私たちは、このプロトコルの開発中に、彼女の入力のための博士マグダレナゲッツに感謝しています。我々は寛大にSOX2コード配列を我々に提供するために博士マリウスWernig（スタンフォード大学）に感謝。また、ウイルス産生のための博士アレクサンドラLepierに非常に感謝しています。この作品は、ドイツ学術振興（4182/2-2 BE）とBMBF（01GN1009A）BBに、科学のバイエルン州立省、研究、MKとBBCSへの芸術が二国SYSTHER-から資金提供を受けたの補助金によって支えられてINREMOS仮想研究所（ドイツ語、スロベニア語、連邦教育研究省）およびDFG（SFB 824）。

1。単離と成人の脳細胞の培養ヒト組織を含む実験は、研究目的のためにヒトの材料の使用に関するすべての関連する政府や機関の規制に従って行われるべきである。この議定書は、LMUミュンヘンの医学部の倫理委員会とすべての患者から書面によるインフォームドコンセントの承認に基づいて開発されました。 成人の大脳皮質の準備文化のこのプロトコルは、側頭葉てんかんや他の根深い非外傷性、非悪性病変に苦しんで雌雄の患者の標本を使用して確立されています。外科室から得られた組織は、排他的に脳病変へのアクセスチャネルを構成されるため、健康的と考えられている。患者の年齢範囲は19から70歳であった。 <ol><li>熱不活性化ウシ胎児血清を添加して増殖培地を調製グルタを有するDMEM高グルコースから（FCS）、20％FCSの最終濃度を得た。 500ミリリットルの成長培地の合計に5ミリリットルペニシリン/ストレプトマイシンを追加します。この、適切な層流フード内で無菌培養条件を必要とするすべての後続の手順を実行します。 </li><li>処理まで氷上でHEPES（10mMの最終濃度）を含む塩化カルシウムとのハンクス溶液中の手術室から得た成人の脳生検及びMgCl 2（HBSS）メディアを保管してください。できるだけ速やかに処理を開始する。 </li><li>単一細胞に解離を開始するには、2の滅菌使い捨てメスを使って、小さな断片に65ミリメートルペトリ皿とミンチに組織を移す。酵素消化のために15ミリリットルの円錐管中で3〜6ミリリットルのTrypLEを使用し、水浴中で37℃で15〜30分間インキュベートする。 </li><li>解離を促進するために温めておいた増殖培地の1容量を加え、穏やかに最初の使用して上下に組織片を含む溶液を粉砕する細胞懸濁液の均質化するまで、ガラスパスツールピペットを用いて、続いて5ミリリットル使い捨てピペット。一般的には、主に白質からなるいくつかの残存組織片は、サスペンションのままになります。 </li><li> 5分間157×gでスピンダウンし、成長培地の適切な量（コーティングされていないT75培養フラスコ当たり10ミリリットル）でペレットを再懸濁します。サイズが5〜10mmの直径の生検に対して1つのT75培養フラスコを使用し、より大きな標本の場合には、このから外挿する。 </li><li> 5％CO 2および5％O 2、37℃のインキュベーター内に細胞を置く。 </li><li>細胞がコンフルエントに達するまで3〜4日ごとに培地の半分を交換してください。これは通常、二週間（継代0 [P0]と呼ぶ）まで行われる。 </li></ol>成人の脳細胞の2。 インビトロ増殖および特性評価<ol><li> インビトロ増殖中 。 <ol><li>培養培地を吸引し、リン酸緩衝生理食塩水（PBS）で洗浄し、室温tに保っemperature、3ミリリットルののTrypLEを追加する前に。 </li><li>ほとんどの細胞が分離するまで5〜10分間37℃でインキュベートする。優しく細胞の持ち上げを容易にするために、フラスコをタップ。成長培地の3倍量の添加後に15mlのコニカルチューブに細胞を移し、5分間、157×gでスピンダウンし、成長培地の適切な量で細胞を再懸濁する。 </li><li>流路新しいT75細胞培養フラスコに最適な歩留まりのための1:3の割合の細胞。 注意：我々は、削減、再プログラミング効率の兆候なしに、P5まで、これらの細胞を継代しています。 P0での培養は、内皮細胞（CD34発現により評価される）のかなりの部分を含んでいるが、その後の継代ではその数は無視できるようになる。 </li></ol></li><li>成人の脳の文化の特徴付け： <ol><li>免疫細胞化学： <ol><li>ポリ-D-リジンコートガラスカバーの上に細胞、種子〜60,000細胞の特徴のために、500μlの新鮮な増殖mediuでスリップ24ウェル組織培養プレート中mおよび5％CO 2および5％O 2、37℃でインキュベートする。 </li><li>培養ヒト脳細胞の免疫細胞化学的分析のために培地を除去し、1mlのPBSで3回洗浄する。 </li><li>室温で15分間、PBS中の4％パラホルムアルデヒド500μlの添加によって細胞を固定する。 </li><li>ガラスカバーは、適切な染色加湿チャンバーに移し、スリップ80μlのPBSを室温で1時間3％ウシ血清アルブミン（BSA）および0.5％トリトンX-100を含有するブロック。 </li><li>同じ溶液で希釈した一次抗体を追加する（希釈因子は、特定の試薬および装置の表を参照）と4℃または室温で1時間で一晩インキュベートする。 注：培養のこの段階で細胞の実質的な画分は変化させることなく、血小板由来増殖因子受容体β（PDGFRβ）、分化146（CD146）のクラスター、NG2コンドロイチン硫酸プロテオのために免疫反応性であるグリカン、および平滑筋アクチン（SMA）、微小血管関連周皮細胞の特性すなわちマーカー。少数のみ（&lt;1％）のアストログリアマーカーグリ​​ア線維性酸性タンパク質（GFAP）およびS100βを発現する。さらに、この段階では文化が神経マーカーβIII-チューブリンを発現する任意の細胞を欠いている必要があります。異なるマーカーの同時標識のために複数の一次抗体の組み合わせを使用してください。グリア細胞、神経細胞、内皮細胞および周皮細胞マーカーの発現のさらなる確認は、逆転写および（このプロトコールに記載されていない）、定量的リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応により得ることができる。 </li><li>一次抗体とのインキュベーション後、1mlのPBSで3回洗浄し、染色溶液（適切な希釈において）対応する二次抗体を添加し、暗所で室温で1時間インキュベートする。細胞をPBSで3回洗浄します。必要に応じて、取り付け前には部屋で5分間DAPIで染色を含める温度。 </li><li>封入剤を使用し、退色防止エピ蛍光顕微鏡や共焦点顕微鏡を用いてカバースリップを分析。 </li></ol></li><li>フローサイトメトリー： <ol><li>フローサイトメトリーによる表面マーカー発現の分析のために、コーティングされていないT25又はT75細胞培養フラスコ中でコンフルエントになるまで細胞を増殖させる。 </li><li> PBS + 0.5％BSAからなる染色溶液に再懸濁する前に記載したようのTrypLEを用いて細胞を剥離。染色反応あたり、染色液100μlに10〜20万細胞を再懸濁。使用した抗体ごとに単一の染色反応（CD146-FITC、抗CD140b-PE、CD34-APC、CD13-FITC、それぞれのアイソタイプコントロール抗体）を準備します。 </li><li>直接細胞懸濁液に（希釈は特定の試薬や機器の表を参照）、各染色液に蛍光色素標識抗体を加え、暗所で30分間、4℃でインキュベートする。 </li><li> 500μlのPBSで細胞を3回洗浄し、それぞれの間にスピンダウン5分間157×gで洗浄工程。 </li><li> FACSチューブにセルストレーナー（70ミクロン）を介して0.5〜1ミリリットル染色溶液および転送細胞で細胞ペレットを再懸濁する。光への暴露からサンプルを保護します。 </li><li>前FACS装置に置くことに渦のサンプル。 </li><li>生きた細胞を分析し、破片や細胞集合体、FSC-AおよびSSC-Aのゲートを除外します。細胞デュプレットは、特にFSC-AとFSC-Wでゲートアウトされています。それぞれの蛍光色素に結合させアイソタイプ一致抗体コントロールでゲートを設定する細胞表面マーカーのための右のゲート条件を決定する。その後、抗体結合細胞の割合を決定する。 </li></ol></li></ol></li></ol> 3。