Name: isolating nasal olfactory stem cells from rodents or humans
Uploaded: 2011-08-22T12:00:00
Duration: 9 min 19 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Isolating Nasal Olfactory Stem Cells from Rodents or Humans at JoVE.com

Работа выполнена при финансовой поддержке ANR (Агентство Национальной де-ла-Recherche), АСМ (Association Française контр ле миопатия), Федер в PACA и IRME (Институт по исследованиям ла Moelle épinière и др. l&#39;Encéphale). Мы с благодарностью поблагодарить Мари Пьер Бланшар (Jean Рош Институт) за эффективную помощь во время записи недействительной.

1. Сборник обонятельной выстилки у крыс <ol><li> Начните с подготовки трех 35 мм чашки Петри, заполненные DMEM / HAM F12 культуральной среде в чистом капот культуры. </li><li> Любой способ эвтаназии должен быть заранее утверждены животных учреждение по уходу и использованию комитет и осуществляется квалифицированным персоналом. После крыса вошла глубокого наркоза натрия фенобарбитала или других инъекционных форм анестезии, такие как кетамин / ксилазина, обезглавить и снимите кожу. Ингалянтами анестетиков следует избегать. Адекватность анестезии будет оцениваться носок щепотку до обезглавливания. Снимите нижнюю челюсть с ножницами и с помощью костные кусачки, устраняют мимические мышцы с обеих сторон. </li><li> Начиная с задней резцы, удалить с костные кусачки кости покрытие носовой полости, одна сторона за один раз. Обонятельных раковин появиться как оранжевый / коричневый органов, расположенных в задней части носа. </li><li> Деликатно отказаться от раковин с щипцами. Использование 26 иглы, изолировать обонятельной выстилки лежал на перегородки резки ткани по трем направлениям: дуги перпендикулярно пластине, пластинка решетчатой ​​и потолок полости носа. </li><li> Сбор биопсии с обеих сторон и передача их в DMEM / HAM F12 заполненные чашке Петри. Эта процедура не должна занять больше времени, чем на 10 минут от начала эвтаназии. </li><li> Теперь, для того, чтобы удалить слизь, передача биопсии два раза в среднесрочной заполнены чашках Петри. </li></ol> 2. Сборник обонятельной выстилки у людей <ol><li> Эта процедура должна осуществляться нос уха и горла (ЛОР) Хирург, в соответствии с соответствующим местным этическим комитетом (ы), и каждый амбулаторно должны подписать форму информированного согласия. </li><li> Использование 0 ° или 30 ° жесткий эндоскоп (4 мм), проверьте оба носовые полости и оценить предполагаемые наличие полипов или любого воспалительного поражения. Выберите лучший полости носа, с учетом отклонения перегородки. </li><li> Использование хлопка аппликатор, нанесите местной анестезии, такие как лидокаин с адреналином, в течение 10 минут. </li><li> С throughcut решетчатой ​​щипцами, собираем два квадратных миллиметра биопсия либо в корне медиальной средней раковины или на перегородку в дорзомедиальном области. </li><li> Обонятельные биопсия затем передаются, используя стерильную иглу, в стерильный 2 мл трубки, заполненной 1 мл DMEM / HAM F12. Совет трубки вверх дном, чтобы убедиться, что биопсия погружается в культуральной среде. </li><li> Вставьте трубку в рефрижераторный контейнер и транспортируют его к научно-исследовательской лаборатории. На данном этапе, биопсия может быть использован как таковой для сравнительных молекулярных исследований сосредоточено на конкретных заболеваниях головного мозга или обработанные для получения стволовых клеток. </li></ol> 3. Выделение стволовых клеток обонятельного от человека и крысы слизистой оболочки <ol><li> Вымойте биопсии в DMEM / HAM F12. Инкубируйте биопсии в чашке Петри заливается 1 мл dispase II решение (2,4 МЕ / мл), в течение 1 часа при температуре 37 ° C. </li><li> Далее, при вскрытии микроскоп с перевернутой дифрагированного света, обонятельным эпителием удаляется из основных собственная пластинка использованием микро-шпателем. </li><li> Обонятельный эпителий тоньше и выглядит полупрозрачным на черном фоне по сравнению с собственной пластинки которого разделяются оранжевый / коричневый. За белым фоном, эпителий выглядит серым и собственной пластинки, коричневый. </li><li> Как только очищенную, передача собственной пластинки в чашке Петри заполнены DMEM / HAM F12. </li><li> Если ткань от грызунов, а затем вырезать собственную пластинку на мелкие кусочки с двумя иглами 25 калибра. Затем перенесите штук 15 мл трубки, заполненной 1 мл коллагеназы IA. </li><li> В трубке, с помощью стерильной пипетки пластиковые, диссоциируют ткани. Затем, инкубировать трубку в течение 10 минут при температуре 37 ° C. </li><li> Для прекращения диссоциации, мягко рок трубки и добавить 9 мл Ca-Mg свободными и без PBS и центрифуга со скоростью 200 г в течение 5 минут. </li><li> Ресуспендируют осадок клеток в DMEM / HAM F12 питательной среде с добавлением 10% эмбриональной телячьей сыворотки, антибиотики и пластину на пластиковой