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Method Article
Ce protocole de dissociation des cellules neurales est destiné aux échantillons avec une faible quantité de matière première et donne une suspension unicellulaire hautement viable pour l’analyse en aval, avec des étapes de fixation et de coloration facultatives.
Ce protocole de dissociation neuronale (une adaptation du protocole accompagnant un kit commercial de dissociation du cerveau adulte) optimise le traitement des tissus en préparation d’une analyse détaillée en aval telle que la cytométrie en flux ou le séquençage unicellulaire. La dissociation neuronale peut être réalisée par dissociation mécanique (comme l’utilisation de filtres, de techniques de hachage ou de trituration par pipette), la digestion enzymatique ou une combinaison de ceux-ci. La nature délicate des cellules neuronales peut compliquer les efforts pour obtenir la véritable suspension unicellulaire hautement viable avec un minimum de débris cellulaires nécessaires à l’analyse unicellulaire. Les données démontrent que cette combinaison de dissociation mécanique automatisée et de digestion enzymatique donne systématiquement une suspension unicellulaire hautement viable (>90%), surmontant les difficultés susmentionnées. Bien que quelques-unes des étapes nécessitent une dextérité manuelle, ces étapes réduisent la manipulation des échantillons et la perte potentielle de cellules. Ce manuscrit détaille chaque étape du processus pour équiper d’autres laboratoires afin de dissocier avec succès de petites quantités de tissu neural en préparation d’une analyse en aval.
L’hippocampe a été décrit pour la première fois par un anatomiste bolognais, Giulio Cesare Aranzio, dans les années 15001. En nommant cette nouvelle structure, Aranzio s’est probablement inspiré de sa ressemblance étrange avec l’hippocampe du genre Hippocampe1. L’hippocampe est impliqué dans les réponses au stress, mais est largement connu pour son rôle dans l’apprentissage et la mémoire. Plus précisément, l’hippocampe est responsable de l’encodage et de la récupération de la mémoire déclarative et spatiale1.
L’hippocampe, ou hippocampe proprement dit, est divisé en sous-champs CA1 (cornu ammonis), CA2 et CA31. Comparé au reste du système nerveux, l’hippocampe présente plusieurs caractéristiques déterminantes uniques, notamment sa plasticité et son potentiel de neurogenèse en cours2. La neurogenèse est le processus de prolifération et de différenciation des cellules souches neurales, suivi de leur intégration dans le réseau neuronal préexistant. La neurogenèse est limitée à la zone sous-granulaire du gyrus denté et à la zone sous-ventriculaire des ventricules latéraux (et des bulbes olfactifs)3. Bien que la neurogenèse soit abondante dans l’embryogenèse, il s’agit d’un processus qui dure toute la vie 3,4. En tant que tel, cette discussion se concentrera sur la neurogenèse adulte dans l’hippocampe.
Les zones sous-ventriculaires et sous-granulaires sont des niches neurogènes contenant des cellules épendymaires et vasculaires, ainsi que des lignées immatures et matures de cellules souches neurales5. Les microglies contribuent à ces niches en tant que cellules immunitaires pour réguler la neurogenèse6. Les cellules progénitrices neurales sont des descendants de cellules souches neurales7. Trois types de progéniteurs neuronaux sont présents dans la zone sous-ventriculaire : les cellules radiales de type B de type glie, les progéniteurs amplificateurs de transit de type C et les neuroblastes de type A 3,8. Les cellules progénitrices neurales de type B qui se divisent lentement dans la zone sous-ventriculaire peuvent se différencier en cellules de type C8 qui se divisent rapidement. Par la suite, les cellules de type C se différencient en cellules de type A8. Ces neuroblastes migrent à travers le flux migratoire rostral vers le bulbe olfactif avant de se différencier en interneurones ou oligodendrocytes9. Ces interneurones du bulbe olfactif sont la clé de la mémoire olfactive à court terme et de l’apprentissage associatif, tandis que les oligodendrocytes myélisent les axones du corps calleux9. La majorité de la neurogenèse adulte se produit dans la zone sous-granulaire du gyrus denté, où se trouvent les progéniteurs neuronaux radiaux de type 1 et non radicaux de type 23. La plupart des cellules progénitrices neurales sont destinées à devenir des neurones granulaires dentés et des astrocytes10. Reliés par des jonctions lacunaires, les astrocytes forment des réseaux pour moduler la plasticité, l’activité synaptique et l’excitabilité neuronale5. En tant que neurone excitateur primaire du gyrus denté, les cellules granulaires fournissent une entrée du cortex entorhinal à la région CA311.
Les populations de cellules souches neurales peuvent être isolées à l’aide de stratégies d’isolement immunomagnétiques ou immunofluorescentes12,13. Le tissu neural est particulièrement difficile à dissocier; les efforts déployés pour ce faire aboutissent souvent à des échantillons dont la viabilité cellulaire est médiocre et/ou ne parviennent pas à produire la suspension unicellulaire nécessaire pour l’analyse en aval. La dissociation neuronale peut être réalisée par dissociation mécanique (comme l’utilisation de filtres, de techniques de hachage ou de trituration par pipette), la digestion enzymatique ou une combinaison de techniques14,15. Dans une étude évaluant les méthodes de dissociation neuronale, la viabilité et la qualité de la dissociation mécanique manuelle par trituration pipette par rapport aux combinaisons de trituration pipette et de digestion avec diverses enzymes ont été comparées15. La qualité a été classée en fonction de la quantité d’amas cellulaires et d’ADN ou de débris subcellulaires dans la suspension préparée15. Les suspensions de tumeurs gliales soumises à une dissociation mécanique manuelle seule avaient une viabilité cellulaire significativement plus faible que les traitements par dispase ou une combinaison de DNase, de collagénase et de hyaluronidase15. Volovitz et coll. ont reconnu la variation de la viabilité et de la qualité entre les différentes méthodes et ont souligné qu’une dissociation inadéquate peut réduire la précision de l’analyse en aval15.
Dans une étude distincte, les auteurs ont comparé plus de 60 méthodes et combinaisons différentes de dissociation de cellules neuronales cultivées14. Ces méthodes comprenaient huit variantes différentes de la dissociation mécanique manuelle par trituration pipette, une comparaison de l’incubation avec cinq enzymes individuelles à trois intervalles différents et diverses combinaisons de dissociation mécanique avec digestion enzymatique ou combinaison de deux enzymes14. Aucune des méthodes mécaniques n’a donné une suspension monocellulaire14. Quatre des traitements enzymatiques simples, dix des traitements enzymatiques combinés et quatre des combinaisons de dissociation mécanique avec digestion enzymatique ont donné une suspension unicellulaire14. La digestion enzymatique avec TrypLE suivie de Trypsine-EDTA a le plus efficacement dissocié les échantillons14. Incidemment, les échantillons traités avec du TrypLE et/ou de la Trypsine-EDTA avaient tendance à former des amas gélatineux14. Bien que cette étude ait été réalisée sur des cellules cultivées, elle parle des lacunes de la trituration pipette ou de la digestion enzymatique seule.
Les comparaisons côte à côte de la dissociation mécanique manuelle et automatisée font défaut. Cependant, un groupe a effectué une cytométrie en flux pour comparer la dissociation mécanique manuelle et semi-automatisée de cerveaux entiers de souris en conjonction avec des kits commerciaux de dissociation enzymatique de papaïne ou de trypsine16. Le traitement avec le dissociateur a donné des cellules viables de manière plus cohérente16. Après la dissociation, les auteurs ont également isolé des cellules Prominin-1, des cellules précurseurs neuronales et des microglies16. Pour deux des trois populations de cellules isolées, la pureté des cellules isolées était légèrement plus élevée lorsque les échantillons étaient traités avec le dissociateur, par rapport à16 manuellement. Reiß et al. ont noté que la variabilité d’une personne à l’autre dans la technique de pipetage entrave la reproductibilité du rendement viable de la population cellulaire dans la dissociation tissulaire16. Les auteurs ont conclu que la dissociation mécanique automatisée normalise le traitement des échantillons16.
