS06740402). Forfatterne takke Dr. Ivan Hernandez og hans lab medlemmer for laboratorium plads, udstyr og rådgivning.
10ml serological pipets | Fisher Scientific | 13-676-10J | |
10ml syringe Luer-Loc tip | BD, Becton Dickinson | 309604 | |
15ml conical tubes | Falcon | 352097 | |
24-well tissue culture plates | Falcon | 353935 | |
40µm cell strainer | Fisher Scientific | 22368547 | |
50ml conical tubes | Falcon | 352098 | |
5ml serological pipets | Fisher Scientific | 13-676-10H | |
60mm tissue culture plates | Falcon | 353002 | |
70µm cell strainer | Fisher Scientific | 22363548 | |
Alexa Fluor 488 goat anti-mouse IgG (H+L) secondary antibody | Invitrogen | A11001 | |
Alexa Fluor 488 goat anti-rabbit IgM (H+L) secondary antibody | Invitrogen | A21042 | |
Alexa Fluor 488 goat anti-rabbit IgM (H+L) secondary antibody | Invitrogen | A11008 | |
Alexa Fluor 594 goat anti-chicken IgG (H+L) secondary antibody | Invitrogen | A11042 | |
Anti-O4 beads- Anti-O4MicroBeads | Miltenyi Biotec | 130-094-543 | |
Apo-Transferrin human | Sigma | T1147 | |
Autofil complete bottle top filter assembly, 0.22um filter, 250ml | USA Scientific | 6032-1101 | |
Autofil complete bottle top filter assembly, 0.22um filter, 250ml | USA Scientific | 6032-1102 | |
B27 Supplement | Invitrogen | 17504-044 | |
Boric acid | Sigma | B7660 | |
Bovine Growth Serum (BGS) | GE Healthcare Life Sciences | SH30541.03 | |
BSA | Fisher Scientific | BP-1600-100 | |
CNTF | Peprotech | 450-50 | |
d-Biotin | Sigma | B4639 | |
Desoxyribonuclease I (DNAse I) | Worthington | LS002007 | |
EDTA | Fisher Scientific | S311 | |
Epifluorescence microscope with an Olympus DP70 camera | Olympus | Bx51 | |
Feather disposable scalpels | Andwin Scientific | EF7281C | |
Forskolin | Sigma | F6886 | |
German glass coverslips, #1 thickness, 12mm diameter round | NeuVitro | GG-12-oz | |
GFAP antibody | Aves | GFAP | |
Glucose | Fisher Scientific | D16-1 | |
GlutaMAX | Invitrogen | 35050-61 | |
Insulin | Invitrogen | 12585-014 | |
Magnetic separator stand – MACS multistand | Miltenyi Biotec | 130-042-303 | |
Magnetic separator-MiniMACS separator | Miltenyi Biotec | 130-042-302 | |
Millex PES 0.22µm filter unit | Millipore | SLG033RS | |
Mounting media- Prolong Gold with DAPI | Thermo Fisher | P36930 | |
N-acetyl-cysteine (NAC) | Sigma | A8199 | |
Natural mouse laminin | Invitrogen | 23017-015 | |
Neurobasal Medium A | Invitrogen | 10888-022 | |
Neurotrophin-3 (NT-3) | Peprotech | 450-03 | |
NG2 antibody | Millipore | AB5320 | |
Papain | Worthington | LS003126 | |
PBS without Ca2+ and Mg2+ | Sigma | D5652 | |
PDGF | Peprotech | 100-13A | |
Petri dishes | Falcon | 351029 | |
Poly-D-Lysine | Sigma | P6407 | |
Primocin | Invivogen | ant-pm-2 | |
Progesterone | Sigma | P8783 | |
Putrescine | Sigma | P5780 | |
Selection column-LS columns | Miltenyi Biotec | 130-042-401 | |
Sodium Selenite | Sigma | S5261 | |
Trace elements B | Corning | 25-000-CI | |
Triiodothyronine (T3) | Sigma | T6397 | |
Triton-X | Sigma | T8787 | |
Trypan Blue Solution | Corning | 25-900-CI | |
Tween 20 | Sigma | P1379 | |
B27NBMA | 487.75 mL Neurobasal Medium A; 10 mL B27 Supplement; 1 mL Primocin; 1.25 mL Glutamax; Filter sterilize and store at 4 °C until use. | ||
B27NBMA + 10% BGS | 27 mL B27NBMA; 3 mL Bovine growth serum | ||
CNTF solution stock (10 µg/ml; 1000X) | Order from Peprotech (450-50). Make up at 0.1 to 1 mg/ml according to Manufacturer’s instruction (may vary from lot to lot) in buffer (e.g. DPBS + 0.2% BSA). Store at -80 °C. Working solution (10 µg/ml, 1000X) 1. Make on 0.2% BSA (Fisher scientific BP-1600-100) in DPBS solution and filter sterilize. 2. Dilute master stock aliquot to 10µg/ml in sterile, chilled 0.2% BSA/DPBS. 3. Aliquot (20µl/tube) and snap freeze in liquid nitrogen. 4. Store aliquots at -80 °C. |
||
d-Biotin stock solution (50 µg/ml; 5000X) | Resuspend d-Biotin (Sigma-B4639) in double-distilled H2O at 50 µg/ml (e.g. 2.5 mg in 50 ml of ddH2O). Resuspension might take fair amount of agitation/vortexing, or mild warming briefly at 37°C. If the d-Biotin still will not solubilize, it is fine to make up a less concentrated (e.g. 10µg/ml), and to add a higher volume to the B27NBMA (1/1000), instead of 1/5000). Store at 4°C. | ||