посуды культуры. </li><li> Теперь, если ткани человека, то ломтик собственную пластинку в 3 до 4 штук с мощностью от 200 до 500 мкм. </li><li> Вставьте каждой полосы в свои 2 см блюдо культуры диаметра и покрывают стерильной ткани с 1,3 см в диаметре скользит стеклянной крышкой. </li><li> Затем добавьте 500 мкл культуральной среды (DMEM / HAM F12 с добавлением 10% эмбриональной телячьей сыворотки и антибиотиков) для каждой культуры блюдо. </li><li> Для любого типа ткани, обновить культуральной среды каждые 2 до 3 дней. </li><li> Через пять-семь дней после того, стволовые клетки начинают вторгаться культуры блюдо и через две недели они должны быть вырожденным. Когда слияния будет достигнут, прохождения и передачи клеткам культуры колб. </li></ol> 4. Формирование сферы и нейронов Differentiation обонятельного стволовых клеток <ol><li> Для создания сфер стволовых клеток, инкубировать колбы в течение двух часов при температуре 37 ° C с поли-L-лизин. (ТЕКСТ: 5 г/см2). </li><li> Пластина клеток при плотности 16000 клеток на квадратный сантиметр в обработанной колб. </li><li> Каждые два дня, кормить клеток с 0,2 мл на квадратный сантиметр дополнена средой (DMEM / HAM F12 дополнить инсулин, трансферрин, селен (ITS-X, 1%), ЭФР (50 нг / мл) и FGF2 (50 нг / мл)). </li><li> От двух до пяти дней, собрать плавающие сферы клеток и либо повторно пластины или отделить их перед прививкой на животных моделях клеточной терапии. </li><li> Чтобы дифференцировать обонятельных стволовых клеток в нейрон-подобные клетки, культивировать их в течение 21 дней в Neurobasal среде, содержащей B-27, пенициллин, стрептомицин, глутамина и глутамата. </li><li> Затем сделайте среда меняется каждые 3 дня. Нейрон-подобные клетки должны появиться через две-три недели. </li></ol> 5. Представитель Результаты: Носовые человека эксплантов-перерастает стволовые клетки (рис. 2А) делятся быстро и слияния может быть достигнута в течение одной-двух недель. Одной из ключевых особенностей stemness, нестин выражения, была оценена (рис. 2В). При росте на поли-L-лизин с бессывороточной культуральной среде дополнен ЭФР (50 нг / мл) и FGF2 (50 нг / мл), обонятельные стволовые клетки приводят к сфере (рис. 2С). При выращивании в сыворотке крови, содержащей культуральной среде вновь покрытием сферы порождают GFAP-клеток, экспрессирующих (~ 50%), тубулина-клеток, экспрессирующих (~ 10-15%) и O4-клеток, экспрессирующих (~ 2-5%) 9 (рис. 2D-F). Тем не менее, судьба сфере клеток, полученных могут быть изменены. Например, при выращивании в Neurobasal культуральной среде дополнен B27 и глутамата, большую часть носовых обонятельных стволовых клеток в нейроподобных клеток, экспрессирующих β-III тубулина (рис. 2G) и MAP2 (рисунок 2H). <img src="/files/ftp_upload/2762/2762fig1.jpg" alt="Рисунок 1"/> Рисунок 1. Общая схема эксперимента. Обонятельные биопсии слизистой оболочки вырезали из крысы или человека носовой полости. Эксплантов можно использовать как таковой для сравнительных молекулярных исследований в целях выявления биомаркеров в заболеваний головного мозга. Для выделения обонятельных стволовых клеток, взаимодействие между собственная пластинка и нервно-эпителия нарушается с dispase II фермент, и после 45 минут, эпителий удаляется с микро-шпателем. Грызунов стволовые клетки обонятельной далее выбран диссоциирующего собственную пластинку с коллагеназы IA. Для человеческой ткани, кусочков обонятельной собственная пластинка культивируют под стекло покровное, пока перерастает стволовые клетки проникают в целом хорошо. После распространения, с использованием подходящей культуральной среде, обонятельные стволовые клетки могут генерировать сфер или дифференцируются в нейрон-подобных клеток. Обонятельные стволовые клетки могут быть использованы для я) ремонт заболеваний мозга или травм или II) идентифицировать молекулярные маркеры заболеваний центральной нервной системы. Иллюстрации сделаны с помощью искусства Servier Medical. <img src="/files/ftp_upload/2762/2762fig2.jpg" alt="Рисунок 2"/> Рисунок 2. Культуры и дифференциации носового обоняния человека стволовые клетки. Человека стволовые клетки, растущие из собственной пластинки эксплантов () делятся быстро, при культивировании в сыворотке содержащей среде. Стволовые клетки экспрессируют маркер stemness нестин (B). При посеве на поли-L-лизин покрытием пластика и культивируется в бессывороточной культуральной среде дополнен ЭФР и FGF2, обонятельных стволовых клеток генерировать сфер (С). Сфера клеток, полученных, при посеве в сыворотке содержащих культуральной среде, приводит к GFAP-клеток, экспрессирующих (~ 50%), тубулина-клеток, экспрессирующих (~ 10-15%) и O4-клеток, экспрессирующих (~ 2-5%) 9 (DF). При выращивании в Neurobasal культуральной среде дополнен B27 и глутамата, они дифференцируются в нейроподобных клеток, экспрессирующих β-III тубулина (G) и MAP2 (H).