La méthode de dissociation décrite dans ce manuscrit est une combinaison de dissociation mécanique entièrement automatisée et de digestion enzymatique, en utilisant des solutions accompagnant un kit commercial de dissociation cérébrale adulte17. Contrairement aux protocoles standard, ce protocole optimisé réduit la manipulation des échantillons, produit une suspension unicellulaire hautement viable et est destiné au traitement de quantités minimales de tissu de départ.
Les expériences ont été menées conformément aux normes éthiques approuvées par le Comité institutionnel de soins et d’utilisation des animaux de l’UAMS. Des souris femelles de type sauvage C57Bl6/J âgées de 6 mois ont été achetées et logées en groupe (4 souris par cage) sous un cycle clair/sombre constant de 12 h.
1. Préparation des réactifs
2. Journée d’expérimentation
3. Perfusion
4. Dissection
5. Préparer le mélange d’enzymes 1 et 2 pour chaque échantillon
REMARQUE : Pour les volumes supérieurs à 2 mL, utiliser une pipette sérologique de 10 mL; pour les volumes, 200 μL-2 mL, utiliser une pipette de 1000 μL; pour les volumes, 21-199 μL, utilisez une pipette de 200 μL; pour les volumes, 2-20 μL, utilisez une pipette de 20 μL; pour les volumes inférieurs à 2 μL, utilisez une pipette de 0 à 2 μL.
6. Protocole de dissociation cérébrale adulte17
REMARQUE: Lorsque vous travaillez avec des échantillons, les tubes doivent être placés dans un rack à tubes à température ambiante pendant que BSA et D-PBS restent sur la glace, sauf indication contraire.
7. Enlèvement des débris
8. Nombre de cellules
9. Tache vivante/morte
10. Fixation (facultatif)
11. Cytométrie en flux
Les échantillons ont été traités avec un cytomètre en flux dans une installation centrale, et les données résultantes ont été évaluées à l’aide d’un progiciel d’analyse en flux. Auparavant, les contrôles de compensation étaient analysés - la tache vivante / morte et le contrôle négatif. Si plusieurs fluorochromes sont utilisés, des témoins de fluorescence moins un (FMO) et des témoins à coloration unique doivent être préparés pour chaque anticorps. La compensation du chevauchement spectral p...
Plusieurs étapes de ce protocole de dissociation neurale nécessitent une technique compétente et une dextérité - perfusion, aspiration de surnageant et élimination de la myéline. Tout au long du processus de perfusion, les organes internes doivent rester intacts (en plus de retirer le diaphragme et de couper le cœur); cela inclut d’éviter les cavités supérieures du cœur avec l’aiguille papillon. Bien que la quantité de solution saline avec héparine nécessaire varie, le liquide transparent qui s’écou...
