Die Autoren danken H. Olivares und D. Ruge für wertvolle Diskussionen und Rat. Diese Forschung wurde zum Teil durch eine NSF SBIR Auszeichnung (IIP-1127245 zu BioSentinel Inc.) und einem Department of Defense Vertrag (W81XWH-07-2 bis 0045 um BioSentinel Inc.) unterstützt.

FM Dunning, TM Piazza, F. Zeytin und WC Tucker sind Mitarbeiter oder Eigentümer von BioSentinel Inc. BioSentinel derzeit produziert und hat einige der Reagenzien in diesem Bericht kommerzialisiert.

Dieses Protokoll beschreibt Verfahren zur Quantifizierung von BoNT / A-Komplex, Holotoxin oder Clostridium Kulturüberstand in komplexen Matrices. Das Protokoll ist das gleiche, jedoch bei der Prüfung anderer BoNT-Serotypen (z. B. BoNT / B, E und F) mit ihren jeweiligen Matrix-Assays 56,60, obwohl die Empfindlichkeit des Assays werden in Serotypen und Assays variieren. Dieses Protokoll ist nicht für jede Art von Probe möglich Rechnung und je nach der spezifischen Probenzusammensetzung und...

Botulinum-Neurotoxine (BoNT) sind die tödlichsten Stoffe bekannt, mit intravenöser Menschen bei 1-3 ng geschätzte letale Dosen / kg 1,2. Sieben strukturell ähnlichen Serotypen von BoNT, die mit A bis G bestehen, die jeweils aus einer schweren Kette Domäne für Zellbindung, Aufnahme und Translokation in das Cytosol und eine leichte Kette, die eine Zink-Endopeptidase 05.03 kodiert verantwortlich. Die exquisite Toxizität der BoNT ergibt sich aus, zum Teil, seine spezifische Bindung und Aufnahme in die Motor-Neuronen an der neuromuskulären Endplatte 6. Einmal im Inneren des Neurons, die leichte Kette Endopeptidase spaltet spezifisch eine oder mehrere der löslichen N-Ethylmaleimid-sensitiver Faktor Attachment-Protein-Rezeptor (SNARE) Proteine, die für Vesikelfusion erforderlich, die Hemmung der Freisetzung von Neurotransmittern und führt zu schlaffer Lähmung 14.07. Allgemein bekannt als die Krankheit &quot;Botulismus&quot; Lähmung der Membran und Rippenmuskeln durch BoNT bekannten führt letztendlichAtemversagen und Tod, es sei denn eine frühzeitige Diagnose und Behandlung erhalten. Menschenlebensmittelbedingten Botulismus wird am häufigsten mit BoNT-Serotypen A, B, E verbunden sind, und F (BoNT / A, BoNT / B, etc.) und in der Regel ergibt sich aus der Einnahme von kontaminierten Lebensmitteln 15,16, obwohl, mehrere Fälle von Wundbotulismus wurden unter intravenös Drogen 17,18 wiesen. In den Vereinigten Staaten, ist Säuglingsbotulismus von der Einnahme von Clostridium-Sporen durch Kinder unter dem Alter von einem daraus resultierenden die häufigste Form des Botulismus 19-21. Allerdings wurden lebensmittelbedingten Ausbrüche von BoNT unsachgemäße Einmachen und Lebensmittelverarbeitung resultierenden sowohl in den Vereinigten Staaten und im Ausland berichtet. Zwischen 2000-2009 wurden mindestens 338 Fälle von lebensmittelbedingten Botulismus weltweit, darunter sechs Todesfälle 22 berichtet. Die Fähigkeit zu lebensmittelbedingten Botulismus Ausbrüche rasch und sensibel zu erfassen ist ein entscheidender Hinweis darauf, dass eine frühe Diagnose helfen könnte 23,24. Darüber hinaus werden Nachweismethoden, die kostengünstig und Routinelebensmitteltests ermöglichen eine verbesserte Ernährungssicherheit führen. BoNT des neuronalen Spezifität und langen biologischen Halbwertszeit macht es eine starke therapeutische auch. In den Vereinigten Staaten, sind BoNT-basierte Medikamente, die von der Food and Drug Administration für die Behandlung von kosmetischen Bedingungen und neuromuskuläre bedingten Erkrankungen einschließlich Glabellafalten, zervikale Dystonie, Migräne-Kopfschmerzen, überaktive Blase, und Strabismus genehmigt. Zahlreiche &quot;off-label&quot;-Anwendungen werden dokumentiert, einschließlich der Hochdosis-Behandlungen für schwere Muskelfunktionsstörungen 25-28. Genaue Toxin Quantifizierung ist entscheidend für die richtige Dosierung, wie Unterdosierung kann zu unwirksame Behandlung führen, während eine Überdosierung bringt Patienten