<ol>
	<li>Feron, F., Perry, C., McGrath, J. J., Mackay-Sim, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+techniques+for+biopsy+and+culture+of+human+olfactory+epithelial+neurons.">New techniques for biopsy and culture of human olfactory epithelial neurons.</a> Arch Otolaryngol Head Neck Surg. 124, 861-866 (1998).</li><li>Ronnett, G. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Olfactory+biopsies+demonstrate+a+defect+in+neuronal+development+in+Rett's+syndrome.">Olfactory biopsies demonstrate a defect in neuronal development in Rett's syndrome.</a> Ann Neurol. 54, 206-218 (2003).</li><li>Feron, F., Perry, C., Hirning, M. H., McGrath, J., Mackay-Sim, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Altered+adhesion,+proliferation+and+death+in+neural+cultures+from+adults+with+schizophrenia.">Altered adhesion, proliferation and death in neural cultures from adults with schizophrenia.</a> Schizophr Res. 40, 211-218 (1999).</li><li>Matigian, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Disease-specific,+neurosphere-derived+cells+as+models+for+brain+disorders.">Disease-specific, neurosphere-derived cells as models for brain disorders.</a> Dis Model Mech. 3, 11-12 (2010).</li><li>Arnold, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Olfactory+epithelium+amyloid-beta+and+paired+helical+filament-tau+pathology+in+Alzheimer+disease.">Olfactory epithelium amyloid-beta and paired helical filament-tau pathology in Alzheimer disease.</a> Ann Neurol. 67, 462-469 (2010).</li><li>Boone, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Olfactory+stem+cells,+a+new+cellular+model+for+studying+molecular+mechanisms+underlying+familial+dysautonomia.">Olfactory stem cells, a new cellular model for studying molecular mechanisms underlying familial dysautonomia.</a> PLoS One. , (2010).</li><li>McCurdy, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+cycle+alterations+in+biopsied+olfactory+neuroepithelium+in+schizophrenia+and+bipolar+I+disorder+using+cell+culture+and+gene+expression+analyses.">Cell cycle alterations in biopsied olfactory neuroepithelium in schizophrenia and bipolar I disorder using cell culture and gene expression analyses.</a> Schizophr Res. 82, 163-173 (2006).</li><li>Roisen, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adult+human+olfactory+stem+cells.">Adult human olfactory stem cells.</a> Brain Res. 890, 11-22 (2001).</li><li>Murrell, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multipotent+stem+cells+from+adult+olfactory+mucosa.">Multipotent stem cells from adult olfactory mucosa.</a> Dev Dyn. 233, 496-515 (2005).</li><li>Tome, M., Lindsay, S. L., Riddell, J. S., Barnett, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+nonepithelial+multipotent+cells+in+the+embryonic+olfactory+mucosa.">Identification of nonepithelial multipotent cells in the embryonic olfactory mucosa.</a> Stem Cells. 27, 2196-2208 (2009).</li><li>Delorme, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+human+nose+harbors+a+niche+of+olfactory+ectomesenchymal+stem+cells+displaying+neurogenic+and+osteogenic+properties.">The human nose harbors a niche of olfactory ectomesenchymal stem cells displaying neurogenic and osteogenic properties.</a> Stem Cells Dev. 19, 853-866 (2010).</li><li>Xiao, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+adult+olfactory+neural+progenitors+rescue+axotomized+rodent+rubrospinal+neurons+and+promote+functional+recovery.">Human adult olfactory neural progenitors rescue axotomized rodent rubrospinal neurons and promote functional recovery.</a> Exp Neurol. 194, 12-30 (2005).</li><li>Xiao, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+adult+olfactory+neural+progenitors+promote+axotomized+rubrospinal+tract+axonal+reinnervation+and+locomotor+recovery.">Human adult olfactory neural progenitors promote axotomized rubrospinal tract axonal reinnervation and locomotor recovery.</a> Neurobiol Dis. 26, 363-374 (2007).</li><li>Pandit, S. R., Sullivan, J. M., Egger, V., Borecki, A. A., Oleskevich, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+Effects+of+Adult+Human+Olfactory+Stem+Cells+on+Early-Onset+Sensorineural+Hearing+Loss.">Functional Effects of Adult Human Olfactory Stem Cells on Early-Onset Sensorineural Hearing Loss.</a> Stem Cells. , (2011).</li><li>Murrell, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Olfactory+mucosa+is+a+potential+source+for+autologous+stem+cell+therapy+for+Parkinson's+disease.">Olfactory mucosa is a potential source for autologous stem cell therapy for Parkinson's disease.</a> Stem Cells. 26, 2183-2192 (2008).</li><li>Nivet, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engraftment+of+human+nasal+olfactory+stem+cells+restores+neuroplasticity+in+mice.">Engraftment of human nasal olfactory stem cells restores neuroplasticity in mice.</a> The Journal of Clinical Investigation. , (2011).</li><li>Bianco, J. I., Perry, C., Harkin, D. G., Mackay-Sim, A., Feron, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurotrophin+3+promotes+purification+and+proliferation+of+olfactory+ensheathing+cells+from+human+nose.">Neurotrophin 3 promotes purification and proliferation of olfactory ensheathing cells from human nose.</a> Glia. 45, 111-123 (2004).</li><li>Mackay-Sim, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Autologous+olfactory+ensheathing+cell+transplantation+in+human+paraplegia:+a+3-year+clinical+trial.">Autologous olfactory ensheathing cell transplantation in human paraplegia: a 3-year clinical trial.</a> Brain. 131, 2376-2386 (2008).</li></ol>

