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Method Article
O9-1 是一种有多向的小鼠神经嵴细胞系。在这里, 我们描述了 O9-1 细胞培养的详细的分步协议, 将 O9-1 细胞分化为特定的细胞类型, 利用 siRNA 介导的击倒或 CRISPR-Cas9 基因组编辑基因操作 O9-1 细胞。
神经嵴细胞 (净捐助国) 是迁移多能干细胞, 可分化成不同的细胞类型, 并产生多个组织和器官。O9-1 细胞系来源于内源性小鼠胚胎净捐助国, 并维持其多向分化潜能。然而, 在特定的培养条件下, O9-1 细胞可以分化为不同的细胞类型, 并在广泛的研究应用中加以利用。近年来, 结合小鼠研究和 O9-1 细胞研究表明, 河马信号通路效应在神经嵴源性颅颌面部发育中起着重要作用。虽然 O9-1 细胞的培养过程比其他细胞系更复杂, O9-1 细胞系是研究净捐助国体外的有力模型。在这里, 我们提出了培养 O9-1 细胞系的协议, 以维持其 stemness, 以及将 O9-1 细胞分化为不同细胞类型的协议, 如平滑肌细胞和成骨细胞。此外, 还介绍了使用 CRISPR-Cas9 删除和小干扰 RNA 介导的 O9-1 细胞进行基因功能损失研究的协议。
神经嵴细胞 (净捐助国) 是在胚胎发育过程中具有显著的迁移能力和瞬态存在的多能茎样细胞。净捐助国起源于表面外胚层和神经管之间, 在胚胎发育期间迁移到胚胎的其他部位1。根据其功能领域, 净捐助国可以分为几种不同类型, 包括颅, 躯干, 迷走神经, 骶, 心脏净捐助国。此外, 净捐助国可以分化为多个细胞血统, 如平滑肌细胞, 骨骼细胞和神经元, 并产生各种组织2,3。净捐助国的发展特点是一系列复杂的形态发生事件, 由各种分子信号微调。鉴于净捐助国的复杂调控及其对众多结构的重要贡献, 失调的发展通常会导致先天性出生缺陷, 占人类先天性出生缺陷的近30%。畸形在神经嵴发育期间可能导致唇腭裂, 有缺陷的鼻子形成, 症状, 缺陷, 如有缺陷的心脏流出道, 甚至婴儿死亡率1,4,5,6,7. 了解协调发展的分子机制对于发展发展中的缺陷所造成的疾病治疗非常重要。使用不同的体外和体内方法8,9,10,11,12,13,14 ,15, 在协调研究所的研究方面取得了相当大的进展。在体内, 动物模型, 包括鸡, 两栖动物, 斑马鱼和老鼠, 已经被用来调查净捐助国1。此外, 人类胚胎已经被用来研究16早期人类胚胎发育过程中的 NCC 迁移。在体外, 净捐助国的细胞模型, 如源于病人皮下脂肪的人净捐助国, 已经被用来调查帕金森氏病17。O9-1, 最初来源于从 E8.5 小鼠胚胎中分离出来的内源净捐助国的大量培养,是研究净捐助国的强大细胞模型. 重要的是, 在不区分的文化条件下, O9-1 细胞是多能茎状净捐助国。然而, 在不同的培养条件下, O9-1 细胞可以分化为可分辨的细胞类型, 如平滑肌细胞、成骨细胞、软骨细胞和胶质干细胞18。鉴于这些特性, O9-1 细胞已广泛用于与协调相关的研究, 如调查颅面部缺损的分子机制19,20。
在这里, 提供了详细的协议, 以维持 O9-1 细胞, 区分 O9-1 细胞成不同的细胞类型, 并操纵 O9-1 细胞通过执行基因丧失功能的研究与 CRISPR-Cas9 基因组编辑和小干扰 RNA (siRNA)-介导的击倒技术。作为一个典型的例子, 描述了利用 O9-1 细胞研究狂吠和狂暴损失的功能。狂吠和狂暴是河马信号通路的下游效应, 在细胞增殖、分化和凋亡中起着至关重要的作用。河马通路也被证明是重要的发展和稳态的几个不同的组织和器官, 以及在不同疾病的发病机制20,21,22,23 ,24,25,26,27,28。河马信号的核心成分包括肿瘤抑制不育20样激酶 Mst1/2, WW 领域的萨尔瓦多支架蛋白, 和大肿瘤抑制同源 (Lats1/2) 激酶。河马信号抑制狂吠和狂暴活动, 并促进它们在细胞质中的降解。如果没有河马的压迫, 狂吠和植物常常将就可以进入细胞核, 并作为转录的共同激活剂发挥作用。我们最近表明, 特别是在小鼠净捐助国中, 使用Wnt1和Wnt1Cre2SOR 驱动程序, 以严重的 E10.5 导致胚胎致死, 从而使河马信号效应器狂吠和颅面缺损20。我们还进行了研究使用 O9-1 细胞来调查吠和净捐助国的作用。为了研究 O9-1 细胞在增殖和分化中的狂吠和 vap 功能, 利用 siRNA, 用 CRISPR-Cas9 基因组编辑的方法生成了吠击和狂暴细胞。同样的基因失功能策略可以应用于其他途径中的不同靶基因。此外, 功能增益的研究和转染检测也可以应用于 O9-1 细胞来研究基因功能和调控。本文所描述的协议旨在被研究者用来作为培养 O9-1 细胞的指南, 以维持多种 stemness, 在不同的培养条件下将 O9-1 细胞分化为其他细胞类型, 并研究基因功能和净捐助国的分子机制。
1. O9-1 细胞培养前的准备工作
注: 用于 O9-1 细胞培养的基底培养基必须受 Sandos 近交系小鼠硫鸟嘌呤/哇抗性小鼠成纤维细胞的制约;因此, 在开始 O9-1 细胞培养之前, 需要按照下面的描述来获得和准备细胞。
2. O9-1 细胞培养
3. 维护 O9-1 细胞
注: 工作 O9-1 基础媒体是过滤灭菌条件的基础媒体, LIF (最终浓度 103单位/毫升) 和 bFGF (最终浓度 25 ng/毫升) 在使用前立即添加到细胞培养皿中。此介质需要保护光, 并存储在4摄氏度。
4. O9-1 细胞的操纵
5. O9-1 细胞分化
