Nous sommes reconnaissants envers le Dr Magdalena Götz pour sa contribution au cours de l&#39;élaboration de ce protocole. Nous remercions le Dr Marius Wernig (Stanford University) pour généreusement nous fournir la séquence codante de Sox2. Nous sommes également très reconnaissants envers le Dr Alexandra Lepier pour la production de virus. Ce travail a été financé par des subventions de la Deutsche Forschungsgemeinschaft (BE 4182/2-2) et le BMBF (01GN1009A) à BB, et le ministère bavarois des Sciences, de la Recherche et des Arts à MK et BBCS reçu des fonds du SYSTHER binational INREMOS Institut virtuel (ministères fédéral allemand et slovène de l&#39;éducation et de la recherche) et la DFG (SFB 824).

1. Isolement et culture des cellules cerveau humain adulte Les expériences impliquant des tissus humains doivent être effectués en conformité avec toutes les réglementations gouvernementales et institutionnelles pertinentes concernant l&#39;utilisation de matériel humain à des fins de recherche. Le présent protocole a été élaboré en conformité avec l&#39;approbation par le comité d&#39;éthique de la Faculté de médecine de la LMU Munich et le consentement éclairé de tous les patients. Ce protocole de préparation des cultures de l&#39;adulte cortex cérébral humain a été créé à l&#39;aide de l&#39;échantillon des patients des deux sexes atteints d&#39;épilepsie du lobe temporal ou d&#39;autres lésions profondes non-traumatiques, non malignes. Le tissu obtenu à partir de la salle d&#39;opération constituée exclusivement le canal d&#39;accès à la lésion cérébrale et donc est considérée comme saine. La tranche d&#39;âge des patients était de 19-70 ans. <ol><li> Préparer un milieu de croissance par addition de sérum de veau foetal inactivé par la chaleur(FCS) de DMEM riche en glucose avec GlutaMAX pour obtenir une concentration finale de 20% de FCS. Ajouter 5 ml de pénicilline / streptomycine à un total de 500 ml de milieu de croissance. Effectuez cette et toutes les étapes ultérieures nécessitant des conditions de culture stériles sous une hotte à flux laminaire approprié. </li><li> Maintenir l&#39;adulte biopsie du cerveau humain obtenu à partir de la salle d&#39;opération dans une solution saline équilibrée de Hanks avec CaCl 2 et MgCl 2 (HBSS) moyen compris HEPES (10 mM de concentration finale) sur de la glace jusqu&#39;à transformation. Commencer le traitement dès que possible. </li><li> Pour démarrer la dissociation dans des cellules individuelles, transférer le tissu dans une boîte de Pétri de 65 mm et émincer en petits morceaux à l&#39;aide de deux à usage unique scalpels stériles. Pour la digestion enzymatique en utilisant 6.3 ml TrypLE dans un tube conique de 15 ml et incuber pendant 15 à 30 min à 37 ° C dans un bain d&#39;eau. </li><li> Ajouter 1 volume de milieu de culture préchauffé afin de faciliter la dissociation et triturer doucement la solution contenant les morceaux de tissu vers le haut et vers le bas en utilisant d&#39;abordune pipette jetable de 5 ml, puis à l&#39;aide d&#39;une pipette Pasteur en verre jusqu&#39;à ce que l&#39;homogénéisation de la suspension cellulaire. Typiquement, des morceaux de tissus résiduels, principalement constitués de la matière blanche, resteront dans la suspension. </li><li> Centrifuger à 157 g pendant 5 min et remettre en suspension le culot dans la quantité appropriée de milieu de croissance (10 ml par flacon de culture non revêtue T75). Utilisez un flacon de culture T75 pour une biopsie de 5-10 mm de diamètre en taille et en extrapoler en cas de plus gros spécimens. </li><li> Placer les cellules dans un incubateur à 37 ° C avec 5% de CO 2 et de 5% d&#39;O 2. </li><li> Remplacer la moitié du milieu tous les 3-4 jours jusqu&#39;à ce que les cellules ont atteint la confluence. Cela prend habituellement de deux semaines (dénommé passage 0 [P0]). </li></ol> Expansion 2. In vitro et caractérisation des cellules cerveau humain adulte <ol><li> Dans l&#39;expansion in vitro: <ol><li> Aspirer le milieu de culture et laver avec tampon phosphate salin (PBS), conserver à température ambiante temperature, avant d&#39;ajouter 3 ml TrypLE. </li><li> Incuber à 37 ° C pendant 5 à 10 min jusqu&#39;à ce que la plupart des cellules détachées. Tapoter doucement les flacons pour faciliter le levage des cellules; après addition de 3 volumes de milieu de croissance, transférer les cellules dans un tube conique de 15 ml et centrifuger à 157 g pendant 5 min et remettre en suspension les cellules dans la quantité appropriée de milieu de croissance. </li><li> Passage des cellules à un rapport de 1:3 pour un rendement optimal dans de nouveaux flacons de culture de cellules T75. Note: Nous avons repiquées ces cellules jusqu&#39;à P5 sans aucun signe de réduction de l&#39;efficacité de la reprogrammation. Bien au P0 la culture contient une fraction considérable de cellules endothéliales (évaluée par l&#39;expression de CD34), à des passages ultérieurs de leur nombre devient négligeable. </li></ol></li><li> Caractérisation des cultures adultes du cerveau humain: <ol><li> Immunocytochimie: <ol><li> Pour la caractérisation des cellules, semences ~ 60 000 cellules sur la poly-D-lysine couvercle en verre glisse dans 500 pi mediu de croissance fraism dans des plaques à 24 puits pour culture de tissus et incuber à 37 ° C avec 5% de CO 2 et de 5% d&#39;O 2. </li><li> Pour une analyse immunocytochimique des cellules cultivées du cerveau humain éliminer le milieu et laver 3 fois avec 1 ml de PBS. </li><li> Fixer les cellules en ajoutant 500 ul de paraformaldehyde à 4% dans du PBS pendant 15 min à température ambiante. </li><li> Transférer le couvercle de verre se glisse dans une chambre de coloration approprié humidifié et bloquer avec 80 ul de PBS contenant 3% d&#39;albumine de sérum bovin (BSA) et 0,5% de Triton X-100 pendant 1 heure à température ambiante. </li><li> Ajouter des anticorps primaires dilués dans la même solution (pour les facteurs de dilution, voir le tableau des réactifs et du matériel spécifiques) et incuber une nuit à 4 ° C ou 1 h à température ambiante. Remarque: Une fraction substantielle mais en faisant varier des cellules à ce stade de la culture sont immunoréactives pour la croissance β du récepteur du facteur dérivé des plaquettes (PDGFRß), groupe de différenciation 146 (CD146), NG2 chondroïtine sulfate protéoglycane, et l&#39;actine musculaire lisse (SMA), c&#39;est à dire des marqueurs caractéristiques des péricytes microvasculaires associées. Seule une minorité (&lt;1%) expriment les marqueurs astroglials protéine acide fibrillaire gliale (GFAP) et S100β. En outre, à ce stade, la culture doit être dépourvu de toutes les cellules exprimant le marqueur neuronal ßlll-tubuline. Utilisez plusieurs combinaisons d&#39;anticorps primaire pour co-étiquetage des différents marqueurs. Une autre confirmation de l&#39;expression de marqueurs gliaux, neuronaux, endothéliales et