Isolierung und Kultivierung von Endothelzellen aus dem embryonalen Vorderhirn
Summary
Dieses Video zeigt eine einfache und zuverlässige Strategie zur Herstellung von Reinkulturen von Endothelzellen aus dem embryonalen Vorderhirn innerhalb von 10-12 Tagen und wird nützlich für die Forschung über viele Aspekte der Gehirn Angiogenese konzentriert sein.
Abstract
Embryonale Endothelzellen des Gehirns kann als ein wichtiges Werkzeug für die Untersuchung der Angiogenese und neurovaskulären Entwicklung und Wechselwirkungen dienen. Die beiden Gefäßnetze der embryonalen Vorderhirn, Pia und periventrikuläre, räumlich markante und haben unterschiedliche Ursprünge und Wachstumsmuster. Endothelzellen aus der Pia-und periventrikuläre Gefäßnetze haben einzigartige Genexpressionsprofilen und Funktionen. Hier präsentieren wir Ihnen eine Schritt-für-Schritt-Protokoll für die Isolierung, Kultur, und die Überprüfung der reine Populationen von Endothelzellen aus der periventrikulären Gefäßnetz (PVECs) der embryonalen Vorderhirn (Telencephalon). In diesem Ansatz wird Telen ohne Pia Membran aus embryonalen Tag 15 Mäusen zerkleinert, mit Collagenase / Dispase verdaut und mechanisch in eine Einzelzellsuspension dispergiert. PVECs werden aus Zellsuspension mit positiven Selektion mit anti-CD-31/PECAM-1 Antikörper MicroBeads konjugiert mit einem starken Magnet gereinigtTrennverfahren. Gereinigte Zellen auf Kollagen 1 beschichtet Kulturschalen in endothelialen Zellkulturmedium kultiviert, bis sie konfluent und weitere Subkultur geworden. PVECs erhalten mit diesem Protokoll Ausstellung mit Kopfsteinpflaster und spindelförmigen Phänotypen, wie Phasenkontrast-Lichtmikroskopie und Fluoreszenzmikroskopie sichtbar gemacht. Die Reinheit der Kulturen wurde mit PVEC Endothelzellmarker etabliert. In unseren Händen, diese Methode zuverlässig und konsequent ergibt reine Populationen PVECs. Dieses Protokoll wird mechanistische Studien an gewinnen Einblicke in Vorderhirn Angiogenese, Verständnis PVEC Wechselwirkungen und Quer Gespräche mit neuronalen Zelltypen und hält ein enormes Potenzial für therapeutische Angiogenese gerichtet profitieren.
Introduction
Angiogenese, Neurogenese und neuronale Migration sind kritische Ereignisse im zentralen Nervensystem (ZNS), Entwicklung, Reparatur und Regeneration. Mehrere elegant Studien haben gezeigt, dass Endothelzellen neuronalen Proliferation und umgekehrt stimulieren durch Freisetzung von löslichen Faktoren und durch direkten Kontakt. Wir fanden es merkwürdig, dass in der Mehrzahl dieser Studien 1-3, während die neuronalen Vorläuferzellen / neuralen Stammzellen aus dem embryonalen Gehirn isoliert, sie sind mit Endothel-Zellen aus dem erwachsenen Gehirn, andere erwachsene Gewebequellen oder mit einer endothelialen Zelllinien kokultiviert. Dies kann zum Teil aufgrund der technischen Schwierigkeiten bei der Isolierung und Kultivierung reine Populationen von Endothelzellen aus dem embryonalen Gehirn. , Angiogenese, Neurogenese und neuronale Migration