Method Article
Dieses Protokoll beschreibt eine zellsortierbasierte Methode zur Reinigung und Kultur von fluoreszierenden GABAergischen oder glutamaterderen Neuronen aus dem Neocortex und Hippocampus von postnatalen Mäusen oder Ratten.
Das übergeordnete Ziel dieses Protokolls ist es, gereinigte neuronale Kulturen zu erzeugen, die entweder von GABAergischen oder glutamatertischen Neuronen abgeleitet werden. Gereinigte Neuronen können in definierten Medien für 16 Tage in vitro kultiviert werden und sind für alle Analysen geeignet, die typischerweise auf dissoziierte Kulturen durchgeführt werden, einschließlich elektrophysiologischer, morphologischer und überlebensüberlebensanalytischer. Der große Vorteil dieser Kulturen besteht darin, dass bestimmte Zelltypen selektiv untersucht werden können, wenn es keine komplexen äußeren Einflüsse gibt, wie sie beispielsweise aus Gliazellen oder anderen Neuronentypen entstehen. Bei der Planung von Experimenten mit gereinigten Zellen ist jedoch zu beachten, dass Neuronen für ihr Wachstum und Überleben stark von Gliazisen-konditionierten Medien abhängig sind. Darüber hinaus sind glutamatergische Neuronen weiter von Gliazensekretärenten abhängig, um eine synaptische Übertragung zu etablieren. Wir beschreiben daher auch eine Methode zur Ko-Kultivierung von Neuronen und Gliazellen in einer berührungslosen Anordnung. Mit diesen Methoden haben wir große Unterschiede zwischen der Entwicklung von GABAergischen und glutamatergischen neuronalen Netzwerken festgestellt. So hat das Studium von Kulturen von gereinigten Neuronen ein großes Potenzial, unser Verständnis dessen, wie sich das Nervensystem entwickelt und funktioniert, zu fördern. Darüber hinaus können gereinigte Kulturen nützlich sein, um die direkte Wirkung pharmakologischer Wirkstoffe, Wachstumsfaktoren oder die Folgen genetischer Manipulationen auf bestimmte Zelltypen zu untersuchen. Da immer mehr transgene Tiere verfügbar werden und zusätzliche spezifische Zelltypen kennzeichnen, erwarten wir, dass die hier beschriebenen Protokolle in ihrer Anwendbarkeit und ihrem Potenzial wachsen werden.
Die Zellsortierung ist ein leistungsfähiges Werkzeug zur Isolierung lebender Zellen, die von Interesse sind, von einer heterogenen Zellmischung. Die Zellen können nach Größe und Formkriterien sortiert werden, ebenso wie der Ausdruck von Leuchtstoffmarkern1,2. Oft werden fluorophorisch konjugierte Antikörper verwendet, um verschiedene Zelltypen zu kennzeichnen, indem sie zellspezifischeOberflächenantigene 3,4ins Visier nehmen. Alternativ wurden transgene Tiere oder virale Liefersysteme entwickelt, um Fluorophorale unter zellspezifischen Promotern 5,6auszudrücken. Historisch gesehen war die Entwicklung transgener Werkzeuge und Tiere kostspielig und zeitaufwendig. In jüngerer Zeit haben sinkende Kosten und weniger technische Schwierigkeiten zu einem dramatischen Anstieg der Zahl der verfügbaren Reporterlinien geführt. Da die Verfügbarkeit von transgenen Werkzeugen und Reportertieren weiter zunimmt, sollte auch der Nutzen und die Anwendbarkeit fluoreszenzbasierter Zellsortiermethoden zunehmen.
Wir haben vor kurzem gezeigt, dass die Zellsortierung von transgenen Tieren routinemäßig zur Reinigung der Primärneuronen in Vorbereitungauf die Zellkultur angewendet werden kann. 7 Durch die Sortierung von Zellen von Ratten oder Mäusen konnten wir fluoreszierende Neuronen isolieren und kultivieren, die fluoreszierende Reporterproteine gezielt in GABAergischen oder glutamatergischenNeuronen 6,8,9ausdrücken. Durch das Studium dieser gereinigten neuronalen Kulturen konnten wir einen wichtigen Unterschied in der Art und Weise erkennen, wie GABAergische und glutamatertische Neuronen von gliafregenen Faktoren abhängig sind, um synaptische Übertragung 7 zu etablieren. Darüber hinaus konnten wir durch die Ko-Kultivierung von Gliazellen mit gereinigten Neuronen auf frühere Beobachtungen eingehen, die die entscheidende Rolle der Gliazellen für das Wachstum und Überleben der Neuronen 10,11zeigen. So konnten wir durch eine Kombination aus Zellsortierung und Zellkultur nicht nur die Entwicklung bestimmter Neuronentypen isoliert untersuchen, sondern auch den Einfluss von Gliazellen auf ihre Funktion untersuchen.
