Summary
本明細書では、共培養実験に使用できるオリゴデンドロサイトの精製およびオリゴデンドロサイト条件培地の製造のための効率的な方法を示す。
Abstract
中枢神経系では、オリゴデンドロサイトは軸索髄鞘の役割でよく知られており、塩基伝導を通じて作用電位の伝播を促進する。さらに、オリゴデンドロサイトが髄鞘を越えて、特に可溶性因子の分泌を通じてニューロンと相互作用することを示唆する報告が増えている。ここでは、アストロサイトやミクログリア細胞も含むグリア細胞培養物からオリゴデンドロイアル系統細胞を精製できる詳細なプロトコルを紹介する。この方法は、37°Cでの一晩の揺れに依存しており、上にあるオリゴデンドロア細胞とミクログリア細胞の選択的剥離、および微分接着によるミクログリアの排除を可能にする。次に、オリゴデンドロサイトの培養とオリゴデンドロサイトコンディショ化物(OCM)の生成について説明する。また、共同培養実験で精製された海馬ニューロンに加えてOCM治療またはオリゴデンドロサイトの動態を提供し、オリゴデンドロサイトとニューロンの相互作用を研究する。
Introduction
オリゴデンドロサイト(OLs)は、軸索の周りにミエリンを包む中枢神経系(CNS)のグリア細胞です。OLsは、オリゴデンドロビ細胞前駆体細胞(OPC)に由来し、胚性CNSの心室領域内で増殖し、完全に成熟したOL(すなわちミエリン形成細胞)1に移行して分化する。初期の発達中には多くのオペックが豊富であるが、成人の脳にも持続し、そこで主要な増殖細胞集団2を表す。単一のOLは、非興奮性セクション(すなわち、ノード間)で複数の軸索を包み込み、各ミエリンループの端は、ミエリン1、3の絶縁特性にとって重要である副線ドメインを形成する軸索に付着する。パラノードの間には、ランヴィエのノードと呼ばれる小さな髄を持たしない隙間があります。これらのノードは電圧ゲート付きナトリウムチャネル(Nav)が豊富で、塩基伝導4を介した作用電位の再生と急速な伝播を可能にする。この緊密な相互作用はまた、AL5、6からの乳酸の神経の取り込みを通じて軸索エネルギーサポートを可能にする。
オリゴデンドログリア系統細胞の成熟と髄鞘形成プロセスは、ニューロン7との相互作用によって厳しく調節される。実際、NG2細胞とも呼ばれるOLsおよびOPCは、神経伝達物質の受容体の配列を発現し、興奮性および抑制性ニューロンからの入力を受け取ることができ、ミエリネーション細胞への増殖および/または分化を引き起こす可能性のあるニューロン活性を感知することができる2。次に、OPC/ORLsは、単独または相乗的に神経調節および神経保護機能8、9、10、11、12を仲介する細胞外空間に微小胞およびタンパク質を分泌する。しかし、オリゴデンドロアリエンス系統細胞とニューロンとの間の相互作用の複数のモードを制御する分子メカニズムはまだ完全に解読されていません。
さらに、いくつかのCNS病理学的状態では、OLsは主に影響を受け、ニューロンとの相互作用を妨げる。例えば、多発性硬化症(MS)では、神経機能障害は、CNSの焦点脱髄によって引き起こされ、軸索損傷および関連する障害蓄積につながる可能性のあるAL喪失に二次的である。ほとんどの場合、13が不十分ですが、再髄鞘化が行われる可能性があります。過去10年間の進歩は、免疫療法の発達のために、再発率を低下させたが、再髄鞘化を促進することは、満たされていないニーズに残っている。そのため、幅広いCNS条件に対する新しい治療法の開発に特に関心のある、ロール、機能、影響についての理解が深まります。
ここでは、OLsの精製と培養の方法について説明します。これにより、その開発と生物学を調節する本質的なメカニズムを正確に調べられます。さらに、このような高度に富んだOLs培養は、オリゴデンドロサイトコンディショナリ培地(OCM)の産生を可能にし、精製ニューロン培養物に加えて、OLs分泌因子が神経細胞生理学および接続性に及ぼす影響を洞察することができる。さらに、精製されたオリゴデンドロサイトとニューロンを組み合わせて、髄鞘形成(re)形成を調節するメカニズムに対処できるインビトロ共培養システムを実装する方法について説明する。
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Protocol
この実験におけるラットのケアと使用は、制度的な方針とガイドライン(UPMC、INSERM、および欧州共同体理事会指令86/609/EEC)に準拠しています。次のプロトコルは、12個の子犬の標準的なごみのために確立されています。
1. フラスコの調製(約5分)
注:滅菌状態の場合、層流フードで解剖の前日に次の手順を実行します。
- ポリエチレンミンの5 mL(PEI、100 mg/L、補足ファイル1のプロトコルを参照)を使用して、フィルターキャップ(2つの子犬のための1フラスコ)で150 cm2フラスコ(T150)をコーティングします。
- フラスコを一晩4°Cで保管してください。
- 解剖の日に滅菌蒸留水で3回コーティングされたフラスコをすすすります。