DNase I stock solution | 1. Dissolve at 12,500 U Deoxyribonuclease I / ml in HBSS chilled on ice. 2. Filter sterilize on ice 3. Aliquot at 200 µl and freeze overnight at -20°C. 4. Store aliquots at -20 to -30°C. |
||
Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline (w/o Ca2+ and Mg2+) | Dissolve pouch in 1 Liter of water to yield 1 liter of medium at 9.6 grams of powder per liter of medium. Store at 2-8 °C. | ||
Forskolin stock solution (4.2 mg/ml; 1000X) | Add 1 ml of sterile DMSO to 50 mg Forskolin in bottle (Sigma-F6886) and pipette until resuspended. Transfer to a 15 ml centrifuge tube and add 11 ml of sterile DMSO to bring to 4.2 mg/ml. Aliquot (e.g. 20 µl) and store at -20°C. | ||
Hank’s balanced salts (HBSS) (Sigma | 1. Measure 900 ml of water (temperature 15-20 °C) in a cylinder and stir gently. 2. Add the power and stir until dissolved. 3. Rinse original package with a small amount of water to remove all traces of the powder. 4. Add to the solution in step 2. 5. Add 0.35 gr of sodium bicarbonate (7.5% w/v) for each liter of final volume. 6. Keep stirring until dissolved. 7. Adjust the pH of the buffer while stirring to 0.1-0.3 units below pH= 7.4 since it may rise during filtration. The use of 1N HCl or 1N NaOH is recommended to adjust the pH. 8. Add additional water to bring the final volume to 1L. 9. Sterilize by filtration using a membrane with a porosity of 0.22 microns. 10. Store at 2-8 °C. |
||
Insulin stock solution (4000 µg/ml) | Thaw the bottle and aliquot 25 µl per microcentrifuge tube and store at -20°C. | ||
Laminin solution | Slowly thaw laminin in the cold (2°C to 8°C) to avoid gel formation. Then, aliquot into polypropylene tubes. Store at 5° C to -20° C in aliquots (e.g. 20 µl) and do not freeze/thaw repeatedly. Laminin may be stored at these temperatures for up to six months. | ||
Magnetic Cell Sorting (MCS) Buffer | Prepare the solution containing phosphate-buffered saline (PBS), pH 7.2, and 0.5% bovine serum albumin (BSA), 0.5 mM EDTA, 5µg/ml Insulin, 1 g/L Glucose. Sterilize and degas by filtration the buffer by passing it through a 0.22 µm Millex filter. Store the buffer at 4°C until use | ||
N-Acetyl-L-cysteine (NAC) stock solution (5mg/ml; 1000X) | Dissolve N-Acetyl-L-cysteine (Sigma-A8199) at 5 mg/ml in DMEM (e.g. 50 mg NAC in 10 ml B27NBMA). Filter sterilize and aliquot (e.g. 20 µl). Store at -20°C. | ||
NT3 stock solution (1 µg/ml; 1000X) | Master stock: Order from Peprotech (450-03). Make up at 0.1 to 1 mg/ml according to manufacturer’s instructions (may vary from lot to lot), in buffer (e.g. DPBS + 0.2% BSA). Store at -80°C. Working stock (1µg/ml; 1000X): 1. Make on 0.2% BSA in DPBS solution and filter sterilize. 2. Dilute master stock aliquot to 1 µg/ml in sterile, chilled 0.2% BSA/DPBS. 3. Aliquot (e.g. 20µl/tube) and snap freeze in liquid nitrogen. 4. Store aliquots at -80°C. |
||
PDGF stock solution (10 µg/ml; 1000X) | Master stock: Order from Peprotech (100-13A). Make up at 0.1 to 1 mg/ml according to manufacturer’s instructions (may vary from lot to lot) in buffer (e.g. DPBS) + 0.2% BSA). Store at -80°C. Working stock (1µg/ml; 1000X): 1. Make on 0.2% BSA in DPBS solution and filter sterilize. 2. Dilute master stock aliquot to 1µg/ml in sterile, chilled 0.2% BSA/DPBS. 3. Aliquot (e.g. 20µl/tube) and snap freeze in liquid nitrogen. 4. Store aliquots at -80°C. |
||
Poly-D-lysine (1mg/ml; 100X) | Resuspend poly-D-lysine, molecular weight 70-150 kD (Sigma P6407) at 0.5mg/ml in 0.15M boric acid pH 8.4 (e.g. 50mg in 50ml borate buffer). Filter sterilize and aliquot (e.g. 100µl/tube). Store at -20°C. Prior to use, dilute the 100X stock (1mg/ml) to 50 µg/ml in sterile water. | ||
Oligodendrocyte proliferation media | see Supplementary Table 1 | ||
Oligodendrocyte differentiation media | see Supplementary Table 1 | ||
Sato supplement (100X) | see Supplementary Table 1 | ||
References: the list of reagents and recipes were adopted from the protocols previously described by Emery et. al. 2013 (Emery, B. & Dugas, J. C. Purification of oligodendrocyte lineage cells from mouse cortices by immunopanning. Cold Spring Harb Protoc. 2013 (9), 854-868, doi:10.1101/pdb.prot073973, (2013)) and Dincman et. al. (Dincman, T. A., Beare, J. E., Ohri, S. S. & Whittemore, S. R. Isolation of cortical mouse oligodendrocyte precursor cells. J Neurosci Methods. 209 (1), 219-226, doi:10.1016/j.jneumeth.2012.06.017, (2012)) |