Wir präsentieren hier ein Protokoll für die Reinigung und Kultur von GABAergischen und glutamaterderen Neuronen aus dem Kortex und Hippocampus von transgenen Mäusen oder Ratten. Wir stellen auch eine Methode zur berührungslosen Ko-Kultur von gereinigten Neuronen und Gliazellen vor, die von Geissler etal. 12 angepasst ist. Um gereinigte GABAergic-Kulturenzu erzeugen, haben wir fluoreszierende Neuronen von VGAT-Venus-A Wistar-Raten 8 oder VGAT-Venus-Mäuse 13 sortiert, die selektiv eine verbesserte gelbe fluoreszierende Proteinvariante (Venus) in & gt;95% der Kortikale GABAergen-Neuronen. Um gereinigte glutamatergische Kulturen zu erzeugen, haben wir fluoreszierende Neuronen von NexCre sortiert; Ai9 Mäuse6,9,dietdTomato in kortikalen glutamaterischen Neuronen ausdrücken. Das gesamte Sortier-und Kulturverfahren kann innerhalb von 3-4 Stunden durchgeführt werden und kann zur Erzeugung von Hunderten von Replikationskulturen verwendet werden, die für elektrophysiologische, morphologische und zellüberlebensfähige Analysen geeignet sind. Die Methode ist einfach, reproduzierbar und kann gereinigte neuronale Kulturen erzeugen, die mehr als 97% rein für die Zellart des Interesses sind.
Alle Verfahren und Tierpflege wurden in Übereinstimmung mit den institutionellen Richtlinien, dem Tierschutzgesetz und der Richtlinie 86/609/EWG des Europäischen Rates über den Tierschutz in Anwesenheit von Genehmigungen aus der lokalen Region durchgeführt. Behörden (LaGeSo Berlin, T-0215/11).
NOTE: Dieses Protokoll beschreibt die Kultur der gereinigten Neuronen von einer einzigen transgenen Maus oder Rattenpup (postnataler Tag 0 – 2). Alle Techniken sollten unter sterilen Bedingungen durchgeführt werden. Alle Lösungen sollten mit einem 0,2 μm Filter sterilisiert werden (siehe Materialtabelle). Glaskoverslippen und Trennwerkzeuge sollten bei 185 ° C für 3 h erhitzt werden.
1. Beschichtung Glas-Coverslips mit Poly-L-Lysin
2. Dissoziation von Hippocampal und Kortical Tissue
3. Zellsortierung von gereinigten GABAergic oder Glutamatergic Neurons
NOTE: Um die Wahrscheinlichkeit einer bakteriellen Kontamination während der Sortierung zu minimieren, wird das Probenrohr des Sorters mit 70% Ethanol für mindestens 5 Minuten vor dem Sortieren mit 70% Ethanol verzinst. Detaillierte Sortierparameter variieren zwischen den Instrumenten, grundlegende Überlegungen sind folgende.
4. Kultivierung von Sortierten Neuronen
5. Astrozyte Enriched Glial Support Cultures
NOTE: Die Produktion von Gliazitäten14 und die Verwendung von Zellkultureinlagen wurden zuvor12beschrieben. Kurz gesagt, Astrozyten angereicherte Gliakturen werden aus Cortico-Hippocampen-Gewebe abgeleitet (mit Meninges entfernt; P2–P5), die seit einer Woche auf einer 20 μg/mL PLL PLL-beschichteten 6-well-Platten kultiviert werden, ergänzte DMEM-Medien.
Die Dissoziation und Zellsortierung fluoreszierender Neuronen aus transgener Maus oder Rattenkortiko-Hippocampagegewebe kann in etwa 3 – 4 h durchgeführt werden. Die Folge ist eine Population von hochreinen Leuchtstoffneuronen, die 16 Tage lang in der Kultur angebaut werden können.
