Summary

신경의 분석을위한 성인 마우스 V-SVZ에서 세포의 안정적이고 효율적인 유전자 변형 줄기 세포 자율 및 비 자치 효과

Published: February 17, 2016
doi:

Summary

Here we describe a procedure based on the use of lentiviral particles for the long-term genetic modification of neural stem cells and/or their adjacent ependymal cells in the adult ventricular-subventricular neurogenic niche which allows the separate analysis of cell autonomous and non-autonomous, niche-dependent effects on neural stem cells.

Abstract

상대적으로 대기 체세포 줄기 세포는 대부분의 성인 조직에서 평생 세포 재생을 지원합니다. 성인 포유류 뇌의 신경 줄기 세포는 두 가지 특정 신경 인성 틈새로 제한됩니다 해마의 치아 이랑과 심실-뇌실 영역의 subgranular 영역, 측면의 벽 (V-SVZ는 subependymal 영역 또는 SEZ라고도 함) 심실. 장기 줄기 세포에서 원하는 유전자의 발현 및 유래 자손 결과 성체 줄기 세포 집단에 대한 생체 내 유전자 전달 전략의 개발 (즉, 포유 동물의 뇌들)은 현재 생물 의학 및 생명 공학 연구에서 중요한 도구이다. 여기서, 직접 생체 내 방법은 정맥 주사에 의한 세포주기 독립적 감염 V-SVZ 틈새 고도로 전문화 cytoarchitecture 활용 성인 마우스 V-SVZ 세포의 안정한 유전 적 변형을 위해 제공된다. 구체적으로는, 현재 프로토콜을 포함V-SVZ 자체 하나에 특정 유전자의 발현 카세트를 인코딩 빈 정맥 주사 (제어) 또는 정맥 주사의 주입은 뇌실막의 타겟팅, 생체 내 틈새에있는 세포의 모든 유형의 타겟팅, 또는 측면 뇌실 루멘으로,이야 세포 만. 발현 카세트는 허용, 또한 정맥 주사에​​ 의해 코딩되는 형질 세포 및 형광 단백질의 게놈 내로 통합되는 표지화 된 세포 및 세포 자율 및 비 – 자율 틈새 의존적 효과 분석 형질 세포의 검출 그들의 자손.

Introduction

뮤린 심실-뇌실 영역 (V-SVZ)는 선조체 대향 뇌실의 벽에서 매우 활성 종자 영역 인 후각 망울의 지속적인 생산 전구 세포 복제 및 분화 결과 연속 처리 (OB )의 interneurons 및 뇌량의 희소 돌기 아교 세포 (1). , 성상 세포 항원 아교 섬유 성 산성 단백질 (GFAP)을 표현하고 같은 네 스틴, Id1을 같은 세포 마커 줄기, 이러한 세포의 평생 세대는 신경 줄기 세포 (또한 B1 세포라고 NSCs을)이 지역의 존재에 의해 지원 될 것으로 보인다 및 Sox2이 2. B1 세포가 교통 전구를 증폭 전사가 Dlx2 요인 표현 (TAP) 세포 (C 세포) 생성 GFAP 발현 (말초없는 호 메오 박스 2) Ascl1 (포유류 achaete-schute 동족체 1) 그들이 야기하기 전에 신속하게 몇 번 분할 마이그레이션 neuroblasts (세포) 또는 oligodendroblasts 3. prolif 새로 생성하는 다각적 neuroblasts는 세분화 및 차별화 된 억제의 interneurons으로 사구체 층에 통합 OB에 주동이의 철새 스트림 (RMS)을 형성, 전방으로 이동한다. 이주 젊은 oligodendroblasts는 로컬 분할 또는 성숙 myelinating의 희소 돌기 아교 세포 1,4로 분화 계속 미숙 NG2 양성 세포가 CC로 이동합니다.

태아 방사형 신경 교세포에서 파생 B1 세포는, 그들의 전임자의 연장 및 편광 형태를 유지하고 자신의 틈새 고도로 전문화 된 관계를 나타낸다. 그들은 어느 선 심실과 V-SVZ 틈새 시장을 관개 혈관의 네트워크까지 ependyma 사이에 걸쳐. 자신의 기초 과정은 나에이 틈새 결말을 관개 평면 혈관 신경 얼기에 접근하는 긴 거리를 확장하는 반면 multiciliated ependymocytes 중 B1 세포하게 인터의 작은 혀끝의 과정과는 단일 비 운동성이 차 섬모에 종료총 모세관 2,5-8의 ASAL의 얇은 판.