sind jedoch gleichzeitigen Veranstaltungen in Größenordnungen robuster im embryonalen Gehirn auftreten als in der normalen erwachsenen Gehirn. Die periventrikulärer Gefäßnetz des embryonic Vorderhirn (Telencephalon) stammt von einem Schiff in den Basalganglien Primordium gelegen und entwickelt sich in Form einer geordneten Gradienten von ventral Telen von embryonalen Tag 11 (E11) 4,5 dorsal. Dieses Geflecht von Schiffen der periventrikulären Gefäßnetz unterscheiden sich von Pia-Gefäße basierend auf Herkunft, anatomische Lage, Wachstumsmuster und Entwicklungsregulation 4,5. Die Ausbreitungsrichtung der periventrikulären Angiogenese Steigung entspricht der neurogenetischen Quer telencephalic Steigung. Innerhalb der Telen, die periventrikuläre Angiogenese Steigung und das Gefälle der GABA-Neuronen Migration tangential überlappt räumlich als auch 6. In Bezug auf Timing, ist die Angiogenese Gradienten im Vorfeld der neurogenetischen Gradienten-und GABA-Neuronen Gradienten von etwa einem Tag. So sind periventrikuläre Endothelzellen räumlich und zeitlich gut positioniert, um kritische Hinweise liefern, um telencephalic Neurogenese zu unterstützen undneuronalen Migration 4,6. Daher würde die Verwendung von embryonalen periventrikulärer Endothelzellen in Kokultur Experimente mit neuronalen Vorläuferzellen und / oder Neuronen eines günstigeren Modell zum Studium der Wechselwirkungen neurovaskuläre und Entwicklung neuer Wege für die Behandlung von neurodegenerativen Erkrankungen oder ischämischer / traumatische Gehirnverletzung ist.
Wir unterstreichen die Bedeutung der Entfernung der Pia-Membran, nicht nur um epithelialen Zellkontamination zu begrenzen, sondern auch auf Pia-Endothelzellen, die molekular und funktionell von Endothelzellen der Gefäßnetz periventrikulärer 4,6 (bezeichnet als PVECs von Pia-ECs zu unterscheiden) sind zu trennen . Hier beschreiben wir die Methode, die wir verwenden in unserem Labor routinemäßig, um einen reichen und Reinausbeute von PVECs erhalten. Diese Endothelzellen aus embryonalen Vorderhirn von einem Einzelzeit-schwangeren Maus isoliert vorbereitet. Sie können für die zukünftige Nutzung erweitert werden, subkultiviert und frorene erfolgreich.
Protocol
Representative Results
Discussion
PVEC sind mehr als physiologisch relevanten erwachsenen Gehirn Endothelzellen und ECs von anderen Gewebequellen für Studien, die sich auf neurovaskulären Interaktionen und auch therapeutisches Potenzial. Für PVEC Vorbereitung ist es wichtig, zu Beginn mit Dissektion um schneller zu arbeiten, um eine gute Rentabilität zu erreichen, da tote Zellen unspezifisch an CD31 MicroBeads binden. Darüber hinaus, wenn Einzelzellsuspension wird nicht vor der magnetischen Markierungsschritt erreicht, wird diese bei der Fehlersuch…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde durch ein National Alliance for Research on Schizophrenia and Depression (NARSAD) Young Investigator Award und National Institutes of Health gewähren R01NS073635 AV unterstützt.