Um gereinigte Kulturen zu erzeugen, wurden transgene Tiere zunächst mit einer Leuchtstofflampe mit entsprechenden Filtersätzen identifiziert (Beispiele für fluoreszierende neonatale VGAT-Venus und NexCre; Ai9 Maus-Welpen werden in Abbildung 1A) angezeigt. Nach der Identifizierung transgener Tiere wurde das zerstrebte Gewebe zerlegt und die stark fluoreszierenden Neuronen sortiert, um eine gereinigte Zellpopulation zu erzeugen. Beispiel Fluoreszenzintensität Punkt Plots für NexCre; Ai9 und VGAT Venus Mausneuronen, die während der FACS gewonnen wurden, werden in Abbildung 1Bgezeigt. Bei optimierter Optimierung ist es möglich, zwischen 500.000 und 800.000 Zellen aus dem Cortex und Hippocampus der einzelnen P0-2 NexCre zu ernten; Ai9 oder VGAT Venus Mäuse. Die Zellen können mit einer Geschwindigkeit von bis zu 600 ereignis/sortiert werden. Schätzungen der Zellreinheit wurden mit DAPI als Kernmarker durchgeführt (Abbildung1C). Durch die Sortierung stark positiver Zellen kann eine Reinheit von mehr als 97% routinemäßig erreicht werden7.
Nach erfolgreicher Sortierung sollten geplatzte Neuronen rund in Form erscheinen, eine glatte Membran haben und Neuriten nach etwa 1 h in vitro (Abbildung 2A, B) sprießen. Bis 7 Tage in vitro, obwohl ein gewisser Zelltod offensichtlich sein kann, sollten lebensfähige Zellen unter allen Kulturbedingungen vorhanden sein (Abbildung 2C, D). Bei 12 – 16 Tagen in vitro ist es möglich, die morphologische und elektrophysiologische Entwicklung von gereinigtenNeuronen mit Hilfe von Vollzellen-Patch-Klampen-Aufnahmen und biozytinfüllenden 15 zu untersuchen (Abbildung3). Die Analyse der gereinigten Kulturen zeigt, dass sowohl glutamatergische als auch gABAergische Neuronen in der Lage waren, Axone und Dendriten aus ihren Zellkörpern zu erweitern (Abbildung 3A, B)und die Fähigkeit zu behalten, Aktionspotenziale als Reaktion auf Die Dolarisierung aktueller Injektionen (Abbildung 3C, D). Vor allem aber erhielten nach der Reinigung nur GABAergic-Neuronen signifikante Mengen an spontaner synaptischer Übertragung, und glutamateurhafte Neuronen erhalten in Ermangelung von Gliazellen nur sehr wenig synaptische Übertragung (Abbildung 3E). , F) 7. Platz
Wie wir bereits berichtet haben, überleben Zellen in gereinigten Kulturen tendenziell schlechter als in unsortierten Kulturen und haben deutlich kleinere Dendriten und Axone7. Um diese Defizite zu überwinden, haben wir Methoden zur Unterstützung der Entwicklung von gereinigten KulturenmitGliazellen 12,14angepasst und angewandt. Die zelluläre Zusammensetzung unserer Glialförderkulturen (DIV7) ist in Abbildung 4Adargestellt. Diese Kulturen enthielten überwiegend glielig fibrilläres saures Protein (GFAP) positive Astrozyten, enthielten aber auch einige Cluster von Differenzierungsmolekülen (CD11b) positive Mikroglien und Myelin-Grundprotein (MBP) positive Oligodendrozyten. Nach DIV 7 können diese Zellen zu Zellkultureinsätzen geleitet werden, um gereinigte Neuronen berührungslos zu unterstützen (Abbildung 4B, C). Die Analyse der Glia-Neuronen-Kokulturen zeigt, dass etwa 40.000 Gliazellen ausreichten, um das langfristige Überleben und das Wachstum sowohl der gereinigten glutamatanischen als auch der gABAergic-Neuronen zu verbessern (Abbildung 4D, E)7. Darüber hinaus zeigt die elektrophysiologische Analyse, dass glutamatergische Neuronen, die mit Gliazellen kokulturiert wurden, hochaktiv waren und eine stark erhöhte Netzwerkaktivität hatten (Prozentsatz der Glialgestützten glutamatergen Neuronen, die Aufschläge von Handlungen abfeuerten Potenziale: 62%; N = 28; Bild 4F , G). Die Glionsprofit ist daher nicht nur für die Förderung von Neuronwachstum und-überleben wichtig, sondern auch für die Förderung der synaptischen Übertragung und die Etablierung von Netzwerkaktivitäten in glutamatergischen Kulturen.
