L'analyse des rétinoïque induite par l'acide Neuro-Différenciation de cellules souches embryonnaires de souris en deux et trois dimensions corps embryoïdes

Summary

Nous décrivons une technique pour l'utilisation de cellules souches embryonnaires de souris pour générer deux ou trois dimensions des corps embryoïdes. Nous expliquons alors comment induire la différenciation neuronale des cellules du corps embryoïdes par l'acide rétinoïque, et comment analyser leur état de différenciation par immunofluorescence marqueur de cellules progénitrices et immunoblotting.

Abstract

Souris des cellules souches embryonnaires (CSE) isolées de la masse interne du blastocyste (typiquement à E3.5 jour), peut être utilisé comme système modèle in vitro pour étudier le développement embryonnaire précoce. En l'absence de facteur inhibiteur de leucémie (LIF), CES différencient par défaut dans les cellules précurseurs neurales. Ils peuvent être amassés dans un agrégat sphérique en trois dimensions (3D) appelé corps embryoïdes (EB) en raison de sa similitude avec l'embryon à un stade précoce. EB peuvent être ensemencées sur des lamelles revêtues de fibronectine, où ils se détendent en cultivant deux extensions dimensions (2D), ou implantés dans des matrices de collagène 3D où ils continuent de plus en plus sous forme de sphéroïdes, et se différencient en trois couches germinales: endodermique, mésodermique et ectodermique. La culture de collagène 3D imite l'environnement in vivo plus près que la 2D SRU. La culture 2D EB facilite l'analyse par immunofluorescence et immunoblot pour suivre la différenciation. Nous avons développé une differentia neuronale en deux étapesProtocole de tion. Dans la première étape, EBS sont générées par la technique de la goutte suspendue, et, simultanément, sont induites à se différencier par l'exposition à l'acide rétinoïque (RA). Dans la seconde étape, le produit de différenciation de neurones dans un format 2D ou 3D, en l'absence de RA.

Introduction

Proviennent de la CES masse cellulaire interne blastocyste. Ces cellules sont pluripotentes, à savoir qu'ils ont la capacité de se différencier en n'importe quel type de cellule de l'organisme d'origine. ESC différenciation in vitro est d' un grand intérêt en tant que système expérimental pour étudier les voies de développement et les mécanismes. Il offre un système de modèle puissant et flexible pour tester de nouvelles approches thérapeutiques pour la correction du dysfonctionnement des cellules et des tissus. Récapitulent de nombreux aspects EBs de la différenciation cellulaire au cours de l'embryogenèse précoce. En particulier EbS peuvent être utilisés lorsque l' embryon rend la létalité difficile de déterminer la base cellulaire des défauts embryonnaires ^{1, 2.} EB peuvent être formés soit par des techniques de suspension goutte suspendue ou liquides ^3. L'avantage de la première est la capacité de générer des EBs de taille uniforme et de densité, facilitant ainsi la reproductibilité expérimentale.

<p class = « jove_content »> L'interaction avec les protéines d'adhésion matrice extracellulaire (ECM) peut affecter la motilité et la survie des cellules adhérentes. Dans le système de culture 2D, la fibronectine est souvent appliquée pour augmenter l'adhérence des cellules au substrat. La fibronectine est un composant de membrane basale reconnu par 10 types de surface cellulaire hétérodimères d' intégrines ^4.

RA est un petit métabolite lipophile de la vitamine A qui induit la différenciation des neurones ^{5, 6.} De fortes concentrations de RA favorisent l' expression du gène de neurones et réprime l' expression du gène mésodermique pendant la formation EB ^{7, 8.} RA est produite par oxydation de la vitamine A rétinaldéhyde soit par l'alcool déshydrogénase ou rétinol, suivie d' une oxydation de rétinaldéhyde pour le produit final par le rétinaldéhyde déshydrogénase ^9. différenciation neurale nécessite le transport de la PR du cytoplasme au noyau par la protéine de liaison cellulaire RA-2 (CRABP2). Dans le noyau, RA se lie à son récepteur apparenté complexe consistant en un hétérodimère RAR-RXR ^10. Cela se traduit par le recrutement de co-activateurs de transcription et l'initiation de la transcription ^{9, 11.} En outre, RA favorise la dégradation de phosphorylé (active) SMAD1, ainsi antagoniser la signalisation BMP et SMAD ^12. En plus de ces activités, RA augmente l' expression de Pax6, un facteur de transcription qui favorise la différenciation des neurones ^13. La signalisation de la PR est modulée par sirtuines-1 (Sirt1), une nicotinamide adénine dinucléotide nucléaire (NAD +) – enzyme dépendante qui désacétyle CRABP2, en interférant avec sa translocation vers le noyau, et donc avec RA liaison à l'hétérodimère RAR-RXR ^{14, 15, 16.}

e_content "> Notre objectif dans la conception du protocole EB-traité RA décrit ici est d'optimiser la différenciation neuronale afin de faciliter l' analyse in vitro des voies de signalisation qui régulent la différenciation ESC dans les cellules précurseurs neuronaux. L' un des avantages de ce protocole est la facilitation de l'analyse de la fonction des cellules par immunofluorescence. 3D EB ne sont pas bien pénétré par les anticorps et sont difficiles à image. dissociation EB dans une monocouche 2D à des moments spécifiques au cours de la différenciation neuronale facilite l'immunomarquage et l'imagerie des cellules par microscopie confocale.

