A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
הפרשות המוח ממלאות תפקיד מרכזי בהתפתחות ובתפקוד תקין של מערכת העצבים המרכזית. במאמר זה אנו מספקים פרוטוקול מפורט לבידוד הפרשות המוח מתרביות פרוסות מוח ex vivo .
הפרשות המוח מורכבות מחלבונים המופרשים באופן פעיל או נשפכים מפני השטח של התא על ידי מחשוף פרוטאוליטי במטריצה החוץ-תאית של מערכת העצבים. חלבונים אלה כוללים בין היתר קולטני גורמי גדילה וחלבונים טרנסממברניים, המכסים קשת רחבה של תפקידים בהתפתחות ובתפקוד תקין של מערכת העצבים המרכזית. ההליך הנוכחי להפקת ההפרשה מנוזל המוח השדרתי הוא מסובך וגוזל זמן, וקשה לבודד חלבונים אלה ממוחות של בעלי חיים ניסיוניים. במחקר זה, אנו מציגים פרוטוקול חדשני לבידוד הפרשות המוח מתרביות פרוסות מוח של עכברים. ראשית, המוחות בודדו, נחתכו ותרבו ex vivo. לאחר מכן סונן מדיום התרבית ורוכז לבידוד חלבונים על ידי צנטריפוגה לאחר מספר ימים. לבסוף, החלבונים המבודדים נפתרו באמצעות אלקטרופורזה של ג'ל פוליאקרילאמיד נתרן דודציל-סולפט (SDS-PAGE) ולאחר מכן נבדקו לאפיון טוהר על ידי Western Blot. ניתן להשתמש בהליך בידוד זה של הפרשות המוח מתרביות פרוסות מוח ex vivo כדי לחקור את ההשפעות של ההפרשה על מגוון מחלות נוירו-התפתחותיות, כגון הפרעות בספקטרום האוטיזם.
המטריצה החוץ-תאית של מערכת העצבים מורכבת מחלבונים המופרשים באופן פעיל או נשפכים מפני השטח של התא, הנקראים "הפרשה". הפרשות המוח מכילות חלבונים כגון קולטני גורמי גדילה וחלבונים טרנסממברניים1, המקיפים קשת רחבה של תפקידים בהתפתחות ובתפקוד תקין של מערכת העצבים המרכזית. מספר רב של חלבונים המופרשים על ידי תאי הגליה, כולל מיקרוגליה ואסטרוציטים בפרט, משקפים מגוון רחב של מצבי גליה, כולל דלקת עצבית במערכת העצבים המרכזית2. הוכח כי ל-Protein Secretome יש גם השפעות נוירו-פרוטקטיביות וגם נוירוטוקסיות. לדוגמה, גנים המקודדים נוירוליגין, חלבון טרנסממברני הקיים בפוסט-סינפסות המווסת את המבנה והתפקוד של צמתים סינפטיים3, נמצאו כגורם סיכון להפרעות בספקטרום האוטיזם. נוירוליגין עובר תהליך הנקרא שפיכת אקטודומיין, שבו האקטודומיינים של חלבונים טרנסממברניים משתחררים משטח התא על ידי מחשוף מהממברנה בצורה של הפרשה 4,5.
ניתן לזהות חלבונים רבים בהפרשה בתוך המוח בנוזל השדרה; לפיכך, ניתוח פרוטאומי של נוזל זה יכול לסייע בזיהוי מנגנונים פיזיולוגיים ופתולוגיים חדשים וסמנים ביולוגיים של מחלות נוירולוגיות 6,7. רבים מהתפקודים הפיזיולוגיים של חלבוני הפרשה במוח נותרו לא ידועים ודורשים חקירה נוספת. הקמת הליך יעיל למיצוי הפרשות המוח היא קריטית למחקרים אלה. עם זאת, ההליך הנוכחי להפקת ההפרשה מנוזל המוח השדרתי הוא מסובך וגוזל זמן, וקשה לבודד חלבונים אלה ממוחות של בעלי חיים ניסיוניים8. במאמר זה אנו מציגים פרוטוקול חדש לבידוד ההפרשה מפרוסות מוח של עכברים.