我们的击倒和敲除实验的目的是研究狂吠和 O9-1 细胞功能丧失的影响。在击倒和挖空实验之前, 我们必须确保为基础培养基和培养 O9-1 细胞做准备, 如上文所述 (例如, 基底膜基质需要覆盖整个板块, 如图 1所示, O9-1 细胞恢复从液氮, 如图 2所示)。我们执行了上面所述的击倒实验, 其中狂吠和。同样数量?...
在胚胎形态发生过程中, 该协调器是不同组织和器官的多功能和关键贡献者。O9-1 细胞系保持其分化为多种不同细胞类型的潜能, 模仿净捐助国的体内特征, 使其成为研究净捐助国基因功能和分子调控的一种有用的体外工具。O9-1 细胞的不同状态可能对应于不同的神经嵴子代在体内, 取决于 O9-1 细胞的培养条件。在不区分培养条件下培养的 O9-1 细胞可以保持在多能态, 类似于常规?...
作者没有什么可透露的。
在德克萨斯心脏研究所的科学刊物上, 妮可. 伊尔克什坦博士提供了编辑支持。我们还感谢以下资金来源: 美国心脏协会的国家中心科学家发展补助金 (14SDG19840000), 2014 劳伦斯研究奖从 Rolanette 和 Berdon 劳伦斯骨骼疾病计划得克萨斯 (到 j. 王) 和国立卫生研究院 (DE026561 和 DE025873 到 j. 王, DE016320 和 DE019650 到 r 马克松)。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Active STO feeder cells | ATCC | ATCC CRL-1503 | Also available in mitomycin C-inactivated form, catalog # ATCC 56-X |
O9-1 mouse cranial neural crest cell line | Millipore Sigma | SCC049 | |
DMEM, high glucose, no glutamine | Gibco | 11960-044 | |
DMEM, high glucose | Hyclone | SH30243.01 | |
FBS (fetal bovine serum) | Millipore Sigma | ES-009-B | |
Penicillin - streptomycin | Gibco | 15140-122 | |
L-glutamine 200 mM (100x) | Gibco | 25030-081 | |
Gelatin from porcine skin | Sigma | G1890 | |
Trypsin-EDTA 0.25% in HBSS | Genesee Scientific | 25-510 | |
DPBS (Dulbecco's phosphate buffered saline) without calcium or magnesium | Lonza | 17-512F | |
MEM non-essential amino acids (MEM NEAA) 100Xx | Gibco | 11140-050 | |
Sodium pyruvate (100 mM) | Gibco | 11360-070 | |
2-Mercaptoethanol | Sigma | M-7522 | |
ESGRO leukemia inhibitory factor (LIF) 106 unit/mL | Millipore Sigma | ESG1106 | |
Recombinant human fibroblast growth factor-basic (rhFGF-basic) | R&D Systems | 233-FB-025 | |
Mitomycin C | Roche | 10107409001 | |
Matrigel matrix | Corning | 356234 | |
DMSO (dimethylsulfoxide) | Millipore Sigma | MX1458-6 | |
Lipofectamine RNAiMAX | Thermo Fisher Scientific | 13778-075 | |
Opti-MEM I (1x) | Gibco | 31985-070 | |
Minimum essential medium, alpha 1x with Earle's salts, ribonucleosides, deoxyribonucleosides, & L-glutamine | Corning | 10-022-CV | |
ON-TARGETplus Wwtr1 siRNA | Dharmacon | L-041057 | |
ON-TARGETplus Non-targeting Pool | Dharmacon | D-001810 | |
ON-TARGETplus Yap1 siRNA | Dharmacon | L-046247 | |
FCS (fetal calf serum) | |||
ITS (insulin-transferrin-selenium) | |||
TGF-b3 | |||
Ascorbic acid | |||
BMP2 (bone morphogenetic protein 2) | |||
Dexamethasone | |||
B-27 supplement |
An erratum was issued for: Culturing and Manipulation of O9-1 Neural Crest Cells. The Protocol section was updated.