Abbildung 1: Reinigung von glutamatergischen und gABAergen-Neuronen. A) Bilder, die fluoreszierendes Signal von der transgenen Expression von TdTomato in NexCre zeigen; Ai9 Mäuse (oben) und Venus in VGAT Venus Mäuse (unten). (B) Intensitätsstreuungsgrundstücke der TdTomato-und Venus-Fluoreszenz von Cortico-Hippocampal dissoziierten Zellen von NexCre; Ai9 Mäuse (oben) und VGAT Venus-Mäuse (unten). Stark fluoreszierende TdTomato-Neuronen oder Venus-Neuronen wurden für die Sortierung ausgewählt (angezeigt durch die Gating-Boxen). (C, links) Kontrafokalbilder von sortierten TdTomato (oben) und Venus (unten) positive Neuronen. (C, rechts) Zusammengefügte Bild, das die mit DAPI beigehakten Zellen (in blauer Pseudofarbe) zeigt. Die TdTomato-Fluoreszenz ist endogen und bleibt trotz Fixierung (in Magenta-Pseudofarbe) stark. Der Venusausdruck wird durch eine Kombination aus einem primären Antikörper gegen GFP und Alexa Fluor-488-konjugierte sekundäre Antikörper (in grüner Pseudofarbe) verstärkt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 2: Zellkultur von gereinigten glutamatergen oder gABAergischen Neuronen. (A) Kombinierte Infrarot-(helles Feld) Bilder und überlagerte Fluoreszenzsignale von TdTomato (links) und Venus (rechts) positive Neuronen, die für 1 h in vitro kultiviert wurden. Weiße Pfeile zeigen die Lage wachsender Neuriten an. (B) Kontrafokalbilder von TdTomato (links) und Venus (rechts) positive Neuronen, die für 1 h in vitro kultiviert wurden. (C, D) Helles Feld (oben) und kombinierte helle Feld-und Leuchtstoffbilder (unten) von TdTomato (C) und Venus positive Neuronen (D) kultiviert für 7 Tage in vitro (DIV). Weiße Pfeile zeigen die Lage von kondensierten Kernen aus abgestorbenen Zellen. Farbige Pfeile identifizieren fluoreszierend beschriftete Neuronen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 3: Morphologische, elektrophysiologische und synaptische Eigenschaften von gereinigten Neuronen. A, B) Kontrafokalbilder von TdTomato (A) und Venus positive Neuronen (B) bei DIV 13 bzw. DIV 14. Die Zellen werden in Schwarz mit einer umgekehrten Aufsichtstabelle dargestellt, um die Neurite-Visualisierung zu unterstützen. Insets zeigen das fluoreszierende Signal, das von den identifizierten Neuronen ausgedrückt wird. (C, D) Die Spannungsreaktion von einem TdTomato (C) und Venus positive Neuron (D) auf Hyperpolarisierung (200 bis-20 pA, in 20 pA-Schritten) und die Depolarisierung (200 pA) Stromimpulse, die durch Vollzellen-Patch-Klemm-Aufnahmen gewonnen werden. Insets zeigen die entsprechenden aufgezeichneten Neuronen. Das RuhepErinnerungspotenzial jeder Zelle wird links von der Aufzeichnungsspur angezeigt. (E, F) Repräsentative Spannungsklemm-Aufnahmen (10 s), die von TdTomato (E) und Venus positive Neuronen (F) erhalten. Spontane, aufregende postsynaptische Ereignisse (EPSCs) wurden von TdTomato positiven Neuronen aufgezeichnet, die mit einem Holdingpotenzial von 50 mV aufrechterhalten wurden. Spontan auftretende hemmende postsynaptische Ereignisse (IPSCs) wurden von Venus positive Neuronen aufgezeichnet, die bei einem Haltepotenzial von 0 mV gehalten wurden. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 4: Unterstützung der Neuronenentwicklung mit der Glial-Co-Kultur. (A) Kontrafokalbilder von Gliazenkulturen, die für glialfibrilläres saures Protein (GFAP, links), Cluster von Differenzierungsmolekül (CD11b, Mitte) und Myelin-Grundeiweiß (MBP, rechts) immunolabeled sind. Glialtzellen wurden für DIV 7 kultiviert. B) Bilder von Zellkultureinsätzen, die verwendet werden, um Gliazellen mit gereinigten Neuronen in einer berührungslosen Anordnung zu kokulturieren. C) Ein Schema der räumlichen Anordnung, die zur Ko-Kultur von Neuronen und Glia verwendet wird. (D, E) Kontrafokalbilder von TdTomato (D) und Venus positive Neuronen (E), die 14 Tage lang gewachsen sind, in Abwesenheit (links) oder Präsenz (rechts) der Gliazenstütze. (F, G) Stromklemme (60 s) von TdTomato (F) und Venus positive Neuronen (G) kultiviert für 14 Tage in Abwesenheit (oben) oder Präsenz (unten) der Gliedunterstützung. Neuronen wurden an ihrem Ruhembranpotenzial aufgezeichnet (links von jeder Aufzeichnungsspur). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Wir beschreiben hier eine Methode, die die Sortierung und Kultivierung von Primärneuronen kombiniert, um gereinigte neuronale Zellkulturen zu erzeugen. Diese Methode dauert etwa 1 h länger als ein typisches primäres, dissoziiertes neuronales Kulturprotokoll, erlaubt aber die Generierung von Hunderten von Replikationskulturen, die bestimmte neuronale Typen enthalten. Gerögte Neuronen, die mindestens 16 Tage lang isoliert angebaut werden können, dehnen Axone und Dendriten aus und können wiederholte Züge von Wirkungspotenzialen abfeuern (Abbildung 2 und Abbildung 3). Wichtig ist, dass diese Zellen für die gleichen experimentellen Analysen wie regelmäßige primäre dissoziierte neuronale Kulturen, einschließlich elektrophysiologischer, morphologischer und überlebensüberlebensanalysierter, geeignet sind. Ein wesentlicher Vorteil der Arbeit mit diesen gereinigten Kulturen ist, dass die Entwicklung bestimmter Zelltypen isoliert untersucht werden kann. Um die Entwicklung von gereinigten Kulturen zu unterstützen, stellen wir auch ein Protokoll zur Ko-Kkultivierung von gereinigten Neuronen mit Gliazellen vor. Wie bereits gezeigt, verbessert die Ko-Kulierung gereinigter Neuronen mit Gliazellen ihr Überleben, Wachstum und kann die Netzwerkbildung7 fördern (Abbildung4). So stellen wir hier eine Kombination von Methoden vor, die die Erforschung von Glia-Neuron-Interaktionen fördern und sich als nützlich für die Untersuchung der Entwicklung und Interaktion zwischen anderen Zelltypen erweisen können.
Studien über Kulturen von gereinigten glutamaterderen Neuronen haben grundlegende Einblicke in die Art und Weise enthüllt, wie Gliazellen Faktoren abscheiden, die die Entwicklung von neuronalen Netzwerkenund Synapsbildung 16, 17,18fördern. . Im Allgemeinen wurden Methoden zur Reinigung bestimmter Neuronentypen erfolgreicher eingesetzt, um die Entwicklung von glutamatergischen Neuronen zu untersuchen, anstatt GABAergische Neuronen. Dies hat zu einer Diskrepanz in unserem Verständnis der Entwicklung dieser beiden Zelltypen geführt. Angesichts der Tatsache, dass sich GABAergische und glutamatanische Neuronen in Bezug auf ihre Anatomie, Physiologie und Entwicklungsentwicklung erheblich unterscheiden, ist es wichtig, dass wir GABAergische Neuronen in ihrem eigenen Recht untersuchen, um ihre Funktion und Physiologie besser zu verstehen. Mit dem hier vorgestellten Protokoll haben wir zuvor wichtige Unterschiede in der Art und Weise identifiziert, wie GABAergische und glutamatertische Neuronen von gliafartigen Faktoren für die Etablierungvon synaptischen Übertragungen 7 abhängig sind. Mit der Veröffentlichung dieses Protokolls hoffen wir, dass andere weitere Einblicke in die wichtigen Wechselwirkungen zwischen Neuronen und Gliazellen geben können.