péricytes peut être obtenue par transcription inverse et réaction en temps réel en chaîne par polymérase quantitative (qui n&#39;est pas décrit dans ce protocole). </li><li> Après l&#39;incubation avec les anticorps primaires laver trois fois avec 1 ml de PBS et ajouter les anticorps secondaires correspondants (dans les dilutions appropriées) à la solution de coloration et incuber 1 h à température ambiante dans l&#39;obscurité. Laver les cellules avec du PBS 3X. Si nécessaire, avant montage inclure coloration avec DAPI pendant 5 min à mangertempérature. </li><li> Utilisation antifading milieu de montage et d&#39;analyser les lamelles en utilisant un microscope à épifluorescence ou un microscope confocal. </li></ol></li><li> Cytométrie en flux: <ol><li> Pour l&#39;analyse de l&#39;expression des marqueurs de surface en utilisant la cytométrie en flux, les cellules se développer jusqu&#39;à confluence en T25 ou T75 non revêtue des flacons de culture cellulaire. </li><li> Détacher les cellules en utilisant TrypLE comme décrit précédemment et remettre en suspension dans une solution de coloration constitué de PBS + 0,5% de BSA. Par réaction de coloration, remettre en suspension 100,000-200,000 cellules dans 100 ul de solution de coloration. Préparer les réactions de coloration uniques par anticorps utilisés (CD146-FITC, CD140b-PE, CD34-APC, CD13-FITC, des anticorps témoins d&#39;isotype respectifs). </li><li> Ajouter les anticorps conjugués à un fluorochrome pour chaque solution de coloration (voir le tableau pour les dilutions des réactifs et des équipements spécifiques) directement dans la suspension de cellules et incuber à 4 ° C pendant 30 min dans l&#39;obscurité. </li><li> Laver les cellules trois fois avec 500 ul de PBS et centrifuger entre chaqueétape de lavage à 157 xg pendant 5 min. </li><li> Remettre en suspension le culot cellulaire dans 0,5 à 1 ml de solution de coloration et les cellules de transfert à travers un tamis cellulaire (70 um) dans des tubes FACS. Le protéger de l&#39;exposition à la lumière. </li><li> Vortex échantillons avant de les placer dans l&#39;instrument FACS. </li><li> Pour analyser les cellules vivantes et exclure les débris cellulaires et les agrégats, porte de FSC-A et SSC-A. doublets de cellules sont spécifiquement déclenchés par FSC-A et FSC-W. Pour déterminer les conditions de déclenchement correct pour les marqueurs de surface cellulaire fixées les portes avec un anticorps de contrôle d&#39;isotype correspondant conjugué à du fluorochrome respectif. Ensuite, déterminer la proportion de cellules liées à l&#39;anticorps. </li></ol></li></ol></li></ol> 3. D&#39;enrichissement pour les cellules dérivées de péricytes par cellulaire activé par fluorescence de tri <ol><li> Purifier la population de cellules des péricytes (remises en suspension dans du milieu de croissance) avant la transduction via tri par FACS en utilisant une buse de 70 um. Utilisez CD34-APC en combinaison avec CD140b-PE et CD146-FITC pour sélectionner des péricytes. Trier pour, les cellules CD140b-et-CD146 positives CD34 négatif. </li><li> Recueillir les cellules triées dans un milieu de croissance et de la plaque sur la poly-D-lysine couvercle en verre glisse dans des plaques à 24 puits pour culture de tissus et incuber à 37 ° C avec 5% de CO 2 et de 5% d&#39;O 2. </li><li> 48 h après le tri remplacer le milieu avec un milieu de croissance frais et d&#39;effectuer la transduction tel que décrit dans le protocole 4. </li></ol> 4. Rétrovirale transduction des cellules dérivées de péricytes et Reprogrammation en neurones induits Remarque: Se référer aux lignes directrices en matière de biosécurité locales lors de la manipulation des particules rétrovirales. En Allemagne, l&#39;utilisation des rétrovirus utilisés ici nécessitent de biosécurité de niveau 2. Pour la production de particules rétrovirales, se référer au protocole 6. Pour les constructions rétrovirales utilisées pour la reprogrammation, reportez-vous à Karow et al. (2012). Les rétrovirus sont pseudotypée avec la VSV-G (virus de la stomatite vésiculeuse-glycoprotéine) 5. Pour la production s&#39;il vous plaît se référer à Gavrilescu et al 6. <ol><li> 24 heures avant la semence de transduction rétrovirale ~ 60 000 cellules sur la poly-D-lysine couvercle en verre glisse dans 500 pi de milieu de croissance frais dans des plaques à 24 puits de culture de tissu et incuber à 37 ° C avec 5% de CO 2 et 5% d&#39;O 2 . </li><li> Le lendemain, remplacer le milieu de croissance avec 500 pi de milieu de croissance frais, préchauffé et ajouter 1 pl des surnageants concentrés respectifs contenant des particules rétrovirales (pCAG-IRES-dsRED pour le contrôle, en particulier lors de l&#39;établissement du protocole dans le laboratoire), pCAG-ASCL1 -IRES-dsRED, pCAG-Sox2-IRES-GFP. </li><li> Un jour plus tard, retirez le support, y compris les particules virales à partir des cellules et ajouter 1 ml fraîches, préchauffé moyen B27-différenciation, composé de 49 ml de DMEM riche en glucose avec GlutaMAX et 1 supplément sans sérum B27 ml. Maintenir les cellules en culture à 37 ° C dans 5% De CO 2 et 5% O 2 pour 4-8 semaines sans changer le milieu que les changements de moyennes répétitives deviennent nuisibles comme ins maturité. </li></ol> 5. Caractérisation des neurones induite par immunocytochimie <ol><li> Pour déterminer l&#39;identité cellulaire des cellules transduites, en particulier pour démontrer l&#39;acquisition d&#39;un phénotype neuronal, effectuer immunocytochimie contre des antigènes neuronaux tels que bIII-tubuline, MAP2, et NeuN (pour les anticorps et leurs dilutions respectives, voir le tableau des réactifs spécifiques et équipements; suivre la même procédure comme indiqué au point 2.2.1). </li><li> Pour améliorer la maturation des PdiNs, de co-culture de ces cellules avec les neurones issus de cortex cérébral de souris E14. A cette fin, disséquer le cortex cérébral et les tissus dissocier mécaniquement avec une pipette Pasteur en verre poli au feu. Ajouter 10,000-50,000 neurones murins à des cultures de cellules dérivées de péricytes 2-3 semaines suivant la transduction de re-Sox2 et ASCL1-codagetroviruses et continuer la culture. Les cellules transduites peuvent être distingués des neurones murins par leur rapporteur (GFP et DsRed) expression, soit par épifluorescence en direct ou à la suite immunocytochimie pour la GFP et DsRed. </li><li> Pour évaluer la formation des synapses sur PdiNs par les neurones de souris, effectuer immunocytochimie contre les récepteurs de neurotransmetteurs vésiculaires tels que vésiculaire transporteur du glutamate 1 (VGLUT1). </li><li> Sonder les cellules transduites pour leurs propriétés électriques (c. capacité de générer des potentiels d&#39;action) et la mise en place des synapses fonctionnelles par patch-clamp électrophysiologie. Pour plus de détails de la procédure voir Heinrich et al. (2011). </li></ol>

<ol>
	<li>Caiazzo, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+generation+of+functional+dopaminergic+neurons+from+mouse+and+human+fibroblasts.">Direct generation of functional dopaminergic neurons from mouse and human fibroblasts.</a> Nature. 476, 224-227 (2011).</li><li>Kim, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+integration+of+dopaminergic+neurons+directly+converted+from+mouse+fibroblasts.">Functional integration of dopaminergic neurons directly converted from mouse fibroblasts.</a> Cell stem cell. 9, 413-419 (2011).</li><li>Duan, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interactions+between+water+deficit,+ABA,+and+provenances+in+Picea+asperata.">Interactions between water deficit, ABA, and provenances in Picea asperata.</a> Journal of experimental botany. 58, 3025-3036 (2007).</li><li>Heinrich, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Directing+astroglia+from+the+cerebral+cortex+into+subtype+specific+functional+neurons.">Directing astroglia from the cerebral cortex into subtype specific functional neurons.</a> PLoS Biol. 8, (2010).</li><li>Heinrich, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+subtype-specific+neurons+from+postnatal+astroglia+of+the+mouse+cerebral+cortex.">Generation of subtype-specific neurons from postnatal astroglia of the mouse cerebral cortex.</a> Nat Protoc. 6, 214-228 (2011).</li><li>Gavrilescu, L. C., Van Etten, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production+of+replication-defective+retrovirus+by+transient+transfection+of+293T+cells.">Production of replication-defective retrovirus by transient transfection of 293T cells.</a> J Vis Exp. , (2007).</li><li>Karow, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reprogramming+of+pericyte-derived+cells+of+the+adult+human+brain+into+induced+neuronal+cells.">Reprogramming of pericyte-derived cells of the adult human brain into induced neuronal cells.</a> Cell stem cell. 11, 471-476 (2012).</li><li>Ortega, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+an+adherent+cell+culture+of+the+mouse+subependymal+zone+to+study+the+behavior+of+adult+neural+stem+cells+on+a+single-cell+level.">Using an adherent cell culture of the mouse subependymal zone to study the behavior of adult neural stem cells on a single-cell level.</a> Nat Protoc. 6, 1847-1859 (2011).</li><li>Ladewig, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small+molecules+enable+highly+efficient+neuronal+conversion+of+human+fibroblasts.">Small molecules enable highly efficient neuronal conversion of human fibroblasts.</a> Nat Methods. 9, 575-578 (2012).</li><li>Espuny-Camacho, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pyramidal+neurons+derived+from+human+pluripotent+stem+cells+integrate+efficiently+into+mouse+brain+circuits+in+vivo.">Pyramidal neurons derived from human pluripotent stem cells integrate efficiently into mouse brain circuits in vivo.</a> Neuron. 77, 440-456 (2013).</li><li>Davila, J., Chanda, S., Ang, C. E., Sudhof, T. C., Wernig, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acute+reduction+in+oxygen+tension+enhances+the+induction+of+neurons+from+human+fibroblasts.">Acute reduction in oxygen tension enhances the induction of neurons from human fibroblasts.</a> J Neurosci Methods. 216, 104-109 (2013).</li><li>Vierbuchen, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+conversion+of+fibroblasts+to+functional+neurons+by+defined+factors.">Direct conversion of fibroblasts to functional neurons by defined factors.</a> Nature. 463, 1035-1041 (2010).</li><li>Pfisterer, U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+conversion+of+human+fibroblasts+to+dopaminergic+neurons.">Direct conversion of human fibroblasts to dopaminergic neurons.</a> Proc Natl Acad Sci USA. 108, 10343-10348 (2011).</li><li>Lu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+Integration-free+and+Region-Specific+Neural+Progenitors+from+Primate+Fibroblasts.">Generation of Integration-free and Region-Specific Neural Progenitors from Primate Fibroblasts.</a> Cell Rep. 3, 1580-1591 (2013).</li><li>Yang, N., Ng, Y. H., Pang, Z. P., Sudhof, T. C., Wernig, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Induced+neuronal+cells:+how+to+make+and+define+a+neuron.">Induced neuronal cells: how to make and define a neuron.</a> Cell Stem Cell. 9, 517-525 (2011).</li><li>Pang, Z. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Induction+of+human+neuronal+cells+by+defined+transcription+factors.">Induction of human neuronal cells by defined transcription factors.</a> Nature. 476, 220-223 (2011).</li><li>Yoo, A. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MicroRNA-mediated+conversion+of+human+fibroblasts+to+neurons.">MicroRNA-mediated conversion of human fibroblasts to neurons.</a> Nature. 476, 228-231 (2011).</li><li>Son, E. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conversion+of+mouse+and+human+fibroblasts+into+functional+spinal+motor+neurons.">Conversion of mouse and human fibroblasts into functional spinal motor neurons.</a> Cell Stem Cell. 9, 205-218 (2011).</li><li>Lujan, E., Chanda, S., Ahlenius, H., Sudhof, T. C., Wernig, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+conversion+of+mouse+fibroblasts+to+self-renewing,+tripotent+neural+precursor+cells.">Direct conversion of mouse fibroblasts to self-renewing, tripotent neural precursor cells.</a> Proc Natl Acad Sci USA. 109, 2527-2532 (2012).</li><li>Thier, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+conversion+of+fibroblasts+into+stably+expandable+neural+stem+cells.">Direct conversion of fibroblasts into stably expandable neural stem cells.</a> Cell Stem Cell. 10, 473-479 (2012).</li><li>Yang, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+oligodendroglial+cells+by+direct+lineage+conversion.">Generation of oligodendroglial cells by direct lineage conversion.</a> Nat Biotechnol. 31, 434-439 (2013).</li><li>Najm, F. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcription+factor-mediated+reprogramming+of+fibroblasts+to+expandable,+myelinogenic+oligodendrocyte+progenitor+cells.">Transcription factor-mediated reprogramming of fibroblasts to expandable, myelinogenic oligodendrocyte progenitor cells.</a> Nat Biotechnol. 31, 426-433 (2013).</li></ol>

Les auteurs ont rien à révéler.

Le présent protocole décrit l&#39;expansion in vitro et l&#39;enrichissement des cellules péricytes dérivé après l&#39;isolement de l&#39;adulte cortex cérébral humain et la conversion ultérieure en ins par l&#39;expression de retrovirus de la transcription neurogène facteurs Sox2 et Ascl1. Ce protocole prévoit une expérimentation dans le système in vitro pour étudier la lignée de conversion des cellules du cerveau résident dans les neurones et potentiellement les cellules glia...