그대로 V-SVZ 틈새에도 GFAP + 아르 비 신경 인성 성상 세포,에서 B1-NSCs을 구별하는 가장 신뢰할 수있는 방법을 기반으로 한 후 3 차원 공 초점 현미경에 의한 심실 측벽의 준비 및 분석을 전체 마운트 GFAP에 대한 면역 염색은 세포막을 묘사하기 위해 얇은 B1-NSC 혀끝의 과정, β-catenin이 레이블, 각 섬모 5,8의 범위를 라벨을 cilial 기초 단체 또는 아세틸 화 α-튜 불린의 마커로 γ-tubulin의 하나입니다. 심실 표면에서 이러한 전체 마운트 관찰 B1과 뇌실막 세포는 하나 또는 여러 개의 GFAP + B1 셀의 uniciliated 혀끝의 프로세스가 multiciliated 뇌실막 세포의 장미에 의해 둘러 쌓여되는 "바람개비"5 배열되어 있음을 지적했다.

B1 세포의 특성 형태는 실험적 증거와 상관 관계 전NSCs의 2,6,9-11에 작용하는 수용성 신호의 조절 소스를 구성하며 그 혈관 / 내피 세포를 ndicating 및 뇌척수액 (CSF)를 심실. 심실 표면, 동형 및 뇌실막 및 B1 셀을 포함하는 이형 apico-측면의 상호 작용에 꽉 접합 및 adherens 접합 5,12-을 포함한다. 또한, 이러한 N 헤린 및 V-CAM 등 B1 및 뇌실막 세포 사이의 접합부 복합체에 관여 부착 분자는 V-SVZ 틈새 B1의 고도로 조직화 된 위치뿐만 아니라 조절하는 것으로 알려져 왔지만, 또한 정지 12 13. -B1 뇌실막 세포 단층은 확산 CSF로부터 물 및 작은 분자 조절 플럭스 배리어 허용하지만, 많은 단백질 10,11의 세포 간 통로를 제한하는 역할을 보인다. 실험 증거는 고유 위치 B1 셀 혀끝의 섬모가 CSF 2에 존재하는 폴리 펩타이드 신호의 센서로 역할을 할 수 있음을 나타냅니다5-7. 뇌실막 세포 자체, NSC 동작 14,15의 조절에서 역할 용해성 막 결합 신호 또한 소스이다.

예컨대 브로 모 우리 딘 (BrdU의) 또는 레트로 바이러스 뉴 클레오 시드가 추적 가능한 널리 생체에 포함 NSCs의 전구 세포를 라벨 사용되어왔다. BrdU의 신호가 반복 세포 분열 및 레트로 바이러스를 통해 희석 우선적으로 전달 (16, 17)에 대한 세포 증식 자신의 요구에 의한 세포를 증폭 일시적 대상으로 표시하기 때문에,이 방법은 장기간의 운명 추적을위한 최적되지 않습니다. 틈새 구성 요소와 상호 작용을 포함하여 생체 내에서 NSC의 생리를 조사하기 위해, 라벨 및 B1-NSCs을 크게 대기하고 자신의 주변 뇌실막 세포 생리 학적 조건 3에서 분할 결코로, 거의 구분되지 세포를 추적하는 방법을 설정하는 데 매우 중요합니다. 여기서는 렌티 바이러스 벡터 (정맥 주사)을 고효율 유전자 마크 있도록 보여ING와 능력 형질 도입하고 세포주기 독립적 인 방식으로 표적 세포의 게놈에 통합이 가장 합리적으로 인해 성인 NSCs의 비 분할 뇌실막 세포의 장기 수정. 또한, 우리는 배달 및 바이러스 역가 도움의 경로를 구체적으로하여 NSCs의 틈새 시장에 의존, 뇌실막 효과의 분석을 가능하게 B1 셀을 뇌실막 세포를 형질 도입,하지만하는 방법을 보여줍니다.

Protocol

윤리 선언문 :이 프로토콜은 유럽 지침 63분의 2,010 / EU 준수 발렌시아 대학의 동물 관리 지침을 따른다. 연구를 표시 생체에 대한 LV의 1 세대 (그림 1a 참조) 주의 : 여기에 설명 된 절차에 따라서 생물 학적 후드에서 다음의 모든 절차를 수행, 바이오 안전성 레벨 2입니다. 이 연구 담당자가 적절하게 자격을 갖춘 모든 절차 훈련 있는지 확인. 가운, 이중 장갑과 적절?…

Representative Results

LV – 매개 유전자 전달 시스템은 증식, 이동 및 분화 중에 그들의 추적 및 유전 적 변형을 허용 성인 마우스 V-SVZ 세포의 생체 내 전달에 장기간 사용할 수있다. 감염과 표현은 매우 효과적이며, 기자가 포함의 식으로 다른 감염되지 않은 세포들 사이를 쉽게 구별 할 수있는 다수의 세포를 얻을. 우리는 지금까지 보편적으로 발현 포스 포 키나제 프로모터에 의해 구동 GFP 형광 리포터 형질 세?…

