A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
واستخدمت المصفوفات الليفين التي تحتوي على عوامل النمو للاحتفاظ الخلايا الجذعية العصبية المطعمة في مواقع كاملة transection الحبل الشوكي. الخلايا المطعمة شغلها تماما في تجويف الآفة ومتباينة إلى عدة أنواع الخلايا العصبية، بما في ذلك الخلايا العصبية التي امتدت إلى محاور المضيف الحبل الشوكي لمسافات طويلة.
الخلايا الجذعية العصبية (NSCs) يمكن تجديد الذات والتمايز إلى خلايا عصبية والدبقية. يمكن NSCs زرع الخلايا العصبية المفقودة واستبدال الدبقية بعد إصابة الحبل الشوكي (النخاع الشوكي)، ويمكن أن تشكل التبديلات وظيفية لإعادة الاتصال شرائح الحبل الشوكي فوق وتحت الآفة. تم دراسات سابقة التطعيم الخلايا الجذعية العصبية محدودة بسبب بقاء الكسب غير المشروع غير مكتملة داخل تجويف آفة الحبل الشوكي. علاوة على ذلك، لم تتبع الأمثل للبقاء الخلية الكسب غير المشروع، والتمايز، وتمديد العملية. أخيرا، في الدراسات السابقة، تم الإبلاغ عن NSCs الفئران مثقف عادة على التمايز إلى الدبقية عندما المطعمة إلى الحبل الشوكي المصاب، بدلا من الخلايا العصبية، إلا إذا كان مدفوعا مصير لنوع من الخلايا المحددة. لمعالجة هذه القضايا، وضعنا أساليب جديدة لتحسين البقاء على قيد الحياة، والتكامل وتمايز NSCs لمواقع اصابات النخاع الشوكي حتى شديدة. NSCs تم عزل حديثا من الجنينية يوم 14 الحبل الشوكي (E14) من مستقر المعدلة وراثيا فيشر 344 خط معربا عن الفئران الخضراء فلوريداكانت جزءا لا يتجزأ uorescent البروتين (GFP) وإلى المصفوفة الليفين التي تحتوي على عوامل النمو؛ هذه الصيغة تهدف إلى الإبقاء على الخلايا المطعمة في تجويف الآفة ودعم بقاء الخلية. تم زرع NSCs في الليفين / عامل النمو كوكتيل بعد أسبوعين الصدري مستوى 3 (T3) كاملة transections الحبل الشوكي، وبالتالي تجنب فترات الذروة من الالتهابات. الطعوم الناتجة تملأ تجويف تماما الآفة ومتباينة في كل من الخلايا العصبية، الذي مدد محاور في الحبل الشوكي المضيف لمسافات طويلة بشكل ملحوظ، والدبقية. أدى الطعوم من NSCs الإنسان مثقف التعبير عن GFP في نتائج مماثلة. وبالتالي، يتم تعريف الأساليب لتحسين العصبية ترقيع الخلايا الجذعية والبقاء وتحليل النتائج في الجسم الحي.
إصابة الحبل الشوكي (النخاع الشوكي) غالبا ما يضر ليس فقط مساحات بيضاء المسألة التي تحمل إشارات من وإلى الدماغ، ولكن أيضا المادة الرمادية المركزية، مما تسبب في فقدان قطعي من interneurons والخلايا العصبية الحركية. نتيجة لاصابات النخاع الشوكي هو خسارة كل من المحرك وظيفة الحسية تحت الآفة. وللأسف، فإن الكبار الجهاز العصبي المركزي (CNS) لا تتجدد من تلقاء أنفسهم، مما أدى إلى عجز وظيفي دائم 1. وبالتالي، وإعادة بناء النخاع الشوكي المصاب الكبار وتحسين المحركات والحسية وظيفة اللاإرادي هو هدف مهم من البحوث اصابات النخاع الشوكي. الخلايا الجذعية العصبية (NSCs)، سواء كانت معزولة مباشرة من الجنينية أو الكبار CNS، هي خلايا مرشح مقنعة لتحل محل الخلايا العصبية المفقودة والدبقية. وعلاوة على ذلك، وهذه الخلايا لديها القدرة على تشكيل التبديلات وظيفية جديدة لاستعادة التوصيل عبر محور عصبي 2،3 موقع الآفة.