Par opposition à la reprogrammation des cellules somatiques dans des cellules souches pluripotentes induites (CISP), qui à leur tour sont équipés d&#39;une multitude de potentiels de différenciation, une reprogrammation directe vise à conversion directe d&#39;un type de cellule spécifique dans une autre. En ce qui concerne leur application dans le contexte de la modélisation des maladies et des thérapies à base de cellules potentiels, deux approches de reprogrammation ont des avantages et des inconvénients spécifiques. Reprogrammation en CSPi (i) fournit une source quasi infinie de cellules; (Ii) permet de génie génétique; (Iii) confère un potentiel de différenciation presque illimitée. Cependant, les inconvénients majeurs de iPSCs comportent le risque de tumorigénicité des cellules indifférenciées (formation de tératome in vivo) et la nécessité d&#39;une culture ex vivo et la transplantation subséquente si ces cellules doivent être utilisées pour les thérapies à base de cellules. A l&#39;inverse, la lignée-reprogrammation directe est limitée par le faible rendement des cellules désiréesqui est en corrélation directe avec le nombre de cellules ciblées de la population de départ, mais possède l&#39;avantage que des cellules de la lignée-reprogrammé semblent présenter aucun risque lors de la transplantation tumorigène 1,2; en outre, la reprogrammation directe peut même être réalisée in situ, c&#39;est à dire dans l&#39;organe où ces cellules seraient nécessaires, ce qui évite le besoin d&#39;une transplantation. Dans cet esprit, notre laboratoire a poursuivi la possibilité des cellules du cerveau-résident lignagères reprogrammation en ins comme une nouvelle approche vers des thérapies à base de cellules de maladies neurodégénératives. Les cellules du cerveau-résident qui peuvent être potentiellement considérés comme des cibles cellulaires pour lignage reprogrammation comprennent différents types de macroglie (astrocytes, des cellules NG2 et oligodendrocytes), la microglie et les cellules microvasculaires associées (cellules endothéliales et péricytes). Nous avons beaucoup étudié le potentiel de reprogrammation in vitro de astroglia du cor cérébraletex de souris postnatale précoce 3-5. A la recherche de sources de cellules de la même lignée appropriés pour reprogrammation directe dans le cerveau humain adulte, nous avons rencontré une population de cellules qui peuvent être reprogrammé avec succès dans tenants et les caractéristiques d&#39;exposition des péricytes. Nous décrivons ici un protocole de façon à récolter les cellules à partir de biopsies du cerveau humain adulte, d&#39;élargir et d&#39;enrichir ces cellules in vitro, et, enfin, de reprogrammer avec succès une fraction substantielle de ces cellules in vitro en expansées (dans la plage de 25 à 30%) dans Ins. La reprogrammation peut être obtenue par retrovirus co-expression simultanée de deux facteurs de transcription, et Sox2 ASCL1. Ces PdiNs ont été trouvés à acquérir la capacité d&#39;action répétitive tir potentiel et de servir de cibles synaptiques d&#39;autres neurones indiquant leur capacité d&#39;intégration dans les réseaux de neurones. Notre protocole prévoit une procédure simple pour la conversion de l&#39;isolement et de la lignée des péricytes adultes du cerveau humain dans Ins. </p&gt;