Discussion

정맥 주사는 성인의 유전자 변형 NSCs의 16, 18에 대한 다른 바이러스 시스템에 비해 중요한 장점을 제공합니다. V-SVZ 틈새 시장에 렌티 바이러스의 정위 배달 레이블 만 세포를 대상으로 여러 세포 분열, 또는 레트로 바이러스 후 희석 등의 BrdU의 같은 다른 일반적으로 사용되는 방법의 한계를 극복 B1-NSCs을 나누어 자주 추적하는 효율적인 방법을 나타냅니다 즉, 응용 프로그램의 순간에 확?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

우리는 MJ 팔롭의 도움말 및 대학교 드 발렌시아의 SCSIE의 기술 지원을 인정합니다. 우리는 또한 도움이 의견과 원고의 논의 안토니아 Follenzi 감사합니다. 그 산탄데르 대학교 글로벌 사업부를 통해 방코 산탄데르에 의해 재단이 보틴,에 의해 Generalitat 발렌시아 (Programa PROMETEO, ACOMP 및 ISIC)과 Ministerio 드 Economìa y를 Competitividad에서 보조금을 지원하는 경우 (MINECO : SAF2011-23331, CIBERNED 및 RETIC 수컷 매) . 이 작품은 또한 (260511- MINECO과 유럽 연구위원회 (ERC) 2012-STG에서 BFU2010-21823 및 RETIC 수컷 매 보조금 지원 PD-HUMMODEL AC BM-P)이다. MINECO의 스페인 FPI의 교제를받는 사람이다.

