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この神経細胞解離プロトコルは、出発物質の量が少ないサンプルを対象としており、オプションの固定および染色ステップで、下流分析用の生存率の高い単一細胞懸濁液を生成します。
この神経解離プロトコル(市販の成人脳解離キットに付随するプロトコルの適応)は、フローサイトメトリーや単一細胞シーケンシングなどの詳細な下流分析の準備として組織処理を最適化します。神経解離は、機械的解離(フィルター、チョッピング技術、またはピペット粉砕の使用など)、酵素消化、またはそれらの組み合わせを介して行うことができる。神経細胞の繊細な性質は、単一細胞分析に必要な最小限の細胞破片で、生存率の高い真の単一細胞懸濁液を得るための努力を複雑にする可能性があります。このデータは、自動化された機械的解離と酵素消化のこの組み合わせが、前述の困難を克服し、常に生存率の高い(>90%)単一細胞懸濁液を生成することを実証する。いくつかのステップでは手作業による器用さが必要ですが、これらのステップはサンプルの取り扱いと潜在的な細胞損失を軽減します。この原稿では、下流の分析に備えて少量の神経組織を首尾よく解離させるために他の研究室を装備するためのプロセスの各ステップを詳述しています。
海馬は、1500年代にボローニャの解剖学者ジュリオ・チェーザレ・アランツィオによって最初に記述されました。この新しく発見された構造に名前を付ける際に、アランツィオはおそらく 海馬1属のタツノオトシゴとの奇妙な類似性に触発されました。海馬はストレス反応に関与していますが、学習と記憶におけるその役割で広く知られています。より具体的には、海馬は、宣言的および空間的記憶1の符号化および検索を担当する。
海馬、または適切な海馬は、CA1(cornu ammonis)、CA2、およびCA3サブフィールド1に分けられます。神経系の他の部分と比較して、海馬は、その可塑性および進行中の神経新生の可能性を含むいくつかのユニークな定義的特徴を有する2。神経新生は、神経幹細胞の増殖および分化のプロセスであり、続いて既存のニューロンネットワークへの統合が続く。神経新生は、歯状回および側脳室(および嗅球)の脳室下帯の顆粒下帯に限定される3。神経新生は胚発生に豊富ですが、それは生涯にわたるプロセスです3,4。したがって、この議論は海馬における成体の神経新生に焦点を当てる。
脳室下および顆粒下帯は、上衣細胞および血管細胞、ならびに神経幹細胞5の未熟および成熟系統を含む神経原性ニッチである。ミクログリアは、神経新生を調節する免疫細胞としてこれらのニッチに寄与する6。神経前駆細胞は、神経幹細胞7の非幹細胞後代である。脳室下帯には3種類の神経前駆細胞が存在する:放射状グリア様B型細胞、C型トランジット増幅前駆細胞、およびA型神経芽細胞3、8。脳室下帯でゆっくりと分裂するB型神経前駆細胞は、急速に分裂するC型細胞8に分化することができる。続いて、C型細胞はA型細胞8に分化する。これらの神経芽細胞は、吻側移動流を通って嗅球に移動し、その後、介在ニューロンまたは希突起膠細胞に分化する9。これらの嗅球介在ニューロンは、嗅覚短期記憶、および連想学習の鍵であり、一方、希突起膠細胞は脳梁9の軸索を髄鞘化する。成体神経新生の大部分は、歯状回亜顆粒帯で起こり、そこでは放射状タイプ1および非放射状タイプ2の神経前駆細胞が見出される3。ほとんどの神経前駆細胞は、歯状顆粒ニューロンおよびアストロサイト10になる運命にある。ギャップ接合部によって接続されたアストロサイトは、可塑性、シナプス活性、およびニューロン興奮性を調節するためにネットワークを形成する5。歯状回の主要な興奮性ニューロンとして、顆粒細胞は嗅内皮質からCA3領域11への入力を提供する。
神経幹細胞集団は、免疫磁気または免疫蛍光単離戦略を用いて単離することができる12、13。神経組織は解離することが特に困難です。そのための努力は、しばしば、細胞生存率の低いサンプルおよび/または下流分析に必要な単一細胞懸濁液の製造に失敗する結果となる。神経解離は、機械的解離(フィルター、チョッピング技術、またはピペット粉砕の使用など)、酵素消化、または技術の組み合わせを介して行うことができる14、15。神経解離法を評価する研究では、ピペット粉砕による手動機械的解離の生存率および品質を、ピペット粉砕および様々な酵素による消化の組み合わせと比較した15。品質は、調製した懸濁液15中の細胞凝集塊およびDNAまたは細胞内破片の量に基づいて等級付けした。単独で手動機械的解離を行ったグリア腫瘍の懸濁液は、ディスパーゼまたはDNase、コラゲナーゼ、およびヒアルロニダーゼの組み合わせによる処理よりも有意に低い細胞生存率を有していた15。Volovitzらは、異なる方法間の生存率および品質のばらつきを認め、不十分な解離が下流分析の精度を低下させる可能性があることを強調した15。