פרוסות מוח שגודלו במבחנה מכילות את אותם סוגי תאים ומבנה תאים תלת מימדי כמו רקמת המוח, תוך שמירה על מעגלים סינפטיים תקינים ושלמים, הפצת קולטנים, העברת משדרים ופונקציות פיזיולוגיות אחרות. המודל מחקה את הצמיחה והתפקוד של תאי עצב בעכברים כאשר פרוסות מוח ממוקמות במדיום תרבית מתאים כדי להבטיח צמיחה והישרדות מתמשכת של תאים. במחקר זה, פרוסות המוח של העכבר המשיכו להפריש חלבונים נוירו-הפרשתיים9, והמוח המבודד נותח והונח על מסנן בתנאים סטריליים. תוספות המסנן הונחו בצלחות של 6 בארות המכילות את מדיום התרבית. בהתחשב בכך שחלבונים המופרשים על ידי נוירונים ותאי גליה יכולים לחדור לקרום התוסף אך לא לתאים, ניתן לאסוף את הפרשות המוח ממדיום התרבות המותנה.
מאמר זה מתאר את ההליכים הבסיסיים עבור (i) בידוד של פרוסות מוח, (ii) איסוף פרוסות מוח, (iii) איסוף תרביות פרוסות מוח ממדיום מותנה, (iv) ניתוחי כתמים מערביים, ו-(v) ניתוח פרוטאומי (איור 1).
פרוטוקול זה אושר ועוקב אחר הנחיות הטיפול בבעלי חיים שנקבעו על ידי הוועדה לטיפול ושימוש בבעלי חיים של האוניברסיטה הדרומית למדע וטכנולוגיה (SUSTech-JY202112006). במחקר זה נעשה שימוש בעכברים זכרים ונקבות C57BL/6J בוגרים (בני 6-8 שבועות, 22-30 גרם). עכברים שוכנו בטמפרטורה של 22-25 מעלות צלזיוס במחזור צירקדי של 12 שעות אור ו-12 שעות חושך, עם גישה אד-ליביטום למזון ולמים. שלבי הפרוטוקול מפורטים כדלקמן.
1. בידוד פרוסות מוח
2. אוסף פרוסות מוח
3. אוסף מדיום מותנה של תרבית פרוסות מוח (CM)
4. ניתוחי כתמים מערביים
5. ניתוח פרוטאומי
כדי לכמת את הפרשת החלבונים החוץ-תאיים בפרוסות המוח, בחנו את ריכוזי החלבון של דגימות פרוסות המוח ודגימות מדיום מותנות באמצעות ניסויי בדיקת BCA. דגימות פרוסות מוח ודגימות מדיום מותנות היו כולן עם ריכוזי חלבון גבוהים (טבלה 1 ואיור 2). מצאנו ש...
הפרשות המוח מתייחסות לאוסף של מולקולות איתות, הידועות כתוצרים נוירו-הפרשתיים או נוירופפטידים, המשתחררות על ידי נוירונים או תאי גליה לסביבה החוץ-תאית. הפרשות המוח ממלאות תפקידים קריטיים בתהליכים ביולוגיים ופיזיולוגיים רבים במערכת העצבים17,18...
המחברים מצהירים כי אין להם ניגודי אינטרסים.