Materials

Part 1: Generation of LV for in vivo delivery.
Equipment:
Ultracentrifuge Beckman Coulter Optima XL-100K
Ultracentrifuge rotor Beckman Coulter SW-28
Ultracentrifuge rotor Beckman Coulter SW-55
Ultracentrifuge tubes  Beckman Coulter 358126 25X89 mm
Ultracentrifuge tubes  Beckman Coulter 326819 13X51 mm
Ultracentrifuge adapters Beckman Coulter 358156
6-well plate SPL PLC-30006
24-well plate SPL PLC-30024
10 cm dish SPL PLC-20101 100×20 style
FACS tubes Afora DE400800 12×75 mm, 5 ml
Cup sterile FACS filter BD 340626 30 µm
Nitrocellulose filter Millipore SCGPU05RE 0.22 μm 
Flow cytometer BD LSR Fortessa Blue laser 488 nm
Steritop filter Biofil FPE-204-500  0.22 µm
Reagents:
pMDLg/pRRE plasmid  Addgene #12251 Core packaging plasmid
pRSV.REV plasmid  Addgene #12253 Core packaging plasmid
pMD2G plasmid  Addgene #12259 Envelope plasmid
pRRL-SIN-PPT.PGK.EGFP.Wpre plasmid  Addgene #12252 Transfer vector plasmid
Dulbecco's Modified Eagle's Medium  Biowest L0101-500 For HeLa cell culture
Iscove's Modified Dulbecco's Medium  Life technologies 12440-053 For 293T cell culture
Tris-EDTA (TE) Tris-HCl (sigma, T5941), 0.1 mM EDTA (sigma, E5134), pH 7.6,  DNAse/RNAse-free, 0.2 µm sterile-filtered
2X HBS 0.28 M NaCl (Sigma, S7653), 0.05 M HEPES (Sigma, H7523), 1.5 mM anhydrous Na2HPO4 (Sigma, S7907) in dH2O (preferably not MilliQ). Adjust pH to 7.0 with NaOH solution (Calbiochem, 567530).
Fetal bovine serum (FBS) Biowest S181B-500 Stock solution at 100X, used to prepare HeLa and 293T culture medium at a final concentration of 10X.
Glutamine Sigma-Aldrich G7513-100 Stock solution at 200 mM, used to prepare HeLa and 293T culture medium at a final concentration of 6 mM.
Sodium pyruvate Life technologies 11360-039 Stock solution at 100 mM, used to prepare HeLa and 293T culture medium at a final concentration of 1 mM.
GlutaMAX Supplement Life technologies 35050-061 Used to prepare 293T culture medium at a final concentration of 1%.
Penicillin/streptomycin Sigma-Aldrich P4458 Stock solution contains 5,000 units/ml penicillin and 5 mg/ml streptomycin. Used to prepare HeLa and 293T culture medium at a final concentration of 1%.
Trypsin-EDTA Life Technologies 25200-056 With phenol red, contains 2.5 g porcine trypsin and 0.2 g EDTA 4Na/L HBSS.
Phosphate buffered saline  (PBS) Sigma-Aldrich D1408 Without calcium chloride and magnesium chloride, 10X, liquid, sterile-filtered, suitable for cell culture. Stock solution used to prepare 1X PBS in cell culture grade water.
Polybrene (hexadimethrine bromide)  Sigma-Aldrich H9268 Powder. Prepare a 1000X stock solution at 8 mg/ml in dH2O
Paraformaldehyde EM grade 16% EM Sciences 15710
Name Company Catalog Number Comments
Part 2: Sterotaxic injection of LV into the SEZ proper or the lateral ventricle.
Equipment:
Vernier stereotaxic instrument NeuroLab, Leica 39463001
Cunningham mouse and neonatal rat adaptor NeuroLab, Leica 39462950
Syringe holder KD Scientific KDS-311-CE
33-gauge syringe Hamilton P/N    84851/00 #85RN
Electric drill Fine Science Tool 98096
Thermal blanket Ufesa AL5512/01 230-240 V, 100-110 W, type C_AL01
Shaver  Jata MP373N Model: beauty, 3 V, 300 mA, type HT-03.
Reagents:
Medetomidine Esteve DOMTOR  Comercial solution at 1 mg/ml. 
Ketamine Merial Imalgene 500  Comercial solution at 50 mg/ml
Medetomidina/ketamine mixture Prepare a working mixture of medetomidine at a final concentration of 0.2 mg/ml dilution and ketamine at a final concentration of 15 mg/ml in saline solution. Use as anesthesia injecting a volume to get a final concentration of 0.5-1 mg medetomidina per kg body weight and 50-75 mg ketamine per kg body weight
Butorphanol Pfizer Torbugesic Stock solution at 10 mg/ml. Used as analgesia at 1 mg/ml in saline solution.
Atipamezole Esteve Antisedan Stock solution at 5 mg/ml, used in a final concentration of 0.5 mg/ml in saline solution to exit from anesthesia.
0.9% saline solution Braun 13465412
Histoacryl Braun 1050052 Topical skin adhesive
HydroGel Clear H2O 70-01-5022
Kimwipes Kimberly-Clark 34120 11×21 cm
Bleach/Virkon Dupont
Surgical marker pen Staedler 313-9 Permanent lumocolor
Ophthalmic lubricant   SICCAFLUID 0.5 g/dosis, carbomer 974P
Povidone-iodine Betadine 694109.6 10% povidone-iodine
Name Company Catalog Number Comments
Part 3: Histological analysis.
Equipment:
Automatic peristaltic pump Cole-Parmer Inst. Co. HV-07524-55 Masterflex L/S variable-speed economy drive, 1.6-100 rpm, 230 V
Pump head Cole-Parmer Inst. Co. HV-07518-00 Masterflex L/S Easy-Load pump head for precision tubing; PSF housing, CRS rotor
Silicone tube Cole-Parmer Inst. Co. HV-96410-16 Platinum L/S 16
Scalp vein set Vygon V-green 70246.05T 25G, 30 cm tube length
Vibratome Leica VT1000
Confocal microscope Olympus FluoView FV10i
Hot plate Tehtnica SHP-10
Reagents:
Phosphate buffer (PB) 0.2 M PB: 0.2 M Na2HPO4 (Sigma, S7907) and 0.2 M NaH2PO4 (Panreac, 141965.1211) in dH2O, adjust pH to 7.2-7.4
Paraformaldehyde (PFA) Panreac 141451.1211 Prepare fresh every time. Heat dH2O up to 55–60 °C using a hot plate placed in a fume hood and pour PFA powder while stirring to obtain an 8% solution. The solution is cloudy white as PFA does not dissolve easily. Add 1N NaOH drop by drop just until the solution clears. Cool down, filter through Whatman paper and add an equivalent volume of 0.2 M PB.
Saline solution 0.9% NaCl in dH2O
Superglue LOCTITE 767547
Sodium azide Panreac 122712.1608
Glycine Sigma-Aldrich G7126-100
Normal goat serum Millipore S30-100
Triton X-100 Sigma-Aldrich T9284 Detergent
Anti-GFP rabbit antibody ROCKLAND 600-401-215 Use at a 1:500 dilution
Alexa Fluor 488 Donkey Anti-Rabbit IgG (H+L) Antibody Molecular probes A-21206 Use at a 1:750 dilution
6-Diamindino-2-phenylindole dihydrochloride hydrate (DAPI) Sigma-Aldrich D9542 Fluorescent nuclear staining. Use at 2 mg/ml in ddH2O. Keep in the dark at 4 °C.
Fluoromount-G EM Sciences 17984-25 Mounting medium for fluorescent preparations

References

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Porlan, E., Martí-Prado, B., Consiglio, A., Fariñas, I. Stable and Efficient Genetic Modification of Cells in the Adult Mouse V-SVZ for the Analysis of Neural Stem Cell Autonomous and Non-autonomous Effects. J. Vis. Exp. (108), e53282, doi:10.3791/53282 (2016).

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