حتى الآن، لم يكن هناك توضيح مفصل لالتشريحية، electrophysiological والآثار السلوكية لتشكيل تتابع الخلايا العصبية عن طريق زرع NSCs بعد اصابات النخاع الشوكي الشديدة. هناك عدة أسباب لذلك: أولا، NSCs زرع الجنين أو الأنسجة CNS البقاء على قيد الحياة سيئة عندما المطعمة في تجاويف آفة كبيرة. تظهر الدراسات السابقة فقدان الخلية في وقت مبكر كبيرة، وترك كبيرة فارغة تجاويف الآفة الكيسي 4،5. في بعض الدراسات الخلايا المطعمة ستقسم في وقت لاحق وملء تجويف آفة 4،5، ولكن هذا قد يحدث بعد تأخير لأيام وأسابيع، واللاحقة موقع الآفة ملء قد لا تكون كاملة أو متسقة. الثاني، وهو نظام تتبع فعال التي توفر بيانات سليمة على البقاء على قيد الحياة الخلوية، والتمايز / النضج، وثمرة من زرع NSCs كان مطلوبا. معظم الدراسات المبكرة استخدمت تقدمي ووضع العلامات إلى الوراء لتتبع توقعات محور عصبي من زرع 2،3. ومع ذلك، هذه التقنيات جزئيا فقط، وغالبا ما وصفت التوقعات محور عصبي غير واضح الناشئة من الخلايا المطعمة، وأساليب التتبع هي subjecر إلى التحف التي يسببها تسرب الصبغة خارج الخلايا المزروعة. استخدمت الجماعات الأخرى علامات العصبية محددة الإنسان لتسمية التوقعات محور عصبي بعد زرع الجنين NSCs الإنسان في القوارض إصابة الحبل الشوكي 5،6. ومع ذلك، في هذه الدراسات، وxenografts لم تنج باستمرار أيضا. في الآونة الأخيرة، تم استخدام التسليم الفيروسية من الجين مراسل GFP لتسمية NSCs مثقف 7،8. ومع ذلك، كان GFP التعبير في كثير من الأحيان غير متناسقة ويمكن أسفل ينظم-7. في الآونة الأخيرة، واستخدام الفئران المعدلة وراثيا المانحة أو الفئران معربا عن ثابت الجين المراسل، GFP، أو الفوسفاتيز القلوي المشيمة البشرية، قد تحسنت بشكل كبير تتبع زرع الخلايا الجذعية العصبية / الأسلاف في الجسم الحي 9،11. الثالثة، العديد من الدراسات تشير إلى أن الفئران في المختبر NSCs مثقف المستمدة إما من الجنينية أو الكبار CNS التفريق حصرا في الأنساب الدبقية عند زرعها في الوسط من مجلس النواب الشوكي الكبار سليمة أو جرحواد 7،12،13، على الرغم من أن هذه الخلايا الجذعية العصبية قادرة على التمييز في كل من الخلايا العصبية والدبقية في المختبر، مشيرا إلى أن البيئات المحلية قد تملي مصير الخلايا الجذعية. بدلا من ذلك، NSCs مثقف، لا سيما تلك المتأتية من الجهاز العصبي المركزي الكبار، قد يكون الجوهرية الملكية بواسطة defaulty على التمايز إلى الأنساب الدبقية في الجسم الحي 13.
بسبب القيود التي نوقشت أعلاه، وضعت مجموعتنا مؤخرا بروتوكول جديد لتحسين الجنينية تتبع مجلس الأمن القومي، وبقاء، وتمايز / نضوج الكبار في الحبل الشوكي بجروح بالغة. لفترة وجيزة، بدأنا مع مستقرة المعدلة وراثيا خط فيشر 344 الفئران inbreed تعبر عن الجين مراسل GFP أن يديم GFP التعبير بعد زرع في الجسم الحي 14. المقبل، استخدمنا NSCs معزولة حديثا من يوم الجنينية 14 فيشر 344 الحبل الشوكي، ومرحلة التنمية التي يحتفظ القدرة على توليد كل من الخلايا العصبية والدبقية. أخيرا، ونحن جزءا لا يتجزأ منNSCs فصلها حديثا في مصفوفة الليفين التي تحتوي على عوامل النمو 15-17 الإبقاء على الخلايا وتوزيعها بالتساوي داخل تجويف آفة كبيرة، وتهدف لدعم بقاء الخلية الكسب غير المشروع، والتمايز والتكامل. وضعت الطعوم في مواقع T3 transection كاملة، بعد أسبوعين من اصابة في الحبل الشوكي. هذه الخلايا المطعمة شغل باستمرار مواقع transection كاملة ومتباينة في الخلايا العصبية وفيرة التي امتدت أعداد كبيرة من محاور عصبية في الحبل الشوكي المضيف لمسافات طويلة 18. وتم الحصول على نتائج مماثلة باستخدام الطعوم مثقف الخلايا الجذعية العصبية البشرية لنقص المناعة الفئران 18.
تمت الموافقة على جميع البروتوكولات الحيوانية VA-سان دييغو المؤسسية رعاية الحيوان واستخدام اللجنة (IACUC). اتباع إرشادات المعاهد الوطنية للصحة لمختبر الرعاية الحيوانية وسلامة تامة. الحيوانات لديها حرية الوصول إلى الغذاء والماء طوال فترة الدراسة ويتم التعامل على نحو كاف لتقليل الألم والانزعاج.
