我々は、HeLa培養およびトランスフェクションと彼女の技術的なサポートのためたhNSCの準備で助けるためのジュリーHeward、およびLavaniya Thanabalasundaramを認める。

3次元（3D）文化1. HNSC分化注：以前の出版物2に記載された倫理的に承認組織から、たhNSCを分離して導き出す。この手順に従いながら、倫理的、制度的なガイドラインに従ってください。 1.1）3D培養は、12ウェルプレートを使用して、 <ol><li>作業中は無菌技術を使用してください。生物学的安全キャビネットの中で、70％エタノールを2ml /ウェルを添加することにより再水和足場は、灌漑（WFIr）のために水を用いて調製。各ウェルの壁ダウン70％エタノールを分配することによって足場に触れないようにしてください。 </li><li>慎重に70％エタノールを吸引し、すぐに2ミリリットル/ウェルのDMEMで足場を洗浄する：1分間F12。二回洗浄手順を繰り返します。最終洗浄後にF12：慎重にDMEMを吸引。 </li><li> F12：DMEM 2 mlのラミニン/ウェル（10μg/ ml）を添加することによりコート足場。 5％のCO 2ハムで37℃でプレートをインキュベート2時間の最低idifiedインキュベーター。暖かいDMEMで洗浄プレート：F12。 </li><li> RMM +のGF150μlの容積の約50万たhNSCで各足場をシード。 </li><li>細胞が足場に落ち着くことができるように、5％CO 2加湿インキュベーター中、37℃で3時間静置します。 </li><li>よく足場から細胞を取り除くしないように注意しながらそれぞれにRMMの3.5ミリリットルを追加します。 </li><li> 7日間プレートをインキュベート。 RMM培地を交換（3.5ミリリットル/ウェル）1日（最初の給餌）の後に、もう一度最初の給餌から2〜3日後。 </li><li> 7日後、培地を除去し、免疫細胞化学（ICC）のために4％パラホルムアルデヒド（PFA）で細胞を固定したり/ウェルの全RNA抽出のための溶解試薬500μlの追加（≤-80℃で保存プレートを、または全RNA抽出に進む） 。 </li></ol>軸索プロセスの伸長の1.2）測定<ol><li> 4％PFAを標準ICCプロトコル20を用いてβに応じた差別たhNSCを固定染色3チューブリン（TUBB3）蛍光色素結合二次抗体を用いて検出した一次抗体。ヘキスト（1μM）との対比染色細胞核。 </li><li>蛍光顕微鏡を用いてβ3チューブリン染色された細胞の代表的な画像をキャプチャ。 TIFFやJPEGなどの画像を保存します。ソフトウェア測定ツール（ 例えば、イメージ·プロ·プラス）を使用して軸索プロセス伸長の尺度。 </li><li> 、画像を開いて、ツールバーでの測定オプションを選択して、トレース機能を選択します。 </li><li>トレースを開始するには、マウスボタンをクリックすることにより、軸索伸長上の開始点を選択します。軸索伸長の全長に沿ってトレースする。右の各トレースをクリックして終了します。視野内のすべての軸索outgrowthswithを測定するために繰り返します。 </li><li>ピクセルまたはミクロン（保留中のキャリブレーション設定する）などの測定値を表す。サンプルの比較や統計分析のためにスプレッドシートプログラムにエクスポート長さの測定。 </li></ol> 2. miRNA発現幹細胞を用いたと発生経路集束のmiRNA PCRアレイ 2.1）のmiRNA全RNA抽出<ol><li>足場および2D成長したサンプル（分化し、未分化、hNSCコントロール）上のmiRNA抽出を行う。 </li><li>必要に応じて、12ウェルプレートに挿入融解足場。同じ1.5mlのエッペンドルフチュー​​ブ中で2つのウェル、最終体積溶解試薬の1ミリリットルの溶解試薬の内容（500μl）を組み合わせる。ウェルの足場を残すように注意してください。 </li><li>以前に収集されたとして乾電池をペレット化2D成長したサンプル（差別hNSC 2D培養および未分化制御）のために溶解試薬の1ミリリットルを追加し、1.5 mlのマイクロチューブに内容を転送。 </li><li> 1mlシリンジおよび短い20〜25ゲージ針を用いて各試験サンプルをホモジナイズする。均質な溶解液が達成されるまで、1ミリリットルを5回まで注射器を用いて針を介して溶解液を渡します。 </li><li>各エッペンドルフチュー​​ブに200μlのクロロホルムを加え、しっかりとキャップ。反転とボルテックスチューブに内容物を混合。 </li><li>遠心し≥12,000X gで15分間ホモジネートを含む各1.5ミリリットルのマイクロチューブ。 </li><li> 100％エタノール750μlのを含む新しい1.5 mlのマイクロ遠心チューブに（すべての相間、ピンク色の液体を移送避ける）各サンプルの上部の水相を転送します。反転により完全に混合。 </li><li> 2 mlのコレクションチューブにミニカラム内に、沈殿物を含む各試験サンプル700μlの、最大ピペット。室温で約30秒間≥8,000×gで蓋と遠心分離機を閉じます。フロースルーを捨てます。サンプルの残りを使用して、この手順を繰り返します。 </li><li> 15分間のDNAダイジェストを実行します。 </li><li> ≥8,000×gで約30秒間のミニコラムや遠心分離機に700μlのバッファーRWTを追加します。フロースルーを捨てます。 </li><li> 500μlのバッファーRPEを追加し、≥8,000×gで約30秒間遠心分離することにより、ミニカラムを洗浄。フロースルーを捨てます。繰り返しwash.Ce1分間≥12,000×gでntrifugeはさらに、膜を乾燥させる。 </li><li>ミニカラムにRNaseフリー水を40μlを添加し、≥8,000×gで1分間遠心分離することにより、1.5mlのエッペンドルフチュー​​ブに総RNAを溶出する。適切な分光光度計を用いて全RNA濃度を測定します。 </li></ol> 2.2）のmiRNA cDNAを準備<ol><li>逆転写マスターミックスを調製する。各サンプルを5倍miScript混錬バッファー4μlの、10倍nucleicsミックス2μlのを必要とし、2μlを転写酵素ミ​​ックスを逆miScript。 </li><li> PCRチューブ内のマスターミックスのアリコート8μlの総RNA（250 ng）を所要の体積を追加し、20μlの最終容量にRNaseフリー水を加える。 </li><li> miScript逆転写酵素ミ​​ックスを不活性化するために95℃で5分間、37℃C.Incubateで60分間インキュベートする。 </li><li> -20℃で、それぞれ20μlの逆転写反応に店舗を200μlのRNaseフリー水を追加、またはリアルタイムTIを進める私はすぐにPCR。 </li></ol> 2.3）幹細胞および発生経路は、miRNA PCRアレイの集束<ol><li> 2X SYBRグリーンマスターミックスの1375μL、100μLのmiRNA cDNA調製、10倍miScriptユニバーサルプライマーの275μlの、およびRNaseフリー水（総容量2,750μl）を1000μlのを追加して15ミリリットルチューブでPCR成分ミックスを調製する。 </li><li> PCR積載リザーバータンクのPCR成分ミックスを転送します。慎重に密封された袋から、96ウェルプレートのPCRアレイを削除。 </li><li> 8チャンネルピペッター、またはわずか8チップを使用して12チャネルピペッターを使用して、PCRアレイの各ウェルに25μlのPCR成分ミックスを加える。ウェル間の交差汚染を避けるために、各分注ステップ以下のピペットチップを変更します。 </li><li>気泡を除去するために室温（15~25℃）で、光学接着フィルムでプレートを密封し、1,000×gで1分間遠心する。視覚気泡ウェル中に存在しないことを確認するための下からプレートを検査。 </li><li>リアルタイムサイクラーで96ウェルプレートのPCR配列を配置します。 </li><li>プログラムは、それに応じてリアルタイムサーマルサイクラー：10分、および95℃で15秒間の45サイクル、および60℃で1分間、95℃で1サイクルは、単一の（蛍光データ収集）を設定する。 </li><li> PCRアレイデータ分析テンプレートExcelおよびWebベースのソフトウェアで使用するための空白のExcelスプレッドシートにすべてのウェルのCt値をエクスポートします。 注：ソフトウェアがで入手可能です<a href="http://www.SABiosciences.com/pcrarraydataanalysis.php">www.SABiosciences.com/pcrarraydataanalysis.php</a> 。 </li></ol> miRNAのターゲット予測とレポータープラスミドトランスフェクションおよびDdualルシフェラーゼアッセイによる標的mRNAの検証のための3.コンピュータ分析。 3.1）のmiRNAターゲット予測のためのコンピュータ解析<ol><li> [参照PicTar（ <a href="http://pictar.mdc-berlin.de/">http://pictar.mdc-berlin.de/</a> ）21、のmiRの識別のためのオンラインで利用可能なアルゴリズムNAは、予測のmRNAをターゲットにしています。 </li><li> 「脊椎動物でPicTar予測のためにはこちらをクリック」をクリックします。新しいページが開きます。 </li><li>新しいページ、PicTarのWebインターフェイスでは、ドロップダウンメニューで種を選択し、miRNAのID]ボックスに関心のmiRNAを挿入します。 miRNAのターゲットのための検索]をクリックします。 </li><li> aPicTarスコア順標的mRNAのリストを確認します。 注：PicTarが与えられたUTRは、選択したmiRNAの標的とし、種子の相補性、熱力学と共発現されたmiRNA 22のセットの中で共通の目標のためのコンビナトリアル予測に基づいてされる可能性を反映したスコアを計算します。 </li><li>同様にDIANA-LAB（使用して標的mRNAのリストを取得<a href="http://diana.cslab.ece.ntua.gr/microT/">http://diana.cslab.ece.ntua.gr/microT/</a> ）23、及びTargetScan（ <a href="http://www.targetscan.org/">http://www.targetscan.org/</a>利用可能な回線上）24、代替案をアルゴリズム。 </li><li> Mの比較表をコンパイルしますのiRNA異なるソフトウェアツールを使用して得られた順位に基づい。 PicTarは終わっ保全、種子の相補性に基づいて集計PCT（、結合の熱力学的自由エネルギーによって（信号対雑音比と予測された結果の重要性を評価するための精密なスコアに信号に基づく）精度によって、スコアによってDianaLabをランク付けし、TargetScan異なる種）は、 表1を参照のこと。 </li></ol>レポータープラスミドトランスフェクションおよびデュアルルシフェラーゼアッセイによる標的mRNAの3.2）の検証。 