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="320">
	<tbody>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:80px;">anti-CD140b-PE</td>
			<td style="width:80px;">BD Biosciences</td>
			<td style="width:80px;">558821</td>
			<td style="width:80px;">use 1:100</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:80px;">anti-CD146-FITC</td>
			<td style="width:80px;">AbD Serotec</td>
			<td style="width:80px;">MCA2141FT</td>
			<td style="width:80px;">use 1:100</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:80px;">anti-CD13-FITC</td>
			<td style="width:80px;">AbD Serotec</td>
			<td style="width:80px;">MVA1270A488T</td>
			<td style="width:80px;">use 1:100</td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:80px;">anti-CD34-APC</td>
			<td style="width:80px;">BD Biosciences</td>
			<td style="width:80px;">560940</td>
			<td style="width:80px;">use 1:100</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:80px;">anti-PDGFR&#946;</td>
			<td style="width:80px;">Cell Signaling</td>
			<td style="width:80px;">3169S</td>
			<td style="width:80px;">use 1:200</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:80px;">anti-CD146</td>
			<td style="width:80px;">Abcam</td>
			<td style="width:80px;">Ab75769</td>
			<td style="width:80px;">use 1:400</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:80px;">anti-NG2</td>
			<td style="width:80px;">Millipore</td>
			<td style="width:80px;">AB5320</td>
			<td style="width:80px;">use 1:400</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:80px;">anti-SMA</td>
			<td style="width:80px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:80px;">A2547</td>
			<td style="width:80px;">use 1:400</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:80px;">anti-&#946;III-tubulin</td>
			<td style="width:80px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:80px;">T8660</td>
			<td style="width:80px;">use 1:400</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:80px;">anti-MAP2</td>
			<td style="width:80px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:80px;">M4403</td>
			<td style="width:80px;">use 1:200</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:80px;">anti-GFAP</td>
			<td style="width:80px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:80px;">G3893</td>
			<td style="width:80px;">use 1:600</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:80px;">anti-GFP</td>
			<td style="width:80px;">Aves Labs</td>
			<td style="width:80px;">GFP 10-20</td>
			<td style="width:80px;">use 1:1000</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:80px;">anti-RFP</td>
			<td style="width:80px;">Chromotek</td>
			<td style="width:80px;">5F8</td>
			<td style="width:80px;">use 1:500</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:80px;">anti-S100&#946;</td>
			<td style="width:80px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:80px;">S2532</td>
			<td style="width:80px;">use 1:300</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:80px;">anti-NeuN</td>
			<td style="width:80px;">Millipore</td>
			<td style="width:80px;">MAB377</td>
			<td style="width:80px;">use 1:200</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:80px;">anti-GABA</td>
			<td style="width:80px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:80px;">A2052</td>
			<td style="width:80px;">use 1:500</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:80px;">anti-Calretinin</td>
			<td style="width:80px;">Millipore</td>
			<td style="width:80px;">AB5054</td>
			<td style="width:80px;">use 1:500</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:80px;">anti-vGluT1</td>
			<td style="width:80px;">SYnaptic SYstems</td>
			<td style="width:80px;">135511</td>
			<td style="width:80px;">use 1:1000</td>
		</tr>
		<tr height="85">
			<td height="85" style="height:85px;width:80px;">Rat IgG1 isotype control FITC</td>
			<td style="width:80px;">AbD Serotec</td>
			<td style="width:80px;">11-4301-81</td>
			<td style="width:80px;">use 1:100</td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:80px;">Rat IgG1 isotype control PE</td>
			<td style="width:80px;">AbD Serotec</td>
			<td style="width:80px;">12-4301-81</td>
			<td style="width:80px;">use 1:100</td>
		</tr>
		<tr height="85">
			<td height="85" style="height:85px;width:80px;">Rat IgG1 isotype control APC</td>
			<td style="width:80px;">AbD Serotec</td>
			<td style="width:80px;">17-4301-81</td>
			<td style="width:80px;">use 1:100</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:80px;">TrypLE</td>
			<td style="width:80px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:80px;">12605-010</td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="85">
			<td height="85" style="height:85px;width:80px;">DMEM, high glucose, GlutaMAX</td>
			<td style="width:80px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:80px;">61965</td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="85">
			<td height="85" style="height:85px;width:80px;">B27 serum-free supplement</td>
			<td style="width:80px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:80px;">17504044</td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="148">
			<td height="148" style="height:148px;width:80px;">fetal calf serum</td>
			<td style="width:80px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:80px;">10106-169</td>
			<td style="width:80px;">perform heat inactivation by incubation at 56 &#176;C for 30 min</td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:80px;">Penicillin-Streptomycin</td>
			<td style="width:80px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:80px;">15140122</td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="106">
			<td height="106" style="height:106px;width:80px;">HBSS (Hanks Balanced Salt Solution)</td>
			<td style="width:80px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:80px;">24020-091</td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="198">
			<td height="198" style="height:198px;width:80px;">Dulbecco&#39;s PBS without CaCl2 and MgCl2 (D-PBS, 1&#215;; Invitrogen, cat. no. 14190)</td>
			<td style="width:80px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:80px;">14190</td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:80px;">HEPES&#160;</td>
			<td style="width:80px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:80px;">H3375</td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="85">
			<td height="85" style="height:85px;width:80px;">Poly-D-lysine hydrobromide (PDL)</td>
			<td style="width:80px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:80px;">P0899</td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:80px;">PFA (paraformaldehyde)</td>
			<td style="width:80px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:80px;">P1648</td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:80px;">Bovine serum albumin</td>
			<td style="width:80px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:80px;">A9418</td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:80px;">Triton X-100</td>
			<td style="width:80px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:80px;">T9284</td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="106">
			<td height="106" style="height:106px;width:80px;">DAPI (4&#8242;,6-Diamidin-2-phenylindole) dilactate</td>
			<td style="width:80px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:80px;">042M4005</td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:80px;">Aqua-Poly/Mount</td>
			<td style="width:80px;">Polysciences</td>
			<td style="width:80px;">18606-20</td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="85">
			<td height="85" style="height:85px;width:80px;">Polypropylene round-bottom tubes&#160;</td>
			<td style="width:80px;">BD Biosciences</td>
			<td style="width:80px;">352063</td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="148">
			<td height="148" style="height:148px;width:80px;">Polystyrene round-bottom tubes with cell-strainer cap&#160;</td>
			<td style="width:80px;">BD Biosciences</td>
			<td style="width:80px;">352235</td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:80px;">24-well plates</td>
			<td style="width:80px;">Orange Scientific</td>
			<td style="width:80px;">5530305</td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="67">
			<td height="67" style="height:67px;width:80px;">75 cm2 culture flasks</td>
			<td style="width:80px;">Greiner Bio-One</td>
			<td style="width:80px;">658175</td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="67">
			<td height="67" style="height:67px;width:80px;">25 cm2 culture flasks</td>
			<td style="width:80px;">Greiner Bio-One</td>
			<td style="width:80px;">690175</td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:80px;">Disposable pipettes 10 ml</td>
			<td style="width:80px;">Sarstedt</td>
			<td align="center" style="width:80px;">#########</td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="85">
			<td height="85" style="height:85px;width:80px;">Glass Pasteur pipettes (150 mm)</td>
			<td style="width:80px;">Fisherbrand</td>
			<td style="width:80px;">FB50251</td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="85">
			<td height="85" style="height:85px;width:80px;">Glass coverslips 12 mm diameter</td>
			<td style="width:80px;">Menzel</td>
			<td style="width:80px;">CB00120RA1</td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:80px;">Surgical disposable scalpels&#160;</td>
			<td style="width:80px;">B. Braun</td>
			<td style="width:80px;">5518083</td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:80px;">Tissue culture dishes&#160;</td>
			<td style="width:80px;">Greiner Bio-One</td>
			<td style="width:80px;">633180</td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:80px;">Conical tubes 15ml</td>
			<td style="width:80px;">BD Biosciences</td>
			<td style="width:80px;">352095</td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:80px;">Laminar flow hood</td>
			<td style="width:80px;"></td>
			<td style="width:80px;"></td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="169">
			<td height="169" style="height:169px;width:80px;">Centrifuge and swing-out rotor with adapters for 15 ml and 50 ml tubes</td>
			<td style="width:80px;">Hettich Lab Technology</td>
			<td style="width:80px;">1406</td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="148">
			<td height="148" style="height:148px;width:80px;">Flow cytometry cell sorter: FACSAria l with FACSDiva software&#160;</td>
			<td style="width:80px;">BD Biosciences</td>
			<td style="width:80px;"></td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:80px;">Humified cell culture incubator</td>
			<td style="width:80px;">Eppendorf Galaxy 170R</td>
			<td style="width:80px;"></td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:80px;">Wather bath at 37 &#176;C</td>
			<td style="width:80px;"></td>
			<td style="width:80px;"></td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:80px;">FACSFlow sheath fluid&#160;</td>
			<td style="width:80px;">BD Biosciences</td>
			<td style="width:80px;">342003</td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="85">
			<td height="85" style="height:85px;width:80px;">Epifluorescence microscope BX61</td>
			<td style="width:80px;">Olympus</td>
			<td style="width:80px;"></td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:80px;">Confocal microscope LSM710</td>
			<td style="width:80px;">Zeiss</td>
			<td style="width:80px;"></td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

lineage-reprogramming of pericyte-derived cells of the adult human brain into induced neurons

Direct lignage reprogrammation des cellules non-neuronales en neurones induits (INS) peut fournir des indications sur les mécanismes moléculaires qui sous-tendent la neurogenèse et de nouvelles stratégies pour la modélisation in vitro ou la réparation du cerveau malade. Identifier les types de cellules cérébrales-résident non-neuronales qui se prêtent à la conversion directe dans INS pourraient permettre de lancer une telle approche in situ, c&#39;est à dire dans le tissu cérébral endommagé. Nous décrivons ici un protocole mis au point pour tenter d&#39;identifier des cellules dérivées du cerveau humain adulte qui remplissent cette hypothèse. Ce protocole consiste à: (1) la mise en culture de cellules humaines à partir du cortex cérébral obtenu à partir de biopsies du cerveau humain adulte; (2) l&#39;expansion in vitro (ce ​​qui nécessite environ 2-4 semaines) et la caractérisation de la culture par immunocytochimie et cytométrie de flux; (3) l&#39;enrichissement en cellules activé par fluorescence (FACS) en utilisant des anti-récepteur de PDGF-β et d&#39;anticorps anti-CD146;(4) la transduction rétrovirale médiée par la transcription des facteurs Sox2 neurogène et ASCL1; (5) et, enfin, la caractérisation des neurones résultantes de péricytes dérivé induits (PdiNs) par immunocytochimie (14 jours à huit semaines suivant transduction rétrovirale). A ce stade, l&#39;INS peut être sondé pour leurs propriétés électriques par l&#39;enregistrement de patch-clamp. Ce protocole prévoit une procédure hautement reproductible pour la conversion in vitro de la lignée des péricytes du cerveau-résident en ins humaines fonctionnelles.

Le premier résultat de ce protocole après avoir réussi à établir une culture d&#39;un spécimen de l&#39;homme adulte cortex cérébral consiste à l&#39;identification de la composition cellulaire de la culture. Immunocytochimie pour des protéines spécifiques de type cellulaire révèle un degré élevé d&#39;hétérogénéité entre les cultures dérivées de l&#39;échantillon de différents patients (Figure 1A). Telle que quantifiée par cytométrie de flux, il ya toujours une fraction subst...

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Lineage-reprogramming of Pericyte-derived Cells of the Adult Human Brain into Induced Neurons

Cibler les cellules du cerveau-résident pour la lignée reprogrammation directe offre de nouvelles perspectives pour la réparation du cerveau. Nous décrivons ici un protocole de la façon de préparer les cultures enrichies en péricytes du cerveau-résident de l&#39;adulte cortex cérébral humain et les convertir en neurones induits par l&#39;expression de retrovirus de facteurs de transcription Sox2 et Ascl1.

Lineage reprogrammation de cellules pericyte dérivés du cerveau humain adulte en neurones induits

Direct lineage-reprogramming of non-neuronal cells into induced neurons (iNs) may provide insights into the molecular mechanisms underlying neurogenesis ...

lineage-reprogramming-pericyte-derived-cells-adult-human-brain-into

Research

JoVE Journal

Neuroscience

12.2K vues.  Ludwig Maximilians University Munich.  Cibler les cellules du cerveau-résident pour la lignée reprogrammation directe offre de nouvelles perspectives pour la réparation du cerveau. Nous décrivons ici un protocole de la façon de préparer les cultures enrichies en péricytes du cerveau-résident de l'adulte cortex cérébral humain et les convertir en neurones induits par l'expression de retrovirus de facteurs de transcription Sox2 et Ascl1. 

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Studying the Integration of Adult-born Neurons

Neurogenesis occurs in adult mammalian brains in the sub-ventricular zone (SVZ) of the lateral ventricle and in the sub-granular zone (SGZ) of the hippocampal dentate gyrus throughout life. Previous reports have shown that adult hippocampal neurogenesis is associated with diverse brain disorders, including epilepsy, schizophrenia, depression and anxiety (1). Deciphering the process of normal and aberrant adult-born neuron integration may shed light on the etiology of these diseases and inform the development of new therapies.
SGZ adult neurogenesis mirrors embryonic and post-natal neuronal development, including stages of fate specification, migration, synaptic integration, and maturation. However, full integration occurs over a prolonged, 6-week period. Initial synaptic input to adult-born SGZ dentate granule cells (DGCs) is GABAergic, followed by glutamatergic input at 14 days (2). The specific factors which regulate circuit formation of adult-born neurons in the dentate gyrus are currently unknown.
Our laboratory uses a replication-deficient retroviral vector based on the Moloney murine leukemia virus to deliver fluorescent proteins and hypothesized regulatory genes to these proliferating cells. This viral technique provides high specificity and resolution for analysis of cell birth date, lineage, morphology, and synaptogenesis.
A typical experiment often employs two or three viruses containing unique label, transgene, and promoter elements for single-cell analysis of a desired developmental process in vivo. The following protocol describes a method for analyzing functional newborn neuron integration using a single green (GFP) or red (dTomato) fluorescent protein retrovirus and patch-clamp electrophysiology.

A way to study the integration of newborn dentate granule cells in adult animals is described. This technique uses an engineered retrovirus to label newborn neurons, followed by electrophysiological recordings to determine in vivo functional integration.

Etudier l&#39;intégration des adultes-né Neurones

Neurogenesis occurs in adult mammalian brains in the sub-ventricular zone (SVZ) of the lateral ventricle and in the sub-granular zone (SGZ) of the ...

Recherche

Neurosciences

The Specification of Telencephalic Glutamatergic Neurons from Human Pluripotent Stem Cells

Here, a stepwise procedure for efficiently generating telencephalic glutamatergic neurons from human pluripotent stem cells (PSCs) has been described. The differentiation process is initiated by breaking the human PSCs into clumps which round up to form aggregates when the cells are placed in a suspension culture. The aggregates are then grown in hESC medium from days 1-4 to allow for spontaneous differentiation. During this time, the cells have the capacity to become any of the three germ layers. From days 5-8, the cells are placed in a neural induction medium to push them into the neural lineage. Around day 8, the cells are allowed to attach onto 6 well plates and differentiate during which time the neuroepithelial cells form. These neuroepithelial cells can be isolated at day 17. The cells can then be kept as neurospheres until they are ready to be plated onto coverslips. Using a basic medium without any caudalizing factors, neuroepithelial cells are specified into telencephalic precursors, which can then be further differentiated into dorsal telencephalic progenitors and glutamatergic neurons efficiently. Overall, our system provides a tool to generate human glutamatergic neurons for researchers to study the development of these neurons and the diseases which affect them.

This procedure yields telencephalic neurons by going through checkpoints which are similar to those observed during human development. The cells are allowed to spontaneously differentiate, are exposed to factors which push them towards the neural lineage, are isolated, and are plated onto coverslips to allow for terminal differentiation and maturation.

La spécification des neurones glutamatergiques télencéphaliques de cellules souches pluripotentes humaines

Here, a stepwise procedure for efficiently generating telencephalic glutamatergic neurons from human pluripotent stem cells (PSCs) has been described. The ...

Derivation of Adult Human Fibroblasts and their Direct Conversion into Expandable Neural Progenitor Cells

Generation of&#160;induced pluripotent stem cell (iPSCs) from adult skin fibroblasts and subsequent differentiation into somatic cells provides fascinating prospects for the derivation of autologous transplants that circumvent histocompatibility barriers. However, progression through a pluripotent state and subsequent complete differentiation into desired lineages remains a roadblock for the clinical translation of iPSC technology because of the associated neoplastic potential and genomic instability. Recently, we and others showed that somatic cells cannot only be converted into iPSCs but also into different types of multipotent somatic stem cells by using defined factors, thereby circumventing progression through the pluripotent state. In particular, the direct conversion of human fibroblasts into induced neural progenitor cells (iNPCs) heralds the possibility of a novel autologous cell source for various applications such as cell replacement, disease modeling and drug screening. Here, we describe the isolation of adult human primary fibroblasts by skin biopsy and their efficient direct conversion into iNPCs by timely restricted expression of Oct4, Sox2, Klf4, as well as c-Myc. Sox2-positive neuroepithelial colonies appear after 17 days of induction and iNPC lines can be established efficiently by monoclonal isolation and expansion. Precise adjustment of viral multiplicity of infection and supplementation of leukemia inhibitory factor during the induction phase represent critical factors to achieve conversion efficiencies of up to 0.2%. Thus far, patient-specific iNPC lines could be expanded for more than 12 passages and uniformly display morphological and molecular features of neural stem/progenitor cells, such as the expression of Nestin and Sox2. The iNPC lines can be differentiated into neurons and astrocytes as judged by staining against TUJ1 and GFAP, respectively. In conclusion, we report a robust protocol for the derivation and direct conversion of human fibroblasts into stably expandable neural progenitor cells that might provide a cellular source for biomedical applications such as autologous neural cell replacement and disease modeling.

