Diferenciação de células-tronco nervosas por um One-Step Plasma atmosférico frio tratamento In Vitro
Summary
Este protocolo visa proporcionar detalhadas etapas experimentais de um tratamento de plasma frio atmosférico sobre células-tronco neurais e detecção de imunofluorescência para aprimoramento de diferenciação.
Abstract
Como o desenvolvimento da tecnologia da física de plasma, TVs de plasma atmosféricos frios (CAPs) têm sido amplamente investigados na descontaminação, tratamento de câncer, cicatrização de feridas, tratamento de canal, etc., formar um novo campo de pesquisa chamado medicina de plasma. Sendo uma mistura de espécies reactivas elétricas, químicas e biológicas, CAPs mostraram suas habilidades para aumentar a diferenciação de células-tronco nervosas ambos em vitro e in vivo e está se tornando um caminho promissor para o tratamento de doença neurológica no futuro. A notícia mais emocionante é que usando tampões pode realizar uma etapa e com segurança dirigido, diferenciação de células-tronco neurais (NSCs) para transporte de tecido. Demonstramos aqui o protocolo experimental pormenorizado de usando um dispositivo de jato CAP self-made para reforçar a diferenciação de NSC em C17.2-NSCs e células-tronco neurais rato primário, bem como observar o destino da célula por invertido e microscopia de fluorescência. Com a ajuda de mancha tecnologia, encontramos ambas as NSCs mostrou um ritmo acelerado de diferenciais que o grupo não tratado, e ~ 75% das NSCs seletivamente diferenciadas em neurônios, que são principalmente maduro, colinérgicos e motor neurônios.
Introduction
A diferenciação dirigida de NSCs em uma certa linhagem para o transporte de tecido é considerada uma das mais promissoras terapias de doenças neurodegenerativas e neurotraumatic1. Por exemplo, os neurônios dopaminérgicos de catecolaminérgica são especialmente desejados no tratamento da doença de Parkinson (PD). No entanto, os métodos tradicionais para preparar as células desejadas para transporte tem muitos inconvenientes, tais como toxicidade química, formação de cicatriz ou outros, o que dificulta em grande parte as aplicações de NSCs em medicina regenerativa2. Portanto, é muito necessário encontrar uma maneira segura e romance para diferenciação de NSC.
Plasma é o quarto estado da matéria, seguir sólido, líquido e gás, e constitui mais de 95% das matérias em todo o universo. Plasma é eletricamente neutro com positivo/negativo não acoplado e partículas neutras e geralmente é gerado por uma descarga de alta voltagem no laboratório. Nas últimas duas décadas, a aplicação do plasma em biomedicina tem atraído grande atenção no mundo, como o desenvolvimento da tecnologia de plasma frio pressão atmosférica. Graças a esta técnica, plasma de baixa temperatura estável pode ser gerado no ar circundante na atmosfera sem formação de arco e consiste de várias espécies reativas, como espécies reativas de nitrogênio (RNS), espécies reativas de oxigênio (ROS), ultravioleta (UV) radiação, elétrons, íons e campo elétrico3. CAPs têm vantagens exclusivas para inativação de microrganismos, terapia do câncer, tratamento de doenças de pele, proliferação celular e diferenciação de célula4,5,6,7, cicatrização de feridas. Em trabalho anterior, demonstrámos que jato de plasma atmosférico frio pode realçar a diferenciação de NSCs em células-tronco neurais murino C17.2 (C17.2-NSCs) e células-tronco neurais rato primário, exibindo um grande potencial para se tornar uma ferramenta poderosa para a direção diferenciação de NSCs8. Embora o mecanismo de aprimoramento da CAP de diferenciação NSC não é totalmente compreendido ainda, não gerado pelo CAPs tem sido provado ser um fator chave no processo. Neste trabalho, nosso objetivo é fornecer um protocolo experimental pormenorizado do uso de um plasma de hélio/oxigênio pressão atmosférica jato para o tratamento da NSCs in vitro, preparação da pilha e pré-tratamento, observação de morfologia pelo microscópio invertido, e Observação de microscopia de fluorescência da mancha da imunofluorescência.
Protocol
Representative Results
Discussion
C17.2-NSCs é um tipo de células-tronco neurais imortalizado linha de células de rato neonatal cerebelar camada granulosa, desenvolvida por Snyder e outros10,11. C17.2-NSCs podem se diferenciar em neurônios, astrócitos e oligodendrócitos e são amplamente utilizados em neurociência12. Em nosso estudo anterior, CAPs poderiam reforçar a diferenciação de C17.2-NSCs em neurônios. Um prova de princípio também realizou estudo usando …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi financiado pelo programa de estudioso de Huazhong, o fundo de inovação independente de Huazhong Universidade de ciência e tecnologia (n º 2018KFYYXJJ071) e a Fundação Nacional de ciências naturais da China (n. 31501099 e 51707012).