Protocol

1. La culture de fibroblastes embryonnaires de souris (FAE) Préparer le milieu MEF, le milieu de Eagle modifié par Dulbecco (DMEM, à haute glucose), supplémenté avec 15% de sérum de fœtus bovin (FBS). Manteau de 100 mm des boîtes de culture cellulaire avec une solution de gélatine à 0,5% pendant 30 min à température ambiante (RT). Count en utilisant un cytomètre FAE. Retirer la solution de gélatine et verser immédiatement milieu MEF pré-chauffé à 37 ° C. Décongeler rapi…

Representative Results

Oct4, Nanog, et SOX2 sont les facteurs de transcription de base qui confèrent ESC auto-renouvellement et la pluripotence. Nous avons appliqué le protocole ci – dessus pour comparer la différenciation neuronale des CES de type sauvage et d'une souche de souris génétiquement modifiées où Syx, un gène codant pour le facteur d'échange spécifique de RhoA Syx, est perturbé. Nous avions impliqués dans l' angiogenèse Syx 18. Nous avons re…

Discussion

Dans ce protocole, nous présentons une méthode relativement simple et accessible pour étudier la différenciation neuronale des souris CES. Dans les protocoles précédents, RA a été ajouté au milieu au jour 2 ou 4 jours de la tenture-drop EB ⁸ ou par culture en suspension ^7, respectivement, ou immédiatement après l'agrégation goutte suspendue EB ^21. Dans le protocole que nous avons conçu, RA a été ajouté plus tôt. En dépit de la …

Materials

Materials
MEFs	EMD Millipore	PMEF-CF	ESC feeder layer
ESC	EMD Millipore	CMTI-2
Cell culture dish (60 mm)	Eppendorf	30701119	Cell culture
Cell culture dish (100 mm)	Falcon	353003	Cell culture
Petri dish (100 mm)	Corning	351029	Hanging drops
24-well plate	Greiner Bio-One	662160	2D EBs
6-well plate	Eppendorf	30720113	Transfection
Dark 1.5 ml centrifuge tube	Celltreat Scientific Products	229437	RA stock solution
Microscope cover-glass	Fisherbrand	12-545-80	Circular, 12 mm diameter
Superfrost-plus microscope slides	Fisherbrand	12-550-15
3D collagen culture kit	EMD Millipore	ECM675	3D culture
Effectene Transfection Reagent	Qiagen	301427	Stem cell transfection
Microcon Centrifugal Filters (10 kDa)	EMD Millipore	MRCPRT010	Protein concentration
Name	Company	Catalog Number	Comments
Reagents
DMEM	Lonza	12-709F	MEFs culture
IMDM	Gibco	12440-046	ESCs culture
Fetal bovine serum (FBS)	EMD Millipore	ES-009-B	ESCs culture
Gelatin	Sigma-Aldrich	G2625	Dish coating
LIF	R&D Systems	8878-LF-025	To maintain ESC pluripotency
MEM Non-Essential Amino Acids Solutions	Gibco	11140050	Cell culture
2-Mercaptoethanol	Gibco	21985023	Cell culture
Penicillin-Streptomycin	Gibco	15140122	Cell culture
Gentamicin	Gibco	15750060	Cell culture
MycoZap Plus-PR	Lonza	VZA-2022	Cell culture
0.25% Trypsin-EDTA	Gibco	25200-072	Cell culture
DMSO	Sigma-Aldrich	D2650
All-trans-retinoic acid	Sigma-Aldrich	R2625-50MG	Induction of neural differentiation
Bovine Serum Albumin	Sigma-Aldrich	A7030-50G	Blocking and antibody dilution
Triton X-100	Sigma-Aldrich	T8787-100ML	Cell membrane permeabilization
Cell strainer	Corning	352360
Prolong Gold anti-fade reagent with DAPI	Life Tech.	P36931	Mounting reagent
16% Paraformaldehyde	Electron Microscopy Sciences	15710	Cell fixation
Fibronectin	R&D Systems	1030-FN	Dish coating
PBS	Gibco	10010049
Collagenase type I	Worthington Biochem. Corp	LS004196	EB dissociation
Name	Company	Catalog Number	Comments
Primary Antibodies
Nestin (Rat-401)	Santa Cruz Biotech	sc-33677	Detection of neural differentiation
Oct4	Santa Cruz Biotech	sc-5279	Detection of neural differentiation
Nanog	Bethyl Laboratories	A300-398A	Detection of neural differentiation
Sox2	Cell Signaling	3579	Detection of neural differentiation
Tubulin b3 (AA10)	Santa Cruz Biotech	sc-80016	Detection of neural differentiation
Name	Company	Catalog Number	Comments
Secondary Antibodies
Donkey anti-Mouse-Alexa555	Life Tech.	A31570	Immunofluorescence
Donkey anti-mouse-Alexa488	Life Tech.	A21202	Immunofluorescence
Name	Company	Catalog Number	Comments
Instruments
Wide-field microscope	Nikon	Eclipse TS100	Cell culture imaging
Confocal microscope	Nikon	C2	Immunofluorescence imaging