In diesem Protokoll beschreiben wir eine Fließzytometrie-basierte Zellsortiermethode, mit der wir GABAergische oder glutamatergische Neuronen aus verschiedenen transgenen Nagetierlinien reinigen. Venus positive GABAergic Neuronen wurden von VGAT Venus-Mäusen 13 oder Ratten 8 und TdTomatopositive glutamateurhafte Neuronen wurden von NexCre sortiert; Ai9 Mäuse (ursprünglich aus den Reporterlinien 6 NexCre 9 und Ai9 gezüchtet,siehe Turko et al., 20187). In den letzten Jahren ist die Generation der transgenen Tiere durch die technologischen Fortschritte deutlich einfacher geworden. Damit ist die Verfügbarkeit von Tieren, die fluoreszierende Moleküle ausdrücken, in vielen verschiedenen Zelltypen rapide gewachsen. Dies wiederum hat den Einsatz und die Anwendbarkeit der fluoreszierenden aktivierten Zellsortierung erhöht. Während alternative Methoden zur IsolierungvonInteressenzellen derzeit16,19,20existieren, werden sie durch ihre Abhängigkeit von der Verfügbarkeit geeigneter Antikörper zur natürlich vorkommenden Oberfläche etwas behindert. Antigene. Das schränkt ihre Vielseitigkeit im Vergleich zu fluoreszenzbasierten Zellsortiermethoden ein, mit denen bereits Zellen aus den vielen zellspezifischen transgenen Reportertieren sortiert werden können, die bereits verfügbar sind. Dennoch können optimierte, auf Antikörper-basierter Sortiermethoden schnell und ertragreich sein und die Zellanatomie sogar besser erhalten, indem sie die Reinigung von Zellen mit ihren Axonen und Dendritenintakt 21 ermöglichen. Bei der Entscheidung für eine Sortierkabategie sollten Antikörper-Sortiermethoden daher weiterhin berücksichtigt werden. Letztlich werden die Zelltypen des Interesses, das Alter, in dem die Zellen sortiert werden sollen, die Verfügbarkeit von transgenen Tieren oder Oberflächenantigenen und die Anzahl der benötigten Zellen die entscheidenden Faktoren bei der Auswahl der geeignetsten Sortierstrategie sein.
Obwohl die fluoreszenzbasierte Zellsortierung eine einfache und reproduzierbare Methode zur Reinigung von Zellen ist, sollte bei bestimmten Schritten des Protokolls darauf geachtet werden, die Zellqualität zu erhalten. So ist es beispielsweise wichtig, nach jedem Zentrifugationsschritt darauf zu achten, dass das Zellpellet so schnell wie möglich wieder aufgehängt wird und die Zellen erfolgreich geborgen werden. Gelegentlich kann das Zellpellet beim Entfernen des Supernatanten gestört werden. Es wird daher empfohlen, zwischen Zentrifugationsschritten das Vorhandensein von Zellen unter dem Mikroskop zu überprüfen, um einen ausgiebigen Zellverlust auszuschließen. Nach der Zellbeschichtung sollten die Zellen vor der Fütterung mindestens 1 Stunde halten dürfen. Werden die Zellen zu früh gefüttert, können einige Zellen aus der Kofenlippe entfernt werden, wodurch die Kulturdichte reduziert wird. Nach 1 Stunde in der Kultur ist es klug, die Zellgesundheit zu beurteilen. Wenn Zellen nicht gesund erscheinen (ein Beispiel für gesunde Zellen wird in Abbildung 2Agezeigt), oder es einen signifikanten Zelltod gibt, dann kann dies ein Hinweis auf ein Problem während des Dissoziations-oder Sortiervorgangs sein. Eine weitere wichtige Überlegung bei der Kultivierung eines Zelltyps ist die Sorgfalt bei der Verwaltung der Zellkulturmedien. NBA-Medien enthalten Phenol-Rot, das als pH-Indikator22fungiert. Wenn das Medium zu gelb wird, dann deutet das darauf hin, dass der pH-Wert zu sauer ist; Wenn die Medien zu rosa werden, dann deutet das darauf hin, dass die Lösung zu alkalisch ist. Aktienlösungen, die über lange Zeiträume offen sind, insbesondere Medien, die in konischen Röhren veraltet sind, neigen dazu, im Laufe der Zeit alkalischer zu werden. Es wird daher empfohlen, jede Woche frische komplette NBA-Medien und alle zwei Wochen komplette Medien zusammenzustellen (die mittleren Puffer unter atmosphärischen Bedingungen und sollten daher stabiler sein). Unter Berücksichtigung dieser Punkte sollte es möglich sein, in jedem Labor gereinigte Zellkulturen mit Zugang zu Zellsortier-und Zellkulturgeräten zu etablieren.