מחקר זה נתמך על ידי מרכז המחקר הקליני של שנזן להפרעות נפשיות (20210617155253001), קרן שנזן להתמחויות מפתח קליניות ברמה גבוהה של מחוז גואנגדונג (SZGSPO13), ועדת החדשנות במדע וטכנולוגיה של שנזן (JCYJ20200109150700942), תוכנית המחקר והפיתוח של אזור המפתח של מחוז גואנג דונג (2019B030335001), וקרן בניית המשמעת הרפואית המרכזית של שנזן (SZXK042) אנו אסירי תודה על הסיוע של מעבדת המפתח המחוזית של גואנגדונג ביו-חומרים מתקדמים.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.22 μm Non-Sterile Millex Syringe Filters with PES Membrane | Millipore | SLGPR33RB | |
1,4-Dithio-DL-threitol (DTT) | Merck (Sigma Aldrich) | DTT-RO | |
6-well plates | CORNING | 3516 | |
Actin antibody | Cell Signaling Technology | #3700 | |
APP Antibody | Cell Signaling Technology | 2452 | |
BioRad Mini-Protean TGX precast gels | BioRad | #1610185 | |
Bovine serum albumin (BSA) | Merck (Sigma Aldrich) | 10735094001 | |
Bromophenol Blue | Merck (Sigma Aldrich) | B0126 | |
Brush pen | Deli | 1.00008E+11 | |
CaCl2 | Merck (Sigma Aldrich) | C1016 | |
CF3COOH | Merck (Sigma Aldrich) | 302031 | |
CH3CN | Merck (Sigma Aldrich) | 34851 | |
Clusterin antibody | Cell Signaling Technology | #42143 | |
D-Glucose | Merck (Sigma Aldrich) | G8270 | |
Easy-nLC1200 | Thermo Fisher Scientific | Easy-nLC1200 | |
Filter paper | ROHU | ROHU-DLLZ00105 | |
GAPDH antibody | Cell Signaling Technology | # 5174S | |
Glycerol | Merck (Sigma Aldrich) | G5516-100ML | |
Hanks' Balanced Salt Solution (HBSS) | Invitrogen (Gibco) | 14175095 | |
Human/Rat NLGN2 Antibody | R&D Systems | AF5645 | |
ICH2CONH2 | Merck (Sigma Aldrich) | I6125 | |
Immun-Blot PVDF membranes | BIO-RAD | #1620177 | |
KCl | Merck (Sigma Aldrich) | P3911 | |
L-Ascorbic Acid | Merck (Sigma Aldrich) | A92902 | |
Map2 antibody | Cell Signaling Technology | # 4542S | |
MgSO4 | Merck (Sigma Aldrich) | M7506 | |
m-IgGκ BP-HRP | SANTA CRUZ BIOTECHNOLOGY | sc-516102 | |
Millicell-CM 0.4 μm | Millipore | PIHP03050 | |
Millipore AmiconUltra-0.5ML | Millipore | UFC5010 | |
mouse anti-rabbit IgG-HRP | SANTA CRUZ BIOTECHNOLOGY | sc-2357 | |
NaH2PO4 | Merck (Sigma Aldrich) | S0751 | |
NaHCO3 | Merck (Sigma Aldrich) | S5761 | |
NH4HCO3 | Merck (Sigma Aldrich) | A6141 | |
Parenzyme | Thermo Fisher Scientific | R001100 | |
Penicillin-Streptomycin Solution(P/S) | Invitrogen (Gibco) | 15070063 | |
Pierce BCA Protein Assay Kit | Thermo Fisher Scientific | 23225 | |
QEactive | Thermo Fisher Scientific | IQLAAEGAAPFALGMAZR | |
Rabbit Anti-Goat IgG (H&L)-HRP Conjugated | Easybio | BE0103-100 | |
Razor blade | BFYING EAGLE | HX-L146-1H | |
Sodium chloride NaCl | Merck (Sigma Aldrich) | S6150 | |
Sodium dodecylsulfate (SDS) | Merck (Sigma Aldrich) | V900859 | |
Sodium Pyruvate | Merck (Sigma Aldrich) | P2256 | |
SpeedVac SRF110 Refrigerated Vacuum Concentrator (German) | Thermo Fisher Scientific | SRF110P2-115 | |
Sucrose | Merck (Sigma Aldrich) | G8270 | |
Tissue grinder | SCIENTZ | SCIENTZ-48 | |
Tris (Hydroxymethyl) | Merck (Sigma Aldrich) | TRIS-RO | |
TritonX-100 | Merck (Sigma Aldrich) | T8787 | |
Tween-20 | Merck (Sigma Aldrich) | P1379 | |
Vibratory slicer | Leica | Leica VT 1000S |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved