Name: a functional motor unit in the culture dish: co-culture of spinal cord explants and muscle cells
Uploaded: 2012-04-12T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Functional Motor Unit in the Culture Dish: Co-culture of Spinal Cord Explants and Muscle Cells at JoVE.com

Ons werk wordt ondersteund door de Zwitserse National Science Foundation (SNF), het Zwitsers initiatief in Systems Biology (SystemsX.ch), de Vereniging voor Musculaire Dystrofie USA (MDA), de Association Française contre les Myopathie (AFM), de Verenigde mitochondriale ziekte Foundation (UMDF), de Gebert-Rüf Stichting Zeldzame Ziekten Programme (GRF), de Zwitserse Vereniging voor Onderzoek van de spierziekten (SSEM / FSRMM), de Swiss Life &quot;Jubiläumsstiftung für Volksgesundheit und Medizinische Forschung&quot;, de Roche Research Foundation en de Universiteit van Basel.

1. Voorbereiding van de primaire menselijke spiercel Cultuur <ol><li> Bepaal de menselijke spiercel culturen volgens de explantatie-re-explantatie techniek 4. Verwijder eerst niet-spierweefsel van de biopten. Vervolgens 1 mm 3 spier explantaten insluiten in een coagulum van plasma, waardoor fibroblasten om uit de explantaten. </li><li> De geïntegreerde explantaten overgebracht naar een plasma-gelatine beklede schaal en laten groeien in normale groei medium (MEM aangevuld met 25% Medium 199, 10% ...

<ol>
	<li>Delaporte, C., Dautreaux, B., Fardeau, 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+myotube+differentiation+in+vitro+in+different+culture+conditions.">Human myotube differentiation in vitro in different culture conditions.</a> Biol. Cell. 57, 17-22 (1986).</li><li>Kobayashi, T., Askanas, V., Engel, W. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+muscle+cultured+in+monolayer+and+cocultured+with+fetal+rat+spinal+cord:+importance+of+dorsal+root+ganglia+for+achieving+successful+functional+innervation.">Human muscle cultured in monolayer and cocultured with fetal rat spinal cord: importance of dorsal root ganglia for achieving successful functional innervation.</a> J. Neurosci. 7, 3131-3141 (1987).</li><li>Braun, S., Croizat, B., Lagrange, M. C., Warter, J. M., Poindron, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Constitutive+muscular+abnormalities+in+culture+in+spinal+muscular+atrophy.">Constitutive muscular abnormalities in culture in spinal muscular atrophy.</a> Lancet. 345, 694-695 (1995).</li><li>Askanas, V., Engel, W. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+program+for+investigating+adult+human+skeletal+muscle+grown+aneurally+in+tissue+culture.">A new program for investigating adult human skeletal muscle grown aneurally in tissue culture.</a> Neurology. 25, 58-67 (1975).</li><li>Guettier-Sigrist, S., Coupin, G., Warter, J. M., Poindron, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+types+required+to+efficiently+innervate+human+muscle+cells+in+vitro.">Cell types required to efficiently innervate human muscle cells in vitro.</a> Exp. Cell Res. 259, 204-212 (2000).</li><li>Lefebvre, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+and+characterization+of+a+spinal+muscular+atrophy-determining+gene.">Identification and characterization of a spinal muscular atrophy-determining gene.</a> Cell. 80, 155-165 (1995).</li><li>Schrank, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inactivation+of+the+survival+motor+neuron+gene,+a+candidate+gene+for+human+spinal+muscular+atrophy,+leads+to+massive+cell+death+in+early+mouse+embryos.">Inactivation of the survival motor neuron gene, a candidate gene for human spinal muscular atrophy, leads to massive cell death in early mouse embryos.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94, 9920-9925 (1997).</li><li>Hsieh-Li, 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=A+mouse+model+for+spinal+muscular+atrophy.">A mouse model for spinal muscular atrophy.</a> Nat. Genet. 24, 66-70 (2000).</li><li>Monani, U. R. <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+centromeric+survival+motor+neuron+gene+(SMN2)+rescues+embryonic+lethality+in+Smn(-/-)+mice+and+results+in+a+mouse+with+spinal+muscular+atrophy.">The human centromeric survival motor neuron gene (SMN2) rescues embryonic lethality in Smn(-/-) mice and results in a mouse with spinal muscular atrophy.</a> Hum. Mol. Genet. 9, 333-339 (2000).</li><li>Sleigh, J. N., Gillingwater, T. H., Talbot, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+contribution+of+mouse+models+to+understanding+the+pathogenesis+of+spinal+muscular+atrophy.">The contribution of mouse models to understanding the pathogenesis of spinal muscular atrophy.</a> Dis. Model. Mech. 4, 457-467 (2011).</li><li>Durbeej, M., Campbell, K. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Muscular+dystrophies+involving+the+dystrophin-glycoprotein+complex:+an+overview+of+current+mouse+models.">Muscular dystrophies involving the dystrophin-glycoprotein complex: an overview of current mouse models.</a> 12, 349-361 (2002).</li><li>Schnabel, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuroscience:+Standard+model.">Neuroscience: Standard model.</a> Nature. 454, 682-685 (2008).</li><li>Benatar, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lost+in+translation:+treatment+trials+in+the+SOD1+mouse+and+in+human+ALS.">Lost in translation: treatment trials in the SOD1 mouse and in human ALS.</a> Neurobiol. Dis. 26, 1-13 (2007).</li><li>Dorchies, 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=Normal+innervation+and+differentiation+of+X-linked+myotubular+myopathy+muscle+cells+in+a+nerve-muscle+coculture+system.">Normal innervation and differentiation of X-linked myotubular myopathy muscle cells in a nerve-muscle coculture system.</a> Neuromuscul. Disord. 11, 736-746 (2001).</li><li>McFerrin, J., Engel, W. K., Askanas, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impaired+innervation+of+cultured+human+muscle+overexpressing+betaAPP+experimentally+and+genetically:+relevance+to+inclusion-body+myopathies.">Impaired innervation of cultured human muscle overexpressing betaAPP experimentally and genetically: relevance to inclusion-body myopathies.</a> Neuroreport. 9, 3201-3205 (1998).</li></ol>

Een fysiologische in vitro middel om spier-cel functie te bestuderen in normale en pathologische context is van de hoogste belang is voor de myologists, omdat spiercel culturen meestal niet herhalen het belang van meerdere cellen en cel-achtige verbindingen. De toevoeging van gezuiverde motorneuronen spier cellen niet genoeg om een functionele motorunit bereiken, aangezien de aanwezigheid van Schwann cellen vereist voor de innervatie om efficiënt 5 en het is niet topologisch (3D + speciale verdeling...

<table border="1"><tbody><tr><td> Naam van het reagens </td><td> Vennootschap </td><td> Catalogusnummer </td></tr><tr><td> HBSS </td><td> Gibco / Invitrogen </td><td> 14170 </td></tr><tr><td> MEM </td><td> Gibco / Invitrogen </td><td> 31095 </td></tr><tr><td> Medium 199 </td><td> Gibco / Invitrogen </td><td> 31153 </td></tr><tr><td> Foetaal runderserum </td><td> Foetale Clone Perbio </td><td> SH30066.03 </td></tr><tr><td> Insuline </td><td> Sigma </td><td> I9278 </td></tr><tr><td> Human EFG </td><td> Sigma </td><td> E9644 </td></tr><tr><td> Human FGF </td><td> SiGMA </td><td> F0291 </td></tr><tr><td> Penicilline / streptomycine oplossing </td><td> Gibco </td><td> 15140 </td></tr></tbody></table>

a functional motor unit in the culture dish: co-culture of spinal cord explants and muscle cells

Menselijke primaire spiercellen aneurally gekweekt in monolaag zelden contract spontaan, omdat, bij het ​​ontbreken van een zenuw component, celdifferentiatie is beperkt en motor neuron stimulatie ontbreekt 1. Deze beperkingen belemmeren in vitro onderzoek van vele neuromusculaire aandoeningen gekweekte spiercellen. Belangrijk is dat de experimentele beperkingen van monolayered, gekweekte spiercellen worden ondervangen door functionele innervatie van myofibers met ruggenmerg explantaten in co-culturen. Hier wordt tonen verschillende stappen nodig zijn om een efficiënte goede innervatie van humane primaire spiercellen bereiken, waardoor differentiatie en vezels contractie af volgens de methode van Askanas 2. Om dit te doen, zijn spiercellen samen gekweekt met het ruggenmerg explantaten van de rat embryo&#39;s bij ED 13.5, met de achterwortelganglia nog aan het ruggenmerg plakjes. Na een paar dagen, de spier fileden beginnen te contracteren en uiteindelijk cross-dwarsgestreepte worden door innervatie door functionele neurieten dat uitsteekt uit het ruggenmerg explantaten dat de verbinding met de spiercellen. Deze structuur kan worden gehandhaafd gedurende maanden eenvoudig door geregelde uitwisseling van het kweekmedium. De toepassingen van deze instrument van onschatbare waarde zijn talrijk, omdat dit een functioneel model voor multidisciplinaire analyses van de menselijke spierontwikkeling en innervatie. In feite een volledige de novo neuromusculaire installatie optreedt in een kweekschaal, waardoor een gemakkelijke meting van vele parameters bij elke stap in een fundamentele en fysiologische omgeving. Gewoon om een ​​paar voorbeelden, genomische en / of proteomische onderzoeken citeren kan direct worden uitgevoerd op de co-culturen. Bovendien kunnen pre-en post-synaptische effecten specifiek en afzonderlijk worden beoordeeld op de neuromusculaire verbinding, omdat beide componenten afkomstig zijn van verschillende soorten,rat en mens, respectievelijk. De zenuw-spier co-cultuur kan ook worden uitgevoerd met menselijke spiercellen geïsoleerd van patiënten die lijden aan spier-of neuromusculaire ziekten 3, en kan dus worden gebruikt als screening instrument voor kandidaat-medicijnen. Tenslotte is geen speciale apparatuur, maar regelmatige BSL2 inrichting nodig om functionele motorunit een kweekschaal reproduceren. Deze methode is dus waardevol voor de spier en de neuromusculaire onderzoekgemeenschappen fysiologische en mechanistische studies neuromusculaire functie, in normale en ziekte context.

Watch this Scientific Journal Video about A Functional Motor Unit in the Culture Dish: Co-culture of Spinal Cord Explants and Muscle Cells at JoVE.com

A Functional Motor Unit in the Culture Dish: Co-culture of Spinal Cord Explants and Muscle Cells

Gekweekte spiercellen een inadequate model om geïnnerveerde spier recapituleren<em&gt; In vivo</em&gt;. Een functionele aandrijving kan worden gereproduceerd<em&gt; In vitro</em&gt; Door innervatie van gedifferentieerde menselijke primaire spiercellen met behulp van ratten embryo ruggenmerg explantaten. Dit artikel beschrijft hoe co-culturen van het ruggenmerg explantaten en spiercellen zijn gevestigd.

Een Functionele Motor-eenheid in de cultuur Dish: Co-cultuur van het ruggenmerg Explantaten-en spiercellen

Human primary muscle cells cultured  aneurally in monolayer rarely contract spontaneously because, in the absence of  a nerve component, cell ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Dissection and Culture of Commissural Neurons from Embryonic Spinal Cord

Dissectie en Cultuur van Commissural neuronen van het ruggenmerg Embryonic

Commissural neurons have been widely used to investigate the mechanisms underlying axon guidance during embryonic spinal cord development. The cell bodies ...

Dissection and Culture of Chick Statoacoustic Ganglion and Spinal Cord Explants in Collagen Gels for Neurite Outgrowth Assays

Dissectie en Cultuur van Chick Statoacoustic Ganglion en Spinal Cord Explantaten in Collageen Gels voor neurietuitgroei Assays

The sensory organs of the chicken inner ear are innervated by the peripheral processes of statoacoustic ganglion (SAG) neurons. Sensory organ innervation ...

Chicken Embryo Spinal Cord Slice Culture Protocol

Chicken Embryo Spinal Cord Slice Cultuur Protocol

Slice cultures can facilitate the manipulation of  embryo development both pharmacologically and through gene manipulations. In  this reduced system, ...

Analysis of Developing Tooth Germ Innervation Using Microfluidic Co-culture Devices

Analyse van de ontwikkelingslanden Tooth Germ Innervatie behulp van microfluïdische co-cultuur apparaten

Innervation plays a key role in the development, homeostasis and regeneration of organs and tissues. However, the mechanisms underlying these phenomena ...

Zebrafish In Situ Spinal Cord Preparation for Electrophysiological Recordings from Spinal Sensory and Motor Neurons

Zebrafish In Situ Spinal Cord Preparation for Electrophysiological Recordings from Spinal Sensory and Motor Neurons

zebravis<em&gt; In Situ</em&gt; Spinal Cord Voorbereiding voor elektrofysiologische registraties van Spinal sensorische en motorische neuronen

Zebrafish, first introduced as a developmental model, have gained popularity in many other fields. The ease of rearing large numbers of rapidly developing ...

Spinal Cord Neurons Isolation and Culture from Neonatal Mice

Spinal Cord Neurons Isolatie en Cultuur van Neonatale Muizen

We present a protocol for the isolation and culture of spinal cord neurons. The neurons are obtained from neonatal C57BL/6 mice and are isolated on ...

Laminectomy and Spinal Cord Window Implantation in the Mouse

Implantatie van de laminectomie en het ruggenmerg in de muis

This protocol describes a method for spinal cord laminectomy and glass window implantation for in vivo imaging of the mouse spinal cord. An integrated ...

Identifying Cell Surface Markers of Primary Neural Stem and Progenitor Cells by Metabolic Labeling of Sialoglycan

Identificeren van celoppervlak markeringen van primaire neurale stam en voorlopercellen door metabole labeling van Sialoglycan

Neural stem and progenitor cells (NSPCs) are the cellular basis for the complex structures and functions of the brain. They are located in specialized ...

Direct Injection of a Lentiviral Vector Highlights Multiple Motor Pathways in the Rat Spinal Cord

Directe inspuiting van een lentivirale Vector hoogtepunten meerdere Motor trajecten in het ruggenmerg Rat

Introducing proteins of interest into cells in the nervous system is challenging due to innate biological barriers that limit access to most molecules. ...

Conversion of Human Induced Pluripotent Stem Cells (iPSCs) into Functional Spinal and Cranial Motor Neurons Using PiggyBac Vectors

Conversion of Human Induced Pluripotent Stem Cells iPSCs into Functional Spinal and Cranial Motor Neurons Using PiggyBac Vectors

Conversie van menselijke geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSCs) in functionele spinale en craniale motor neuronen met behulp van PiggyBac vectoren

We describe here a method to obtain functional spinal and cranial motor neurons from human induced pluripotent stem cells (iPSCs). Direct conversion into ...