Нет конфликта интересов объявлены.

Методы, представленные здесь делают грызунов и человека обонятельной выстилки полезную модель для клинических исследований причин развития нервной системы и нейродегенеративных заболеваний, а также инструмент для ремонта патологических или травмирован мозг. Протокол относительно проста и может быть легко осуществляется опытный биолог клетки. Успеха для биопсии и культуры методов является высокой. Критические шаги <ul><li> Для сбора грызунов обонятельной выстилки, рекомендуется не превышать лимит времени в 10 минут между эвтаназией и окончательное удаление обонятельной ткани. </li><li> Диссоциации грызунов обонятельных собственная пластинка обычно достигается через 10 мин. инкубации в коллагеназы IA. Если нет, то мы рекомендуем собирать на следующий день после супернатант, в котором недиссоциированных бит пластинки плавают собственная, центрифуги его на 200 г и механически отделить плавающей пластинки С помощью пипетки Пастера до replating клеток в новой скважины. Первая скважина содержащих уже подключен клетками заполняется свежей питательной среды. </li><li> Для человека собственная пластинка, которая является более компактным, чем грызунов ткань, мы не рекомендуем ферментативной диссоциации. Ткань нарезанный и каждый эксплантов вставляется между нижней части пластиковой тарелки и стекло покровное. Успешное культур включают эксплантов, толщина которых варьируется от 200 до 500 мкм. </li></ul> Возможные изменения <ul><li> Текущий протокол может быть слегка изменен для того, чтобы генерировать обонятельных нейронов в пробирке. Для этой цели, нейро-эпителия не удаляется и вся обонятельной выстилки разрезается с вертолета McIlwain (200 мкм, толщина). Каждый эксплантов покрыт в блюдо, частично сушат в течение одного часа и затем регидратации с FCS-содержащих культуральной среде. В течение первых дней после покрытия, эпителиальных и мезенхимальных клетках растут из эксплантов. Затем, нейрон прародителей будут мигрировать на вершине этой слой клеток и дифференцируются в нейроны. </li><li> Очистка обонятельных стволовые клетки могут быть достигнуты с помощью проточной цитометрии. Специальные маркеры поверхности может быть получен из списка, опубликованного в характеристике бумаги 11. </li><li> Для трансплантации экспериментов, можно использовать штамм крыс, обонятельных стволовых клеток GFP-положительных. Это крыса деформации (Sprague Dawley, EGFP управляется промоутер ПГК) можно ознакомиться на ITERT (Нант, Франция). Для вставки GFP ген обоняния человека стволовые клетки, мы используем метод, основанный на лентивирус инфекции. </li><li> Эта статья сосредоточена на обонятельные экто-мезенхимальных стволовых клеток. Однако, другой тип клеток интересов, обонятельные вкладывающийся клеток, могут быть очищены от той же ткани. Мы описали метод их сбора и очистки 1,17 и мы использовали человеческие клетки носовых вкладывающийся для фазы I / II клинических испытаний в страдающий параличом нижних конечностей пациентов 18. </li><li> Как член мезенхимальных стволовых клеток суперсемейства, OE-МСК способны при соответствующих условиях культуры, к дифференцировке в адипоциты, остеоциты и миоцитов 11. </li></ul> Будущие приложения <ul><li> Мы уже использовали обоняния человека биопсию для исследования клеточных и молекулярных аномалий у пациентов, страдающих аутизмом, биполярное расстройство, семейные Dysautonomia, болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера и шизофрения 2-7. Теоретически, все заболевания головного мозга могут быть изучены с помощью носового биопсии или периферических стволовых клеток обонятельного. </li><li> Грызунов и человека носовых обонятельных стволовых клеток уже были привиты на животных моделях амнезия, болезнь Паркинсона, повреждения и кохлеарные травмы спинного мозга 12-16. Вполне возможно, чтобы пересадить этих клеток в животных моделях болезни Альцгеймера, ишемия мозга, рассеянный склероз. </li></ul>

<table border="1"><tbody><tr><td> Название реагента </td><td> Компания </td><td> Номер в каталоге </td></tr><tr><td colspan="3"> Сборник обонятельной слизистой у крыс </td></tr><tr><td> DMEM / HAM F12 </td><td> Invitrogen </td><td> 31331-028 </td></tr><tr><td> Натрий пентобарбитал </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Костные кусачки </td><td> FST </td><td></td></tr><tr><td> 26 иглы </td><td> Terumo </td><td> NN-2613R </td></tr><tr><td> Щипцы </td><td></td><td></td></tr><tr><td colspan="3"> Сборник обонятельной слизистой оболочки у человека </td></tr><tr><td> Жесткий эндоскоп </td><td> Karl Storz или Richard Wolf Медицинские </td><td></td></tr><tr><td> Лидокаин </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Адреналин </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Throughcut решетчатой ​​щипцы </td><td> Karl Storz или Richard Wolf Медицинские </td><td></td></tr><tr><td colspan="3"> Выделение стволовых клеток обонятельного </td></tr><tr><td> Dispase II </td><td> Roche </td><td> 10 295 825 001 </td></tr><tr><td> Препаровальная лупа </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Micro шпателем </td><td> FST </td><td></td></tr><tr><td> Коллагеназа И. А. </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> C9891 </td></tr><tr><td> Ca-free/Mg-free PBS </td><td> Invitrogen </td><td> 14190-250 </td></tr><tr><td> Фетальной телячьей сыворотки </td><td> Invitrogen </td><td> 10270098 </td></tr><tr><td> Стекло покровное </td><td> Книттель Глейзер </td><td> 001/35 </td></tr><tr><td colspan="3"> Формирование сферы и дифференциация нейронов </td></tr><tr><td> Поли-L-лизин </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> P-1274 </td></tr><tr><td> Инсулин трансферрина селена (ИТС) </td><td> Invitrogen </td><td> 51500056 </td></tr><tr><td> ЭФР </td><td> R &amp; D Systems </td><td> 236-EG </td></tr><tr><td> FGF2 </td><td> R &amp; D Systems </td><td> 233-FB </td></tr><tr><td> Neurobasal среда </td><td> Invitrogen </td><td> 21103-049 </td></tr><tr><td> B-27 бессывороточной Дополнение </td><td> Invitrogen </td><td> 17504-044 </td></tr><tr><td> Пенициллин / стрептомицин </td><td> Invitrogen </td><td> 15140122 </td></tr><tr><td> Глутамин </td><td> Invitrogen </td><td> 25030024 </td></tr><tr><td> Глутамат </td><td> Sigma-Aldrich </td><td></td></tr></tbody></table>

isolating nasal olfactory stem cells from rodents or humans

The olfactory mucosa, located in the nasal cavity, is in charge of detecting odours. It is also the only nervous tissue that is exposed to the external environment and easily accessible in every living individual. As a result, this tissue is unique for anyone aiming to identify molecular anomalies in the pathological brain or isolate adult stem cells for cell therapy. 
Molecular abnormalities in brain diseases are often studied using nervous tissue samples collected post-mortem. However, this material has numerous limitations. In contrast, the olfactory mucosa is readily accessible and can be biopsied safely without any loss of sense of smell1. Accordingly, the olfactory mucosa provides an "open window" in the adult human through which one can study developmental (e.g. autism, schizophrenia)2-4 or neurodegenerative (e.g. Parkinson, Alzheimer) diseases4,5. Olfactory mucosa can be used for either comparative molecular studies4,6 or in vitro experiments on neurogenesis3,7.
The olfactory epithelium is also a nervous tissue that produces new neurons every day to replace those that are damaged by pollution, bacterial of viral infections. This permanent neurogenesis is sustained by progenitors but also stem cells residing within both compartments of the mucosa, namely the neuroepithelium and the underlying lamina propria8-10. We recently developed a method to purify the adult stem cells located in the lamina propria and, after having demonstrated that they are closely related to bone marrow mesenchymal stem cells (BM-MSC), we named them olfactory ecto-mesenchymal stem cells (OE-MSC)11.
Interestingly, when compared to BM-MSCs, OE-MSCs display a high proliferation rate, an elevated clonogenicity and an inclination to differentiate into neural cells. We took advantage of these characteristics to perform studies dedicated to unveil new candidate genes in schizophrenia and Parkinson's disease4. We and others have also shown that OE-MSCs are promising candidates for cell therapy, after a spinal cord trauma12,13, a cochlear damage14 or in an animal models of Parkinson's disease15 or amnesia16.
In this study, we present methods to biopsy olfactory mucosa in rats and humans. After collection, the lamina propria is enzymatically separated from the epithelium and stem cells are purified using an enzymatic or a non-enzymatic method. Purified olfactory stem cells can then be either grown in large numbers and banked in liquid nitrogen or induced to form spheres or differentiated into neural cells. These stem cells can also be used for comparative omics (genomic, transcriptomic, epigenomic, proteomic) studies.

Watch this Scientific Journal Video about Isolating Nasal Olfactory Stem Cells from Rodents or Humans at JoVE.com

Isolating Nasal Olfactory Stem Cells from Rodents or Humans

Мы опишем здесь метод biopsying обонятельной выстилки из крысы и человека полости носа. Эти биопсии могут быть использованы как для идентификации молекулярных аномалий заболеваний мозга или изоляции мультипотентных взрослых стволовых клеток, которые могут быть использованы для трансплантации клеток на животных моделях травмы мозга / болезнь.

Изоляция Носовые Обонятельные стволовых клеток от грызунов и человека

The olfactory mucosa, located in the nasal cavity, is in charge of detecting odours. It is also the only nervous tissue that is exposed to the external ...

isolating-nasal-olfactory-stem-cells-from-rodents-or-humans

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Electrophysiological Measurements from a Moth Olfactory System

Insect olfactory systems provide unique opportunities for recording odorant-induced responses in the forms of electroantennograms (EAG) and single sensillum recordings (SSR), which are summed responses from all odorant receptor neurons (ORNs) located on the antenna and from those housed in individual sensilla, respectively. These approaches have been exploited for getting a better understanding of insect chemical communication. The identified stimuli can then be used as either attractants or repellents in management strategies for insect pests.

Insect olfactory systems provide unique opportunities for recording odorant-induced responses in the forms of electroantennograms (EAG) and single sensillum recordings (SSR), which are summed responses from all odorant receptor neurons (ORNs) located on the antenna and from those housed in individual sensilla, respectively.

Электрофизиологические измерения от моли обонятельной системы

Insect olfactory systems provide unique opportunities for recording odorant-induced responses in the forms of electroantennograms (EAG) and single ...

Isolating LacZ-expressing Cells from Mouse Inner Ear Tissues using Flow Cytometry

Isolation of specific cell types allows one to analyze rare cell populations such as stem/progenitor cells. Such an approach to studying inner ear tissues presents a unique challenge because of the paucity of cells of interest and few transgenic reporter mouse models. Here, we describe a protocol using fluorescence-conjugated probes to selectively label LacZ-positive cells from the neonatal cochleae.
The most common underlying pathology of sensorineural hearing loss is the irreversible damage and loss of cochlear sensory hair cells, which are required to transduce sound waves to neural impulses. Recent evidence suggests that the murine auditory and vestibular organs harbor stem/progenitor cells that may have regenerative potential1,2. These findings warrant further investigation, including identifying specific cell types with stem/progenitor cell characteristics. The Wnt signaling pathway has been demonstrated to play a critical role in maintaining stem/progenitor cell populations in several organ systems3-7. We have recently identified Wnt-responsive Axin2-expressing cells in the neonatal cochlea, but their function is largely unknown8.
To better understand the behavior of these Wnt-responsive cells in vitro, we have developed a method of isolating Axin2-expressing cells from cochleae of Axin2-LacZ reporter mice9. Using flow cytometry to isolate Axin2-LacZ positive cells from the neonatal cochleae, we could in turn execute a variety of experiments on live cells to interrogate their behavior as stem/progenitor cells. Here, we describe in detail the steps for the microdissection of neonatal cochlea, dissociation of these tissues, labeling of the LacZ-positive cells using a fluorogenic substrate, and cell sorting. Techniques for dissociating cochleae into single cells and isolating cochlear cells via flow cytometry have been described2,10-12. We have made modifications to these techniques to establish a novel protocol to isolate LacZ-expressing cells from the neonatal cochlea.

Flow cytometry is a powerful tool allowing for the isolation and study of specific cell populations. This protocol describes steps for isolating LacZ-expressing cells from cochlear tissues from neonatal transgenic mice. Dissociated cochlear cells were labeled using fluorescent-conjugated substrates of &#946;-galactosidase prior to separation via flow cytometry.

Изоляция LacZ экспрессирующие клетки из тканей мышей Внутреннее ухо использованием проточной цитометрии

Isolation of specific cell types allows one to analyze rare cell populations such as stem/progenitor cells. Such an approach to studying inner ear tissues ...

Expansion of Embryonic and Adult Neural Stem Cells by In Utero Electroporation or Viral Stereotaxic Injection

Somatic stem cells can divide to generate additional stem cells (expansion) or more differentiated cell types (differentiation), which is fundamental for tissue formation during embryonic development and tissue homeostasis during adulthood 1. Currently, great efforts are invested towards controlling the switch of somatic stem cells from expansion to differentiation because this is thought to be fundamental for developing novel strategies for regenerative medicine 1,2. However, a major challenge in the study and use of somatic stem cell is that their expansion has been proven very difficult to control.
Here we describe a system that allows the control of neural stem/progenitor cell (altogether referred to as NSC) expansion in the mouse embryonic cortex or the adult hippocampus by manipulating the expression of the cdk4/cyclinD1 complex, a major regulator of the G1 phase of the cell cycle and somatic stem cell differentiation 3,4. Specifically, two different approaches are described by which the cdk4/cyclinD1 complex is overexpressed in NSC in vivo. By the first approach, overexpression of the cell cycle regulators is obtained by injecting plasmids encoding for cdk4/cyclinD1 in the lumen of the mouse telencephalon followed by in utero electroporation to deliver them to NSC of the lateral cortex, thus, triggering episomal expression of the transgenes 5-8. By the second approach, highly concentrated HIV-derived viruses are stereotaxically injected in the dentate gyrus of the adult mouse hippocampus, thus, triggering constitutive expression of the cell cycle regulators after integration of the viral construct in the genome of infected cells 9. Both approaches, whose basic principles were already described by other video protocols 10-14, were here optimized to i) reduce tissue damage, ii) target wide portions of very specific brain regions, iii) obtain high numbers of manipulated cells within each region, and iv) trigger high expression levels of the transgenes within each cell. Transient overexpression of the transgenes using the two approaches is obtained by different means i.e. by natural dilution of the electroporated plasmids due to cell division or tamoxifen administration in Cre-expressing NSC infected with viruses carrying cdk4/cyclinD1 flanked by loxP sites, respectively 9,15.
These methods provide a very powerful platform to acutely and tissue-specifically manipulate the expression of any gene in the mouse brain. In particular, by manipulating the expression of the cdk4/cyclinD1 complex, our system allows the temporal control of NSC expansion and their switch to differentiation, thus, ultimately increasing the number of neurons generated in the mammalian brain. Our approach may be critically important for basic research and using somatic stem cells for therapy of the mammalian central nervous system while providing a better understanding of i) stem cell contribution to tissue formation during development, ii) tissue homeostasis during adulthood, iii) the role of adult neurogenesis in cognitive functions, and perhaps, iv) better using somatic stem cells in models of neurodegenerative diseases.

Expansion of Embryonic and Adult Neural Stem Cells by In Utero Electroporation or Viral Stereotaxic Injection

Controlling the expansion of somatic stem cells is a major factor hampering their study and use in therapy. Here we describe a system to temporally control neural stem cells expansion during development and adulthood, which can be used to increase the number of neurons generated in the mouse brain.

Расширение эмбриональных и взрослых нервных стволовых клеток путем<em&gt; В Utero</em&gt; Электропорации или вирусных Стереотаксическая инъекций

Somatic stem cells can divide to generate additional stem cells (expansion) or more differentiated cell types (differentiation), which is fundamental for ...

Isolation and Culture of Neural Crest Cells from Embryonic Murine Neural Tube

The embryonic neural crest (NC) is a multipotent progenitor population that originates at the dorsal aspect of the neural tube, undergoes an epithelial to mesenchymal transition (EMT) and migrates throughout the embryo, giving rise to diverse cell types 1-3. NC also has the unique ability to influence the differentiation and maturation of target organs4-6. When explanted in vitro, NC progenitors undergo self-renewal, migrate and differentiate into a variety of tissue types including neurons, glia, smooth muscle cells, cartilage and bone. 
NC multipotency was first described from explants of the avian neural tube7-9. In vitro isolation of NC cells facilitates the study of NC dynamics including proliferation, migration, and multipotency. Further work in the avian and rat systems demonstrated that explanted NC cells retain their NC potential when transplanted back into the embryo10-13. Because these inherent cellular properties are preserved in explanted NC progenitors, the neural tube explant assay provides an attractive option for studying the NC in vitro. 
To attain a better understanding of the mammalian NC, many methods have been employed to isolate NC populations. NC-derived progenitors can be cultured from post-migratory locations in both the embryo and adult to study the dynamics of post-migratory NC progenitors11,14-20, however isolation of NC progenitors as they emigrate from the neural tube provides optimal preservation of NC cell potential and migratory properties13,21,22. Some protocols employ fluorescence activated cell sorting (FACS) to isolate a NC population enriched for particular progenitors11,13,14,17. However, when starting with early stage embryos, cell numbers adequate for analyses are difficult to obtain with FACS, complicating the isolation of early NC populations from individual embryos. Here, we describe an approach that does not rely on FACS and results in an approximately 96% pure NC population based on a Wnt1-Cre activated lineage reporter23. 
The method presented here is adapted from protocols optimized for the culture of rat NC11,13. The advantages of this protocol compared to previous methods are that 1) the cells are not grown on a feeder layer, 2) FACS is not required to obtain a relatively pure NC population, 3) premigratory NC cells are isolated and 4) results are easily quantified. Furthermore, this protocol can be used for isolation of NC from any mutant mouse model, facilitating the study of NC characteristics with different genetic manipulations. The limitation of this approach is that the NC is removed from the context of the embryo, which is known to influence the survival, migration and differentiation of the NC2,24-28.