mit einem Risiko von potenziell schädlichen Nebenwirkungen. Leider ist keine standardisierte Potenz Testprotokoll über Hersteller geteilt, was zu Einheit Definition Ungleichheiten zwischen BoNT-basierten Wirkstoff products 29-31. Der Standardtest für BoNT ist der Maus-Bioassay, in der BoNT-haltigen Proben werden intraperitoneal in Mäuse injiziert und die Zahl der Todesfälle registriert über 1-7 Tage 16,32,33. Der Maus-Bioassay ist sehr empfindlich mit Nachweisgrenzen (LOD) von 5-10 pg BoNT / A 34, aber ethische Bedenken über Tierversuche, die hohen Kosten der Ausbildung von Personal und die Aufrechterhaltung Tierhaltung, lange Testzeiten und das Fehlen von standardisierte Protokolle führte Anrufe auf standardisierte, tierversuchsfreie Test BoNT-und Quantifizierungsmethoden 35-39 zu entwickeln. Kürzlich wurden mehrere alternative BoNT Quantifizierungsmethoden entwickelt, die Maus oder in der Nähe von Maus-Bioassay-Empfindlichkeit 40-49 bieten. Diese Methoden verwenden häufig Fluoreszenz, Massenspektrometrie, oder immunologische Methoden und bieten Testzeiten deutlich kürzer als der Maus-Bioassay, ohne Tierversuche. Massenspektrometrie-Ansätze mit immunologischen Techniq kombiniertues wurde gezeigt, nachzuweisen und zu quantifizieren BoNT in Lebensmitteln und anderen komplexen Proben enthielten jedoch, Personal Training Anforderungen und Spezialausrüstung Grenze diese Assays 50-55. Die meisten anderen alternativen Assays sind nicht ohne weiteres auf komplexe Stichproben oder fehlt die Routine für BoNT Prüfung erforderlichen Durchsatz. Die hohe Variabilität der Lebensmittelprobe Viskosität, pH-Wert, Salzgehalt und Matrixbestandteile stellt eine besondere Herausforderung bei dem Versuch, in-vitro-Testverfahren mit einer Empfindlichkeit, die extreme Wirksamkeit von BoNT entsprechen zu entwickeln. Selbst einfache und relativ gutartig Puffersysteme, wie die von Aufwirbelung von BoNT-basierte Arzneimittel entstehen, enthalten Salz, Eiweiß, Zucker und Stabilisatoren (zB Hilfsstoffe), die wesentlichen Einfluss in vitro Wirksamkeit von BoNT 56. Toxin Reinigung wird für die genaue Prüfung der Wirksamkeit von allen, aber die einfachsten Proben 56-59 erforderlich. DieBotest Matrix-Tests wurden für die schnelle Hochdurchsatz ausgelegt und konsistente Quantifizierung von BoNT von sehr komplexen Proben mit Hilfe von Geräten häufig in Forschungslabors 56,60 gefunden. Diese Assays verwenden paramagnetischen Kügelchen kovalent an Serotyp-spezifischen Anti-BoNT-Antikörper verbunden, zu binden und zu maskieren BoNT von einer Probe und entfernen störende Matrix Verbindungen durch Waschen. Nach dem Waschen wird gebundenen BoNT proteolytischen Aktivität dann in einer optimierten Reaktionspuffer mit einem Reporter mit der BoNT-Serotyp getestet kompatibel quantifiziert. Diese Reporter sind fluorogene Proteine, bestehend aus einem N-terminalen cyan fluoreszierende Protein (GFP)-Komponente und eine C-terminale gelb fluoreszierendes Protein-Derivat (Venus)-Einheit durch ein BoNT Substrat, SNAP25 Reste 141-206 oder Synaptobrevin Reste 33-94 verbunden, die die Botest A / E oder B / D / F / G-Reporter, beziehungsweise 45. Reporter Spaltung durch BoNT wird mit Förster-Resonanzenergietransfer (FRET) überwacht. Wenn ter Reporter ist intakt, Anregung von CFP führt FRET zur Venus, Abschrecken CFP-Emission und spannende Venus Emission. Spaltung des Reporters durch BoNT verhindert FRET, was zu einem Anstieg der GFP-Emission und Abnahme der Venus-Emission. BoNT-Aktivität kann dann quantitativ mit dem Verhältnis der GFP und Venus-Emissionen gemessen werden. LOD unter 3 pg sind aus einer breiten Palette von Lebensmitteln mit einem Hochdurchsatz-96-Well-Plattenformat 56 möglich. Erhöhte Empfindlichkeit kann durch größere Probenvolumina erzielt werden, da der Test ermöglicht Konzentration des Toxins auf die Oberfläche der Kügelchen. Die Botest Matrix Assays für BoNT A, B, E und F wurden entwickelt und mit