In den meisten unserer Experimente haben wir aus einem einzigen Tier gereinigte Kulturen hergestellt. Bei der Reinigung von Zellen für biochemische Analysen kann es jedoch notwendig sein, mehrere Tiere zur Sortierung zusammenzulegen. Wir haben mit dem obigen Protokoll bis zu 8 embryonale Mäuse (Embryonaltag 13 Tiere) erfolgreich sortiert (Daten nicht abgebildet). Wenn jedoch mehr Tiere sortiert werden sollen, kann es notwendig sein, das Volumen sowohl der Papain-als auch der BSA-Lösungen (beschrieben in den Schritten 2.1.1 – 2.1.4) zu erhöhen, um der Erhöhung der Gewebemenge Rechnung zu tragen. Wenn in der Kultur mehr Zellen geplatzt werden, kann zudem ein häufigerer Fütterungsprogramm erforderlich sein. Als Ausgangspunkt können die Zellen alle 7 Tage gefüttert werden, indem 100 μL konditionierter Medien entfernt werden und 200 μL frischer NBA-Medien hinzugefügt werden. Um der Lebensfähigkeit des Neurons willen sollte man, wenn man mehr Tiere sortiert, darüber nachdenken, die Sortierzeit so weit wie möglich zu minimieren. Dies erfordert oft eine sorgfältige Optimierung nachgeschalteter Analysen für den effizienten Einsatz von gereinigten Zellen. Wir haben routinemäßig sortierte Mausneuronen mit einer Rate von 600 ereigniszähen, bis zu 500000 – 800000 Zellen pro Tier (postnataler Tag 0 – 2). Dies geschah jedoch ohne eine umfassende Optimierung der Sortiergeschwindigkeiten und-bedingungen. Daher sollten weitere Verbesserungen bei der Sortiergeschwindigkeit und dem Ertrag möglich sein.
Gereinigte Neuronen benötigen für ihr Überleben glielierte Medien. Dies wurde zuvor durch die separat kultivierte Neuronen und Gliazellen demonstriert, bevor Neuronen mit Gliondistierten Medien 10 behandelt wurden. In unseren Experimenten haben wir uns entschieden, gereinigte Neuronen zu unterstützen, indem wir Gliazellen auf halbdurchlässigen Zellkultureinlagen kultivieren, die in der Zellkulturplatte platziert werden. Diese Methode wurde erfolgreich angewendet, um gliengeleitete extrazelluläre Matrixproteine und derenInteraktion mit Neuronen 12 zu untersuchen. Die berührungslose, aber kontinuierliche Unterstützung, die durch diese Methode geboten wird, hat eine Reihe von Vorteilen im Vergleich zur separaten Zellkultur. Vor allem die Ko-Kultur der Gliazellen mit Neuronen ermöglicht die kontinuierliche Regulierung und Konditionierung der Zellkulturmedien, die eher der In-vivo-Situation ähnelt. Darüber hinaus ermöglicht die kontinuierliche Ko-Kultur der Zellen mögliche Rückkopplungssignale zwischen Neuronen und Glia, was in getrennten Kulturen nicht möglich ist. In unserem Protokoll kann bei Bedarf die kontinuierliche Co-Kultur-Methode leicht weggelassen und eine klassische Behandlung von Neuronen mit Gliazisstikmedien durchgeführt werden.
Zusammenfassend möchte ich sagen, dass das hier vorgestellte Protokoll dem Leser ein solides Fundament bieten soll, von dem aus er seine eigenen Experimente mit gereinigten Zellkulturen etablieren kann. Wir gehen davon aus, dass die Verfügbarkeit von transgenen Tieren und viralen Konstrukten in absehbarer Zeit weiter zunehmen wird. Daher dürften Zellsortierungstechniken, die auf Fluoreszenz basieren, noch weiter verbreitet und wertvoll werden.
Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden finanziellen Interessen haben.
