Gewinnung menschlicher Mikroglia aus erwachsenem menschlichem Hirngewebe
Summary
Dieses Protokoll ist eine effiziente, kostengünstige und robuste Methode zur Isolierung primärer Mikroglia aus lebendem, erwachsenem, menschlichem Hirngewebe. Isolierte primäre menschliche Mikroglia kann als Werkzeug für die Untersuchung zellulärer Prozesse bei Homöostase und Krankheit dienen.
Abstract
Mikroglia sind ansässige angeborene Immunzellen des Zentralnervensystems (ZNS). Mikroglia spielen eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung, bei der Aufrechterhaltung der Homöostase und bei Infektionen oder Verletzungen. Mehrere unabhängige Forschungsgruppen haben die zentrale Rolle hervorgehoben, die Mikroglia bei Autoimmunerkrankungen, autoinflammatorischen Syndromen und Krebserkrankungen spielt. Die Aktivierung von Mikroglia bei einigen neurologischen Erkrankungen kann direkt an pathogenen Prozessen beteiligt sein. Primäre Mikroglia sind ein leistungsfähiges Werkzeug, um die Immunantworten im Gehirn, Zell-Zell-Wechselwirkungen und dysregulierte Mikroglia-Phänotypen bei Krankheiten zu verstehen. Primäre Mikroglia imitieren in vivo mikroglia-Eigenschaften besser als verewigte mikrogliarische Zelllinien. Menschliche Erwachsene Mikroglia weisen unterschiedliche Eigenschaften im Vergleich zu menschlichen fetalen und Nagetier Mikroglia. Dieses Protokoll bietet eine effiziente Methode zur Isolierung von primären Mikroglia aus erwachsenen menschlichen Gehirn. Das Studium dieser Mikroglia kann kritische Einblicke in Zell-Zell-Wechselwirkungen zwischen Mikroglia und anderen ansässigen Zellpopulationen im ZNS liefern, einschließlich Oligodendrozyten, Neuronen und Astrozyten. Darüber hinaus können Mikroglia aus verschiedenen menschlichen Gehirnen für die Charakterisierung einzigartiger Immunantworten für personalisierte Medizin und eine Vielzahl von therapeutischen Anwendungen kultiviert werden.
Introduction
Das Zentralnervensystem (ZNS) besteht aus einem komplexen Netzwerk von Neuronen und Gliazellen1. Unter den Gliazellen fungieren Mikroglia als angeborene Immunzellen der ZNS2,3. Microglia sind verantwortlich für die Aufrechterhaltung der Homöostase im gesunden ZNS4. Mikroglia spielen auch eine wichtige Rolle in der Neuroentwicklung, durch den Schnitt von Synapsen2. Mikroglia sind zentral für die Pathophysiologie mehrerer neurologischer Erkrankungen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf; Alzheimer-Krankheit5, Parkinson-Krankheit6, Schlaganfall7, Multiple Sklerose8, traumatische Hirnverletzung9, neuropathische Schmerzen10, Rückenmarksverletzung11 und Hirntumoren wie Gliome12.
Studien im Zusammenhang mit ZNS-Homöostase und Krankheiten nutzen Nagetier-Mikroglia aufgrund eines Mangels an kosteneffizienten und zeiteffizienten menschlichen primären Mikroglia-Isolationsprotokollen13. Nagetier-Mikroglia ähneln primären menschlichen Mikroglia in Der Expression von Genen wie Iba-1, PU.1, DAP12 und M-CSF-Rezeptor und haben wirksam beim Verständnis normaler sowie kranker Gehirn13. Interessanterweise variiert die Expression mehrerer immunbezogener Gene wie TLR4, MHC II, Siglec-11 und Siglec-3 zwischen menschlicher und Nagetier-Mikroglia13. Die Expression mehrerer Gene variiert auch in der zeitlichen Expression und bei neurodegenerativen Erkrankungen bei beiden Arten14,15. Diese signifikanten Unterschiede machen menschliche Mikroglia zu einem wesentlichen Modell, um die Mikrogliafunktion bei Homöostase und Krankheit zu untersuchen. Primäre menschliche Mikroglia kann auch ein wirksames Werkzeug für das präklinische Screening von potenziellen Wirkstoffkandidaten16sein. Die oben genannten Gründe unterstreichen den wachsenden Bedarf an kostengünstigen Protokollen zur Isolierung primärer menschlicher Mikroglia.
Wir haben ein Protokoll zur Isolierung von primären menschlichen Mikroglia aus erwachsenen menschlichen Hirngewebe als Ergebnis der chirurgischen Fenster für Tumorresektionen oder andere chirurgische Resektionen erstellt entwickelt. Die Methode unterscheidet sich hier erheblich von den bestehenden Methoden. Wir waren in der Lage, Mikroglia nach einer Transitzeit von etwa 75 Minuten von der Gewebesammelstelle bis zum Start des Isolationsprotokolls im Labor zu isolieren und zu kultiieren. Wir haben den Überstand von L929-Fibroblastenzellen verwendet, um das Wachstum isolierter Mikroglia zu fördern. Diese Methode konzentriert sich speziell auf die Kultur und Entwicklung von nur primären Mikroglia. Die resultierende Kultur vorbereitet ist etwa 80% Mikroglia. Während andere Protokolle eine angereicherte Kultur der Mikroglia durch Dichtegradientzentrifugation, Durchflusszytometrie und magnetische Perlen bieten, ist das Protokoll eine schnelle, einfache, robuste und kostengünstige Möglichkeit, primäre menschliche Mikroglia17,18,19,20zu kulturieren. Die Fähigkeit, chirurgisch entferntes lebendes erwachsenes Hirngewebe anstelle von festem Hirngewebe von Kadavern zu nutzen, erweist sich als zusätzlicher Vorteil dieser Methode im Gegensatz zu bestehenden Verfahren18,21.
Protocol
Representative Results
Discussion
Mikroglia sorgen für Homöostase im normalen Gehirn und spielen eine zentrale Rolle in der Pathophysiologie verschiedener neurologischer Erkrankungen4. Mikroglia sind zentral für die Neuroentwicklung und Bildung von Synapsen2. Mikroglia-Studien haben sich als entscheidend für das Verständnis der Entwicklung und des Fortschreitens verschiedener neurologischer Erkrankungen erwiesen4. Nagetier-Mikroglia sind das vorherrschende Modell der Wahl für p…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Das Labor des SJ wurde mit institutionellen Zuschüssen des IITJ eingerichtet und wird durch Zuschüsse der Abteilung Biotechnologie (BT/PR12831/MED/30/1489/2015) und des Ministeriums für Elektronik und Informationstechnologie der indischen Regierung (Nr. 4(16)/2019-ITEA) finanziert. Die menschlichen Hirngewebeabschnitte wurden vom All India Institute of Medical Sciences (AIIMS) Jodhpur nach der Freigabe der institutionellen Ethikkommission bezogen. Wir danken Mayank Rathor, B.Tech Student Mitglied der Design and Arts Society IIT Jodhpur, für die Videofilmunterstützung.
Materials
| Antibiotic-Antimycotic solution | Himedia | A002 | |
| Calcium chloride | Sigma | 223506 | |
| Centrifuge (4 °C) | Sigma | 146532 | |
| Centrifuge tubes | Abdos | P10203 | |
| CO2 incubator | New Brunswik | Galaxy 170 S | |
| D-Glucose | Himedia | GRM077 | |
| DMEM medium with glutamine | Himedia | AL007S | |
| Fetal bovine serum | Himedia | RM9955 | |
| Flacon tube (50 ml) | Thermo Fsiher Scientific | 50CD1058 | |
| Fluorescein Ricinus communis agglutinin-1 | Vector | FL-1081 | |
| Fluorescent microscope | Leica | DM2000LED | |
| Fluoroshield with DAPI | Sigma | F6057 | |
| GFAP antibody | GA5 | 3670S | |
| Incubator shaker | New Brunswik Scientific | Innova 42 | |
| L929 cell line | ATCC | NCTC clone 929 [L cell, L-929, derivative of Strain L] (ATCC CCL-1) | |
| Laminar air flow | Thermo Fsiher Scientific | 1386 | |
| Magnesium chloride | Himedia | MB040 | |
| Monosodium phosphate | Merck | 567545 | |
| Nutrient Mixture F-12 Ham Medium | Himedia | Al106S | |
| Petri dish | Duran Group | 237554805 | |
| Phosphate buffered saline | Himedia | ML023 | |
| Potassium chloride | Himedia | MB043 | |
| Serological pipette | Labware | LW-SP1010 | |
| Sodium bicarbonate | Himedia | MB045 | |
| Sucrose | Himedia | MB025 | |
| Syringe filter (0.2μ, 25 mm diameter) | Axiva | SFPV25R | |
| T-25 tissue culture flasks suitable for adherent cell culture. | Himedia | TCG4-20X10NO | |
| Trypsin-EDTA (0.25%) | Gibco | 25200-056 |
Referências
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