Lebensmittel-, Pharma-und Umweltproben 56,60 getestet. Hier beschreiben wir Verfahren für die Durchführung dieser Tests für den Nachweis von BoNT bei geringer Komplexität (zB Pharma-, BoNT in Puffer) und hoher Komplexität (zB Lebensmittel-, Umwelt-) Proben. Spezielle Verarbeitungsmethodenmehrere Probentypen werden in diesem Protokoll adressiert und Probentypen hier nicht beschrieben sind, können in der Regel mit einer Kombination der vorgestellten Methoden angepasst werden. Das Protokoll wurde entwickelt und getestet, mit BoNT / A, jedoch ist anpassungsfähig an andere BoNT-Serotypen unter Verwendung ihres jeweiligen Assays wie anderswo 56,60 demonstriert.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="648">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:192px;">BoTest Matrix A Botulinum Neurotoxin Detection Kit</td>
			<td style="width:107px;">BioSentinel</td>
			<td style="width:104px;">A1015</td>
			<td style="width:245px;">Detection kits for BoNT/B and F are also available.</td>
		</tr>
		<tr height="85">
			<td height="85" style="height:85px;width:192px;">Varioskan Flash fluorescence microplate reader</td>
			<td style="width:107px;">Thermo-Fisher Scientific</td>
			<td style="width:104px;">5250040</td>
			<td style="width:245px;">Most monochromator- or filter-based units with 434 nm excitation and 470 and 526 nm emission capability can be used.</td>
		</tr>
		<tr height="85">
			<td height="85" style="height:85px;width:192px;">96-well Magnetic Bead Separation Plate</td>
			<td style="width:107px;">V&#38;P Scientific&#160;</td>
			<td style="width:104px;">VP771H</td>
			<td style="width:245px;">Other magnetic plates may be used, but the plate should be designed to separate the beads to the side of the well.</td>
		</tr>
		<tr height="106">
			<td height="106" style="height:106px;width:192px;">Magnetic Bead-Compatible Plate Washer</td>
			<td style="width:107px;">BioTek&#160;</td>
			<td style="width:104px;">ELx405 VSRM</td>
			<td style="width:245px;">Optional, only required for automated plate washing.&#160; Other magnetic bead-compatible plate washers may also be used, but should be tested before use.</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:192px;">Microcentrifuge</td>
			<td style="width:107px;">Various</td>
			<td style="width:104px;">N/A</td>
			<td style="width:245px;">Optional, only required for samples needing centrifugation.</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:192px;">MixMate plate mixer</td>
			<td style="width:107px;">Eppendorf</td>
			<td style="width:104px;">22674200</td>
			<td style="width:245px;"></td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:192px;">Orbital Shaker</td>
			<td style="width:107px;">Various</td>
			<td style="width:104px;">N/A</td>
			<td style="width:245px;">Used at room temperature or at 25 &#176;C If temperature control is available</td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:192px;">EDTA-free Protease Inhibitor Tablets</td>
			<td style="width:107px;">Roche</td>
			<td style="width:104px;">4693132001</td>
			<td style="width:245px;">Only required for food or environmental testing.&#160; Protease inhibitors must be EDTA-free.</td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:192px;">BoNT/A&#160;</td>
			<td style="width:107px;">Metabiologics</td>
			<td style="width:104px;">N/A</td>
			<td style="width:245px;">Optional, only required for standardization and quantification purposes&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:192px;">Black, Flat-bottomed 96-well Plates</td>
			<td style="width:107px;">NUNC</td>
			<td style="width:104px;">237105</td>
			<td style="width:245px;">Plates should not be treated</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:192px;">96-well Plate Sealing Tape</td>
			<td style="width:107px;">Thermo Scientific</td>
			<td style="width:104px;">15036</td>
			<td style="width:245px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