注：ターゲットmRNAの検証のための3 &#39;UTRルシフェラーゼレポーターは、以前に25を説明してきた。 <ol><li>トランスフェクション<ol><li> /ウェルで24ウェルプレート中に10 5細胞の密度でシードHeLa細胞。 </li><li>トランスフェクション試薬とNR4A3 3 &#39;UTRor SOX5 3&#39; UTRプラスミド100ngのいずれかの1.5μlのと同様に、20 nMのmiRNAを模倣（SOX5 3用HSA-のmiR-96-5pと24時間、共同トランスフェクトしたHeLa細胞の後217。ウェルあたりUTR、およびHSA-MIR-7-5p、それぞれNR4A3 3 &#39;UTRのためのHSA-MIR-17-5p）。 </li><li> NR4A3 3 &#39;UTRor SOX5 3&#39; UTRplasmidと蛍光色素ラベルネガティブコントロールsiRNAとの共トランスフェクト対照ウェル。蛍光標識されたネガティブコントロールsiRNA対照ウェルのトランスフェクションは、トランスフェクション効率の評価を可能にし、模倣のmiRNA 3&#39;UTR結合特異性を占める。 </li></ol></li><li>デュアルルシフェラーゼ活性の測定<ol><li>ホタルおよびウミシイタケルシフェラーゼ活性を24時間後にトランスフェクションを測定します。細胞増殖培地を除去します。 </li><li>私は、溶液Iの10ミリリットルに50μlの基質を添加することにより、作業溶液を準備。完全に混合する。私は、各ウェル24内にワーキング溶液を300μlを追加します。 </li><li> 96白いプレートの3ウェル、100μlのそれぞれに各24の内容を転送します。 10分待ってから、発光取得のためのルミノメーターセットでホタルルシフェラーゼを測定する。 </li><li>作業solutを準備イオンII溶液IIの10ミリリットルに基板IIの50μlのを追加することで、完全に混合する。私はすでに作業溶液Iの100μlのを含む各96ウェルに作業溶液100μlのを追加します。 </li><li> 10分待ってから、発光取得のためのルミノメーターセットでウミシイタケルシフェラーゼを測定する。ウミシイタケルシフェラーゼのホタルルシフェラーゼからの発光の比率を計算します。 </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Falanga, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stem+cells+in+tissue+repair+and+regeneration.">Stem cells in tissue repair and regeneration.</a> J Invest Dermatol. 132 (6), 1538-1541 (2012).</li><li>Pollock, K., 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=A+conditionally+immortal+clonal+stem+cell+line+from+human+cortical+neuroepithelium+for+the+treatment+of+ischemic+stroke.">A conditionally immortal clonal stem cell line from human cortical neuroepithelium for the treatment of ischemic stroke.</a> Exp Neurol. 199 (1), 143-155 (2006).</li><li>Hodges, H., 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=Making+stem+cell+lines+suitable+for+transplantation.">Making stem cell lines suitable for transplantation.</a> Cell Transplant. 16 (2), 101-115 (2007).</li><li>Smith, E. 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=Implantation+site+and+lesion+topology+determine+efficacy+of+a+human+neural+stem+cell+line+in+a+rat+model+of+chronic+stroke.">Implantation site and lesion topology determine efficacy of a human neural stem cell line in a rat model of chronic stroke.</a> Stem Cells. 30 (4), 785-796 (2012).</li><li>Stroemer, 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=The+neural+stem+cell+line+CTX0E03+promotes+behavioral+recovery+and+endogenous+neurogenesis+after+experimental+stroke+in+a+dose-dependent+fashion.">The neural stem cell line CTX0E03 promotes behavioral recovery and endogenous neurogenesis after experimental stroke in a dose-dependent fashion.</a> Neurorehabil Neural Repair. 23 (9), 895-909 (2009).</li><li>Kalladka, D., Muir, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain+repair:+cell+therapy+in+stroke.">Brain repair: cell therapy in stroke.</a> Stem Cells Cloning. 7, 31-44 (2014).</li><li>Fire, A., 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=Potent+and+specific+genetic+interference+by+double-stranded+RNA+in+Caenorhabditis+elegans.">Potent and specific genetic interference by double-stranded RNA in Caenorhabditis elegans.</a> Nature. 391 (6669), 806-811 (1998).</li><li>Anokye-Danso, 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=Highly+efficient+miRNA-mediated+reprogramming+of+mouse+and+human+somatic+cells+to+pluripotency.">Highly efficient miRNA-mediated reprogramming of mouse and human somatic cells to pluripotency.</a> Cell Stem Cell. 8 (4), 376-388 (2011).</li><li>Li, X., Jin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Roles+of+small+regulatory+RNAs+in+determining+neuronal+identity.">Roles of small regulatory RNAs in determining neuronal identity.</a> Nat Rev Neurosci. 11 (5), 329-338 (2010).</li><li>Badylak, S. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+extracellular+matrix+as+a+scaffold+for+tissue+reconstruction.">The extracellular matrix as a scaffold for tissue reconstruction.</a> Semin Cell Dev Biol. 13 (5), 377-383 (2002).</li><li>Buxboim, A., Discher, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stem+cells+feel+the+difference.">Stem cells feel the difference.</a> Nat Methods. 7 (9), 695-697 (2010).</li><li>Li, W. 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=A+three-dimensional+nanofibrous+scaffold+for+cartilage+tissue+engineering+using+human+mesenchymal+stem+cells.">A three-dimensional nanofibrous scaffold for cartilage tissue engineering using human mesenchymal stem cells.</a> Biomaterials. 26 (6), 599-609 (2005).</li><li>Lutolf, M. P., Gilbert, P. M., Blau, H. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Designing+materials+to+direct+stem-cell+fate.">Designing materials to direct stem-cell fate.</a> Nature. 462 (7272), 433-441 (2009).</li><li>Ortinau, 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=Effect+of+3D-scaffold+formation+on+differentiation+and+survival+in+human+neural+progenitor+cells.">Effect of 3D-scaffold formation on differentiation and survival in human neural progenitor cells.</a> Biomed Eng Online. 9 (1), 70 (2010).