Step 2.1 was updated from:
Prepare basal media for O9-1 cell culture by adding the following in DMEM (final concentrations are indicated): 15% FBS, 0.1 mM minimum essential media (MEM) nonessential amino acids, 1 mM sodium pyruvate, 55 mM beta-mercaptoethanol, 100 U/mL penicillin, 100 U/mL streptomycin, 2 mM L-glutamine, 103 units/mL leukemia inhibitory factor (LIF; added immediately before use, do not add to stock bottle), and 25 ng/mL fibroblast growth factor-basic (bFGF; added immediately before use, do not add to stock bottle).
to:
Prepare basal media for O9-1 cell culture by adding the following in DMEM (final concentrations are indicated): 15% FBS, 0.1 mM minimum essential media (MEM) nonessential amino acids, 1 mM sodium pyruvate, 55 µM beta-mercaptoethanol, 100 U/mL penicillin, 100 µg/mL streptomycin, 2 mM L-glutamine, 103 units/mL leukemia inhibitory factor (LIF; added immediately before use, do not add to stock bottle), and 25 ng/mL fibroblast growth factor-basic (bFGF; added immediately before use, do not add to stock bottle).
Step 5.1.1 was updated from:
To prepare osteogenic differentiation media, dilute the following in alpha-MEM (final concentrations are indicated): 0.1 mM dexamethasone, 100 ng/mL bone morphogenetic protein 2 (BMP2), 50 µg/mL ascorbic acid, 10 mM b-glycerophosphate, 10% FBS, 100 U/mL penicillin, and 100 mg/mL streptomycin.
to:
To prepare osteogenic differentiation media, dilute the following in alpha-MEM (final concentrations are indicated): 0.1 µM dexamethasone, 100 ng/mL bone morphogenetic protein 2 (BMP2), 50 µg/mL ascorbic acid, 10 mM b-glycerophosphate, 10% FBS, 100 U/mL penicillin, and 100 µg/mL streptomycin.
Step 5.2.1 was updated from:
To prepare chondrocyte differentiation media, dilute the following in alpha-MEM (final concentrations are indicated): 5% fetal calf serum (FCS), 1% insulin-transferrin-selenium (ITS), 100 U/mL penicillin, 100 mg/mL streptomycin, 10 ng/mL transforming growth factor beta (TGF-b3), 50 mg/mL ascorbic acid, 10 ng/mL BMP2, 0.1 mM dexamethasone, and 1 mM sodium pyruvate.
to:
To prepare chondrocyte differentiation media, dilute the following in alpha-MEM (final concentrations are indicated): 5% fetal calf serum (FCS), 1% insulin-transferrin-selenium (ITS), 100 U/mL penicillin, 100 µg/mL streptomycin, 10 ng/mL transforming growth factor beta (TGF-b3), 50 µg/mL ascorbic acid, 10 ng/mL BMP2, 0.1 µM dexamethasone, and 1 mM sodium pyruvate.
Step 5.4.1 was updated from:
To prepare glial cell differentiation media, dilute the following in DMEM/F12 (final concentrations are indicated): 1x B-27 supplement, 2 mM L-glutamine, 50 ng/mL BMP2, 100 U/mL penicillin, 100 mg/mL streptomycin, 50 ng/mL LIF, and 1% heat-inactivated FBS.
to:
To prepare glial cell differentiation media, dilute the following in DMEM/F12 (final concentrations are indicated): 1x B-27 supplement, 2 mM L-glutamine, 50 ng/mL BMP2, 100 U/mL penicillin, 100 µg/mL streptomycin, 50 ng/mL LIF, and 1% heat-inactivated FBS.
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