isolation and quantification of botulinum neurotoxin from complex matrices using the botest matrix assays

Für Pharma-, Umwelt-, und Lebensmittelstichproben ist eine genaue Erfassung und Quantifizierung von Botulinum-Neurotoxin (BoNT) in komplexen Matrices erforderlich. Schnelle Prüfung von BoNT Lebensmittel während Ausbruch Forensik, Patientendiagnose und die Lebensmittelsicherheit Tests erforderlich, während genaue Wirksamkeitsprüfung ist für BoNT-basierten Wirkstoffproduktherstellung und die Sicherheit der Patienten erforderlich. Die weit verbreitete Maus-Bioassay für BoNT-Tests ist sehr empfindlich aber es fehlt die Präzision und Durchsatz für schnelle und Routine BoNT Tests erforderlich. Darüber hinaus hat die Verwendung von Tieren in der Bioassay Anrufe Medikament Regulierungsbehörden und Tierschutz Befürworter in den USA und im Ausland, um den Maus-Bioassay für BoNT Versuche ersetzen geführt. Mehrere in vitro-Assays Ersatz entwickelt worden, die gut mit gereinigtem BoNT in einfachen Puffern zu arbeiten, aber die meisten haben nicht gezeigt, für Tests in hoch komplexen Matrices zu sein. Hier wird ein Protokoll zum Nachweis vonBoNT in komplexen Matrices mit den Botest Matrix-Tests vorgestellt. Der Test besteht aus drei Teilen: Der erste Teil beinhaltet die Herstellung der Proben für die Prüfung, ist der zweite Teil eine Immunpräzipitation Schritt mit Anti-BoNT Antikörper-beschichteten paramagnetischen Kügelchen zu BoNT aus der Matrix zu reinigen, und der dritte Teil quantifiziert des isolierten BoNT des proteolytischen Aktivität unter Verwendung eines fluorogenen Reporter. Das Protokoll wird für die Hochdurchsatz-Tests in 96-Well-Platten mit flüssigen und festen Matrizen geschrieben und benötigt ca. 2 h manuelle Vorbereitung mit Gesamttestzeiten von 4-26 h je nach Probentyp, Toxin Last und gewünschte Empfindlichkeit. Daten für BoNT / A-Tests mit Phosphat-gepufferter Kochsalzlösung, einem Medikament, Kulturüberstand, 2% Milch und frischen Tomaten dargestellt und umfasst Erörterung kritischer Parameter für den Test erfolgreich.

Ein Diagramm, das die Schritte in der beschriebenen Protokoll ist in Fig. 2 gezeigt. Der Test benötigt zwischen 4-26 Stunden, je nach Probentyp und die gewünschte Testempfindlichkeit zu vervollständigen, aber nur ~ 2 Stunden von Hands-on-Zeit. Der Assay wird in 96-Well-Platten durchgeführt und je nach Art der Prüfung durchgeführt wird, ermöglicht Dreifachprüfung von bis zu 20 Proben einschließlich Standards pro Platte. Fig. 3 zeigt repräsentative T...

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Isolation and Quantification of Botulinum Neurotoxin From Complex Matrices Using the BoTest Matrix Assays

Die Botest Matrix Botulinum-Neurotoxin (BoNT) Nachweisassays schnell zu reinigen und zu quantifizieren BoNT aus einer Reihe von Probenmatrix. Hier präsentieren wir ein Protokoll für den Nachweis und die Quantifizierung von BoNT sowohl aus festen und flüssigen Matrices und zeigen die Assay mit BOTOX, Tomaten und Milch.

Isolierung und Quantifizierung von Botulinum Neurotoxin aus komplexen Matrices Mit den Botest Matrix Assays

Accurate detection and quantification of botulinum neurotoxin (BoNT) in complex matrices is required for pharmaceutical, environmental, and food sample ...

isolation-quantification-botulinum-neurotoxin-from-complex-matrices

Research

JoVE Journal

Neuroscience

15.9K Aufrufe.  BioSentinel Inc., Madison, WI.  Die Botest Matrix Botulinum-Neurotoxin (BoNT) Nachweisassays schnell zu reinigen und zu quantifizieren BoNT aus einer Reihe von Probenmatrix. Hier präsentieren wir ein Protokoll für den Nachweis und die Quantifizierung von BoNT sowohl aus festen und flüssigen Matrices und zeigen die Assay mit BOTOX, Tomaten und Milch. 

