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Method Article
여기서는 3D 매트릭스에서 축산이 자라는 동작을 분석하여 자연 발달을 모방하는 방법을 제공합니다.
이 프로토콜은 자연타입 I 콜라겐을 사용하여 축산 성장을 모니터링하고 분석하기 위한 3차원(3-D) 하이드로겔을 생성합니다. 프로토콜은 쥐 꼬리 힘줄 유래 유형 I 콜라겐에 의해 형성된 3-D 하이드로겔 내부에 배아 또는 초기 산후 설치류 뇌의 작은 조각을 배양하는 데 중점을 두고 있다. 조직 조각은 하이드로겔 내부에서 배양되고 다공성 매트릭스 내부의 그라데이션을 생성하고 분자를 분비하기 위해 특정 뇌 단편 또는 유전자 변형 세포 응집체에 직면한다. 이 프로토콜의 단계는 간단하고 재현 가능하지만 개발 중에 신중하게 고려해야 할 중요한 단계를 포함합니다. 더욱이, 성장하는 축세포의 거동은 면역세포화학적 방법에 의한 고정 후 상 대비 현미경 또는 모노/다광자 형광 현미경을 사용하여 직접 모니터링하고 분석할 수 있다.
축축액으로 끝나는 뉴런 축은 배아의 세포외 매트릭스(ECM)를 통해 장거리를 이동하여 특정 경로를 통해 적절한 목표에 도달합니다. 상기 성장원뿔은 축속액의 원위부분이며 세포1,2의물리적 및 분자환경을 감지하는 데 특화되어 있다. 분자 관점에서, 성장 콘은 적어도 네 개의 다른 분자 메커니즘에 의해 유도된다: 접촉 매력, 화학 매력, 접촉 반발, 및 다른 축색 유도 큐에 의해 트리거 된 chemorepulsion3,4 , 5개 , 6.접촉 매개 공정은 마이크로 패턴 기판에서 2차원(2D) 배양으로 부분적으로 모니터링할 수 있습니다(예: 줄무늬 7,8 또는 분자를 포함하는 스폿 9). 그러나, 축세포는 환경 4,5,10에서가이드포스트 세포로부터 여러 매력적이고 반발성 분자를 감지함으로써 비확산 방식으로 그들의 표적을 탐색할 수 있다. 여기에서, 우리는 분비된 분자가 축산 개발에 chemorepulsive 또는 chemo매력적인 효력을 유도하는지 검사하는 3-D 문화의 쉬운 방법을 기술합니다.
초기 연구는 3차원(3-D) 행렬에서 배양 배양을 이용한 축삭 유도 큐의 효과를 확인하기 위한 것으로, 생체 조건에서 시뮬레이션하는 그라데이션을 생성하기 위해11,12. 이 접근법은 생체 내 실험과 함께, 네가지 주요 가족인 네 가지 주요 가족인 네트린, 슬릿, 세마포린스 및 에프린4,5,6의식별을 허용하였다. 이러한 분자 큐 및 기타 인자(13)는 성장하는 축색에 의해 통합되어, 접착 복합체의 역학을 유발하고 세포골격14,15,16을통해 기계적 힘을 변환한다. 축삭 항법용 3-D 배양물에서 분자 그라데이션을 생성하기 위해, 선구적인 연구자들은 플라즈마 혈전 기판17을사용했으며, 이는 또한 organotypic 슬라이스 제제18에사용되었다. 그러나, 1958년, 3-D 콜라겐 하이드로겔을 생성하는 새로운 프로토콜은 Maximow의 장치19,배양 플랫폼으로 연구를 위해 보고되었으며, 현미경 관찰에 적합한 여러 연구에서 20. 또 다른 개척자 연구는 상처 치유 과정에서 섬유아세포의 분화를 연구하기 위한 인간 섬유아세포를 삽입하는 도구로서 콜라겐 겔을 보고했다21. 병행하여, Lumsden과 데이비스는 소 진피로부터 콜라겐을 적용하여 감각 신경 섬유22의유도에 대한 신경 성장 인자(NGF)의 가증효과를 분석하였다. 다른 회사 및 실험실에 의한 새로운 배양 플랫폼(예: 다중 웰 플레이트)의 개발로, 콜라겐배양은 이러한 새로운 장치 6,23,24,25에 적용되었다. ,26. 병행하여, 엥겔브레스-홀름-스웜 종양 세포주에서 유래된 ECM 물질의 추출물이 이들 연구를 확장하기 위해 시판되었다27.
최근에는 3D 하이드로겔(예: 콜라겐, 피브린 등)을 사용하여 축세포 유도에 가제적 역할을 하는 분자 구배를 생성하기 위한 여러 프로토콜이 개발되었습니다. 28.대안적으로, 후보 분자는 다공성 매트릭스(예를 들어, NGF29)에서상이한 농도로 고정화될 수 있거나 또는 3-D 하이드로겔 세포 응집체의 작은 영역에서 배양하여 생성된 분자를 분비하여 방사형을 생성할 수 있다. 그라데이션 4,23,24,25,26. 마지막 가능성은 이 프로토콜에 설명됩니다.
여기에 제시된 절차는 배아 마우스 뇌의 3-D 하이드로겔 배양에서 축색 성장의 분석을 기반으로 쉽고 빠르며 매우 재현 가능한 방법입니다. 다른 방법과 비교하여, 프로토콜은 훈련되지 않은 연구자에게 적합하며 짧은 훈련 (1-2 주) 후에 완전히 개발 될 수 있습니다. 이 프로토콜에서, 우리는 먼저 유전자 변형 세포 응집체가 배아 신경 조직 의 앞에 배양되는 3-D 행렬을 생성하기 위하여 성숙한 쥐 꼬리에서 교원을 격리합니다. 이 세포 응집체는 성장하는 축색에 대한 반응을 유도하는 후보 분자의 방사형 화학 구배를 형성합니다. 마지막으로, 성장하는 축색에 대한 분자의 효과에 대한 평가는 상 대비 현미경 또는 대안적으로 면역 세포화학적 방법을 사용하여 쉽게 수행될 수 있다.
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모든 동물 실험은 바르셀로나 대학의 동물 실험 윤리위원회 (CEEA)의 지침과 프로토콜에 따라 수행되었으며,이 연구에서 설치류의 사용을위한 프로토콜은 CEEA에 의해 검토되고 승인되었습니다. 바르셀로나 대학 (CEEA 승인 #276/16 과 141/15).
1. 쥐 꼬리 콜라겐의 정화
2. 세포 (COS1)의 준비는 3-D 콜라겐 하이드로 겔에서 후보 분자를 분비하기 위해 유전자 변형 응집체
3. 배아배전의 생성
4. 콜라겐 하이드로겔3D 공동배양준비
5. 이식 세포 골재 공동 배양 및 면역 세포 화학 절차의 고정
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여기에서, 우리는 배아 마우스 신경계의 3-D 하이드로겔 콜라겐 배양에서 축색 성장을 연구하기 위하여 널리 접근가능한 방법론을 제시합니다. 이를 위해, 우리는 괴수의 쥐 꼬리로부터 콜라겐을 분리하여 배아 뉴런 조직(예를 들어, 해마의 CA 영역)과 대면한 Netrin-1 또는 Sema3E를 발현하는 유전자 변형 세포 응집체를 배양하는 3-D 매트릭스를 생성하였다. 이들 세포 응집체는 콜라겐 매트릭스 내부에...
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개발 축색의 성장은 주로 침략적이며 ECM 분해 및 리모델링을 포함합니다. 여기에 제시된 절차를 사용하여, 연구원은 축세포 (또는 세포)가 생체 내에서와 같이 유전자 변형 세포에 의해 분비되는 화학 구배에 반응할 수 있는 천연 유형 I 콜라겐에 의해 형성된 균질한 3-D 매트릭스를 얻을 수 있다. 매력적이거나 억제 큐(단백질, 지질 등)의 구배에 대한 상이한 축삭 반응은 특정 대조군(모의 형질감?...
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저자는 공개 할 것이 없다.
저자는 편집 조언과 기술 지원에 대한 M. 세구라 펠리우에 대한 톰 요한난 에게 감사드립니다. 이 작품은 CERCA 프로그램과 혁신의 학과의 대학 및 연구위원회에 의해 투자되었다, 대학, 일반 카탈루냐의 기업 (SGR2017-648). 이 작품은 연구의 스페인 정부에 의해 투자되었다, 혁신과 대학 (MEICO) BFU2015-67777-R 및 RTI2018-099773-B-100, 스페인 프리온 네트워크 (프리오네트 스페인 AGL2017-90665-REDT), 그리고 연구소 카를로스 III, CIBERNED ( PRY-2018-2).