Materials
| Coverslip | NEST | 801008 | |
| Poly-D-lysine | Beyotime | P0128 | |
| DMEM medium | HyClone | SH30022.01B | stored at 4 °C |
| DMEM/F12 medium | HyClone | SH30023.01B | stored at 4 °C |
| N2 supplement | Gibco | 17502048 | stored at -20 °C and protect from light |
| B27 supplement | Gibco | 17504044 | stored at -20 °C and protect from light |
| Fetal bovine serum | HyClone | SH30084.03 | stored at -20 °C, avoid repeated freezing and thawing |
| Donor Horse serum | HyClone | SH30074.03 | tored at -20 °C, avoid repeated freezing and thawing |
| Penicillin/Streptomycin | HyClone | SV30010 | stored at 4 °C |
| Trypsin | HyClone | 25300054 | stored at 4 °C |
| PBS solution | HyClone | SH30256.01B | stored at 4 °C |
| 4% paraformaldehyde | Beyotime | P0098 | stored at -20 °C |
| TritonX-100 | Sigma | T8787 | |
| Normal Goat Serum Blocking Solution | Vector Laboratories | S-1000-20 | stored at 4 °C |
| anti-Nestin | Beyotime | AF2215 | stored at -20 °C, avoid repeated freezing and thawing |
| anti-β-Tubulin III | Sigma Aldrich | T2200 | stored at -20 °C, avoid repeated freezing and thawing |
| anti-O4 | R&D Systems | MAB1326 | stored at -20 °C, avoid repeated freezing and thawing |
| anti-NF200 | Sigma | stored at -20 °C, avoid repeated freezing and thawing | |
| anti-ChAT | Sigma | stored at -20 °C, avoid repeated freezing and thawing | |
| anti- LHX3 | Sigma | stored at -20 °C, avoid repeated freezing and thawing | |
| anti-GABA | Sigma | stored at -20 °C, avoid repeated freezing and thawing | |
| anti-Serotonin | Abcam, Cambridge, MA | stored at -20 °C, avoid repeated freezing and thawing | |
| anti-TH | Abcam, Cambridge, MA | stored at -20 °C, avoid repeated freezing and thawing | |
| Immunol Staining Primary Antibody Dilution Buffer | Beyotime | P0103 | stored at 4 °C |
| Cy3 Labeled Goat Anti-Rabbit IgG | Beyotime | A0516 | stored at -20 °C and protect from light |
| Alexa Fluor 488- Labeled Goat | Beyotime | A0428 | stored at -20 °C and protect from light |
| Anti-Mouse IgG | |||
| 12-well plate | corning | 3512 | |
| 25 cm2 flask | corning | 430639 | |
| Hoechst 33258 | Beyotime | C1018 | stored at -20 °C and protect from light |
| Mounting medium | Beyotime | P0128 | stored at -20 °C and protect from light |
| Light microscope | Nanjing Jiangnan Novel Optics Company | XD-202 | |
| Fluorescence microscopy | Nikon | 80i | |
| High – voltage Power Amplifier | Directed Energy | PVX-4110 | |
| DC power supply | Spellman | SL1200 | |
| Function Generator | Aligent | 33521A | |
| Oscilloscope | Tektronix | DPO3034 | |
| High voltage probe | Tektronix | P6015A |
References
- Temple, S. The development of neural stem cells. Nature. 414 (6859), 112-117 (2001).
- Rossi, F., Cattaneo, E. Neural stem cell therapy for neurological diseases: dreams and reality. Nature Reviews Neuroscience. 3 (5), 401-409 (2002).
- Graves, D. B. The emerging role of reactive oxygen and nitrogen species in redox biology and some implications for plasma applications to medicine and biology. Journal of Physics D: Applied Physics. 45 (26), 263001 (2012).
- Weltmann, K. D., von Woedtke, T. Plasma medicine-current state of research and medical application. Plasma Physics and Controlled Fusion. 59 (1), 014031 (2017).
- Lloyd, G., et al. Gas Plasma: Medical Uses and Developments in Wound Care. Plasma Processes and Polymers. 7 (3-4), 194-211 (2010).
- Yousfi, M., Merbahi, N., Pathak, A., Eichwald, O. Low-temperature plasmas at atmospheric pressure: toward new pharmaceutical treatments in medicine. Fundamental & Clinical Pharmacology. 28 (2), 123-135 (2014).
- Xiong, Z., Roe, J., Grammer, T. C., Graves, D. B. Plasma Treatment of Onychomycosis. Plasma Processes and Polymers. 13 (6), 588-597 (2016).
- Xiong, Z., et al. Selective neuronal differentiation of neural stem cells induced by nanosecond microplasma agitation. Stem Cell Research. 12 (2), 387-399 (2014).
- Xie, Z., Zheng, Q., Guo, X., Yi, C., Wu, Y. Isolation, Culture and Identification of Neural Stem Cells in New-born Rats. Journal of Huazhong University of Science and Technology. [Med Sci]. 23 (2), 75-78 (2003).
- Ryder, E. F., Snyder, E. Y., Cepko, C. L. Establishment and characterization of multipotent neural cell lines using retrovirus vector-mediated oncogene transfer. Journal of Neurobiology. 21 (2), 356-375 (1990).
- Snyder, E. Y., Taylor, R. M., Wolfe, J. H. Neural progenitor cell engraftment corrects lysosomal storage throughout the MRS VII mouse brain. Nature. 374 (6520), 367-370 (1995).
- Snyder, E. Y., Yoon, C., Flax, J. D., Macklis, J. D. Multipotent neural precursors can differentiate toward replacement of neurons undergoing targeted apoptotic degeneration in adult mouse neocortex. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 94 (21), 11663-11668 (1997).
- Jamur, M. C., Oliver, C. Cell Fixatives for Immunostaining. Methods in Molecular Biology. 588, 55-61 (2010).
- Jamur, M. C., Oliver, C. Permeabilization of Cell Membranes. Methods in Molecular Biology. 588, 63-66 (2010).