別の研究では、著者らは培養神経細胞の解離の60以上の異なる方法と組み合わせを比較した14。これらの方法には、ピペット粉砕による手動機械的解離の8つの異なるバリエーション、3つの異なる間隔での5つの個々の酵素とのインキュベーションの比較、および酵素消化による機械的解離の様々な組み合わせ、または2つの酵素の組み合わせ14が含まれていた。いずれの機械的方法も、単一細胞懸濁液14を生じた。4つの単一酵素処理、10の組合せ酵素処理、および4つの組合せの機械的解離と酵素消化は、単一細胞懸濁液14を得た。TrypLEによる酵素消化に続いてトリプシン−EDTAが最も効果的に解離したサンプル14。なお、TrypLEおよび/またはトリプシン-EDTAで処理した試料は、ゼラチン状凝集塊14を形成する傾向があった。この研究は培養細胞に対して実施されましたが、ピペットの粉砕または酵素消化のみの欠点を物語っています。
手動解離と自動機械的解離の並列比較は欠けている。しかしながら、1つのグループはフローサイトメトリーを実行して、市販のパパインまたはトリプシン酵素解離キット16と組み合わせてマウス脳全体の手動および半自動機械的解離を比較した。解離器による処理により、より一貫して生細胞16を得た。解離後、著者らはまた、プロミニン-1細胞、ニューロン前駆細胞、およびミクログリア16を単離した。3つの単離された細胞集団のうちの2つについて、単離された細胞の純度は、サンプルを解離剤で処理したとき、手動の16と比較してわずかに高かった。Reißらは、ピペッティング技術における人的変動が、組織解離における生細胞集団収量の再現性を妨げることを指摘した16。著者らは、自動化された機械的解離がサンプル処理16を標準化すると結論付けた。
この原稿に概説されている解離の方法は、市販の成人脳解離キット17に付随する溶液を使用する、完全に自動化された機械的解離および酵素的消化の組み合わせである。標準的なプロトコルとは異なり、この最適化されたプロトコルは、サンプル操作を減らし、生存率の高い単一細胞懸濁液を生成し、最小限の開始組織を処理することを目的としています。
実験は、UAMSの施設動物ケアおよび使用委員会によって承認された倫理基準に従って実施された。生後6ヶ月の雌性C57Bl6/J野生型マウスを購入し、一定の12時間の明暗サイクル下で集団飼育(ケージあたり4匹)した。
1. 試薬の調製
2. 実験日
3. 灌流
4. 解剖
5.各サンプルの酵素ミックス1と2を準備する
注: 2 mL を超える容量の場合は、10 mL の血清学的ピペットを使用してください。容量については、200 μL-2 mL、1000 μLピペットを使用する。容量21~199 μLの場合は、200 μLのピペットを使用します。容量の場合は、2-20 μL、20 μLのピペットを使用します。2 μL 未満の容量の場合は、0 ~ 2 μL のピペットを使用してください。
成人脳解離プロトコル17
メモ: サンプルを扱う場合、特に断りのない限り、BSA および D-PBS が氷上に残っている間、チューブは室温でチューブラックに入れる必要があります。
7. がれきの除去
8. セル数
9. 生きた/死んだ汚れ
10. 固定(オプション)
11. フローサイトメトリー
サンプルをコア施設でフローサイトメーターで処理し、得られたデータをフロー分析用のソフトウェアパッケージで評価しました。以前は、補正コントロール(ライブ/デッドシミとネガティブコントロール)が分析されていました。複数の蛍光色素を使用する場合は、蛍光マイナス1(FMO)コントロールとシングル染色コントロールを抗体ごとに調製する必要があります。実験サンプルについての?...
この神経解離プロトコルのいくつかのステップは、熟練した技術と器用さ - 灌流、上清吸引、およびミエリン除去を必要とする。灌流プロセスを通して、内臓は無傷のままでいなければなりません(横隔膜を取り除き、心臓をクリッピングすることを除いて)。これには、蝶の針で心臓の上部室を避けることが含まれます。必要なヘパリンを含む生理食塩水の量はさまざまですが、心臓から流?...
著者らは開示するものは何もありません。
Aimee Rogersが実践的なトレーニングと継続的な製品サポートを提供してくれたことに感謝します。アマンダ・バーク博士の継続的なトラブルシューティングと議論の明確化に感謝します。メレディス・ヨハイムとUAMSサイエンス・コミュニケーション・グループに対し、この原稿の文法的な編集とフォーマットに感謝します。この研究は、NIH R25GM083247およびNIH 1R01CA258673(A.R.A)によって支持された。
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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