1. إعداد الليفين مكونات تحتوي على عامل نمو كوكتيل
2. T3 العمود الفقري الحبل Transection
3. إعداد طازجة تنفصل يوم الجنينية 14 الحبل الشوكي العصبية الخلايا الجذعية
4. زرع
يوضح وضع العلامات GFP immunohistological أن NSCs الفئران المطعمة معلق في الفوسفات مخزنة المالحة (PBS) (تفتقر إلى المصفوفة الليفين وعوامل النمو) نجا ضعيفا في الموقع transection T3، ربط فقط إلى الهامش الآفة / المضيف وترك معظم موقع الآفة فارغة دون الخلايا المطعمة (الشكل 2A). تحسين بقا...
واحدة من العقبات الرئيسية لمجلس الأمن القومي في زرع النخاع الشوكي المصاب هو البقاء على قيد الحياة الفقيرة في مركز الآفة. يمكن أي ثغرات أو تجاويف في موقع الآفة يحتمل أن تقلل أو تضعف تشكيل التبديلات العصبية الوظيفية بين محاور عصبية فوق الشوك وفصل شرائح الحبل الشوكي أس?...
ليس لدينا شيء في الكشف عنها.
نشكر مركز بحوث الموارد الجرذ و، جامعة ميسوري، كولومبيا، ميزوري، لتوفير الفئران GFP؛ Neuralstem شركة لتوفير الخلايا الجذعية العصبية البشرية. وأيد هذا العمل من قبل إدارة المحاربين القدامى، المعاهد الوطنية للصحة (NS09881)، منظمة البحوث الشوكي الكندي، ومؤسسة نيلسون H. كريغ، وبرنارد والثقة آن سبيتزر الخيرية.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Fibrinogen (rat) | Sigma | F6755-25MG | 2 hr at 37 °C to dissovle Stock Concentration: 50 mg/ml Final Concentration: 25 mg/ml |
Thrombin (rat) | Sigma | T5772-100UN | Dissovle in 10 mM CaCl2 Stock Concentration: 50 U/ml Final Concentration: 25 mg/ml |
bFGF (human) | Sigma | F0291 (25 μg) | Stock Concentration: 200 ng/μl Final Concentration: 10 ng/μl |
EGF (murine) | Sigma | E1257 (0.1 mg) | Stock Concentration: 200 ng/μl Final Concentration: 10 ng/μl |
BDNF (human) | Peprotech | 452-02 (1 mg) | Stock Concentration: 1,000 ng/μl Final Concentration: 50 ng/μl |
NT-3 (human) | Peprotech | 452-03 (1 mg) | Stock Concentration: 1,000 ng/μl Final Concentration: 50 ng/μl |
GDNF (rat) | Sigma | G1401 (10 μg) | Stock Concentration: 200 ng/μl Final Concentration: 10 ng/μl |
IGF-1 (mouse) | Sigma | I8779 (50 μg) | Stock Concentration: 200 ng/μl Final Concentration: 10 ng/μl |
aFGF (human) | Sigma | F5542 (25 μg) | Stock Concentration: 200 ng/μl Final Concentration: 10 ng/μl |
PDGF-AA (human) | Sigma | P3076 (10 μg) | Stock Concentration: 200 ng/μl Final Concentration: 10 ng/μl |
HGF (human) | Sigma | H9661 (5 μg) | Stock Concentration: 200 ng/μl Final Concentration: 10 ng/μl |
MDL28170 | Sigma | M6690 (25 mg) | Stock in DMSO Stock Concentration: 1 mM Final Concentration: 50 μM |
PBS | Millipore | BSS-1005-B | Stock Concentration: 1x Final Concentration: 1x |
DMSO | Sigma | D2650 | |
Ketamine | Putney | 26637-411-01 | 40-80 mg/kg Stock Concentration: 100 mg/ml Final Concentration: 25 mg/ml |
Xylazine | Lloyd | 0410, | 2.5-8 mg/ml Stock Concentration: 100 mg/ml Final Concentration: 5.8 mg/ml |
Acepromazine | Butler | 003845 | 0.5-4 mg/ml Stock Concentration: 10 mg/ml Final Concentration: 0.25 mg/ml |
Betadine | Healthpets | BET16OZ | |
Ringers | Abbott | 04860-04-10 | 2-3 ml/inj |
Banamine | Schering-Plough | 0061-0851-03 | 2.5-5 mg/kg Stock Concentration: 50 mg/ml Final Concentration: 0.5 mg/ml |
Ampicillin | Sandoz | 0781-3404-85 | 80-100 mg/kg Final Concentration: 50 mg/ml |
LH-RH | Sigma | L4513 | 200 μg/kg Final Concentration: 200 μg/ml |
HBSS | Gibco | 14175-096 | |
Trypsin | Gibco | 25200056 | Stock Concentration: 0.25 % Final Concentration: 0.125 % |
DMEM | Gibco | 11995073 | |
FBS | Gibco | 16000044 | Stock Concentration: 100 % Final Concentration: 10 % |
Neurobasal Medium | Gibco | 21103049 | |
B27 | Gibco | 17504044 | Stock Concentration: 100x Final Concentration: 1x |
Note, use human reagents for grafts of human NSCs |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved