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Method Article
Ein Ansatz, um die Migration von explantierten Zellen (Stamm Neuralleistenzellen) analysieren beschrieben. Dieses Verfahren ist kostengünstig, leicht, und in der Lage zu unterscheiden Chemotaxis sowohl Chemokinese und andere Einflüsse auf wandernde Polarität wie die von Zell-Zell-Wechselwirkungen innerhalb des primären Stamm Neuralleiste Zellkultur abgeleitet.
Neuralleistenzellen (NCC) ist eine transiente Population von Zellen, die in Entwicklung von Wirbeltieren, dass aus dem dorsalen Neuralrohr (NT) auswandern nach Durchlaufen eines epithelial-mesenchymale Transition 1,2. Nach EMT, migrieren NCCs große Entfernungen entlang stereotypes Wege, bis sie ihre Ziele zu erreichen. NCCs differenzieren sich in einer Vielzahl von Zelltypen, einschließlich Neuronen, Glia, Melanozyten und Chromaffinzellen 1-3. Die Fähigkeit von NCCs zu erreichen und erkennen ihre richtigen Zielregionen für die entsprechende Ausbildung aller Strukturen mit trunk NCC-abgeleiteten Komponenten 3 grundlegend. Aufklärung der Mechanismen von Leitlinien für Trunk NCC Migration hat deshalb eine Angelegenheit von großer Bedeutung. Zahlreiche Moleküle nachgewiesen, dass NCC Migration 4 führen. Beispielsweise werden Trunk NCCs bekanntermaßen von negativen Führung Zeitgeber wie Semaphorin, Ephrin und Slit Liganden 5-8 abgestoßen werden. Allerdings sind nichtbis vor kurzem keine Lockstoffe des Rumpfes NCCs identifiziert worden 9.
Herkömmliche Ansätze zur in vitro Untersuchung der chemotaktischen Verhalten von adhärenten Zellen funktionieren am besten mit immortalisierten, homogen verteilt Zellen, sind jedoch schwieriger zu bestimmten primären Stammzellkulturen die zunächst fehlt eine homogene Verteilung und rasch zu unterscheiden (wie NCCs) anzuwenden. Ein Ansatz, um die Verteilung der Stamm NCCs für Chemotaxisstudien homogenisieren ist die Trunk NCCs aus primären NT Explantatkulturen isolieren, dann heben und replate ihnen zu fast 100% konfluent. Dies erfordert jedoch plating Ansatz erhebliche Mengen an Zeit und Mühe, um genügend Zellen Explantation, ist hart und vertreibt trunk NCCs in einem ungleichen Weise wie in in vivo-Bedingungen gefunden.
Hier berichten wir über eine in vitro Ansatz, der in der Lage, Chemotaxis und andere wandernde Reaktionen des Rumpfes NCCs ohne requirin bewerten istga homogene Zellverteilung. Diese Technik nutzt Zeitraffer-Aufnahmen von primären, unbeirrt trunk NCCs in einem modifizierten Zigmond Kammer (ein Standard Zigmond Kammer wird an anderer Stelle 10 beschrieben). Durch Belichten Trunk NCCs am Umfang der Kultur auf eine chemotactant Gradienten, die senkrecht zu ihrer vorhergesagten natürliche Richtung, können Veränderungen in wandernden Polarität durch die angelegte chemotactant Gradienten induzierte detektiert werden. Diese Technik ist kostengünstig, erfordert das Züchten von nur zwei NT je Wiederholung Explantate Behandlung vermeidet rauen Zelle Anheben (wie Trypsinisierung) verlässt Trunk NCCs in eine ähnliche Verteilung in vivo-Bedingungen, verkürzt sich die Zeitspanne zwischen Explantation und Experimente (was wahrscheinlich verringert das Risiko der Differenzierung), und ermöglicht Zeitraffer Auswertung zahlreicher wandernden Merkmale.
Ein. Tag 1: Isolierung von Stamm neuronalen Rohre für Übernacht-Kultur auf Deckgläsern
2. Tag 2: Laden des modifizierten Zigmond Kammer und Zeitraffer-Analyse der Zellmigration
3. Repräsentative Ergebnisse:
Eine Probe von Zellen aus einem Film Trajektorien wo viele Stamm NCCs waren auf ein Kandidaten-chemoattraktive Verwendung des oben gezeigten Technik wird (2D). Die meisten Zellen in diesem Beispiel einer positiven Antwort erscheint eine Netto-Bewegung bis der Lockstoff-Gradienten (in Rot dargestellt). Trajektoriendaten verwendet, um andere Eigenschaften der Zellwanderung und analysieren.
Um visuell auswerten einer angelegten Gradienten in einer modifizierten Zigmond Kammer, eine Alexa Fluor 488 IgM-Konjugat (MW ~ 900 kDa) wurde in das zweite Reservoir eines modifizierten Zigmond Kammer (bei etwa 40 pg / ml H 2 O) geladen. Ein Gradient wurde durch 1 h festgelegt und noch etwas vorliegenden nach 26 h, aber stark von 50 h vermindert (Abb. 3). Wenn das Molekül zu testenden kleiner ist, dann wird die angewandte Gradienten will schneller abbauen als das, was angezeigt wird.
Abbildung 1. Explantation der Stamm-Ebene NTs über Nacht Kultivierung auf Fibronektin-beschichteten Deckgläschen. Weil Stamm NCCs delaminieren aus dem dorsalen NT befindet sich neben Somiten 8-28 wird dieses Segment des NT durch Mikrodissektion und über Nacht auf einem fibronektinbeschichtete CS für Auswanderung von NCCs aus dem NT Explantat ermöglichen isoliert. Isolated NTs, die zwischen 8-15 Somiten langen und relativ gerade sind am besten über Nacht Kultivierung geeignet, da sie an NCC Kulturen mit längeren geraden Grenzen ergeben neigen. Regionen des Neuralrohrs, die zu anderen Neuralleiste axialen Ebenen geben in einer kleineren Schrift dargestellt. s, Somiten.
Abbildung 2. Verfahren zur Auswertung der Migration von explantierten Trunk NCCsmit einem modifizierten Zigmond Kammer. (A) langgestreckten Rumpfes NCC Kulturen werden über Nacht kultiviert und von NTs resultierende NCC Kulturen mit wenigstens einem langen geraden Rand hergestellt werden für das Experiment ausgewählt. Die längste gerade Rand eines ausgewählten Kultur wird dann senkrecht zu der Brücke-Reservoir Rand positioniert ist, und somit parallel zum Vektor der Zukunft angewendet Gradienten. (B) Nach Feineinstellung der Position des NCC Kultur auf der Kammer und Abdichten Zigmond das Deckglas auf der Kammer, wird die Kammer geladen. Beim Testen Chemotaxis, das Reservoir, der nicht enthalten, werden die verdächtige chemotactant (-) geladen ersten und versiegelt. Dann wird das Reservoir mit dem anderen mutmaßlichen chemotactant (+) und versiegelten geladen. Peripheral NCCs entlang der zuvor ausgewählten Grenze kann dann abgebildet und verfolgt werden mit der manuellen Tracking-Plugin für ImageJ (unten). (C) Zahlreiche Zugvögel Eigenschaften als Reaktionum die aufgebrachte Gradient kann basierend auf Tracking-Daten beurteilt werden. Zum Beispiel kann ein Chemotaxis-Index durch Teilen einer Zelle Verschiebung entlang der x-Achse um die Gesamtdistanz es gewandert ableiten. (D) Ein Beispiel eines attraktiven Reaktion durch eine Zelle Trajektorie Plot ursprünglich von der Chemotaxis und Migration erzeugt wird gezeigt Tool Plugin für ImageJ. Der Ausgangspunkt jeder Trajektorie mit dem Ursprung (0,0) eingestellt. Man beachte, wie viel mehr Zellen in Richtung der Quelle anschließen chemoattraktive Massezentrum aller Zellen auf ihre endgültige Position zu migrieren (blaues Kreuz; alle Zellen gleich gewichtet) ebenfalls näher zu dem Chemoattractant Quelle. NCCs, Neuralleistenzellen; Red Spuren, Zellen, die zum Vorratsbehälter geladen mit migriert ein vermuteter chemoattraktive; Schwarz Spuren, Zellen, die auswärts migriert, (+), höhere chemotactant Konzentration; (-), niederes chemotactant Konzentration.
Abbildung 3. Intensitätsprofile über die Brücke eines modifizierten Zigmond Kammer zu verschiedenen Zeitpunkten nach der Zugabe eines Alexa Fluor 488 IgM Konjugat ist. Die Kammer wurde in ähnlicher Weise wie in dem Protokoll mit den wichtigsten Ausnahmen beschrieben geladen daß vorinkubierten Wasser (statt vorinkubierten Medium) benutzt, um den Antikörper zu 40 pg / ml zu verdünnen, und kleine Lufteinschlüsse waren an den Enden der Brücke (weg von der Scheibe, wo die oben Intensitätsprofile wo angenommen) vorhanden ist. Anfangs war kein Gefälle vorhanden in den meisten der Brücke. Mit 1 ha Gradient wurde gegründet und blieb bis 26 h vorhanden. Von 50 h die Anwesenheit des Gradienten inkonsistent zu unterschiedlichen Bereichen der Brücke war, und wenn vorhanden, wurde die Steilheit des Gradienten stark vermindert. Sämtliche Profile wurden von einer identischen scheibe über die Brücke (von einem brückenartigen Reservoir Rand zum anderen) mit AxioVision 4,6 Software generiert. Beachten Sie, dass auch während der LuftTaschen vorhanden waren, wurde die Steigung nicht gestört. Hohe, hohe Intensität, niedrig, niedriger Intensität, x-Achse, Abstand über die gesamte Breite der Brücke (2 mm), (+), mit dem Reservoir Alexa Fluor 488 IgM-Konjugat beladen; (-), Behälter nicht mit dem Konjugat beladen.
Abbildung 4. Modifizierte Zigmond Kammer Spezifikationen. Dargestellt ist ein Diagramm des modifizierten Zigmond Kammer welche hier zusammen mit seiner Maßangaben (± 0,2 mm). Die Messungen können moderat angepasst werden, um den individuellen Wünschen entsprechen.
Supplemental Protokoll: Herstellung eines Modified Zigmond Kammer
Bitte beachten Sie 4 als Referenz für das Protokoll in der folgenden Abbildung:
Dirigieren Chemotaxis Forschung am Stamm NCCs erwiesen Herausforderung für eine Reihe von Gründen. Trunk NCCs sind eine heterogene Stammzellen Bevölkerung unterscheiden, ob kultivierten langfristigen wird, daher trunk NCCs aus primären Explantation des Stamm-Ebene NT eingeholt werden muss. Herkömmliche Verfahren, die chemotaktische Reaktion von homogen verteilt Zellpopulationen in vitro zu untersuchen sind schwierig auf Trunk NCCs testen, da sie zuerst erforderlich, dass Zellen getrennt und homogen wiederp...
Keine Interessenskonflikte erklärt.
Wir geben besonderen Dank an Lino Kim, Steve Guzman und Ujit Satyarthi für die technische Unterstützung bei der Entwicklung dieser Methode. Myron Hawthorne, Richard Spengel und Roberto Rojas bearbeitet die Kammern verwendet hier und dringend benötigte technische Unterstützung. Bemerkenswert ist, produziert Roberto Rojas Abbildung 4. Wir sind auch dankbar für wertvolle Ratschläge Scott Fraser vor der Entwicklung der oben genannten Chemotaxis Assay. Diese Arbeit wurde teilweise durch eine NIH-MBRS SCORE-5S06GM048680-13 bis MEDB und durch eine Auszeichnung von der CSU, Northridge Diplomarbeit Support Program CW unterstützt.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Name des Reagenzes | Firma | Katalog-Nummer | Kommentare (optional) |
DMEM | Omega Scientific | DM-22 | |
Penicillin Streptomycin-Lösung | Omega Scientific | PS-20 | 100X Lager Konzentration |
L-Glutamin | Omega Scientific | GS-60 | 100X Lager Konzentration |
Fötales Rinderserum | Omega Scientific | FB-11 | Lot # 105247 (oder eine andere, die vergleichbar ist) |
Modified Zigmond Kammer | Hausgemachte | N / A | Behältervolumen: ~ 160 ul ea, für zusätzliche Spezifikationen, siehe Abb. 4 und die ergänzende Herstellung Protokoll |
Zellkulturschale | Denville | T6040 | 40 x 10 mm |
Fibronectin | BD | 354008 | 10X Lager vorbereitet durch Verdünnen von 1 mg FN in 1 ml H 2 O und 9 ml DMEM |
Deckgläser | Fischer | 12-548-B | Vorgereinigt; 22 x 22 mm |
L15 Medium | Thermo Scientific | SH30525.02 | |
Petroleum Jelly | Comforts | 011110794642 | 100% |
Zentrifugenröhrchen | Biologix | 10-9152 | 15 ml |
Dispase | Cell Systems | 4Z0-850 | 10X Lager Konzentration |
Spritze | BD | 309602 | 1 ml |
Nadel | BD | 305127 | 25 G x 1,5 Zoll |
Alexa Fluor 488-IgM | Ichnvitrogen | A21042 | Stock ist 2 mg / ml; 7 Mol Farbstoff / Mol IgM |
Dissektionszangen | FST | Misc. | Dumont # 5 oder 55; geraden gekippt; Edelstahl oder Titan |
Tungsten Needle | N / A | N / A | Hausgemachte; platziert in einem Stifthalter |
Blunt Forceps | Tiemann | 160-18 | Wird für die Übertragung Embryonen Ringer aus Eigelb |
Supplemental Protokoll: Herstellung eines Modified Zigmond Kammer
Bitte beachten Sie 4 als Referenz für das Protokoll in der folgenden Abbildung:
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