Generation of induced pluripotent stem cells provides fascinating prospects for the derivation of autologous transplants. However, progression through a pluripotent state and laborious re-differentiation still hinders clinical translation. Here we describe the derivation of adult human fibroblasts and their direct conversion into induced neural progenitor cells and the subsequent differentiation into neural lineages.

Dérivation des adultes fibroblastes humains et de leur conversion directe dans les cellules progénitrices neurales extensible

Generation of&#160;induced pluripotent stem cell (iPSCs) from adult skin fibroblasts and subsequent differentiation into somatic cells provides ...

Simple Generation of a High Yield Culture of Induced Neurons from Human Adult Skin Fibroblasts

Induced neurons (iNs), the product of somatic cells directly converted to neurons, are a way to obtain patient-derived neurons from tissue that is easily accessible. Through this route, mature neurons can be obtained in a matter of a few weeks. Here, we describe a straightforward and rapid one-step protocol to obtain iNs from dermal fibroblasts obtained through biopsy samples from adult human donors. We explain each step of the process, including the maintenance of the dermal fibroblasts, the freezing procedure to build a stock of the cell line, seeding of the cells for reprogramming, as well as the culture conditions during the conversion process. In addition, we describe the preparation of glass coverslips for electrophysiological recordings, long-term coating conditions, and fluorescence activated cell sorting (FACS). We also illustrate examples of the results to be expected. The protocol described here is easy to perform and can be applied to human fibroblasts derived from human skin biopsies from patients with various different diagnoses and ages. This protocol generates a sufficient amount of iNs which can be used for a wide array of biomedical applications, including disease modeling, drug screening, and target validation.

Direct neuronal reprogramming generates neurons that maintain the age of the starting somatic cell. Here, we describe a single vector-based method to generate induced neurons from dermal fibroblasts obtained from adult human donors.

Génération simple d’une Culture de haut rendement de neurones induits des fibroblastes de la peau humaine adulte

Induced neurons (iNs), the product of somatic cells directly converted to neurons, are a way to obtain patient-derived neurons from tissue that is easily ...

Conversion of Human Induced Pluripotent Stem Cells (iPSCs) into Functional Spinal and Cranial Motor Neurons Using PiggyBac Vectors

We describe here a method to obtain functional spinal and cranial motor neurons from human induced pluripotent stem cells (iPSCs). Direct conversion into motor neuron is obtained by ectopic expression of alternative modules of transcription factors, namely Ngn2, Isl1 and Lhx3 (NIL) or Ngn2, Isl1 and Phox2a (NIP). NIL and NIP specify, respectively, spinal and cranial motor neuron identity. Our protocol starts with the generation of modified iPSC lines in which NIL or NIP are stably integrated in the genome via a piggyBac transposon vector. Expression of the transgenes is then induced by doxycycline and leads, in 5 days, to the conversion of iPSCs into MN progenitors. Subsequent maturation, for 7 days, leads to homogeneous populations of spinal or cranial MNs. Our method holds several advantages over previous protocols: it is extremely rapid and simplified; it does not require viral infection or further MN isolation; it allows generating different MN subpopulations (spinal and cranial) with a remarkable degree of maturation, as demonstrated by the ability to fire trains of action potentials. Moreover, a large number of motor neurons can be obtained without purification from mixed populations. iPSC-derived spinal and cranial motor neurons can be used for in vitro modeling of Amyotrophic Lateral Sclerosis and other neurodegenerative diseases of the motor neuron. Homogeneous motor neuron populations might represent an important resource for cell type specific drug screenings.

Conversion of Human Induced Pluripotent Stem Cells iPSCs into Functional Spinal and Cranial Motor Neurons Using PiggyBac Vectors

This protocol allows rapid and efficient conversion of induced pluripotent stem cells into motor neurons with a spinal or cranial identity, by ectopic expression of transcription factors from inducible piggyBac vectors.

Conversion de cellules souches pluripotentes induites par l’homme (iPSCs) en neurones moteurs spinaux et crânien fonctionnels utilisant des vecteurs PiggyBac

We describe here a method to obtain functional spinal and cranial motor neurons from human induced pluripotent stem cells (iPSCs). Direct conversion into ...

Short-Term Free-Floating Slice Cultures from the Adult Human Brain

Organotypic, or slice cultures, have been widely employed to model aspects of the central nervous system functioning in vitro. Despite the potential of slice cultures in neuroscience, studies using adult nervous tissue to prepare such cultures are still scarce, particularly those from human subjects. The use of adult human tissue to prepare slice cultures is particularly attractive to enhance the understanding of human neuropathologies, as they hold unique properties typical of the mature human brain lacking in slices produced from rodent (usually neonatal) nervous tissue. This protocol describes how to use brain tissue collected from living human donors submitted to resective brain surgery to prepare short-term, free-floating slice cultures. Procedures to maintain and perform biochemical and cell biology assays using these cultures are also presented. Representative results demonstrate that the typical human cortical lamination is preserved in slices after 4 days in vitro (DIV4), with expected presence of the main neural cell types. Moreover, slices at DIV4 undergo robust cell death when challenged with a toxic stimulus (H2O2), indicating the potential of this model to serve as a platform in cell death assays. This method, a simpler and cost-effective alternative to the widely used protocol using membrane inserts, is mainly recommended for running short-term assays aimed to unravel mechanisms of neurodegeneration behind age-associated brain diseases. Finally, although the protocol is devoted to using cortical tissue collected from patients submitted to surgical treatment of pharmacoresistant temporal lobe epilepsy, it is argued that tissue collected from other brain regions/conditions should also be considered as sources to produce similar free-floating slice cultures.

A protocol to prepare free-floating slice cultures from adult human brain is presented. The protocol is a variation of the widely used slice culture method using membrane inserts. It is simple, cost-effective, and recommended for running short-term assays aimed to unravel mechanisms of neurodegeneration behind age-associated brain diseases.

Cultures à court terme de tranches flottantes du cerveau humain adulte

Organotypic, or slice cultures, have been widely employed to model aspects of the central nervous system functioning in vitro. Despite the potential of ...

Migration, Chemo-Attraction, and Co-Culture Assays for Human Stem Cell-Derived Endothelial Cells and GABAergic Neurons

Role of brain vasculature in nervous system development and etiology of brain disorders is increasingly gaining attention. Our recent studies have identified a special population of vascular cells, the periventricular endothelial cells, that play a critical role in the migration and distribution of forebrain GABAergic interneurons during embryonic development. This, coupled with their cell-autonomous functions, alludes to novel roles of periventricular endothelial cells in the pathology of neuropsychiatric disorders like schizophrenia, epilepsy, and autism. Here, we have described three different in vitro assays that collectively evaluate the functions of periventricular endothelial cells and their interaction with GABAergic interneurons. Use of these assays, particularly in a human context, will allow us to identify the link between periventricular endothelial cells and brain disorders. These assays are simple, low cost, and reproducible, and can be easily adapted to any adherent cell type.