2. メディアの準備(約10分)
注:無菌状態の場合は、層流フードの手順を実行します。
- 500 mLの培養培地を調製し、10%の胎児子牛血清(FCS)およびペニシリンストレプトマイシン(100 IU/mL)を添加したダルベッコの変性イーグル培地(DMEM)からなる。
- 50 mLのチューブに酵素消化液20.6mLを調製し、20mLのDMEM、200μLのDNase(50μg/mL)、パパイン200μL(30U/mL)、200μLのLシステイン(0.24mg/mL)からなる。
- 0.22 μm フィルターを使用して、メディアをフィルター滅菌します。
- 層流フードのメディアは、解剖されるまで室温(RT)に保ちます。
3. 解剖の準備(約10分)
注:無菌状態の場合は、層流フードの手順を実行します。
- カルシウムとマグネシウム(PBS;1x)を使用せずに100 mLのリン酸緩衝生理食塩水を調製する。0.22 μm フィルターを使用してフィルター滅菌します。
- 45%グルコースの750 μLを補った氷冷1x PBS溶液の50 mLを調製します。0.22 μm フィルターを使用してフィルター滅菌します。
- 100 mm ペトリ皿にクリーニング器具用の PBS 1x とティッシュ収穫用の氷冷 PBS-グルコースを使った 60 mm ペトリ皿 3 個を充填します。切除されるまでシャーレを氷の上に置きます。
4. 解剖
注:解剖は、出生後の日(P)2で雄および雌のウィスターラットの子犬から行われます。
- 滅菌環境を提供するために、100%エタノールでベンチをきれいにしてください。100%エタノールですべての外科用具を殺菌する。
- 子犬の首に70%エタノールをやさしくスプレーします。
- 大きな手術用はさみを使用して動物を切断し、氷冷PBSグルコースを含む100mmのペトリ皿に頭を置きます。
- 湾曲した鉗子を使用して、動物の頭を目の高さに維持します。小さな手術用はさみを使用して、頭蓋骨の基部に小さな切開を行い、脳の正中線に続いて頭蓋骨を切断します。
- 鉗子を使用して、正線から頭蓋骨の2つの部分を穏やかに剥がします。
- 小さな外科用スプーンを使用して、頭腔から脳を取り除きます。氷冷PBSグルコースを氷の上に含む60mmペトリ皿に脳を入れます。
- ステロ顕微鏡下で見ると、細かい鉗子を使って小脳、脳幹、嗅球を大脳半球から取り除きます。
- 2つの大脳半球を分離するために細かい鉗子を使用してください。細かい鉗子を使って髄を剥がしてください。氷の上の60ミリメートルシャーレに大脳皮質を入れます。
注:氷冷PBSは、正しいメンリング除去のために重要です。
5. 組織解離
注:無菌状態の場合は、層流フードの手順を実行します。
- 鋭いメスを使って大脳皮質を細かく刻みます。ミンチ組織を酵素消化媒体を含む50mLチューブに移す。
- 5%CO2の下で37°Cの加湿インキュベーターで30分間インキュベートする。
- p1000マイクロピペットを使用して酵素消化媒体を穏やかに除去し、皮質組織が50mLチューブの底に残っていることを確認します。
- p1000マイクロピペットを使用して1 mLのDMEM-10%FCSを加え、組織を軽くトリチュレートします。
- 70 μm フィルターと 1 mL シリンジのピストンを使用して、皮質組織を 50 mL チューブにフィルターします。
注:DMEM-10%FCSを使用すると、内管壁の残留組織を数回すすることができます。 - 50 mL チューブを DMEM-10%FCS で満たします。RTで423 x gで5分間遠心分離し、慎重に上清を取り除き、2 mLのDMEM-10%FCSで細胞ペレットを再栓します。
- p1000マイクロピペットで細胞ペレットを軽くトリチュレートし、p200マイクロピペットで軽くトリフラテレートします。細胞懸濁液を適切な量のDMEM-10%FCSで希釈します。
注: 2 つの頭脳 = 1 つの T150 = 5 mL の DMEM-10%FCS。 - T150上の細胞懸濁液のプレート5 mLを1 x 105セル/cm2の密度で。各 T150 に 20 mL の暖かい DMEM-10%FCS を追加します。5%CO2の下で37°Cの加湿インキュベーターでインキュベートする。
- 6日間インビトロ(DIV)の後に培養培地の半分を温かいDMEM-10%FCSで更新します。
6. 振る準備
- 滅菌条件下で層流フードで揺れる前日に振盪準備を行ってください。
- フラスコに新鮮な温かい培養培地を加えて半分の培養培地を更新し、5%CO2の下で37°Cでインキュベートする。
7. 揺れ
- PEIで3つの100mmペトリ料理をコーティングします。一晩4°Cで保管してください。
- フラスコキャップをパラフィンフィルムで覆い、フラスコをビニール袋に入れます。グリア細胞を含むフラスコを37°Cで250rpmで一晩振る。
注: 最初の揺れは 8 DIV で実行され、1 つは最大 3 つの異なる揺れを実行できます(タイミングについては図 1を参照)。
8. OL系統細胞の採取と培養