蛍光による周皮細胞由来細胞の濃縮には、活性化細胞選別<ol><li> FACSは、70μmのノズルを用いてソーティングを介して形質導入前に（増殖培地中に再懸濁させ）、周皮細胞集団を精製する。 C言語との組み合わせで、CD34-APCを使用D140b-PEおよびCD146-FITCは、周皮細胞を選択した。 CD34陰性、抗CD140b-、およびCD146陽性細胞のソート。 </li><li> 24ウェル組織培養プレート中にスリップポリ-D-リジンコートカバーガラス上に増殖培地プレートで選別された細胞を収集し、5％CO 2および5％O 2、37℃でインキュベートする。 </li><li>ソート後の48時間は、新鮮な増殖培地で培地を交換し、プロトコル4で説明したように伝達を行う。 </li></ol> 4。レトロ周皮細胞由来細胞の形質導入およびリプログラミング誘導された神経細胞に注意：レトロウイルス粒子を扱う地元のバイオセーフティのガイドラインを参照してください。ドイツでは、ここで使用されるレトロウイルスの使用は、生物学的安全性レベル2を必要とする。レトロウイルス粒子の産生がプロトコル6を参照してください。再プログラミングのために使用されるレトロウイルス構築物について、Karow らを参照してください。（2012年）。レトロウイルスは、VSV-G（水疱性口内炎ウイルス糖で偽だったタンパク質）5。生産のためにGavrilescu ら 6を参照してください。 <ol><li>従来のポリ-D-リジンコーティングガラスカバー上にレトロウイルス形質導入種子〜60,000細胞に24時間、24ウェル組織培養プレートに500μlの新鮮な増殖培地中にスリップし、5％CO 2および5％O 2、37℃でインキュベートする。 。 </li><li>翌日、500μLの新鮮な、あらかじめ温めておいた増殖培地で増殖培地を交換し、レトロウイルス粒子を含むそれぞれの集中上清を1μlを追加します（特に、研究室でのプロトコルを確立する時に、制御のためのpCAG-IRES-DsRedを ）のpCAG-ASCL1のpCAG-SOX2-IRES-GFP-IRES-DsRedを 。 </li><li> 1日後、細胞からのウイルス粒子を含む培地を除去し、新鮮な1ミリリットルを加え、グルタマックス49ミリリットルDMEM高グルコースと1ミリリットルのB27の無血清サプリメントで構成される、B27-分化培地を予め温め。 5中、37℃で培養中の細胞を維持する％のCO 2とINSが成熟するにつれて、繰り返しの媒体の変化が有害になる等の媒体を変更することなく、4〜8週間で5％のO 2。 </li></ol>免疫細胞により誘導された神経細胞の5。キャラ<ol><li> （抗体およびそれぞれの希釈のために、特定の試薬の表を参照して、形質導入細胞の細胞同一性を決定するために、特定の神経表現型の獲得を実証するために、このようなBIII-チューブリン、MAP2およびNeuNのような神経抗原に対する免疫細胞化学を実施し、機器、2.2.1で示したのと同じ手順に従ってください）​​。 </li><li> E14マウス大脳皮質から派生したニューロンとPdiNs、共培養これらの細胞の成熟を向上させるため。そのためには、大脳皮質を解剖し、火研磨されたガラスパスツールピペットを用いて機械的に組織を解離する。 SOX2とASCL1再エンコードした形質導入後周皮由来細胞2〜3週間の培養に10,000-50,000ネズミの神経細胞を追加troviruses培養を続ける。形質導入された細胞は、ライブエピ蛍光によってまたはGFPとDsRedのための免疫細胞を、次のいずれか、そのレポーター（GFPとDsRedの）式でネズミの神経細胞と区別することができる。 </li><li>マウスの神経細胞でPdiNs上にシナプスの形成を評価するために、このような小胞グルタミン酸輸送体1（VGLUT1）などの小胞の神経伝達物質受容体に対する免疫細胞化学を行う。 </li><li>その電気的特性（活動電位を発生させるすなわち能力）およびパッチクランプ電気生理学による機能シナプスの確立のための形質導入した細胞を探る。手順の詳細については、ハインリッヒら （2011）を参照してください。 </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>