Materials
| DNase I | Sigma | D-4527 | |
| Collagen, Type 1 solution from rat tail | Sigma | C3867 | |
| DPBS | Quality Biologicals | 114057-131 | |
| EDTA | Fisher Scientific | M4055 | |
| BSA | Sigma | A2058 | |
| MS column | Miltenyi Biotech | 130-042-201 | |
| CD31 microbeads | Miltenyi Biotech | 130-097-418 | |
| MACS separator | Miltenyi Biotech | 130-042-102 | |
| MACS multi stand | Miltenyi Biotech | 130-042-303 | |
| Cell strainer 70 µm | BD Bioscience | 352350 | |
| Antibiotic and antimycotic solution | Sigma | A5955 | |
| FBS | Sigma | F4135 | |
| Collagenase/Dispase | Roche | 10269638001 | |
| DMEM | Lonza | 12-604F | |
| 35 mm culture dish | BD Bioscience | 353001 | |
| 15 ml falcon tube | BD Bioscience | 352097 | |
| 50 ml falcon tube | BD Bioscience | 352098 | |
| ECCM kit | BD Bioscience | 355054 | Kit Includes Endothelial cell growth supplement, EGF and Soybean Trypsin Inhibitor |
| Endothelial Cell Growth Supplement (ECGS) | BD Bioscience | 354006 | |
| RBECGM | Cell applications | R819-500 | |
| DMEM F12 | Life Technologies | 10565-018 | |
| glutamax | Life Technologies | 305050-061 | |
| tissue culture grade water | Life Technologies | 15230162 | |
| 0.25% Trypsin | Life Technologies | 15050 | |
| Soyabean trypsin inhibitor | BD Bioscience | 5425 | |
| Matrigel | BD Bioscience | 354234 | |
| Qtracker 655 Cell Labeling Kit | Life Technologies | Q25021 | |
| CellLight Plasma Membrane-RFP, BacMam 2.0 | Life Technologies | C10608 | |
| Biotinylated Isolectin B4 antibody | Sigma | L2140 | |
| Anti-Von Willebrand factor | Sigma | F3520 | |
| Anti-CD31/PECAM-1 | BD Pharmingen | 550274 | |
| Vectashield Hardset Mounting media with DAPI | Vector Laboratories | H-1500 | |
| Ketamine | Butler Schein Animal Health Supply | 44028 | |
| Xylazine | Lloyd Laboratories | 1009 | |
| Stereomicroscope | Motic | SMZ-168 | |
| hemocytometer | Fisher Scientific | 267110 | |
| inverted microscope | Olympus CK-40 | CK-40 | |
| Flouroscent microscope | Olympus FSX-100 | FSX-100 | |
| Fine forceps | Roboz surgical instrument | 7 inox | |
| Fine microtip scissors | Roboz surgical instrument | RS5611 |
References
- Shen, Q., S, G., et al. Endothelial cells stimulate self-renewal and expand neurogenesis of neural stem cells. Science. 304, 1338-1340 (2004).
- Milner, R. A novel three-dimensional system to study interactions between endothelial cells and neural cells of the developing central nervous system. BMC Neurosci. 8, 3 (2007).
- Rauch, M. F., Michaud, M., Xu, H., Madri, J. A., Lavik, E. B. Co-culture of primary neural progenitor and endothelial cells in a macroporous gel promotes stable vascular networks in vivo. 19, 1469-1485 (2008).
- Vasudevan, A., Long, J. E., Crandall, J. E., Rubenstein, J. L., Bhide, P. G. Compartment-specific transcription factors orchestrate angiogenesis gradients in the embryonic brain. Nat. Neurosci. 11, 429-439 (2008).
- Vasudevan, A., Bhide, P. G. Angiogenesis in the embryonic CNS: a new twist on an old tale. Cell Adh. Migr. 2, 167-169 (2008).
- Won, C. K., et al. Autonomous vascular networks synchronize GABA neuron migration in the embryonic forebrain. Nat. Commun. 4, 2149-2162 (2013).
- Dong, Q. G., et al. A general strategy for isolation of endothelial cells from murine tissues. Characterization of two endothelial cell lines from the murine lung and subcutaneous sponge implants. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 17, 1599-1604 (1997).
- Erblich, B., Zhu, L., Etgen, A. M., Dobrenis, K., Pollard, J. W. Absence of colony stimulation factor-1 receptor results in loss of microglia, disrupted brain development and olfactory deficits. PLoS One. 6, (2011).
- Wichterle, H., Garcia-Verdugo, J. M., Herrera, D. G., Alvarez-Buylla, A. Young neurons from medial ganglionic eminence disperse in adult and embryonic brain. 2, 461-466 (1999).
- Snapyan, M., et al. Vasculature guides migrating neuronal precursors in the adult mammalian forebrain via brain-derived neurotrophic factor signaling. J. Neurosci. 29, 4172-4188 (2009).
- Whitman, M. C., Fan, W., Rela, L., Rodriguez-Gil, D. J., Greer, C. A. Blood vessels form a migratory scaffold in the rostral migratory stream. J. Comp. Neurol. 516, 94-104 (2009).