Isolation of embryonic neural crest from the neural tube facilitates the use of in vitro methods for studying migration, self-renewal, and multipotency of neural crest.

Выделение и культуры клеток нервного гребня из эмбриональных мышей нервной трубки

The embryonic neural crest (NC) is a multipotent progenitor population that originates at the dorsal aspect of the neural tube, undergoes an epithelial to ...

A cGMP-applicable Expansion Method for Aggregates of Human Neural Stem and Progenitor Cells Derived From Pluripotent Stem Cells or Fetal Brain Tissue

A cell expansion technique to amass large numbers of cells from a single specimen for research experiments and clinical trials would greatly benefit the stem cell community. Many current expansion methods are laborious and costly, and those involving complete dissociation may cause several stem and progenitor cell types to undergo differentiation or early senescence. To overcome these problems, we have developed an automated mechanical passaging method referred to as &#8220;chopping&#8221; that is simple and inexpensive. This technique avoids chemical or enzymatic dissociation into single cells and instead allows for the large-scale expansion of suspended, spheroid cultures that maintain constant cell/cell contact. The chopping method has primarily been used for fetal brain-derived neural progenitor cells or neurospheres, and has recently been published for use with neural stem cells derived from embryonic and induced pluripotent stem cells. The procedure involves seeding neurospheres onto a tissue culture Petri dish and subsequently passing a sharp, sterile blade through the cells effectively automating the tedious process of manually mechanically dissociating each sphere. Suspending cells in culture provides a favorable surface area-to-volume ratio; as over 500,000 cells can be grown within a single neurosphere of less than 0.5 mm in diameter. In one T175 flask, over 50 million cells can grow in suspension cultures compared to only 15 million in adherent cultures. Importantly, the chopping procedure has been used under current good manufacturing practice (cGMP), permitting mass quantity production of clinical-grade cell products.

This protocol describes a novel mechanical chopping method that allows the expansion of spherical neural stem and progenitor cell aggregates without dissociation to a single cell suspension.&#160; Maintaining cell/cell contact allows rapid and stable growth for over 40 passages.

ЦГМФ-применимо Метод расширения для агрегатов человека нервных стволовых и предшественники клеток, полученных из плюрипотентных стволовых клеток или плода ткани головного мозга

A cell expansion technique to amass large numbers of cells from a single specimen for research experiments and clinical trials would greatly benefit the ...

Feeder-free Derivation of Neural Crest Progenitor Cells from Human Pluripotent Stem Cells

Human pluripotent stem cells (hPSCs) have great potential for studying human embryonic development, for modeling human diseases in the dish and as a source of transplantable cells for regenerative applications after disease or accidents. Neural crest (NC) cells are the precursors for a large variety of adult somatic cells, such as cells from the peripheral nervous system and glia, melanocytes and mesenchymal cells. They are a valuable source of cells to study aspects of human embryonic development, including cell fate specification and migration. Further differentiation of NC progenitor cells into terminally differentiated cell types offers the possibility to model human diseases in vitro, investigate disease mechanisms and generate cells for regenerative medicine. This article presents the adaptation of a currently available in vitro differentiation protocol for the derivation of NC cells from hPSCs. This new protocol requires 18 days of differentiation, is feeder-free, easily scalable and highly reproducible among human embryonic stem cell (hESC) lines as well as human induced pluripotent stem cell (hiPSC) lines. Both old and new protocols yield NC cells of equal identity.

Neural crest (NC) cells derived from human pluripotent stem cells (hPSC) have great potential for modeling human development and disease and for cell replacement therapies. Here, a feeder-free adaptation of the currently widely used in vitro differentiation protocol for the derivation of NC cells from hPSCs is presented.

Ф-бесплатно Вывод нервного гребня клеток-предшественников из человеческих плюрипотентных стволовых клеток

Human pluripotent stem cells (hPSCs) have great potential for studying human embryonic development, for modeling human diseases in the dish and as a ...

Directed Dopaminergic Neuron Differentiation from Human Pluripotent Stem Cells

Dopaminergic (DA) neurons in the substantia nigra pars compacta (also known as A9 DA neurons) are the specific cell type that is lost in Parkinson&#8217;s disease (PD). There is great interest in deriving A9 DA neurons from human pluripotent stem cells (hPSCs) for regenerative cell replacement therapy for PD. During neural development, A9 DA neurons originate from the floor plate (FP) precursors located at the ventral midline of the central nervous system. Here, we optimized the culture conditions for the stepwise differentiation of hPSCs to A9 DA neurons, which mimics embryonic DA neuron development. In our protocol, we first describe the efficient generation of FP precursor cells from hPSCs using a small molecule method, and then convert the FP cells to A9 DA neurons, which could be maintained in vitro for several months. This efficient, repeatable and controllable protocol works well in human embryonic stem cells (hESCs) and human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) from normal persons and PD patients, in which one could derive A9 DA neurons to perform in vitro disease modeling and drug screening and in vivo cell transplantation therapy for PD.

We, based on knowledge from developmental biology and published research, developed an optimized protocol to efficiently generate A9 midbrain dopaminergic neurons from both human embryonic stem cells and human induced pluripotent stem cells, which would be useful for disease modeling and cell replacement therapy for Parkinson&#8217;s disease.

Режиссер дофаминергических Neuron Дифференциация от человека плюрипотентных стволовых клеток

Dopaminergic (DA) neurons in the substantia nigra pars compacta  (also known as A9 DA neurons) are the specific cell type that is lost in ...

Modeling Astrocytoma Pathogenesis In Vitro and In Vivo Using Cortical Astrocytes or Neural Stem Cells from Conditional, Genetically Engineered Mice

Current astrocytoma models are limited in their ability to define the roles of oncogenic mutations in specific brain cell types during disease pathogenesis and their utility for preclinical drug development. In order to design a better model system for these applications, phenotypically wild-type cortical astrocytes and neural stem cells (NSC) from conditional, genetically engineered mice (GEM) that harbor various combinations of floxed oncogenic alleles were harvested and grown in culture. Genetic recombination was induced in vitro using adenoviral Cre-mediated recombination, resulting in expression of mutated oncogenes and deletion of tumor suppressor genes. The phenotypic consequences of these mutations were defined by measuring proliferation, transformation, and drug response in vitro. Orthotopic allograft models, whereby transformed cells are stereotactically injected into the brains of immune-competent, syngeneic littermates, were developed to define the role of oncogenic mutations and cell type on tumorigenesis in vivo. Unlike most established human glioblastoma cell line xenografts, injection of transformed GEM-derived cortical astrocytes into the brains of immune-competent littermates produced astrocytomas, including the most aggressive subtype, glioblastoma, that recapitulated the histopathological hallmarks of human astrocytomas, including diffuse invasion of normal brain parenchyma. Bioluminescence imaging of orthotopic allografts from transformed astrocytes engineered to express luciferase was utilized to monitor in vivo tumor growth over time. Thus, astrocytoma models using astrocytes and NSC harvested from GEM with conditional oncogenic alleles provide an integrated system to study the genetics and cell biology of astrocytoma pathogenesis in vitro and in vivo and may be useful in preclinical drug development for these devastating diseases.

Modeling Astrocytoma Pathogenesis In Vitro and In Vivo Using Cortical Astrocytes or Neural Stem Cells from Conditional, Genetically Engineered Mice

Phenotypically wild-type astrocytes and neural stem cells harvested from mice engineered with floxed, conditional oncogenic alleles and transformed via viral Cre-mediated recombination can be used to model astrocytoma pathogenesis in vitro and in vivo by orthotopic injection of transformed cells into brains of syngeneic, immune-competent littermates.

Моделирование Астроцитома Патогенез<em&gt; In Vitro</em&gt; И<em&gt; В Vivo</em&gt; Использование кортикальной астроциты или нервные стволовые клетки из условного, генной инженерии мышей

Current astrocytoma models are limited in their ability to define the roles of oncogenic mutations in specific brain cell types during disease ...

Olfactory Neurons Obtained through Nasal Biopsy Combined with Laser-Capture Microdissection: A Potential Approach to Study Treatment Response in Mental Disorders

Bipolar disorder (BD) is a severe neuropsychiatric disorder with poorly understood pathophysiology and typically treated with the mood stabilizer, lithium carbonate. Animal studies as well as human genetic studies indicate that lithium affects molecular targets that are involved in neuronal growth, survival and maturation, and notably molecules involved in Wnt signaling. Given the ethical challenge to obtaining brain biopsies for investigating dynamic molecular changes associated with lithium-response in the central nervous system (CNS), one may consider the use of neurons obtained from olfactory tissues to achieve this goal.The olfactory epithelium contains olfactory receptor neurons at different stages of development and glial-like supporting cells. This provides a unique opportunity to study dynamic changes in the CNS of patients with neuropsychiatric diseases, using olfactory tissue safely obtained from nasal biopsies. To overcome the drawback posed by substantial contamination of biopsied olfactory tissue with non-neuronal cells, a novel approach to obtain enriched neuronal cell populations was developed by combining nasal biopsies with laser-capture microdissection. In this study, a system for investigating treatment-associated dynamic molecular changes in neuronal tissue was developed and validated, using a small pilot sample of BD patients recruited for the study of the molecular mechanisms of lithium treatment response.

In this study, a novel platform to investigate intraneuronal molecular signatures of treatment response in bipolar disorder (BD) was developed and validated. Olfactory epithelium from BD patients was obtained through nasal biopsies. Then laser-capture microdissection was combined with Real Time RT PCR to investigate the molecular signature of lithium response in BD.

Обонятельных нейронов, полученных с помощью носовой биопсии в сочетании с лазерной съемки микродиссекции: возможный подход к исследуемым препаратом ответ психических расстройств

Bipolar disorder (BD) is a severe neuropsychiatric disorder with poorly understood pathophysiology and typically treated with the mood stabilizer, lithium ...

Neuronal Differentiation from Mouse Embryonic Stem Cells In vitro

The neural differentiation of mouse embryonic stem cells (mESCs) is a potential tool for elucidating the key mechanisms involved in neurogenesis and potentially aid in regenerative medicine. Here, we established an efficient and low cost method for neuronal differentiation from mESCs in vitro, using the strategy of combinatorial screening. Under the conditions defined here, the 2-day embryoid body formation + 6-day retinoic acid induction protocol permits fast and efficient differentiation from mESCs into neural precursor cells (NPCs), as seen by the formation of well-stacked and neurite-like A2lox and 129 derivatives that are Nestin positive. The healthy state of embryoid bodies and the timepoint at which retinoic acid (RA) is applied, as well as the RA concentrations, are critical in the process. In the subsequent differentiation from NPCs into neurons, N2B27 medium II (supplemented by Neurobasal medium) could better support the long term maintenance and maturation of neuronal cells. The presented method is highly efficiency, low cost and easy to operate, and can be a powerful tool for neurobiology and developmental biology research.

Here, we established a low cost and easy to operate method that directs fast and efficient differentiation from embryonic stem cells into neurons. This method is suitable for popularization among laboratories and can be a useful tool for neurological research.

Нейрональная дифференциация от мыши эмбриональных стволовых клеток in vitro

The neural differentiation of mouse embryonic stem cells (mESCs) is a potential tool for elucidating the key mechanisms involved in neurogenesis and ...