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
Material | |||
3,3′-Diaminobenzidine tetrahydrochloride 10 mg tablets (DAB) | Sigma | D5905 | |
Adult Sprague-Dawley rats (8 to 9 weeks old) | Criffa-Credo, Lyon, France | ||
Avidin-biotin-peroxidase complex (ABC) | Vector Labs | PK-4000 | |
B27 serum-free supplement 50x | Invitrogen | 17504-044 | |
Bicinchoninic acid (BCA) protein assay kit | Pierce | 23225 | |
cDNA plasmid vectors | |||
COS1 cell lines | ATTC | CRL-1570 | |
D-(+)-Glucose | Sigma | 16325 | |
D-(+)-glucose (45% solution in water) for complete Neurobasal medium | Sigma | G8769 | |
D-MEM (Dulbecco's Modified Eagle Medium 1x ) for COS1 culture medium | Invitrogen | 41966-029 | |
Dulbecco’s phosphate buffered saline 10x (without Ca2+ and Mg2++) (D-PBS) for cultures | Invitrogen | 14200 | |
Ethanol | merck | 108543 | |
Ethylenediaminetetraacetic acid dihydrate disodium salt (EDTA) | Sigma | E5134 | |
Fluorescence mounting media (e.g., Fluoromount-G or similar) | Electron Microscopy Sciences (EMS) | 17984-25 | |
Gelatin powder | Sigma | G1890 | |
Glacial acetic acid (Panreac, cat. no. 211008) | Panreac | 211008 | |
Hank’s balanced salt solution | Invitrogen | 24020083 | |
Heat-inactivated foetal bovine serum | Invitrogen | 10108-165 | |
Heat-inactivated horse serum | Invitrogen | 26050-088 | |
Hydrogen peroxide (H2O2, 32 to 33% in water) | Sigma | 316989 | |
L-glutamine 200 mM solution (100x) for complete Neurobasal and COS1 medium | Invitrogen | 25030-024 | |
Lipofectamine 2000 Reagent | Invitrogen | 11668-019 | |
Mice pregnant female (embryonic day 12.5 to 16.5; E12.5-16.5) | Criffa-Credo, Lyon, France | ||
Modified Minimum Essential Medium Eagle (MEM) | Invitrogen | 11012-044 | |
Monoclonal antibody against class III β-tubulin (clone TUJ-1) | Biolegend | 801201 | |
N-2 supplement 100x | Invitrogen | 17502-048 | |
Neurobasal medium | Invitrogen | 21103049 | |
Paraformaldehyde | Merck | 1,040,051,000 | |
Penicillin/streptomycin solution 100x | Invitrogen | 15140-22 | |
Phosphate buffered saline 10x (PBS) for immunocytochemistry | Invitrogen | AM9624 | |
Secondary antibody: biotinylated horse anti-mouse | Vector Labs | BA-2000 | |
Serum-free medium (Opti-MEM) | Invitrogen | 11058-021 | |
Sodium azide | Panreac | 162712 | |
Sodium bicarbonate solution 7.5% | Invitrogen | 25080-094 | |
Sterile culture grade H2O | Sigma | W3500 | |
TritonTM X-100 | Sigma | X100 | |
Trizma base | Sigma | T1503 | |
Trypsin-EDTA (Trypsin (0.05% (wt/vol) with EDTA (1x) | Invitrogen | 25300-054 | |
Equipment | |||
1 large and 1 small curved scissors for dissection | Fine tools Instruments or similar | ||
1.5 mL conical centrifuge tubes | Eppendorf or similar | ||
15 mL conical centrifuge tubes | Corning or similar | ||
2 haemostats | Fine tools Instruments or similar | ||
2 small straight dissecting scissors | Fine tools Instruments or similar | ||
200 mL centrifuge tubes for centrifugation | Nalgene or similar | ||
200 mL sterile glass conical flasks | |||
2 L glass beaker | |||
4- and 6-well culture plates | Nunc | 176740 and 140675 | |
Automatic pipette pumps and disposable 10 mL and 25 mL filter-containing sterile plastic pipettes. | Gilson, Brand, Eppendorf or similar | ||
Automatic pipettes, sterile filter tips and current sterile tips | Gilson, Eppendorf or similar | ||
Bench top microcentrifuge with angle fixed rotor | Eppendorf, Beckman Coulter or similar | ||
Bench top refrigerated centrifuge with swing-bucket rotor (with 1.5, 15 and 50 mL tube adaptors) | Eppendorf, Beckman Coulter or similar | ||
Cell culture incubator at 37 °C, 5% CO2 and 95% air | |||
Dialysis tubing cellulose membrane | Sigma | D9402 | |
Dialysis tubing closures | Sigma | Z37101-7 | |
Disposable glass pipettes | |||
Dissecting microscope with dark field optics | Olympus SZ51 or similar | ||
High-speed refrigerated Beckman Coulter centrifuge or similar with angle fixed rotor | |||
Laminar flow hood | |||
Large 100 mm, 60 mm and small 35 mm Ø cell culture dishes | Nunc | 150679 , 150288 and 150318, respectively | |
Magnetic stirrer and magnetic spin bars | IKA or similar | ||
McIlwain tissue chopper | Mickle Laboratory Engineering | ||
One pair of fine straight forceps and one pair of curved forceps | Fine tools Instruments or similar | ||
Razor blades for the tissue chopper | |||
Scalpels (number 15 and 11) | |||
Two pairs of fine spatulas for transferring collagen and tissue pieces | Fine tools Instruments or similar |
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