注:これらのステップは、無菌条件下で層流フードで実行する必要があります。
- 振盪の翌日に、表1に従ってボッテンシュタイン・サト(BS)培地を準備する。
- 無菌蒸留水でペトリ皿を3回塗り付けた洗い流し。
- 収穫フラスコの上清は、主にOL系統細胞だけでなく、いくつかのミクログリア細胞を含み、非コーティングされた100mmペトリ皿にそれをプレートする。
注:このステップは皿表面の差動速付着によってミクログリア細胞の除去を可能にする。 - 5%CO2の下で37 °Cの加湿インキュベーターで15分間ペトリ皿をインキュベートします。
- 各T150フラスコに25mLの温かい培養液を充填し、2回目の振とれまで5%CO2の下で37°Cの加湿インキュベーターにインキュベートします。
- ペトリ皿から上清を新しい非コーティングされた100mmペトリ皿に移し、残留ミクログリア細胞の接着を可能にする。
- 5%CO2の下で37 °Cの加湿インキュベーターで15分間ペトリ皿をインキュベートします。
- 非付着性OL系統細胞を含む上清を取り除き、50mLチューブ(50mLチューブの2ペトリ皿から上清)に移します。ミクログリアでメッキされたペトリ皿を捨てます。
- 423 x gで5分間上清を遠心分離します。慎重に上清を除去し、BS培地の1 mLで細胞ペレットを再サスペンドします。すべてのペレットを一般的な50 mLチューブにプールし、BS培地で10 mLに調整します。
- 顕微鏡で細胞密度計数細胞を決定します。
注: 3 x 10 5 /mL と5x 105/mL の間のセル密度を取得する必要があります。 - セル密度が 4 x 105/mL 以上の場合は 20 mL の BS を追加して最終体積を 30 mL にし、セル密度が 4 x 105/mL 未満の場合は 10 mL の BS のみを追加して、最終体積を 20 mL にします。
- 10 mLの細胞懸濁液を備えた2つか3つのプレコーティングされた100 mmペトリ皿を皿に盛る。5%CO2の下で37°Cの加湿インキュベーターでインキュベートする。
- 後でBS培地2時間のすべてをリフレッシュすることにより、ペトリ皿から破片をクリアします。
注:クリアの前後に顕微鏡で培養を調べ、細胞密度と破片除去の効率を確認します。 - 5%CO2の下で37°Cの加湿インキュベーターでBS培地で2日間インキュベートする。
注:顕微鏡下で培養を調べます。合流率は70%〜80%でなければなりません。
9. OCM生産
注:滅菌条件下で層流フードでこれらの手順を実行します。
- 表2に従ってNB-B27low培地を準備する。
- 温かいNB-B27低培地を10mLで培養液を更新します。5%CO2の下で37°Cで加湿インキュベーターで2日間インキュベートする。
- OCMを収穫し、すなわち、OL分泌因子を含む上清を有する。0.22 μm フィルタを使用して OCM をフィルター滅菌します。
注:OCMは4°Cで最大2ヶ月間保存してください。
10. OCM追加
注:ステップは、滅菌条件下で層流フードで行う必要があります。OCMは、以下のプロトコル14に従って調製した精製された海馬ニューロン培養物に加えることができ、そして、24時間を加えて得た、ウリジンおよび5-フルオロデオキシウリジン(5μM)を36時間添加した。
- 3 DIVで、抗有糸剤を含むすべてのニューロン培養培地を取り除き、500μLの新鮮な温かいOCMを加えます。
- 作りたての温かいNB-B27で3日ごとに半分の培地を更新します。
注: このようなカルチャは、最大 21 の DIV を維持できます。
11. 精製された海馬ニューロン培養へのOLの添加
注:滅菌条件下で層流フードで次の手順を実行します。ALは、上記と同様に得られた精製された海馬培養物に添加することができる。
- 表3に従って共培養培地を準備する。
- 70% ~ 80% の合流率で OL 培養を取得します。温かい1x PBSの2 mLでリンス。
- 細胞を取り外すには、100mmペトリ皿に0.25%トリプシンの2 mLを加えます。
- 5%CO2の下で37°Cの加湿インキュベーターで5分間インキュベートする。
- 酵素反応をブロックするためにDMEM-10%FCSの2 mLを加えます。OL系統細胞を含む上清を収穫する。
- RTで423 x gで5分間の遠心分離器を慎重に除去し、温かい共培養培地で細胞ペレットを再懸濁し、1.25 x 105細胞/mLの濃度を得た。
- 200 μLのニューロン培養液を除去し、24ウェルプレートの細胞懸濁液1ウェルあたり200μL(2.5 x 104細胞/ウェル)を加えることによって、精製された海馬ニューロン培養にOLを加える。
- 2~3日ごとに共培養培地の半分をリフレッシュします。
注: 共カルチャは、最大 24 の DIV を維持できます。
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Representative Results