著者らは、開示することは何もありません。

この議定書は、成人の大脳皮質からの分離と神経性転写因子Sox2のとASCL1のレトロウイルス媒介発現によるINSへのその後の変換次の周皮由来細胞のin vitroでの拡大と充実を説明しています。このようなプロトコルは、最終的には成人の脳のin vivoの設定に、この直接変換方式を変換する念頭に置いて目標に、神経細胞に脳常駐細胞の系譜変換を研究し、潜在的にグリアするin vitro<...

次に、分化能の過多に恵まれている人工多能性幹細胞（iPS細胞）中に体細胞の再プログラミングとは対照的に、直接再プログラミングは、他に一つの特定の細胞型の直変換を目指す。疾患モデリングおよび電位細胞ベースの治療の文脈におけるそれらの適用に関しては、両方の再プログラミングのアプローチは、特定の利点及び欠点を有する。 iPS細胞に再プログラミング（i）は、細胞の事実上無限の源を提供する; （II）遺伝子工学を可能にし; （III）は、ほぼ無限の分化能を賦与。これらの細胞は細胞ベースの治療のために使用される場合は、iPS細胞の主要な欠点は、未分化細胞（ インビボでのテラトーマ形成）の腫瘍形成性および ex vivo培養およびその後の移植の必要性の危険性を伴う。逆に、直接の系譜再プログラミングは、所望の細胞の低収量によって制限されている出発集団の標的とされた細胞の数と直接相関するが、系統再プログラムされた細胞は、移植の1,2に何ら腫瘍形成のリスクを示さないように見える利点を有している。さらに、直接の再プログラミングにも従って、移植の必要性を回避する、 すなわち、これらの細胞が必要とされる器官内の、 その場で達成することができる。 これを念頭において、私たちの研究室では、神経変性疾患の細胞ベースの治療に向けた新たなアプローチとして、INSに、系統再プログラミング脳常駐細胞の可能性を追求してきた。脳常駐系統再プログラミングのための細胞標的は大膠細胞（アストロサイト、NG2細胞およびオリゴデンドロサイト）の異なるタイプを含むように、潜在的に考慮することができる細胞、小膠細胞、および微小血管に関連する細胞（内皮細胞および周皮細胞）。私たちは、脳CORのアストログリアのin vitro再プログラミングの可能性を徹底的に研究している生後初期のマウス3-5の TEX。成人の脳内での直接の系統再プログラミングについても同様に適切な細胞源を求めて、我々が正常にインと周皮細胞の展示ホールマークに再プログラムすることができる細胞集団を検出しました。ここでは、拡張し、in vitroでこれらの細胞を豊かにし、最終的に成功してに（25から30パーセントの範囲）これらのin vitro増殖した細胞のかなりの割合を再プログラムするために、成人の脳生検から、これらの細胞を採取する方法のプロトコルを記述INS。再プログラミングは、2つの転写因子、およびSOX2 ASCL1の同時レトロウイルス媒介性の同時発現によって達成することができる。これらPdiNs、反復活動電位発火の能力を獲得するためにニューラルネットワークへの統合の彼らの能力を示す他のニューロンのためのシナプス標的として役立つことが分かった。我々のプロトコルは、INSに成人のヒト脳ペリサイトを単離および系統変換のための簡単​​な手順を説明します。 </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