Die Autoren danken der hervorragenden technischen Unterstützung von Jenny Kirsch und Ana Teichmüller am Flow Cytometry Core Facility, Deutsches Rheuma-Forschungszentrum, Berlin. Wir danken Jie Song für seine Hilfe bei der Überlebensanalyse. Wir möchten uns auch bei Rita Loureiro für ihre Hilfe bedanken, die Bilder von fluoreszierenden Mäusen zu erfassen, und Christian Ebner für die kritische Lektüre des Protokolls. Die transgenen Ratten VGAT-Venus wurden von Dr. Y. Yanagawa, M. Hirabayashi und Y. Kawaguchi im National Institute for Physiological Sciences, Okazaki, Japan, mit pCS2-Venus erzeugt, die von Dr. A. Miyawaki zur Verfügung gestellt wurde. Diese Arbeit wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG EXC 257 bis IV) unterstützt.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Neural Basal A media (NBA) | ThermoFisher Scientific | 10888022 | Cell Culture Buffer |
B27 | ThermoFisher Scientific | 17504001 | Culture supplement |
Glutamax | ThermoFisher Scientific | 35050-038 | Culture supplement |
Penicillin-Streptomycin (10,000 U/mL) | ThermoFisher Scientific | 15140-122 | Antibiotic |
Poly-L-Lysine | SIGMA | P1399 | Coverslip coating |
Papain | SIGMA | P4762-1G | Enzyme |
Bovine Serum Albumin | SIGMA | A3294-100G | Serum |
Hibernate A low fluorescence media | Brain Bits Ltd | HALF | Cell Transport media |
Dulbeccos Modified Eagles Medium (DMEM) | Biochrom | F0435 | Glial Culture Buffer |
Fetal Calf Serum (FCS) | Biochrom | S0115 | Serum |
Trypsin/EDTA | Biochrom | L2163 | Enzyme |
Fine Tip Pasteur Pipette | Neo Labs | - | Used for trituration of cells |
24-well plates | BD | 353047 | Culture plate |
50 mL Falcon tubes | BD | 352070 | - |
15 mL Falcon tubes | BD | 352096 | - |
Glass coverslips: 12 mm round | Roth | P231.1 | - |
35 mm Petri dish | Corning | 353001 | - |
100 mm Petri dish | Corning | 353003 | - |
30 µm CellTrics Cell Sieve | sysmex | 04-004-2326 | To remove cell clumps before cell sorting |
Round bottom polystyrene tubes | BD | 352054 | Transport tube for sorted cells |
Round bottom polypropylyne tubes | BD | 352063 | Collection tube for sorted cells |
Cell culture inserts – 0.4 µm transparent PET | Falcon | 353 095 | For the co-culture of neurons and glia |
Extra fine Bonn Scissors | Fine Scientific Tools | 14084-08 | To remove overlying skin and bone of mice |
Extra narrow Scissors | Fine Scientific Tools | 14088-10 | To remove overlying skin and bone of rats |
Forceps | Fine Scientific Tools | 11242-40 | To hold the head in place |
Spatula (130 mm long/5 mm tip width) | Fine Scientific Tools | 3006.1 | To remove the brain to filter paper |
Scalpel Blades | Swan-Morton | #0308 | To mechanically dissociate neural tissue |
Haemocytometer (Neubauer Imroved) | Optik Labor | - | To cell count dissociated cells |
Fluorescent Miners Goggles (excitation light) | Biological Laboratory Equipment Maintenance and Servce Ltd (BLS) | FHS/LS-1G | To excite TdTomato |
Fluorescent Miners Goggles (emission filter) | Biological Laboratory Equipment Maintenance and Servce Ltd (BLS) | FHS/EF-4R2 | Td Tomato compatible emission filter |
Fluorescent Miners Goggles (excitation light) | Biological Laboratory Equipment Maintenance and Servce Ltd (BLS) | FS/ULS-02B2 | To excite Venus |
Fluorescent Miners Goggles (emission filter) | Biological Laboratory Equipment Maintenance and Servce Ltd (BLS) | FS/TEF-3GY1 | Venus compatible emission filter |
Mouse-Anti-GFP primary antibodies | UC Davis | 75-132 | To enhance Venus signal following fixation |
Mouse-Anti-GFAP primary antibodies | SIGMA | G-3893 | The identification of reactive astrocytes |
Rabbit-Anti-CD11b primary antibodies | Southern Biotech | 1561-15 | The identification of microglial cells |
Rabbit-Anti-MBP primary antibodies | Millipore | AB980 | The identification of oligodendrocyes |
Genehmigung beantragen, um den Text oder die Abbildungen dieses JoVE-Artikels zu verwenden
Genehmigung beantragenThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. Alle Rechte vorbehalten