このプロトコルでは、OL系統細胞は、アストロサイトおよびミクログリアを振り払うことによってグリア培養物から精製される。OL培養物の純度および風変わりに関する検査は、グリアマーカー15による免疫染色によって評価することができる。異なるマーカーの発現の分析は、OL培養が主にO4+細胞の90%±4%、85%±7%NG2+細胞、およびPLP+細胞の4.7%±2.1%のプレオールであり、7.2%±2.5%の細胞がGFAP+アストロサイト(平均±S.D.、n= 3;)図 2を参照してください。また、4.6%±0.7%の細胞はCD11b+ミクログリア細胞であった(平均±S.D.、図示しない)。
このような培養物から産生されるOCMは、精製された海馬ニューロン培養物に3 DIVで添加することができる。この治療は、脳髄鞘形成前の海馬GABAergicニューロンの軸索に沿ってニューロファシン186およびアンキリンGに関連するNavチャネルからなる結節タンパク質のクラスタリングを促進する(図3A,B)。注目すべきは、電気生理学的記録は、これらのクラスターが作用電位14の伝導の増加に関連していることを明らかにした。また、Smi31で染色されたリン酸化中間フィラメントタンパク質Hの発現は、OCM処理された海馬ニューロンにおいて増加する(図3A)。したがって、オリゴデンドログリア分泌因子は、神経細胞の成熟および生理学に関与する。
海馬ニューロンの髄鞘形成は、14 DIVでのOLの添加を通じて研究することができる。20 DIVから24 DIVまで、ミエリン塩基性タンパク質(MBP)などのミエリンマーカーの免疫染色は、ミエリンセグメントの可視化を可能にする(図4)。
図1:OL系統細胞分離およびOCM産生のプロトコルタイムラインP2ウィスターラットから大脳皮質を解剖した後(ステップ4)、グリア細胞の培養に組織解離を行う(ステップ5)。8、12、および 15 DIV (すなわち、揺れる数日前)で、暖かいDMEM-10%FCS(ステップ6)で半分の培地を更新します。翌日、37°Cで250rpmで一晩グリアル培養を振る(ステップ7.2)。OL系統細胞とミクログリア細胞を少なく含む収穫上清を、5%CO2(ステップ8.3~8.7)下の37°Cで加湿インキュベーターに15分間プレートする。上清を423 x gで5分間遠心分離し、BSを用いて細胞ペレットを再懸濁し、5%CO2(ステップ8.8〜8.12)の37°Cで加湿インキュベーターで2日間インキュベートします。OCMを製造するために、NB-B27lowで2日間インキュベートする(ステップ9)。共培養実験のために、CALを分離するには、トリプシンを使用して細胞を切り離す(ステップ11.3)。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図2:OL系統細胞の表現型培養物。画像は共焦点顕微鏡を用いて取得した。最大強度の投影が提示されます。(A)OL培養は、主にプレオール(すなわち、NG2(赤)、またはO4(緑)とNG2(両方のマーカーを発現する細胞)を黄色の星で示すが、いくつかの未熟なOL(すなわち、O4のみを発現し、NG2;白い星)を含む。(B) OL系統細胞培養物に少数の成熟OL(すなわち、PLP+;緑色)および少数のアストロサイト(GFAP+細胞;赤色)が見られる。スケールバー = 25 μm.この図の大きいバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図3:代表的なアプリケーション(A,B)3 DIVでOCMで処理され、17 DIV発現中間フィラメントタンパク質H(Smi31;グリーン;パネルA)で固定された海馬ニューロン。ガバエルジックニューロンは、67kDa(GAD67)発現(白)のグルタミン酸脱炭酸酵素アイソフォームによって同定され、軸索初期セグメントにおけるアンキリンGおよびNavナトリウムチャネル(それぞれ赤;パネルAおよびB)の蓄積を表示し、その軸索に沿ってアンキリンGおよびNavクラスターを形成する(パネルAおよびB)。スケールバー = 25 μm.この図の大きいバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図4:代表的なアプリケーション14 DIVで海馬ニューロン培養に加えたOL系統細胞は、いくつかの海馬軸索を髄膜に形成し、ここで23 DIV(ミエリンマーカーとしてのMBP;緑色)に固定した。ランヴィエのノード(Nav;赤)はミエリンセグメントの間で観察される。スケールバー = 25 μm.この図の大きいバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
ボッテンシュタイン・サト(BS)メディア | 最終濃度 |
ドゥルベッコの改造イーグルミディアム | |
ペニシリン-ストレプトマイシン | 100 IU/mL |
アポ・トランスフェリン・ヒューマン | 100 μg/mL |
BSA(ウシ血清アルブミン) | 100 μg/mL |
インスリン | 5 μg/mL |
Pdgf | 10 ng/mL |
プロゲステロン | 62 ng/mL |
プトレシン二塩酸塩 | 16 μg/mL |
セレエン酸ナトリウム | 40 ng/mL |
T3(3,3',5-トリヨード-L-チロニンナトリウム塩) | 30 ng/mL |
T4 (L-チロキシン) | 40 ng/mL |
表1:ボッテンシュタイン・サト(BS)メディアの調製
NB-B27低メディア | 最終濃度 |
ニューロバサル | |
B27 サプリメント | 0.5倍 |
L-グルタミン | 0.5 mM |
ペニシリン-ストレプトマイシン | 100 IU/mL |
NB-B27メディア | 最終濃度 |
ニューロバサル | |
B27 サプリメント | 1倍 |
L-グルタミン | 0.5 mM |
ペニシリン-ストレプトマイシン | 100 IU/mL |
表2:NB-B27lowおよびNB-B27培地の調製
共同文化メディア | 最終濃度 |
ドゥルベッコの改造イーグルミディアム | 1vol |
ニューロバサル | 1vol |
B27 サプリメント | 1倍 |
ペニシリン-ストレプトマイシン | 100 IU/mL |
アポ・トランスフェリン・ヒューマン | 50 μg/mL |
ビオチン | 10 ng/mL |
BSA(ウシ血清アルブミン) | 50 μg/mL |
セルロプラスミン | 100 ng/mL |
ヒドロコルチゾン | 0.05 μM |
インスリン | 5 μg/mL |
N-アセチル-L-システイン | 5 μg/mL |
プロゲステロン | 6.2 ng/mL |
プトレシン | 16 μg/mL |
組換えヒューマンCNTF | 0.1 ng/mL |
セレエン酸ナトリウム | 5 ng/mL |
T3(3,3',5-トリヨード-L-チロニンナトリウム塩) | 40 ng/mL |
ビタミンB12 | 27.2 ng/mL |
表3:共培養メディアの調製
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Discussion
ここでは、混合グリア培養物から高度に濃縮されたオリゴデンドログリア系細胞培養物を得るための詳細なプロトコルを提供し、先に公表した方法16から適応し、その後のOL条件培地の製造を行う。この振れ技術は高価ではないが、3回繰り返し、また、PDGFαを含むボッテンシュタイン・サト(BS)培地で培養した細胞が増殖するように、高量の精製オールを得るのに最適である。グリア細胞は、P2におけるウィスターラットの大脳皮質を用いて調製され、オリゴデンドログリア系細胞の大部分がNG2およびO415を発現するオリゴデンドロサイト前である時点である。注目すべきは、OL系統成熟はマウスとラットのP2でも同様であり、このプロトコルは、マウスプリオリゴデンドロサイト17を単離するためにも使用することができる。
混合グリア細胞培養液を振った後、切り離された細胞は主にオリゴデンドログリア系細胞からなるが、一部のミクログリア細胞と少数のアストロサイトも含まれる。ミクログリア細胞は、コーティングされていないペトリ皿の差動接着を介して除去される。なお、除去効率は、追加の接着工程を行うことで改善することができる。しかし、ミクログリア細胞の約5%は、濃縮されたオリゴデンドログリア細胞培養物に、またアストロサイトの5%〜9%に依然として見られます。O4抗体コーティングペトリディッシュを使用して追加の免疫パンニングステップを実行することにより、アストロサイトからの汚染を5%未満に減らすことが可能です。詳細なプロトコルについては、Freeman ら14の補足情報を参照してください。オリゴデンドログリア細胞をめっきした後の残骸2時間の除去は、ピペットに適用される流れの強さに依存する重要なステップである。この工程では、クリアする前と後に顕微鏡下で培養を調べ、あまりにも多くの破片の存在が細胞の生存率および成長を損なう可能性があるため効率を検証することが重要である。注意すべきは、作りたてのBS培地を使用することも重要であり、そうでなければオリゴデンドロサイトの生存を変える可能性がある。また、精製した細胞は、めっき後6日まで生存します。実際、他のグリア細胞およびニューロンは、分泌因子または直接接触2、18を介してOPCの生存および増殖または分化を促進することが知られている。
他の方法では、脳解離直後のOLs分離が可能で、O4抗体による免疫標識を使用し、フローサイトメトリー(FACS)または磁気活性化細胞選別(MACS)による蛍光活性化細胞選別を行う。さらに、GFP陽性のOPCまたはGFP陽性オリゴデンドロサイトは、それぞれ19、20のPDGFαR:GFPまたはPLP:GFPマウスから選別された蛍光活性化細胞によって精製することができる。これらの選別方法は、表現型を変化させる可能性のある成長因子で処理された培養物と比較して、オリゴデンドロサイトの生理学的状態を研究するのにより関連性がある。特に、蛍光活性化細胞選別は、正常な生理状態および脱髄状態における遺伝子プロファイリング法に使用されている21。細胞の生存は細胞の選別によって変えられる可能性があるから、選別直後に機能アッセイを行う方がよい。
我々は、OL培養物を切り離し、14 DIVで精製された海馬ニューロン培養に加えることができることを示した。このようなOLニューロン共培養は、共培養の最初の週に始まる髄鞘形成の初期段階の研究を可能にする(Dubessy、未発表の結果)。OL-海馬ニューロンミエリネート共培養の他のモデルは、22、23を選別した直後にオリゴデンドロサイトを添加することによって達成された。さらに、OL-ニューロン相互作用をさらに解剖し、ニューロン培養におけるOL分泌因子の役割に対処するためにOCMを作成しました。この手法を用いて、海馬GABAergicニューロンサブタイプ(すなわち、パルブアルブミン+および/またはソマトスタチン+)が、髄鞘形成前にOCMによって誘導される軸索に沿って節血タンパク質のクラスターを形成できることを実証した。OCMの質量分析分析は、いくつかの分泌タンパク質を解明し、細胞外マトリックスタンパク質との相乗効果において結節クラスタリング24の初期段階を仲介するオリゴデンドロアグリアコンタクト-1を同定することにつながった。初等培養は、オリゴデンドログリア系細胞分化とニューロンとの相互作用の評価を可能にする有用なモデルである。しかし、他のアプローチはまた、OL機能と髄鞘形成、脱髄および元生体小脳の幻鼻性スライス培養25、26、およびインビボ研究、特に前臨床試験の最終段階で必要とされるゼブラフィッシュおよびオタマジャクシモデル27を用いて評価するために開発されている。
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Disclosures
著者の誰も競合する利益や相反する利益を持っていません。
Acknowledgments
著者らは、レミ・ロンツァーノの原稿編集における賢明なアドバイスに感謝したいと思います。この作品は、ICM、INSERM、NSFへのARSEP財団助成金、ブーヴェ・ラブリュイエールの価格によって資金提供されました。
Materials
Name | Company | Catalog Number | Comments |
5-fluorodeoxyuridine | Sigma | F0503 | |
B27 supplement | ThermoFisher | 17504044 | |
D-(+)-Glucose solution | Sigma | G8769 | |
DNase (Deoxyribonuclease I) | Worthington | LS002139 | |
Dulbecco's Modified Eagle Medium | ThermoFisher | 31966021 | |
Ethanol 100% | Sigma | 32221-M | |
Ethanol 70% | VWR Chemicals | 83801.360 | |
Fetal Calf Serum | ThermoFisher | 10082147 | |
L-cysteine | Sigma | C7352 | |
Neurobasal | ThermoFisher | 21103049 | |
Papain | Worthington | LS003126 | |
Penicillin-Streptomycin | ThermoFisher | 15140122 | |
Phosphate Buffered Saline without calcium and magnesium | ThermoFisher | A1285601 | |
Polyethylenimine(PEI) | Sigma | P3143 | |
Tetraborate decahydrate | Sigma | B9876 | |
Trypsin | Sigma | Sigma | |
Uridine | Sigma | U3750 | |
Bottenstein-Sato (BS) media | |||
apo-Transferrin human | Sigma | T1147 | |
BSA (Bovine Serum Albumin) | Sigma | A4161 | |
Dulbecco's Modified Eagle Medium | ThermoFisher | 31966021 | |
Insulin | Sigma | I5500 | |
PDGF | Peprotech | AF-100-13A | |
Penicillin-Streptomycin | ThermoFisher | 15140122 | |
Progesterone | Sigma | P8783 | |
Putrescine dihydrochloride | Sigma | P5780 | |
Sodium selenite | Sigma | S5261 | |
T3 (3,3',5-Triiodo-L-thyronine sodium salt) | Sigma | T6397 | |