誘導された神経細胞（INS）への非神経細胞の直接系譜再プログラミングは、神経発生の基礎となる分子メカニズムへの洞察を提供し、in vitroでのモデル化や病気の脳を修復するための新たな戦略を可能にすることができる。 INSへの直接変換の影響を受けやすい脳常駐非神経細胞型、 すなわち損傷した脳組織の中に、 その場でこのようなアプローチを起動可能にするかもしれません識別する。ここでは、この前提を満たすヒト成人脳由来の細胞を同定する試みで開発されたプロトコルを記述します。このプロトコルは、含まれます。成人の脳生検から得た大脳皮質からのヒト細胞の（1）を培養し; （2）in vitroでの拡大（約2〜4週間を要する）と、免疫細胞による文化の特性評価およびフローサイトメトリー; （3）（FACS）を蛍光活性化細胞ソーティングによる濃縮を、抗PDGF受容体-βおよび抗CD146抗体を用いた;（4）神経原性転写因子SOX2とASCL1とレトロウイルス媒介形質導入を。 （5）、最後に免疫細胞化学（レトロウイルス形質導入後8週間〜14日間）による結果の周皮細胞由来の誘発性神経細胞（PdiNs）の特徴付けを。この段階では、INSは、パッチクランプ記録により、その電気的特性のためにプローブすることができる。このプロトコルは、機能的なヒトINSに脳常駐周皮細胞のin vitro系統の変換のため、再現性の高い手順を説明します。

首尾成人の大脳皮質の標本からの培養を確立した後、このプロトコルの最初の成果は、文化の細胞組成を同定することにある。細胞型特異的なタンパク質のための免疫細胞化学は、異なる患者（ 図1A）の検体から派生文化間の異質性のかなりの程度を明らかにしている。フローサイトメトリーによって定量化したよう（平均で約75％、30から99％までの範囲）PDGFRβを発現する細胞?...

Watch this Scientific Journal Video about Lineage-reprogramming of Pericyte-derived Cells of the Adult Human Brain into Induced Neurons at JoVE.com

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

直接の系譜 - 再プログラミングのための脳常駐細胞を標的とすることは、脳の修復のための新たな視点を提供しています。ここでは、成人の大脳皮質から脳常駐周皮細胞について濃縮文化を準備し、転写因子Sox2のとASCL1のレトロウイルス媒介発現によって誘導神経細胞にこれらを変換する方法のプロトコルについて説明します。

誘導された神経細胞への成人の脳の周皮細胞由来細胞の系統の再プログラミング

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 ビュー.  Ludwig Maximilians University Munich. 直接の系譜 - 再プログラミングのための脳常駐細胞を標的とすることは、脳の修復のための新たな視点を提供しています。ここでは、成人の大脳皮質から脳常駐周皮細胞について濃縮文化を準備し、転写因子Sox2のとASCL1のレトロウイルス媒介発現によって誘導神経細胞にこれらを変換する方法のプロトコルについて説明します。 

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

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.

アダルト生まれのニューロンの統合を検討し

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 ...

神経科学

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.

ヒト多能性幹細胞から終脳のグルタミン酸作動性ニューロンの仕様

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.

成人ヒト線維芽細胞の導出と拡張神経前駆細胞へのそれらの直接変換

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.

ひと成人皮膚線維芽細胞から誘導される神経細胞の高収率文化の生成の単純です

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.

PiggyBac ベクターを用いたヒト誘導多能性幹細胞 (iPSCs) の機能的脊髄および頭蓋運動ニューロンへの変換

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.

成人人間の脳からの短期自由浮遊スライス培養

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.

ヒト幹細胞由来内皮細胞およびGABAergicニューロンの移動、化学誘引、共培養アッセイ

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.

成人ヒト脳組織からのヒトミクログリアの取得

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.

ヒト人工多能性幹細胞由来脳微小血管内皮細胞の誘導、拡大、凍結保存および特性評価

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.

多能性幹細胞からのヒト神経細胞および希突起膠細胞の作製によるニューロン-希突起膠細胞相互作用のモデル化

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