Serie: Isolation and Quantification of Botulinum Neurotoxin From Complex Matrices Using the BoTest Matrix Assays

Isolation and Expansion of the Adult Mouse Neural Stem Cells Using the Neurosphere Assay

Isolation and expansion of the putative neural stem cells (NSCs) from the adult murine brain was first described by Reynolds and Weiss in 1992 employing a chemically defined serum-free culture system known as the neurosphere assay (NSA). In this assay, the majority of differentiated cell types die within a few days of culture but a small population of growth factor responsive precursor cells undergo active proliferation in the presence of epidermal growth factor (EGF) and/ basic fibroblastic growth factor (bFGF). These cells form colonies of undifferentiated cells called neurospheres, which in turn can be subcultured to expand the pool of neural stem cells. Moreover, the cells can be induced to differentiate, generating the three major cell types of the CNS i.e. neurons, astrocytes, and oligodendrocytes. This assay provides an invaluable tool to supply a consistent, renewable source of undifferentiated CNS precursors, which could be used for in vitro studies and also for therapeutic purposes.
This video demonstrates the NSA method to generate and expand NSCs from the adult mouse periventricular region, and provides technical insights to ensure one can achieve reproducible neurosphere cultures. The procedure includes harvesting the brain from the adult mouse, micro-dissection of the periventricular region, tissue preparation and culture in the NSA. The harvested tissue is first chemically digested using trypsin-EDTA and then mechanically dissociated in NSC medium to achieve a single cell suspension and finally plated in the NSA. After 7-10 days in culture, the resulting primary neurospheres are ready for subculture to reach the amount of cells required for future experiments.

This video protocol demonstrates the neurosphere assay method to generate and expand neural stem cells from the adult mouse periventricular region, and provides technical insights to ensure one can achieve reproducible neurosphere cultures.

Isolation und Expansion der erwachsenen Maus Neural Stem Cells mit dem Neurosphäre Assay

Isolation and expansion of the putative neural stem cells (NSCs) from the adult murine brain was first described by Reynolds and Weiss in 1992 employing a ...

Forschung

Neurowissenschaften

Dissection and Culture of Mouse Dopaminergic and Striatal Explants in Three-Dimensional Collagen Matrix Assays

Midbrain dopamine (mdDA) neurons project via the medial forebrain bundle towards several areas in the telencephalon, including the striatum1. Reciprocally, medium spiny neurons in the striatum that give rise to the striatonigral (direct) pathway innervate the substantia nigra2. The development of these axon tracts is dependent upon the combinatorial actions of a plethora of axon growth and guidance cues including molecules that are released by neurites or by (intermediate) target regions3,4. These soluble factors can be studied in vitro by culturing mdDA and/or striatal explants in a collagen matrix which provides a three-dimensional substrate for the axons mimicking the extracellular environment. In addition, the collagen matrix allows for the formation of relatively stable gradients of proteins released by other explants or cells placed in the vicinity (e.g. see references 5 and 6). Here we describe methods for the purification of rat tail collagen, microdissection of dopaminergic and striatal explants, their culture in collagen gels and subsequent immunohistochemical and quantitative analysis. First, the brains of E14.5 mouse embryos are isolated and dopaminergic and striatal explants are microdissected. These explants are then (co)cultured in collagen gels on coverslips for 48 to 72 hours in vitro. Subsequently, axonal projections are visualized using neuronal markers (e.g. tyrosine hydroxylase, DARPP32, or &beta;III tubulin) and axon growth and attractive or repulsive axon responses are quantified. This neuronal preparation is a useful tool for in vitro studies of the cellular and molecular mechanisms of mesostriatal and striatonigral axon growth and guidance during development. Using this assay, it is also possible to assess other (intermediate) targets for dopaminergic and striatal axons or to test specific molecular cues.

Explants from the midbrain dopamine system and striatum are used in a collagen matrix assay for the in vitro analysis of mesostriatal and striatonigral pathway development. In this assay axonal outgrowth and guidance can be manipulated and quantified. It can also be modified for assessing other regions or molecular cues.

Dissection und Kultur von Maus-dopaminergen und Striatale Explantate in dreidimensionalen Kollagen-Matrix-Assays

Midbrain dopamine (mdDA) neurons project via the medial forebrain bundle towards several areas in the telencephalon, including the striatum1. ...