</li><li>Saha, K., Pollock, J. F., Schaffer, D. V., Healy, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Designing+synthetic+materials+to+control+stem+cell+phenotype.">Designing synthetic materials to control stem cell phenotype.</a> Curr Opin Chem Biol. 11 (4), 381-387 (1016).</li><li>Knight, E., Murray, B., Carnachan, R., Przyborski, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alvetex(R):+polystyrene+scaffold+technology+for+routine+three+dimensional+cell+culture.">Alvetex(R): polystyrene scaffold technology for routine three dimensional cell culture.</a> Methods Mol Biol. 695, 323-340 (2011).</li><li>Bokhari, M., Carnachan, R. J., Przyborski, S. A., Cameron, N. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emulsion-+templated+porous+polymers+as+scaffolds+for+three+dimensional+cell+culture:+effect+of+synthesis+parameters+on+scaffold+formation+and+homogenity.">Emulsion- templated porous polymers as scaffolds for three dimensional cell culture: effect of synthesis parameters on scaffold formation and homogenity.</a> J. Mater. Chem. 17, 4088-4094 (2007).</li><li>Bokhari, M., Carnachan, R. J., Cameron, N. R., Przyborski, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+cell+culture+device+enabling+three-dimensional+cell+growth+and+improved+cell+function.">Novel cell culture device enabling three-dimensional cell growth and improved cell function.</a> Biochem Biophys Res Commun. 354 (4), 1095-1100 (2007).</li><li>Stevanato, L., Sinden, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+microRNAs+on+human+neural+stem+cell+differentiation+in+two-+and+three-dimensional+cultures.">The effects of microRNAs on human neural stem cell differentiation in two- and three-dimensional cultures.</a> Stem Cell Res Ther. 5 (2), 49 (2014).</li><li>Ippolito, D. M., Eroglu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantifying+synapses:+an+immunocytochemistry-based+assay+to+quantify+synapse+number.">Quantifying synapses: an immunocytochemistry-based assay to quantify synapse number.</a> J Vis Exp. (45), (2010).</li><li>Chen, K., Rajewsky, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Natural+selection+on+human+microRNA+binding+sites+inferred+from+SNP+data.">Natural selection on human microRNA binding sites inferred from SNP data.</a> Nat Genet. 38 (12), 1452-1456 (2006).</li><li>Krek, A., 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=Combinatorial+microRNA+target+predictions.">Combinatorial microRNA target predictions.</a> Nat Genet. 37 (5), 495-500 (2005).</li><li>Maragkakis, 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=Accurate+microRNA+target+prediction+correlates+with+protein+repression+levels.">Accurate microRNA target prediction correlates with protein repression levels.</a> BMC Bioinformatics. 10, 295 (2009).</li><li>Lewis, B. P., Burge, C. B., Bartel, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conserved+seed+pairing,+often+flanked+by+adenosines,+indicates+that+thousands+of+human+genes+are+microRNA+targets.">Conserved seed pairing, often flanked by adenosines, indicates that thousands of human genes are microRNA targets.</a> Cell. 120 (1), 15-20 (2005).</li><li>Aldred, S. F., Collins, P., Trinklein, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identifying+targets+of+human+micrornas+with+the+LightSwitch+Luciferase+Assay+System+using+3'UTR-reporter+constructs+and+a+microRNA+mimic+in+adherent+cells.">Identifying targets of human micrornas with the LightSwitch Luciferase Assay System using 3'UTR-reporter constructs and a microRNA mimic in adherent cells.</a> J Vis Exp. (55), (2011).</li><li>Ponnio, T., Conneely, O. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=nor-1+regulates+hippocampal+axon+guidance,+pyramidal+cell+survival,+and+seizure+susceptibility.">nor-1 regulates hippocampal axon guidance, pyramidal cell survival, and seizure susceptibility.</a> Mol Cell Biol. 24 (20), 9070-9078 (2004).</li><li>Martinez-Morales, P. L., Quiroga, A. C., Barbas, J. A., Morales, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SOX5+controls+cell+cycle+progression+in+neural+progenitors+by+interfering+with+the+WNT-beta-catenin+pathway.">SOX5 controls cell cycle progression in neural progenitors by interfering with the WNT-beta-catenin pathway.</a> EMBO Rep. 11 (6), 466-472 (2010).</li><li>Kwan, K. 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=SOX5+postmitotically+regulates+migration,+postmigratory+differentiation,+and+projections+of+subplate+and+deep-layer+neocortical+neurons.">SOX5 postmitotically regulates migration, postmigratory differentiation, and projections of subplate and deep-layer neocortical neurons.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 105 (41), 16021-16026 (2008).</li><li>Lai, 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=SOX5+controls+the+sequential+generation+of+distinct+corticofugal+neuron+subtypes.">SOX5 controls the sequential generation of distinct corticofugal neuron subtypes.</a> Neuron. 57 (2), 232-247 (2008).</li></ol>