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Nous remercions Aimee Rogers d’avoir fourni une formation pratique et un soutien continu aux produits. Nous remercions la Dre Amanda Burke d’avoir continuellement résolu les questions et clarifié les discussions. Nous remercions Meredith Joheim et le groupe de communication scientifique de l’UAMS pour l’édition grammaticale et la mise en forme de ce manuscrit. Cette étude a été soutenue par NIH R25GM083247 et NIH 1R01CA258673 (A.R.A).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1.5 mL Microcentrifuge Tubes | Fisher Scientific | 02-682-003 | Basix, assorted color |
15 mL Falcon Tubes | Becton Dickinson Labware Europe | 352009 | Polystyrene |
25 mL Serological Pipets | Fisher Scientific | 14-955-235 | |
5 mL Round Bottom Polystyrene Test Tube | Falcon | 352052 | |
500 mL Vacuum Filter/ Storage Bottle System | Corning | 431097 | |
70 μm cell strainer | Fisher Scientific | 08-771-2 | |
Adult Brain Dissociation Kit | Miltenyi Biotec | 130-107-677 | Contains Enzyme P, Buffer Z, Buffer Y, Enzyme A, Buffer A, Debris Removal Solution |
Aluminum Foil | Fisher Scientific | 01-213-105 | |
Anti-ACSA-2-PE-Vio770, mouse, clone REA969 | Miltenyi Biotec | 130-116-246 | |
Anti-Myelin Basic Protein | Sigma-Aldrich | M3821-100UG | |
Anti-PSA-NCAM-PE, human, mouse and rat, Clone 2-2B | Miltenyi Biotec | 130-117-394 | |
BD LSRFortessa | BD | ||
BSA | Sigma-Aldrich | A7906-50G | |
CD11b-VioBlue, mouse, Clone REA592 | Miltenyi Biotec | 130-113-810 | |
CD31 Antibody | Miltenyi Biotec | 130-111-541 | |
Ceramic Hot Plate Stirrer | Fisher Scientific | 11-100-100SH | |
Dimethyl Sulfoxide | Fisher Scientific | BP231-100 | |
Ethanol | Pharmco by Greenfield Global | 111000200 | |
Falcon 50 mL Conical Centrifuge Tubes | Fisher Scientific | 14-432-22 | |
Fine Scissors - Sharp | Fine Science Tools | 14060-09 | Perfusion |
FlowJo | BD | (v10.7.0) | |
gentleMACS C Tubes | Miltenyi Biotec | 130-093-237 | |
gentleMACS Octo Dissociator with Heaters | Miltenyi Biotec | 130-096-427 | |
Gibco DPBS (1X) | ThermoFisher Scientific | 14190144 | |
Glass Beaker | Fisher Scientific | 02-555-25A | |
Heparin sodium | Fresenius Kabi | 504011 | |
LIVE/DEAD Fixable Aqua Dead Cell Stain Kit | ThermoFisher | L34965 | |
Magnetic Stir Bar | Fisher Scientific | 14-513-51 | |
Noyes Spring Scissors | Fine Science Tools | 15012-12 | Dissection |
Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | 441244-3KG | Prilled, 95% |
Pipette tips GP LTS 20 µL 960A/10 | Rainin | 30389270 | |
Pipette Tips GP LTS 250 µL 960A/10 | Rainin | 30389277 | |
Pipette tips RT LTS 1000 µL FL 768A/8 | Rainin | 30389213 | |
Rainin Pipet-Lite XLS (2, 20, 200, 1000 μL) | Rainin | 30386597 | |
RBXMO FITC XADS | Fisher Scientific | A16167 | |
Round Ice Bucket with Lid | Fisher Scientific | 07-210-129 | |
Round-Bottom Tubes with Cell Strainer Cap | Falcon | 100-0087 | |
S1 Pipet Fillers | ThermoFisher Scientific | 9541 | |
Spatula & Probe | Fine Science Tools | 10090-13 | Dissection & Perfusion |
Surflo Winged Infusion Set 23 G x 3/4" | Termuno | SV-23BLK | Butterfly needle |
Test Tube Rack | Fisher Scientific | 14-809-37 | |
Thermo Scientific Legend XTR Centrifuge | ThermoFisher | discontinued | Or other standard table top centrifuge |
Variable-Flow Peristaltic Pump | Fisher Scientific | 13-876-2 | Low-flow model |
VetFlo Starter Kit for Mice | Kent Scientific | VetFlo-MSEKIT | Anesthesia mask, tubing, induction chamber, charcoal canisters |
VetFlo Vaporizer Single Channel Anesthesia System | Kent Scientific | VetFlo-1210S | 0.2–4 LPM |
Vi-CELL XR Cell Viability Analyzer | Beckman Coulter Life Sciences | 731196 | Cell Counting |
Vi-CELL XR 4 Bags of Sample Vials | Beckman Coulter Life Sciences | 383721 | Cell Counting |
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