T4 (L-Thyroxine) | Sigma | T1775 | |
Co-culture media | |||
apo-Transferrin human | Sigma | T1147 | |
B27 supplement | ThermoFisher | 17504044 | |
Biotin | Sigma | B4639 | |
BSA (Bovine Serum Albumin) | Sigma | A4161 | |
Ceruloplasmin | Sigma | 239799 | |
Dulbecco's Modified Eagle Medium | ThermoFisher | 31966021 | |
Hydrocortisone | Sigma | H4001 | |
Insulin | Sigma | I5500 | |
N-Acetyl-L-cysteine | Sigma | A8199 | |
Neurobasal | ThermoFisher | 21103049 | |
Penicillin-Streptomycin | ThermoFisher | 15140122 | |
Progesterone | Sigma | P8783 | |
Putrescin | Sigma | P5780 | |
Recombinant Human CNTF | Sigma | 450-13 | |
Sodium selenite | Sigma | S5261 | |
T3 (3,3',5-Triiodo-L-thyronine sodium salt) | Sigma | T6397 | |
Vitamin B12 | Sigma | V6629 | |
Tools | |||
0.22 µm filter | Sartorius | 514-7010 | |
1 mL syringe | Terumo | 1611127 | |
100 mm Petri dish | Dutscher | 193100 | |
15 mL tube | Corning Life Science | 734-1867 | |
50 mL tube | Corning Life Science | 734-1869 | |
60 mm Petri dish | Dutscher | 067003 | |
70 µm filter | Miltenyi Biotec | 130-095-823 | |
Binocular microscope | Olympus | SZX7 | |
Curved forceps | Fine Science Tools | 11152-10 | |
Fine forceps | Fine Science Tools | 91150-20 | |
Large surgical scissors | Fine Science Tools | 14008-14 | |
Scalpel | Swann-morton | 233-5528 | |
Shaker | Infors HT | ||
Small surgical scissors | Fine Science Tools | 91460-11 | |
Small surgical spoon | Bar Naor Ltd | BN2706 | |
T150 cm2 flask with filter cap | Dutscher | 190151 | |
Animal | |||
P2 Wistar rat | Janvier | RjHAn:WI |
References
- Zalc, B. The acquisition of myelin: a success story. Novartis Foundation Symposium. 276, 15-21 (2006).
- Habermacher, C., Angulo, M. C., Benamer, N. Glutamate versus GABA in neuron-oligodendroglia communication. Glia. 67 (11), 2092-2106 (2019).
- Sherman, D. L., Brophy, P. J. Mechanisms of axon ensheathment and myelin growth. Nature Reviews. Neuroscience. 6 (9), 683-690 (2005).
- Freeman, S. A., Desmazières, A., Fricker, D., Lubetzki, C., Sol-Foulon, N. Mechanisms of sodium channel clustering and its influence on axonal impulse conduction. Cellular and molecular life sciences: CMLS. 73 (4), 723-735 (2016).