We present three simple in vitro assays-the long-distance migration assay, the co-culture migration assay, and chemo-attraction assay-that collectively evaluate the functions of human stem cell derived periventricular endothelial cells and their interaction with GABAergic interneurons.

Migrations, Chemo-Attraction et Co-Culture Assays for Human Stem Cell-Derived Endothelial Cells and GABAergic Neurons (en anglais)

Role of brain vasculature in nervous system development and etiology of brain disorders is increasingly gaining attention. Our recent studies have ...

Obtaining Human Microglia from Adult Human Brain Tissue

Microglia are resident innate immune cells of the central nervous system (CNS). Microglia play a critical role during development, in maintaining homeostasis, and during infection or injury. Several independent research groups have highlighted the central role that microglia play in autoimmune diseases, autoinflammatory syndromes and cancers. The activation of microglia in some neurological diseases may directly participate in pathogenic processes. Primary microglia are a powerful tool to understand the immune responses in the brain, cell-cell interactions and dysregulated microglia phenotypes in disease. Primary microglia mimic in vivo microglial properties better than immortalized microglial cell lines. Human adult microglia exhibit distinct properties as compared to human fetal and rodent microglia. This protocol provides an efficient method for isolation of primary microglia from adult human brain. Studying these microglia can provide critical insights into cell-cell interactions between microglia and other resident cellular populations in the CNS including, oligodendrocytes, neurons and astrocytes. Additionally, microglia from different human brains may be cultured for characterization of unique immune responses for personalized medicine and a myriad of therapeutic applications.

This protocol is an efficient, cost effective and robust method of isolating primary microglia from live, adult, human brain tissue. Isolated primary human microglia can serve as a tool for studying cellular processes in homeostasis and disease.

Obtention de microglies humaines à partir de tissus cérébraux humains adultes

Microglia are resident innate immune cells of the central nervous system (CNS). Microglia play a critical role during development, in maintaining ...

Derivation, Expansion, Cryopreservation and Characterization of Brain Microvascular Endothelial Cells from Human Induced Pluripotent Stem Cells

Brain microvascular endothelial cells (BMECs) can be differentiated from human induced pluripotent stem cells (iPSCs) to develop ex vivo cellular models for studying blood-brain barrier (BBB) function. This modified protocol provides detailed steps to derive, expand, and cryopreserve BMECs from human iPSCs using a different donor and reagents than those reported in previous protocols. iPSCs are treated with essential 6 medium for 4 days, followed by 2 days of human endothelial serum-free culture medium supplemented with basic fibroblast growth factor, retinoic acid, and B27 supplement. At day 6, cells are sub-cultured onto a collagen/fibronectin matrix for 2 days. Immunocytochemistry is performed at day 8 for BMEC marker analysis using CLDN5, OCLN, TJP1, PECAM1, and SLC2A1. Western blotting is performed to confirm BMEC marker expression, and absence of SOX17, an endodermal marker. Angiogenic potential is demonstrated with a sprouting assay. Trans-endothelial electrical resistance (TEER) is measured using chopstick electrodes and voltohmmeter starting at day 7. Efflux transporter activity for ATP binding cassette subfamily B member 1 and ATP binding cassette subfamily C member 1 is measured using a multi-plate reader at day 8. Successful derivation of BMECs is confirmed by the presence of relevant cell markers, low levels of SOX17, angiogenic potential, transporter activity, and TEER values ~2000 &#937; x cm2. BMECs are expanded until day 10 before passaging onto freshly coated collagen/fibronectin plates or cryopreserved. This protocol demonstrates that iPSC-derived BMECs can be expanded and passaged at least once. However, lower TEER values and poorer localization of BMEC markers was observed after cryopreservation. BMECs can be utilized in co-culture experiments with other cell types (neurons, glia, pericytes), in three-dimensional brain models (organ-chip and hydrogel), for vascularization of brain organoids, and for studying BBB dysfunction in neuropsychiatric disorders.

This protocol details an adapted method to derive, expand, and cryopreserve brain microvascular endothelial cells obtained by differentiating human induced pluripotent stem cells, and to study blood brain barrier properties in an ex vivo model.

Dérivation, expansion, cryopréservation et caractérisation des cellules endothéliales microvasculaires cérébrales à partir de cellules souches pluripotentes induites par l’homme

Brain microvascular endothelial cells (BMECs) can be differentiated from human induced pluripotent stem cells (iPSCs) to develop ex vivo cellular models ...

Generation of Human Neurons and Oligodendrocytes from Pluripotent Stem Cells for Modeling Neuron-Oligodendrocyte Interactions

In Alzheimer&#8217;s disease (AD) and other neurodegenerative disorders, oligodendroglial failure is a common early pathological feature, but how it contributes to disease development and progression, particularly in the gray matter of the brain, remains largely unknown. The dysfunction of oligodendrocyte lineage cells is hallmarked by deficiencies in myelination and impaired self-renewal of oligodendrocyte precursor cells (OPCs). These two defects are caused at least in part by the disruption of interactions between neuron and oligodendrocytes along the buildup of pathology. OPCs give rise to myelinating oligodendrocytes during CNS development. In the mature brain cortex, OPCs are the major proliferative cells (comprising ~5% of total brain cells) and control new myelin formation in a neural activity-dependent manner. Such neuron-to-oligodendrocyte communications are significantly understudied, especially in the context of neurodegenerative conditions such as AD, due to the lack of appropriate tools. In recent years, our group and others have made significant progress to improve currently available protocols to generate functional neurons and oligodendrocytes individually from human pluripotent stem cells. In this manuscript, we describe our optimized procedures, including the establishment of a co-culture system to model the neuron-oligodendrocyte connections. Our illustrative results suggest an unexpected contribution from OPCs/oligodendrocytes to the brain amyloidosis and synapse integrity and highlight the utility of this methodology for AD research. This reductionist approach is a powerful tool to dissect the specific hetero-cellular interactions out of the inherent complexity inside the brain. The protocols we describe here are expected to facilitate future studies on oligodendroglial defects in the pathogenesis of neurodegeneration.

The neuron-glial interactions in neurodegeneration are not well understood due to inadequate tools and methods. Here, we describe optimized protocols to obtain induced neurons, oligodendrocyte precursor cells, and oligodendrocytes from human pluripotent stem cells and provide examples of the values of these methods in understanding cell-type-specific contributions in Alzheimer&#8217;s disease.

Génération de neurones humains et d’oligodendrocytes à partir de cellules souches pluripotentes pour la modélisation des interactions neurone-oligodendrocytes

In Alzheimer&#8217;s disease (AD) and other neurodegenerative disorders, oligodendroglial failure is a common early pathological feature, but how it ...