すべての著者は、従業員、株式および/ ​​またはReNeuron株式会社またはその親会社におけるストックオプション保有者である。 本研究は、ReNeuron（RENE.L）によってサポートされていました。

幹細胞の分化を評価し、改善するためのインビトロアッセイ新しい開発は、常にそれらの機能性および治療 ​​機能の調査のための課題を提示した。長期及びin vitro分化アッセイにおける強固な3Dの開発に必要なたhNSCの安定した取り付けは、材料や構造の点で特性の異なる複数の3Dの基板をテストすることによって対処されました。アッセイ開発の一環として、我々はまた、最適な細胞播種濃度を評価し、足場がラミニンは、被覆されるための要件を特定した。私たちたhNSC自発的に4-OHT及び増殖因子を除去すると分化することができるものの、標準的な2D分化したhNSCと比較した場合、軸索伸長工程によって測定されるように、3D培養システムの実装は、それらの分化能力の有意な改善を示した。 3D誘起differeの影響を調査するために、我々は、PCR配列を使用hNSC miRNA発現にntiation。標準チップマイクロアレイPCRアレイと比較して興味のあるmiRNAの直接定量と検証の利点を提供しています。 PCRアレイは96より少なく、ここで例えばアレイ当たりのmiRNAの総数の用語に制限されるが、それは以前に幹細胞の発生に報告我々の場合、特に関心のmiRNAを含むように調整することができる。経路当てmiRNAの発現は、未分化たhNSCと比べて3Dと2D区別たhNSCで紹介した。最も有意にダウンレギュレートされたmiRNAを選択し、オンラインで利用可能なアルゴリズム（DIANAラボ、PicTar、およびTargetScans）を使用して、それらの機能および生物学的解釈を決定することを意図し、その推定標的mRNAを評価するために分析した。 シングルmiRNAは、ターゲットの数百人を認識することができ、この理由のため、我々は中の適切な候補となり得る3 &#39;UTR mRNAsthatとのmiRNAの相互作用を検証xonal規制。 NR4A3、HSA-のmiR-7の目標、及びmiR-17ファミリーは、それらの発現レベルに応じて、海馬軸索の分化、生存、アポトーシスおよび調節に関与している、NR4Aファミリー核内受容体のメンバーである指導26。同様SOX5、HSA-のmiR-96の標的は、神経前駆体27の軸索の長さ28、マイグレーション後遊走、分化、およびニューロン29の投影における細胞周期の進行を制御することが報告されている。 SOX5およびNR4A3両方は、デュアルルシフェラーゼレポーターアッセイにより、それぞれ直接標的HSA-は、miR-96、およびHSA-のmiR-7及び17のmRNAとして同定された。デュアルルシフェラーゼ（ホタルおよびウミシイタケ）は同じプラスミド内の2つの異なるレポーター遺伝子に依存しており、単一のルシフェラーゼプラスミド系と比較して次善のトランスフェクションおよび細胞毒性効果による影響のために正規化を可能にする改良されたシステムを提供しています。私たちのアッセイ開発の一環として、我々はまた、当社のトランスフェクションconditiを最適化順番にアドオンは、高効率を得ることができる。 protocolsdescribedはここにさらに最適化し、前臨床試験および将来の臨床応用のためのintransplantationプロトコルをbeimplementedことがin vitroで hNSC分化を特徴づけるために利用することができる。

幹細胞研究はまた、組織工学、発達、細胞生物学、細胞治療、遺伝子治療の分野にまたがる再生医療において中心的な役割を果たしており、生体材料（足場と行列）。幹細胞は、両方の臓器developmentand組織修復において重要である。幹細胞がどのように機能するかを理解することは、新しい幹細胞ベースの治療法1を開発するための極めて重要である。 CTX0E03は妊娠初期ヒト胎児皮質から分離されたクローン、条件付きで不死化したヒト神経幹細胞（hNSC）ライン2である。 CTX0E03は適正製造基準（GMP）3の下で臨床細胞バンクに不可欠な品質特性を定義している。たhNSCは自然発生的に、ニューロン、グリア、およびオリゴデンドロサイトに分化することができると焦点虚血2,4,5のげっ歯類モデルに移植すると神経障害を改善することが証明されている。 CTX0E03たhNSCはストロークdisabilのための臨床試験に現在あるITY（NCT01151124 6とNCT02117635、Clinicaltrials.gov）。 miRNAは、長さが平均22個のヌクレオチドを有し、調節分子7であることが証明され、それらはタンパク質をコードしないが、むしろタンパク質へのそれらの安定性および翻訳を調節、mRNAの3プライム非翻訳領域（3&#39;UTR）に結合する。 miRNAは、開発、増殖、および分化8を含む多くの細胞プロセスの調節に関与することが報告されている。いくつかのmiRNAは、神経幹細胞9の運命および仕様の調節に関与している。 標準的な培養環境の二次元（2D）でのin vivo環境の複雑さが一致しない、ひいてはhNSC分化の誘導および調節は、最適ではない。 インビボで 、細胞が他の作曲3次元（3D）の微小環境に囲まれている多く含む細胞と細胞外のリガンド、コラーゲン、ラミニン、およびその他のマトリックスタンパク質（細胞外マトリックス、ECM）の種類。これまでの研究では、材料の建築の地形はECMを、それらの幾何学影響細胞の表現型と運命10-15を模倣することを報告した。市販の3D足場の数が利用可能です。我々は、細胞が侵入し、16〜18を区別することができますその中に3D空間を提供して厚さ200μmの膜の中に明確に定義された均一なアーキテクチャで設計され、高度に多孔質ポリスチレン足場を使用していました。 本明細書中に2Dおよび3D分化アッセイaxonprocess伸長を評価するために使用される。さらに、我々はさらに、その分化のmiRNAの効果を調べるために臨床グレードhNSCラインのmiRNA発現をプロファイリングするための方法を記載する。示され、ここでの方法は、もともと19に記載されているものに基づいています。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="573">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Name of Reagent/ Equipment</td>
			<td style="width:71px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:167px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">DMEM:F12</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>21331-020</td>
			<td>For RMM medium preparation</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Human Albumin Solution&#160;</td>
			<td>Baxter health care limited&#160;</td>
			<td>1501052</td>
			<td>For RMM medium used at a final concentration of&#160; 0.03%</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Transferrin, Human recombinant</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>T8158</td>
			<td>For RMM medium used at a final concentration of&#160; 5 &#181;g/ml</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Putrescine DiHCl&#160;</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P5780</td>
			<td>For RMM medium used at a final concentration of&#160; 16.2 &#181;g/ml</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Insulin, Human recombinant&#160;&#160;</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>I9278</td>
			<td>For RMM medium used at a final concentration of&#160; 5 &#181;g/ml</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Progesterone&#160;</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P6149</td>
			<td>For RMM medium used at a final concentration of&#160; 60 ng/ml</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">L-Glutamine&#160;</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>25030-24</td>
			<td>For RMM medium used at a final concentration of&#160; 2 mM</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Sodium Selenite&#160;&#160;</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>S9133</td>
			<td>For RMM medium used at a final concentration of 40 ng/ml</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">bFGF&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;</td>
			<td>Peprotech</td>
			<td>AF-100-15</td>
			<td>To be added to RMM medium, used at a final concentration of 10 ng/ml</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">EGF&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;</td>
			<td>Peprotech</td>
			<td>AF-100-188</td>
			<td>To be added to RMM medium, used at a final concentration of 20 ng/ml</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">4-OHT</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>H7904</td>
			<td>To be added to RMM medium, used at a final concentration of 100 nM</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Laminin</td>
			<td>AMS Biotech</td>
			<td>3400-010-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">TrypZean/EDTA</td>
			<td>Lonza&#160;</td>
			<td>BE02-034E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Water for irrigation</td>
			<td>Baxter Healthcare</td>
			<td>UKF7114</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Defined Trypsin Inhibitor (DTI) (store -20&#176;C)</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>R007-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Alvetex 12 well plate&#160;</td>
			<td>Reinnervate Ltd</td>
			<td>AVP002</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Ethanol&#160;</td>
			<td>Merck&#160;</td>
			<td>1.00986.1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">&#946;III tubulin antibody</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>T8660</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Hoechst</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>B2261</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">miRNeasy mini kit</td>
			<td>Qiagen&#160;</td>
			<td>217004</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">RNase free DNase&#160;</td>
			<td>Qiagen&#160;</td>
			<td>79254</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Chloroform</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>C7559-5VL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">miScript II RT Kit&#160;</td>
			<td>Qiagen&#160;</td>
			<td>218160</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">SYBR green PCR kit</td>
			<td>Qiagen&#160;</td>
			<td>218073</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Cell Development &#38; Differentiation miScript miRNA PCR Array</td>
			<td>Qiagen/ SABiosciences</td>
			<td>MIHS-103Z</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Lightcycler 480 white 96 plate</td>
			<td>Roche</td>
			<td>&#160;4729692001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Lightcycler 480&#160; sealing foil</td>
			<td>Roche</td>
			<td>&#160;4729757001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Lipofectamine 2000</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>11668-027</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Vector NR4A3 miRNA 3&#39; UTR target clones&#160;</td>
			<td>GeneCopeia</td>
			<td>HmiT019538-MT0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Vector SOX5 miRNA 3&#39; UTR target clones&#160;</td>
			<td>GeneCopeia</td>
			<td>HmiT017632-MT01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Allstars negative control siRNA AF 488 (Qiagen).</td>
			<td>Qiagen&#160;</td>
			<td>1027284</td>
			<td>MiRNA transfection control</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Luc-Pair miR Luciferase Assay</td>
			<td>GeneCopeia</td>
			<td>LPFR-M010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Lightcycler 480&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Roche</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">GloMax 96 microplate luminometer&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Promega</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