Wholemount Immunohistochemistry for Revealing Complex Brain Topography

The repeated and well-understood cellular architecture of the cerebellum make it an ideal model system for exploring brain topography. Underlying its relatively uniform cytoarchitecture is a complex array of parasagittal domains of gene and protein expression. The molecular compartmentalization of the cerebellum is mirrored by the anatomical and functional organization of afferent fibers. To fully appreciate the complexity of cerebellar organization we previously refined a wholemount staining approach for high throughput analysis of patterning defects in the mouse cerebellum. This protocol describes in detail the reagents, tools, and practical steps that are useful to successfully reveal protein expression patterns in the adult mouse cerebellum by using wholemount immunostaining. The steps highlighted here demonstrate the utility of this method using the expression of zebrinII/aldolaseC as an example of how the fine topography of the brain can be revealed in its native three-dimensional conformation. Also described are adaptations to the protocol that allow for the visualization of protein expression in afferent projections and large cerebella for comparative studies of molecular topography. To illustrate these applications, data from afferent staining of the rat cerebellum are included.

Neural circuits are topographically organized into functional compartments with specific molecular profiles. Here, we provide the practical and technical steps for revealing global brain topography using a versatile wholemount immunohistochemical staining approach. We demonstrate the utility of the method using the well-understood cytoarchitecture and circuitry of cerebellum.

Wholemount Immunhistochemie für die Aufdeckung von komplexen Gehirn Topographie

The repeated and well-understood cellular architecture of the cerebellum make it an ideal model system for exploring brain topography. Underlying its ...

Isolation and Culture of Endothelial Cells from the Embryonic Forebrain

Embryonic brain endothelial cells can serve as an important tool in the study of angiogenesis and neurovascular development and interactions. The two vascular networks of the embryonic forebrain, pial and periventricular, are spatially distinctive and have different origins and growth patterns. Endothelial cells from the pial and periventricular vascular networks have unique gene expression profiles and functions. Here we present a step-by-step protocol for isolation, culture, and verification of pure populations of endothelial cells from the periventricular vascular network (PVECs) of the embryonic forebrain (telencephalon). In this approach, telencephalon devoid of pial membrane obtained from embryonic day 15 mice is minced, digested with collagenase/dispase, and dispersed mechanically into a single cell suspension. PVECs are purified from cell suspension using positive selection with anti-CD-31/PECAM-1 antibody conjugated to MicroBeads using a strong magnetic separation method. Purified cells are cultured on collagen 1&#160;coated culture dishes in endothelial cell culture medium until they become confluent and further subcultured. PVECs obtained with this protocol exhibit cobblestone and spindle shaped phenotypes, as visualized by phase-contrast light microscopy and fluorescence microscopy. Purity of PVEC cultures was established with endothelial cell markers. In our hands, this method reliably and consistently yields pure populations of PVECs. This protocol will benefit studies aimed at gaining mechanistic insights into forebrain angiogenesis, understanding PVEC interactions, and cross-talks with neuronal cell types and holds tremendous potential for therapeutic angiogenesis.

This video demonstrates an easy and reliable strategy for preparation of pure cultures of endothelial cells from the embryonic forebrain within 10-12 days and will be useful for research focused on many aspects of cerebral angiogenesis.

Isolierung und Kultivierung von Endothelzellen aus dem embryonalen Vorderhirn

Embryonic brain endothelial cells can serve as an important tool in the study of angiogenesis and neurovascular development and interactions. The two ...

Production and Isolation of Axons from Sensory Neurons for Biochemical Analysis Using Porous Filters

Neuronal axons use specific mechanisms to mediate extension, maintain integrity, and induce degeneration. An appropriate balance of these events is required to shape functional neuronal circuits. The protocol described here explains how to use cell culture inserts bearing a porous membrane (filter) to obtain large amounts of pure axonal preparations suitable for examination by conventional biochemical or immunocytochemical techniques. The functionality of these filter inserts will be demonstrated with models of developmental pruning and Wallerian degeneration, using explants of embryonic dorsal root ganglion. Axonal integrity and function is compromised in a wide variety of neurodegenerative pathologies. Indeed, it is now clear that axonal dysfunction appears much earlier in the course of the disease than neuronal soma loss in several neurodegenerative diseases, indicating that axonal-specific processes are primarily targeted in these disorders. By obtaining pure axonal samples for analysis by molecular and biochemical techniques, this technique has the potential to shed new light into mechanisms regulating the physiology and pathophysiology of axons. This in turn will have an impact in our understanding of the processes that drive degenerative diseases of the nervous system.

This article describes a neuronal culture system that can be used to obtain large quantities of pure axonal samples for biochemical and immunocytochemical analyses. This technique will allow an improved understanding of normal axonal physiology and signaling pathways leading to neurodegeneration.

Produktion und Isolierung der Axone von Sinneszellen für Biochemische Analyse mit Porous Filter

Neuronal axons use specific mechanisms to mediate extension, maintain integrity, and induce degeneration. An appropriate balance of these events is ...

A High Content Imaging Assay for Identification of Botulinum Neurotoxin Inhibitors

Synaptosomal-associated protein-25 (SNAP-25) is a component of the soluble NSF attachment protein receptor (SNARE) complex that is essential for synaptic neurotransmitter release. Botulinum neurotoxin serotype A (BoNT/A) is a zinc metalloprotease that blocks exocytosis of neurotransmitter by cleaving the SNAP-25 component of the SNARE complex. Currently there are no licensed medicines to treat BoNT/A poisoning after internalization of the toxin by motor neurons. The development of effective therapeutic measures to counter BoNT/A intoxication has been limited, due in part to the lack of robust high-throughput assays for screening small molecule libraries. Here we describe a high content imaging (HCI) assay with utility for identification of BoNT/A inhibitors. Initial optimization efforts focused on improving the reproducibility of inter-plate results across multiple, independent experiments. Automation of immunostaining, image acquisition, and image analysis were found to increase assay consistency and minimize variability while enabling the multiparameter evaluation of experimental compounds in a murine motor neuron system.

Botulinum neurotoxin is one of the most potent toxins among Category-A biothreat agents, yet a post-exposure therapeutic is not available. The high content imaging approach is a powerful methodology for identifying novel inhibitors as it enables multiparameter screening using biologically relevant motor neurons, the primary target of this toxin.

Ein hoher Gehalt Imaging Assay zur Identifizierung von Botulinum Neurotoxin-Inhibitoren

Synaptosomal-associated protein-25 (SNAP-25) is a component of the soluble NSF attachment protein receptor (SNARE) complex that is essential for synaptic ...

External Excitation of Neurons Using Electric and Magnetic Fields in One- and Two-dimensional Cultures

A neuron will fire an action potential when its membrane potential exceeds a certain threshold. In typical activity of the brain, this occurs as a result of chemical inputs to its synapses. However, neurons can also be excited by an imposed electric field. In particular, recent clinical applications activate neurons by creating an electric field externally. It is therefore of interest to investigate how the neuron responds to the external field and what causes the action potential. Fortunately, precise and controlled application of an external electric field is possible for embryonic neuronal cells that are excised, dissociated and grown in cultures. This allows the investigation of these questions in a highly reproducible system.
In this paper some of the techniques used for controlled application of external electric field on neuronal cultures are reviewed. The networks can be either one dimensional, i.e. patterned in linear forms or allowed to grow on the whole plane of the substrate, and thus two dimensional. Furthermore, the excitation can be created by the direct application of electric field via electrodes immersed in the fluid (bath electrodes) or by inducing the electric field using the remote creation of magnetic pulses.

Neuronal cultures are a good model for studying emerging brain stimulation techniques via their effect on single neurons or a population of neurons. Presented here are different methods for stimulation of patterned neuronal cultures by an electric field produced directly by bath electrodes or induced by a time-varying magnetic field.

Externe Anregung von Neuronen mittels elektrische und magnetische Felder in One- und Zweidimensionale Kulturen

A neuron will fire an action potential when its membrane potential exceeds a certain threshold. In typical activity of the brain, this occurs as a result ...

Enumeration of Neural Stem Cells Using Clonal Assays

Neural stem cells (NSCs) have the ability to self-renew and generate the three major neural lineages &#8212; astrocytes, neurons and oligodendrocytes. NSCs and neural progenitors (NPs) are commonly cultured in vitro as neurospheres. This protocol describes in detail how to determine the NSC frequency in a given cell population under clonal conditions. The protocol begins with the seeding of the cells at a density that allows for the generation of clonal neurospheres. The neurospheres are then transferred to chambered coverslips and differentiated under clonal conditions in conditioned medium, which maximizes the differentiation potential of the neurospheres. Finally, the NSC frequency is calculated based on neurosphere formation and multipotency capabilities. Utilities of this protocol include the evaluation of candidate NSC markers, purification of NSCs, and the ability to distinguish NSCs from NPs. This method takes 13 days to perform, which is much shorter than current methods to enumerate NSC frequency.

Neural stem cells (NSCs) refer to cells&#160;which can self-renew and differentiate into the three neural lineages. Here, we describe a protocol to determine NSC frequency in a given cell population using neurosphere formation and differentiation under clonal conditions.

Enumeration neuraler Stammzellen verwenden Geklonte Assays

Neural stem cells (NSCs) have the ability to self-renew and generate the three major neural lineages &#8212; astrocytes, neurons and oligodendrocytes. ...

Isolation and Culture of Adult Neural Stem Cells from the Mouse Subcallosal Zone

Adult neural stem cells (aNSCs) can be used for the regeneration of damaged brain tissue. NSCs have the potential for differentiation and proliferation into three types of cells: neurons, astrocytes, and oligodendrocytes. Identifying aNSC-derived regions and characterizing the aNSC properties are critical for the potential use of aNSCs and for the elucidation of their role in neural regeneration. The subcallosal zone (SCZ), located between white matter and the hippocampus, has recently been reported to contain aNSCs and continuously give rise to neuroblasts. A low percentage of aNSCs from the SCZ is differentiated into neurons; most cells are differentiated into glial cells, such as oligodendrocytes and astrocytes. These cells are suggested to have a therapeutic potential for traumatic cortical injury. This protocol describes in detail the process to generate SCZ-aNSCs from an adult mouse brain. A brain matrix with intervals of 1 mm is used to obtain the SCZ-containing coronal slices and to precisely dissect the SCZ from the whole brain. The SCZ sections are initially subjected to a neurosphere culture. A well-developed culture system allows for the verification of their characteristics and can increase research on NSCs. A neurosphere culture system provides a useful tool for determining proliferation and collecting the genuine NSCs. A monolayer culture is also an in vitro system to assay proliferation and differentiation. Significantly, this culture system provides a more homogenous environment for NSCs than the neurosphere culture system. Thus, using a discrete brain region, these culture systems will be helpful for expanding our knowledge about aNSCs and their applications for therapeutic uses.

Establishing culture systems for the expansion of adult neural stem cells (aNSCs) allows for the examination and application of aNSCs for therapy. The subcallosal zone (SCZ) has recently been recognized as a novel neuroblast-forming region in adult mice. Here, methods for the isolation, expansion, and differentiation of SCZ-aNSCs are described.

Isolierung und Kultur von adulten neuralen Stammzellen aus der Maus subcallosa Zone

Adult neural stem cells (aNSCs) can be used for the regeneration of damaged brain tissue. NSCs have the potential for differentiation and proliferation ...

Light-Induced Molecular Adsorption of Proteins Using the PRIMO System for Micro-Patterning to Study Cell Responses to Extracellular Matrix Proteins

Cells sense a variety of extracellular cues, including the composition and geometry of the extracellular matrix, which is synthesized and remodeled by the cells themselves. Here, we present the method of Light-Induced Molecular Adsorption of Proteins (LIMAP) using the PRIMO system as a patterning technique to produce micro-patterned extracellular matrix (ECM) substrates using a single or combination of proteins. The method enables printing of ECM patterns in micron resolution with excellent reproducibility. We provide a step-by-step protocol and demonstrate how this can be applied to study the processes of neuronal pathfinding. LIMAP has significant advantages over existing micro-printing methods in terms of the ease of patterning more than one component and the ability to generate a pattern with any geometry or gradient. The protocol can easily be adapted to study the contribution of almost any chemical component towards cell fate and cell behavior. Finally, we discuss common issues that can arise and how these can be avoided.

Our overall aim is to understand how cells sense extracellular cues that lead to directed axonal growth. Here, we describe the methodology of Light-Induced Molecular Adsorption of Proteins, used to produce defined micro-patterns of extracellular matrix components in order to study specific events that govern axon outgrowth and pathfinding.

Lichtinduzierte molekulare Adsorption von Proteinen mit dem PRIMO-System für Mikro-Patterning zur Untersuchung von Zellreaktionen auf extrazelluläre Matrixproteine

Cells sense a variety of extracellular cues, including the composition and geometry of the extracellular matrix, which is synthesized and remodeled by the ...