- Lee, Y., et al. Oligodendroglia metabolically support axons and contribute to neurodegeneration. Nature. 487 (7408), 443-448 (2012).
- Nave, K. A. Myelination and the trophic support of long axons. Nature Reviews. Neuroscience. 11 (4), 275-283 (2010).
- Monje, M. Myelin Plasticity and Nervous System Function. Annual Review of Neuroscience. 41, 61-76 (2018).
- Birey, F., et al. Genetic and Stress-Induced Loss of NG2 Glia Triggers Emergence of Depressive-like Behaviors through Reduced Secretion of FGF2. Neuron. 88 (5), 941-956 (2015).
- Frühbeis, C., et al. Neurotransmitter-triggered transfer of exosomes mediates oligodendrocyte-neuron communication. PLoS Biology. 11 (7), e1001604 (2013).
- Jang, M., Gould, E., Xu, J., Kim, E. J., Kim, J. H. Oligodendrocytes regulate presynaptic properties and neurotransmission through BDNF signaling in the mouse brainstem. eLife. 8, (2019).
- Sakry, D., et al. Oligodendrocyte precursor cells modulate the neuronal network by activity-dependent ectodomain cleavage of glial NG2. PLoS Biology. 12 (11), e1001993 (2014).
- Sakry, D., Yigit, H., Dimou, L., Trotter, J. Oligodendrocyte precursor cells synthesize neuromodulatory factors. PloS One. 10 (5), e0127222 (2015).
- Stadelmann, C., Timmler, S., Barrantes-Freer, A., Simons, M. Myelin in the Central Nervous System: Structure, Function, and Pathology. Physiological Reviews. 99 (3), 1381-1431 (2019).
- Freeman, S. A., et al. Acceleration of conduction velocity linked to clustering of nodal components precedes myelination. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 112 (3), E321-E328 (2015).
- Baumann, N., Pham-Dinh, D. Biology of oligodendrocyte and myelin in the mammalian central nervous system. Physiological Reviews. 81 (2), 871-927 (2001).
- McCarthy, K. D., de Vellis, J. Preparation of separate astroglial and oligodendroglial cell cultures from rat cerebral tissue. The Journal of Cell Biology. 85 (3), 890-902 (1980).
- Dean, J. M., et al. Strain-specific differences in perinatal rodent oligodendrocyte lineage progression and its correlation with human. Developmental Neuroscience. 33 (3-4), 251-260 (2011).
- Domingues, H. S., Portugal, C. C., Socodato, R., Relvas, J. B., Astrocyte, Oligodendrocyte, Astrocyte, and Microglia Crosstalk in Myelin Development, Damage, and Repair. Frontiers in Cell and Developmental Biology. 4, 71 (2016).
- Klinghoffer, R. A., Hamilton, T. G., Hoch, R., Soriano, P. An allelic series at the PDGFalphaR locus indicates unequal contributions of distinct signaling pathways during development. Developmental Cell. 2 (1), 103-113 (2002).
- Spassky, N., et al. The early steps of oligodendrogenesis: insights from the study of the plp lineage in the brain of chicks and rodents. Developmental Neuroscience. 23 (4-5), 318-326 (2001).
- Moyon, S., et al. Demyelination Causes Adult CNS Progenitors to Revert to an Immature State and Express Immune Cues That Support Their Migration. Journal of Neuroscience. 35 (1), 4-20 (2015).
- Gardner, A., Jukkola, P., Gu, C. Myelination of rodent hippocampal neurons in culture. Nature Protocols. 7 (10), 1774-1782 (2012).
- Thetiot, M., et al. An alternative mechanism of early nodal clustering and myelination onset in GABAergic neurons of the central nervous system. bioRxiv. , 763573 (2019).
- Dubessy, A. L., et al. Role of a Contactin multi-molecular complex secreted by oligodendrocytes in nodal protein clustering in the CNS. Glia. 67 (12), 2248-2263 (2019).
- Barateiro, A., Fernandes, A. Temporal oligodendrocyte lineage progression: in vitro models of proliferation, differentiation and myelination. Biochimica Et Biophysica Acta. 1843 (9), 1917-1929 (2014).
- Thetiot, M., Ronzano, R., Aigrot, M. S., Lubetzki, C., Desmazières, A. Preparation and Immunostaining of Myelinating Organotypic Cerebellar Slice Cultures. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (145), (2019).
- Mannioui, A., Zalc, B. Conditional Demyelination and Remyelination in a Transgenic Xenopus laevis. Methods in Molecular Biology (Clifton, N.J.). 1936, 239-248 (2019).