differentiation of a human neural stem cell line on three dimensional cultures, analysis of microrna and putative target genes

神経幹細胞（NSCは）特定の局所微小環境下で、ニューロン、アストロサイトおよびオリゴデンドロサイトへの自己再生および分化が可能である。ここでは、現在のストローク障害（NCT01151124とNCT02117635、Clinicaltrials.gov）の臨床試験において、3次元（3D）の分化およびクローンヒト神経幹細胞（hNSC）ラインのmiRNA解析に用いられる方法のセットを提示する。たhNSCは倫理的に承認妊娠初期のヒト胎児皮質から誘導され、条件付きで構築するC-mycER TAMの単一コピーのレトロウイルスの統合を用いて不死化された。私たちは、3D足場および方法PCRアレイを用いたmiRNA発現の関連する変化を定量化するために区別たhNSCの軸索プロセス伸長を測定する方法について説明します。さらに我々は、miRNAの推定標的を選択することを目的とコンピュータ解析を例示する。 SOX5とNR4A3が大幅に選ばのに適したmiRNA推定標的として同定された下方制御する差別hNSCでDのmiRNA。のmiRNA標的の検証は、デュアルレポータープラスミドのトランスフェクションおよびデュアルルシフェラーゼアッセイによってSOX5およびNR4A3の3&#39;UTRで行った。

図1では、伝統的な平面培養（2D）と比較し、軸索プロセス伸長測定をexpressedas 3D足場にhNSC分化の調査と定量化を可視化される。 図2にrepresentedtheワークフローであり、幹細胞および発生経路を使用して、miRNAの定量の結果は、未分化の対照と比較して、2Dおよび3D分化したhNSCにおけるmiRNAの差次的発現を調べるためのmiRNA PCRアレイを当てた。 miRNAは、分化および未分化たhNSCの間の比較分析、およびターゲットの予測のための計算分析後、SOX5およびNR4A3（NOR1）は、推定上の標的mRNAとして同定された。 3&#39;UTR mRNA上のmiRNAおよびそれらの推定上の部位との間の直接の相互作用を研究するために、我々は、A、ホタルルシフェラーゼレポーター遺伝子の下流に挿入SOX5またはNR4A3 3&#39;UTR配列のいずれかを含む2市販のプラスミドを使用<html> ND正規化のための同じプラスミドウミシイタケルシフェラーゼ遺伝子に含む。 3 &#39;UTRルシフェラーゼ活性のダウンレギュレーションの代表的な結果を図3に示されている。 <img alt="図1" src="/files/ftp_upload/52410/52410fig1.jpg" /> 図1：3D足場上たhNSCの分化、および軸索プロセスES伸長の測定（A）β3チューブリン（緑）、ヘキスト（青）代表顕微鏡写真で対比原子核のための標準的なICC染色後は、取得したと軸索プロセスの測定であった画像解析ソフトウェアを用いて行った。 （B）1（1W）または3週間（3W）のための2Dおよび3D区別たhNSCで行われる軸索のプロセス伸長の測定を報告するダイアグラム。COM /ファイル/ ftp_upload / 52410 / 52410fig1highres.jpg「ターゲット= &quot;_空白&quot;&gt;この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。 <img alt="図2" src="/files/ftp_upload/52410/52410fig2.jpg" /> 図2：差別たhNSCにおけるmiRNAプロファイリングの概略ワークフローの全RNA、miRNAを含むが、3D足場および標準2D文化、または未分化制御上の差別たhNSCのいずれかから抽出した。総RNA 250ngのは、ヒト細胞の分化および発達miScriptのmiRNA PCRアレイを有するmiRNAの定量に適したcDNAに成熟miRNAの選択的変換を容易にする方法でレトロ転写した。 SNORD61、SNORD68、SNORD72、SNORD95、SNORD96A、およびRNU6-2の地理平均2-ΔΔCT法に基づくデータ解析に使用した。有意な変化はSTAに畳む+/- 1.5およびダウンレギュレーションのように定義されたtisticallyかなりの程度。データはclustergramとして表される結果で利用可能なウェブベースのソフトウェアを用いて分析した。 図3 19から変更。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52410/52410fig2highres.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図3" src="/files/ftp_upload/52410/52410fig3.jpg" /> 図3：miRNA標的の検証は、デュアルルシフェラーゼレポーター試験を用いてmRNAを予測した。 （A）miRNAの直接の標的として3&#39;UTR配列を検証するためのツールとして使用するデュアルルシフェラーゼレポータープラスミドの代表的な図。 （B）トランスフェクション効率を示す代表的な顕微鏡写真。 （C） &#160;の信号は、人間の3＆＃から、相対ルシフェラーゼ活性として表現39; UTR記者ofSOX5とNR4A3遺伝子が大幅にそれぞれHSA-のmiR-96の存在下でのノックダウン、およびHSA-MIR-7と17のmiRNA模倣された。 図5 19から変更。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52410/52410fig3highres.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td></td><td></td><td colspan="2"> DIANALAB </td><td> PicTar </td><td> TargetScan </td></tr><tr><td> miRNAの </td><td> 標的遺伝子 </td><td> 標的部位は/遺伝子が見つかりました。 </td><td> 精度 </td><td> スコア </td><td> 集計P CT </td></tr><tr><td> HSA-のmiR-96 </td><td> SOX5 </td><td> 1214/763 </td><td> 1 </td><td> 6.74 </td> &lt;TD&gt; 0.94 </td></tr><tr><td> HSA-MIR-183 </td><td> DUSP10 </td><td> 190分の302 </td><td> 0.72 </td><td> 4.75 </td><td> 0.85 </td></tr><tr><td> HSA-のmiR-302A </td><td> NR4A3 </td><td> 473分の863 </td><td> 0.84 </td><td> 3.05 </td><td> NF </td></tr><tr><td> HSA-MIR-182 </td><td> FOXN3 </td><td> 1358/794 </td><td> 0.94 </td><td> NF </td><td> 0.96 </td></tr><tr><td> HSA-のmiR-7 </td><td> NR4A3 </td><td> NF </td><td> NF </td><td> 1.61 </td><td> 0.17 </td></tr><tr><td> HSA-のmiR-7 </td><td> FOXN3 </td><td> 136分の399 </td><td> 0.17 </td><td> NF </td><td> 0.88 </td></tr><tr><td> HSA-MIR-20A </td><td> NR4A3 </td><td> 1650/841 </td><td> 0.85 </td><td> 5.87 </td><td> 0.63 </td></tr><tr><td><stronG&gt; HSA-MIR-20B </td><td> NR4A3 </td><td> 1955/973 </td><td> 0.9 </td><td> 5.87 </td><td> 0.63 </td></tr><tr><td> HSA-のmiR-17 </td><td> NR4A3 </td><td> 1928/961 </td><td> 0.9 </td><td> 5.38 </td><td> 0.63 + 0.37 </td></tr><tr><td> HSA-MIR-20A </td><td> EIF4G3 </td><td> 1650/841 </td><td> 0.97 </td><td> NF </td><td> NF </td></tr><tr><td> HSA-MIR-20B </td><td> EIF4G3 </td><td> 1955/973 </td><td> 0.94 </td><td> NF </td><td> NF </td></tr><tr><td> HSA-のmiR-17 </td><td> EIF4G3 </td><td> 1928/961 </td><td> 0.94 </td><td> NF </td><td> NF </td></tr></tbody></table> 表1：miRNAのターゲット予測mRNAのリスト 。 miRNAの代表表は、予測的遺伝子を標的、およびアルゴリズム分析（予測イオン/スコア/集計それぞれダイアナ·ラボ、PicTar、およびTargetScanを使用して提供される）。 表3 19から変更された。

Watch this Scientific Journal Video about Differentiation of a Human Neural Stem Cell Line on Three Dimensional Cultures, Analysis of MicroRNA and Putative Target Genes at JoVE.com

Differentiation of a Human Neural Stem Cell Line on Three Dimensional Cultures, Analysis of MicroRNA and Putative Target Genes

With the intent of characterizing changes in miRNAs on differentiated human neural stem cells (hNSCs) we describe hNSC differentiation on a three dimensional system,the evaluation of changes in microRNA expression by miRNA PCR array, and computational analysis for miRNA target prediction and its validation by dual luciferase assay.

三次元培養、マイクロRNAの分析と推定標的遺伝子上のヒト神経幹細胞株の分化

Neural stem cells (NSCs) are capable of self-renewal and differentiation into neurons, astrocytes and oligodendrocytes under specific local ...

differentiation-human-neural-stem-cell-line-on-three-dimensional

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

9.8K ビュー.  ReNeuron. With the intent of characterizing changes in miRNAs on differentiated human neural stem cells (hNSCs) we describe hNSC differentiation on a three dimensional system,the evaluation of changes in microRNA expression by miRNA PCR array, and computational analysis for miRNA target prediction and its validation by dual luciferase assay.

ビデオ: Differentiation of a Human Neural Stem Cell Line on Three Dimensional Cultures, Analysis of MicroRNA and Putative Target Genes

Differentiation of the SH-SY5Y Human Neuroblastoma Cell Line

Having appropriate in vivo and in vitro systems that provide translational models for human disease is an integral aspect of research in neurobiology and the neurosciences. Traditional in vitro experimental models used in neurobiology include primary neuronal cultures from rats and mice, neuroblastoma cell lines including rat B35 and mouse Neuro-2A cells, rat PC12 cells, and short-term slice cultures. While many researchers rely on these models, they lack a human component and observed experimental effects could be exclusive to the respective species and may not occur identically in humans. Additionally, although these cells are neurons, they may have unstable karyotypes, making their use problematic for studies of gene expression and reproducible studies of cell signaling. It is therefore important to develop more consistent models of human neurological disease. 
The following procedure describes an easy-to-follow, reproducible method to obtain homogenous and viable human neuronal cultures, by differentiating the chromosomally stable human neuroblastoma cell line, SH-SY5Y. This method integrates several previously described methods1-4 and is based on sequential removal of serum from media. The timeline includes gradual serum-starvation, with introduction of extracellular matrix proteins and neurotrophic factors. This allows neurons to differentiate, while epithelial cells are selected against, resulting in a homogeneous neuronal culture. Representative results demonstrate the successful differentiation of SH-SY5Y neuroblastoma cells from an initial epithelial-like cell phenotype into a more expansive and branched neuronal phenotype. This protocol offers a reliable way to generate homogeneous populations of neuronal cultures that can be used for subsequent biochemical and molecular analyses, which provides researchers with a more accurate translational model of human infection and disease.

It is critical in neurobiology and neurovirology to have a reliable, replicable in vitro system that serves as a translational model for what occurs in vivo in human neurons. This protocol describes how to culture and differentiate SH-SY5Y human neuroblastoma cells into viable neurons for use in in vitro applications.

SH-SY5Yヒト神経芽腫細胞株の分化

Having appropriate in vivo and in vitro systems that provide translational models for human disease is an integral aspect of research in neurobiology and ...

発生生物学

Three-dimensional Quantification of Dendritic Spines from Pyramidal Neurons Derived from Human Induced Pluripotent Stem Cells

Dendritic spines are small protrusions that correspond to the post-synaptic compartments of excitatory synapses in the central nervous system. They are distributed along the dendrites. Their morphology is largely dependent on neuronal activity, and they are dynamic. Dendritic spines express glutamatergic receptors (AMPA and NMDA receptors) on their surface and at the levels of postsynaptic densities. Each spine allows the neuron to control its state and local activity independently. Spine morphologies have been extensively studied in glutamatergic pyramidal cells of the brain cortex, using both in vivo approaches and neuronal cultures obtained from rodent tissues. Neuropathological conditions can be associated to altered spine induction and maturation, as shown in rodent cultured neurons and one-dimensional quantitative analysis 1. The present study describes a protocol for the 3D quantitative analysis of spine morphologies using human cortical neurons derived from neural stem cells (late cortical progenitors). These cells were initially obtained from induced&#160;pluripotent stem cells. This protocol allows the analysis of spine morphologies at different culture periods, and with possible comparison between induced&#160;pluripotent stem cells obtained from control individuals with those obtained from patients with psychiatric diseases.

Dendritic spines of pyramidal neurons are the sites of most excitatory synapses in mammalian brain cortex. This method describes a 3D quantitative analysis of spine morphologies in human cortical pyramidal glutamatergic neurons derived from induced&#160;pluripotent stem cells.

ヒト人工多能性幹細胞由来の錐体ニューロンからの樹状突起棘の三次元定量

Dendritic spines are small protrusions that correspond to the post-synaptic compartments of excitatory synapses in the central nervous system. They are ...

Generation of Genetically Modified Organotypic Skin Cultures Using Devitalized Human Dermis

Organotypic cultures allow the reconstitution of a 3D environment critical for cell-cell contact and cell-matrix interactions which mimics the function and physiology of their in vivo tissue counterparts. This is exemplified by organotypic skin cultures which faithfully recapitulates the epidermal differentiation and stratification program. Primary human epidermal keratinocytes are genetically manipulable through retroviruses where genes can be easily overexpressed or knocked down. These genetically modified keratinocytes can then be used to regenerate human epidermis in organotypic skin cultures providing a powerful model to study genetic pathways impacting epidermal growth, differentiation, and disease progression. The protocols presented here describe methods to prepare devitalized human dermis as well as to genetically manipulate primary human keratinocytes in order to generate organotypic skin cultures. Regenerated human skin can be used in downstream applications such as gene expression profiling, immunostaining, and chromatin immunoprecipitations followed by high throughput sequencing. Thus, generation of these genetically modified organotypic skin cultures will allow the determination of genes that are critical for maintaining skin homeostasis.

The goal of this paper is to provide a comprehensive and detailed protocol on how to generate genetically modified human organotypic skin from epidermal keratinocytes and devitalized human dermis.

失活ヒト真皮を用いて遺伝子組換え器官皮膚培養物の生成

Organotypic cultures allow the reconstitution of a 3D environment critical for cell-cell contact and cell-matrix interactions which mimics the function ...

Culturing Human Pluripotent and Neural Stem Cells in an Enclosed Cell Culture System for Basic and Preclinical Research

This paper describes how to use a custom manufactured, commercially available enclosed cell culture system for basic and preclinical research. Biosafety cabinets (BSCs) and incubators have long been the standard for culturing and expanding cell lines for basic and preclinical research. However, as the focus of many stem cell laboratories shifts from basic research to clinical translation, additional requirements are needed of the cell culturing system. All processes must be well documented and have exceptional requirements for sterility and reproducibility. In traditional incubators, gas concentrations and temperatures widely fluctuate anytime the cells are removed for feeding, passaging, or other manipulations. Such interruptions contribute to an environment that is not the standard for cGMP and GLP guidelines. These interruptions must be minimized especially when cells are utilized for therapeutic purposes. The motivation to move from the standard BSC and incubator system to a closed system is that such interruptions can be made negligible. Closed systems provide a work space to feed and manipulate cell cultures and maintain them in a controlled environment where temperature and gas concentrations are consistent. This way, pluripotent and multipotent stem cells can be maintained at optimum health from the moment of their derivation all the way to their eventual use in therapy.

Here is a protocol to grow pluripotent stem cells (PSC) and neural stem cells (NSC) in an enclosed cell culture system that permits maximum sterility and reproducibility, replacing the traditional biosafety cabinet and incubator. This equipment meets clinical good manufacturing practice (cGMP) and clinical good lab practice (cGLP) guidelines.

Basicおよび前臨床研究のための密閉型細胞培養系でヒト多能性および神経幹細胞を培養します

This paper describes how to use a custom manufactured, commercially available enclosed cell culture system for basic and preclinical research. Biosafety ...

Analysis of Retinoic Acid-induced Neural Differentiation of Mouse Embryonic Stem Cells in Two and Three-dimensional Embryoid Bodies

Mouse embryonic stem cells (ESCs) isolated from the inner mass of the blastocyst (typically at day E3.5), can be used as in vitro model system for studying early embryonic development. In the absence of leukemia inhibitory factor (LIF), ESCs differentiate by default into neural precursor cells. They can be amassed into a three dimensional (3D) spherical aggregate termed embryoid body (EB) due to its similarity to the early stage embryo. EBs can be seeded on fibronectin-coated coverslips, where they expand by growing two dimensional (2D) extensions, or implanted in 3D collagen matrices where they continue growing as spheroids, and differentiate into the three germ layers: endodermal, mesodermal, and ectodermal. The 3D collagen culture mimics the in vivo environment more closely than the 2D EBs. The 2D EB culture facilitates analysis by immunofluorescence and immunoblotting to track differentiation. We have developed a two-step neural differentiation protocol. In the first step, EBs are generated by the hanging-drop technique, and, simultaneously, are induced to differentiate by exposure to retinoic acid (RA). In the second step, neural differentiation proceeds in a 2D or 3D format in the absence of RA.

We describe a technique for using murine embryonic stem cells for generating two or three dimensional embryoid bodies. We then explain how to induce neural differentiation of the embryoid body cells by retinoic acid, and how to analyze their state of differentiation by progenitor cell marker immunofluorescence and immunoblotting.

2および3次元の胚様体中のマウス胚性幹細胞のレチノイン酸誘発神経分化の分析

Mouse embryonic stem cells (ESCs) isolated from the inner mass of the blastocyst (typically at day E3.5), can be used as in vitro model system for ...

Rapid, Directed Differentiation of Retinal Pigment Epithelial Cells from Human Embryonic or Induced Pluripotent Stem Cells

We describe a robust method to direct the differentiation of pluripotent stem cells into retinal pigment epithelial cells (RPE). The purpose of providing a detailed and thorough protocol is to clearly demonstrate each step and to make this readily available to researchers in the field. This protocol results in a homogenous layer of RPE with minimal or no manual dissection needed. The method presented here has been shown to be effective for induced pluripotent stem cells (iPSC) and human embryonic stem cells. Additionally, we describe methods for cryopreservation of intermediate cell banks that allow long-term storage. RPE generated using this protocol might be useful for iPSC disease-in-a-dish modeling or clinical application.

This protocol describes how to produce retinal pigment epithelial cells (RPE) from pluripotent stem cells. The method uses a combination of growth factors and small molecules to direct the differentiation of stem cells into immature RPE in fourteen days and mature, functional RPE after three months.

人間の胚または誘導多能性幹細胞からの網膜色素上皮細胞の急速な監督の分化

We describe a robust method to direct the differentiation of pluripotent stem cells into retinal pigment epithelial cells (RPE). The purpose of providing ...

Zika Virus Infection of Cultured Human Fetal Brain Neural Stem Cells for Immunocytochemical Analysis

Human fetal brain neural stem cells are a unique non-genetically modified model system to study the impact of various stimuli on human developmental neurobiology. Rather than use an animal model or genetically modified induced pluripotent cells, human neural stem cells provide an effective in vitro system to examine the effects of treatments, screen drugs, or examine individual differences. Here, we provide the detailed protocols for methods used to expand human fetal brain neural stem cells in culture with serum-free media, to differentiate them into various neuronal subtypes and astrocytes via different priming procedures, and to freeze and recover these cells. Furthermore, we describe a procedure of using human fetal brain neural stem cells to study Zika virus infection.

This article details the methods that are used to expand human fetal brain neural stem cells in culture, as well as how to differentiate them into various neuronal subtypes and astrocytes, with an emphasis on the use of neural stem cells to study Zika virus infection.

培養ひと胎児脳神経幹細胞の免疫細胞化学的解析のジカ ウイルス感染症

Human fetal brain neural stem cells are a unique non-genetically modified model system to study the impact of various stimuli on human developmental ...

Three-dimensional Rendering and Analysis of Immunolabeled, Clarified Human Placental Villous Vascular Networks

Nutrient and gas exchange between mother and fetus occurs at the interface of the maternal intervillous blood and the vast villous capillary network that makes up much of the parenchyma of the human placenta. The distal villous capillary network is the terminus of the fetal blood supply after several generations of branching of vessels extending out from the umbilical cord. This network has a contiguous cellular sheath, the syncytial trophoblast barrier layer, which prevents mixing of fetal blood and the maternal blood in which it is continuously bathed. Insults to the integrity of the placental capillary network, occurring in disorders such as maternal diabetes, hypertension and obesity, have consequences that present serious health risks for the fetus, infant, and adult. To better define the structural effects of these insults, a protocol was developed for this study that captures capillary network structure on the order of 1 - 2 mm3 wherein one can investigate its topological features in its full complexity. To accomplish this, clusters of terminal villi from placenta are dissected, and the trophoblast layer and the capillary endothelia are immunolabeled. These samples are then clarified with a new tissue clearing process which makes it possible to acquire confocal image stacks to z- depths of ~1 mm. The three-dimensional renderings of these stacks are then processed and analyzed to generate basic capillary network measures such as volume, number of capillary branches, and capillary branch end points, as validation of the suitability of this approach for capillary network characterization.

This study presents a protocol for the reversible tissue clearing, immunostaining, 3D-rendering and analysis of vascular networks in human placenta villi samples on the order of 1 - 2 mm3.

三次元レンダリングとカルビンディン抗体、解析人間の胎盤絨毛血管のネットワークを明らかにしました。

Nutrient and gas exchange between mother and fetus occurs at the interface of the maternal intervillous blood and the vast villous capillary network that ...

Three-dimensional Organotypic Cultures of Vestibular and Auditory Sensory Organs

The sensory organs of the inner ear are challenging to study in mammals due to their inaccessibility to experimental manipulation and optical observation. Moreover, although existing culture techniques allow biochemical perturbations, these methods do not provide a means to study the effects of mechanical force and tissue stiffness during development of the inner ear sensory organs. Here we describe a method for three-dimensional organotypic culture of the intact murine utricle and cochlea that overcomes these limitations. The technique for adjustment of a three-dimensional matrix stiffness described here permits manipulation of the elastic force opposing tissue growth. This method can therefore be used to study the role of mechanical forces during inner ear development. Additionally, the cultures permit virus-mediated gene delivery, which can be used for gain- and loss-of-function experiments. This culture method preserves innate hair cells and supporting cells and serves as a potentially superior alternative to the traditional two-dimensional culture of vestibular and auditory sensory organs.

Three-dimensional organotypic cultures of the murine utricle and cochlea in optically clear collagen I gels preserve innate tissue morphology, allow for mechanical stimulation through adjustment of matrix stiffness, and permit virus-mediated gene delivery.

前庭と聴覚の感覚器官の三次元切片培養

The sensory organs of the inner ear are challenging to study in mammals due to their inaccessibility to experimental manipulation and optical observation. ...

Generation of Scaffold-free, Three-dimensional Insulin Expressing Pancreatoids from Mouse Pancreatic Progenitors In Vitro

The pancreas is a complex organ composed of many different cell types that work together to regulate blood glucose homeostasis and digestion. These cell types include enzyme-secreting acinar cells, an arborized ductal system responsible for the transportation of enzymes to the gut, and hormone-producing endocrine cells. 
Endocrine beta-cells are the sole cell type in the body that produce insulin to lower blood glucose levels. Diabetes, a disease characterized by a loss or the dysfunction of beta-cells, is reaching epidemic proportions. Thus, it is essential to establish protocols to investigate beta-cell development that can be used for screening purposes to derive the drug and cell-based therapeutics. While the experimental investigation of mouse development is essential, in vivo studies are laborious and time-consuming. Cultured cells provide a more convenient platform for screening; however, they are unable to maintain the cellular diversity, architectural organization, and cellular interactions found in vivo. Thus, it is essential to develop new tools to investigate pancreatic organogenesis and physiology.
Pancreatic epithelial cells develop in the close association with mesenchyme from the onset of organogenesis as cells organize and differentiate into the complex, physiologically competent adult organ. The pancreatic mesenchyme provides important signals for the endocrine development, many of which are not well understood yet, thus difficult to recapitulate during the in vitro culture. Here, we describe a protocol to culture three-dimensional, cellular complex mouse organoids that retain mesenchyme, termed pancreatoids. The e10.5 murine pancreatic bud is dissected, dissociated, and cultured in a scaffold-free environment. These floating cells self-assemble with mesenchyme enveloping the developing pancreatoid and a robust number of endocrine beta-cells developing along with the acinar and the duct cells. This system can be used to study the cell fate determination, structural organization, and morphogenesis, cell-cell interactions during organogenesis, or for the drug, small molecule, or genetic screening.

Generation of Scaffold-free, Three-dimensional Insulin Expressing Pancreatoids from Mouse Pancreatic Progenitors In Vitro

Here, we present a protocol to generate insulin expressing 3D murine pancreatoids from free-floating e10.5 dissociated pancreatic progenitors and the associated mesenchyme.

マウス膵臓前駆細胞の in Vitroからスキャフォールド フリー、三次元のインスリンを表現する Pancreatoids の生成

The pancreas is a complex organ composed of many different cell types that work together to regulate blood glucose homeostasis and digestion. These cell ...