Name: imaging analysis of neuron to glia interaction in microfluidic culture platform (mcp)-based neuronal axon and glia co-culture system
Uploaded: 2012-10-14T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Imaging Analysis of Neuron to Glia Interaction in Microfluidic Culture Platform MCP-based Neuronal Axon and Glia Co-culture System at JoVE.com

Vi ønsker å takke dr. Jeffrey Rothstein for å gi BAC GLT1 eGFP mus og GLT1 antistoff, Tufts Center for Neuroscience Research (NIH P30 NS047243, PI, Rob Jackson) for å gi verdifulle kjernefasiliteter, New fakultet rekruttering tilskuddet (NIH P30 5P30NS069254-02 , PI, Phil Haydon) i Tufts Neuroscience avdeling.

1. Montering av Microfluidic Kultur Chamber (MCP) <ol><li> MCP (Figur 1) er åpne kamre utformet for compartmented kulturer av forskjellige typer celler 4. Den har typisk to avdelinger som er forbundet via de sentrale kanaler (3 mikrometer i diameter). Montering av MCP med glass-bunn retter er nødvendig for å forberede kulturer og påfølgende bildebehandling analyse. </li><li> Først, frakk sterile glass-bunn retter med Polyornithine (Sigma-Aldrich, 1 mg / ml) oppløst i natrium tetrabor...

     

<ol>
	<li>Stevens, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuron-astrocyte+signaling+in+the+development+and+plasticity+of+neural+circuits.">Neuron-astrocyte signaling in the development and plasticity of neural circuits.</a> Neuro-Signals. 16, 278-288 (2008).</li><li>Paixao, S., Klein, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuron-astrocyte+communication+and+synaptic+plasticity.">Neuron-astrocyte communication and synaptic plasticity.</a> Current opinion in neurobiology. 20, 466-473 (2010).</li><li>Fields, R. D., Stevens-Graham, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+insights+into+neuron-glia+communication.">New insights into neuron-glia communication.</a> Science. 298, 556-562 (2002).</li><li>Park, J. W., Vahidi, B., Taylor, A. M., Rhee, S. W., Jeon, N. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+culture+platform+for+neuroscience+research.">Microfluidic culture platform for neuroscience research.</a> Nature. 1, 2128-2136 (2006).</li><li>Wang, C. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regulation+of+neuromuscular+synapse+development+by+glial+cell+line-derived+neurotrophic+factor+and+neurturin.">Regulation of neuromuscular synapse development by glial cell line-derived neurotrophic factor and neurturin.</a> The Journal of biological chemistry. 277, 10614-10625 (2002).</li><li>Yang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Presynaptic+regulation+of+astroglial+excitatory+neurotransmitter+transporter+GLT1.">Presynaptic regulation of astroglial excitatory neurotransmitter transporter GLT1.</a> Neuron. 61, 880-894 (2009).</li><li>Regan, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Variations+in+promoter+activity+reveal+a+differential+expression+and+physiology+of+glutamate+transporters+by+glia+in+the+developing+and+mature+CNS.">Variations in promoter activity reveal a differential expression and physiology of glutamate transporters by glia in the developing and mature CNS.</a> The Journal of neuroscience. 27, 6607-6619 (2007).</li><li>Swanson, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronal+regulation+of+glutamate+transporter+subtype+expression+in+astrocytes.">Neuronal regulation of glutamate transporter subtype expression in astrocytes.</a> The Journal of neuroscience. 17, 932-940 (1997).</li><li>Schlag, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regulation+of+the+glial+Na+-dependent+glutamate+transporters+by+cyclic+AMP+analogs+and+neurons.">Regulation of the glial Na+-dependent glutamate transporters by cyclic AMP analogs and neurons.</a> Molecular pharmacology. 53, 355-369 (1998).</li><li>Ponomarev, E. D., Novikova, M., Maresz, K., Shriver, L. P., Dittel, B. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+culture+system+that+supports+adult+microglial+cell+proliferation+and+maintenance+in+the+resting+state.">Development of a culture system that supports adult microglial cell proliferation and maintenance in the resting state.</a> Journal of immunological. 300, 32-46 (2005).</li><li>Espinosa-Jeffrey, A., Wakeman, D. R., Kim, S. U., Snyder, E. Y., de Vellis, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Culture+system+for+rodent+and+human+oligodendrocyte+specification,+lineage+progression,+and+maturation.">Culture system for rodent and human oligodendrocyte specification, lineage progression, and maturation.</a> Current protocols in stem cell biology. Chapter 2, (2009).</li><li>Barres, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+mystery+and+magic+of+glia:+a+perspective+on+their+roles+in+health+and+disease.">The mystery and magic of glia: a perspective on their roles in health and disease.</a> Neuron. 60, 430-440 (2008).</li><li>Debanne, D., Rama, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Astrocytes+shape+axonal+signaling.">Astrocytes shape axonal signaling.</a> Science signaling. 4, pe11 (2011).</li></ol>

MCP baserte neuron og astrocytes co-kultur systemet tillater disseksjon av detaljert nervecelle til astroglia signalveier ved at bare axons passere de sentrale kanalene og samspill med astroglial celler. Dette samarbeidet kultur systemet kan enkelt settes opp med konvensjonell nevron og astrocyte kultur prosedyrer. Vi har også beskrevet en praktisk anvendelse av dette samarbeidet kultur systemet ved å bruke en eGFP basert reporter for å demonstrere axon-avhengige GLT1 promoter aktivering i astrocytes. <p class="j...

<table border="1"><tbody><tr><td> Føtalt bovint serum </td><td> Hyclone </td><td> SH30070.03 </td><td> for plating nervecellen for neuron cutlure medium </td></tr><tr><td> Føtalt bovint serum </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> F4135 </td><td> for astrocyte kultur medium </td></tr><tr><td> Glial avledet nerve faktor </td><td> R &amp; D-systemer </td><td> 212-GD </td><td> Påfør 10-20 ng / ml til nevron side kammeret </td></tr><tr><td> Dulbecco endret eagle middels høy glukose </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 11995 </td><td></td></tr><tr><td> 70 mm celle sil </td><td> BD Falcon </td><td> 352350 </td><td></td></tr><tr><td> Sterile glassbunn parabolen </td><td> Mattek Corporation </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Microfluidic kultur plattformer </td><td> Xona MicroFluidics LLC </td><td> SND150 </td><td></td></tr><tr><td> 6 brønner i kultur plate </td&gt; <td> Cellstar </td><td> 657 160 </td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> Neuron kultur medium <ul><li> Neurobasal medium </li><li> 2% B27 Neurobasal supplement </li><li> 2 mM glutamat ved å tilsette 1% 100x GlutaMAX </li><li> 1% Penicillin-streptomysin </li></ul></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> Neuron kultur medium for plating celle <ul><li> Neurobasal medium </li><li> 2% B27 Neurobasal supplement </li><li> 2 mM glutamat ved å tilsette 1% 100x GlutaMAX </li><li> 1% Penicillin-streptomysin </li><li> 5% fetalt bovint serum SH30070.03 </li></ul></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> Astrocyte kultur medium <ul><li> Dulbecco endret eagle middels høy glukose </li><li> 10% fetalt bovint serum F4135 </li><li> 1% Penicillin-streptomysin </li></ul></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> Tabell 1. Materialer som brukes i microfluidic kultur plattform-baserte neuronal axon og gliaceller co-kultur-systemet. </td></tr></tbody></table>

imaging analysis of neuron to glia interaction in microfluidic culture platform (mcp)-based neuronal axon and glia co-culture system

Riktig nervecelle til gliaceller interaksjon er kritisk til fysiologisk funksjon av sentralnervesystemet (CNS). Dette toveiskommunikasjon er sophisticatedly mediert av spesifikke signalveier mellom nevroner og gliaceller 1,2. Identifisering og karakterisering av disse signalveier er viktig for forståelsen av hvordan nervecelle til gliaceller interaksjon former CNS fysiologi. Tidligere har Nevron og gliaceller blandede kulturer blitt mye benyttet til testing og karakterisere signalveier mellom nevroner og gliaceller. Det vi har lært av disse preparatene og andre in vivo verktøy, har imidlertid antydet at gjensidige signalering mellom nevroner og gliaceller ofte skjedd i bestemte avdelinger innenfor nevroner (dvs. axon, dendrite eller soma) 3. Dette gjør det viktig å utvikle en ny kultur system som tillater separasjon av neuronal kamrene og spesielt undersøker samspillet mellom gliaceller og nevronale axons / dendritter. I tillegg er den konvensjonelle blandede kultur systemet ikke i stand til å differensiere de oppløselige faktorer og direkte membran kontakt signaler mellom nevroner og gliaceller. Videre mangler den store mengden av nevroner og gliaceller i konvensjonelle co-kultursystem oppløsningen nødvendig å observere samspillet mellom en enkelt axon og en glial celle. I denne studien, beskriver vi en roman axon og gliaceller co-kultur-system med bruk av en microfluidic kultur plattform (MCP). I denne co-kultursystem, blir neuroner og gliaceller dyrket i to separate kamre som er forbundet via flere sentrale kanaler. I denne microfluidic kultur plattform, kan bare neuronal prosesser (spesielt axoner) inn i glial side gjennom de sentrale kanalene. I kombinasjon med kraftig fluorescerende protein merking, gjør dette systemet direkte undersøkelse av signalveier mellom aksonal / dendrittiske og glial interaksjoner, for eksempel ens axon-mediert transcriptional regulering i gliaceller, gliaceller-mediert reseptor menneskehandel neuronal terminaler, og gliaceller-mediert axon vekst. Den smale diameter av kammeret også forbyr signifikant flyten av neuron-anrikede medium til glial kammeret, tilrettelegging sondering av direkte membran-protein interaksjon mellom axoner / dendritter og glial overflater.

Time-lapse avbildning analyse av axon-indusert GLT1 promoter aktivering i astrocytes Den compartmented nevron og astrocyte co-kultur systemet tillater bare neuronal prosesser, spesielt aksoner, til selektivt samhandle med astrocytes. Etter den vellykkede etableringen av axon og astrocyte (eller andre gliacellene) co-kultur i det sammensatte MCP, kan ulike typer axon-gliaceller interaksjoner bli studert som; axon-indusert aktivering av astroglial genpromotoren aktivisering, astrocyte-indusert ax...

Watch this Scientific Journal Video about Imaging Analysis of Neuron to Glia Interaction in Microfluidic Culture Platform MCP-based Neuronal Axon and Glia Co-culture System at JoVE.com

Imaging Analysis of Neuron to Glia Interaction in Microfluidic Culture Platform MCP-based Neuronal Axon and Glia Co-culture System

Denne studien beskriver prosedyrene for å sette opp en ny neuronal axon og (astro) gliaceller co-kultur plattform. I dette samarbeidet kultur systemet, blir manipulering av direkte interaksjon mellom en enkelt axon (og eneste glial celle) gjennomførbart, slik mekanistisk analyse av gjensidig nervecelle til glial signalering.

Imaging Analyse av Neuron til gliaceller samhandling i Microfluidic Kultur Platform (MCP)-baserte Neuronal Axon og gliaceller Co-kultur System

Proper  neuron to glia interaction is critical to physiological function of the central  nervous system (CNS). This bidirectional communication is ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Imaging Analysis of Neuron to Glia Interaction in Microfluidic Culture Platform (MCP)-based Neuronal Axon and Glia Co-culture System

Bilaminar Co-culture of Primary Rat Cortical Neurons and Glia

Bilaminar Co-kultur Primary Rat kortikale nevroner og gliaceller

This video will guide you through the process of culturing rat cortical neurons in the presence of a glial feeder layer, a system known as a bilaminar or ...

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

Analyse av Utvikling Tooth Germ Innervasjon Bruke mikrofluid Co-kultur Devices

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

Utilizing Combined Methodologies to Define the Role of Plasma Membrane Delivery During Axon Branching and Neuronal Morphogenesis

Utnytte Kombinert Metoder for å definere rollen til plasmamembranen Levering Under Axon Forgrening og neuronal morphogenesis

During neural development, growing axons extend to multiple synaptic partners by elaborating axonal branches. Axon branching is promoted by extracellular ...

The Indirect Neuron-astrocyte Coculture Assay: An In Vitro Set-up for the Detailed Investigation of Neuron-glia Interactions

The Indirect Neuron-astrocyte Coculture Assay: An In Vitro Set-up for the Detailed Investigation of Neuron-glia Interactions

Den Indirekte Neuron-astrocyte coculture analyse: En<em&gt; In Vitro</em&gt; Oppsett for detaljert undersøkelse av Neuron-gliaceller interaksjoner

Proper neuronal development and function is the prerequisite of the developing and the adult brain. However, the mechanisms underlying the highly ...

M&#252;ller Glia Cell Activation in a Laser-induced Retinal Degeneration and Regeneration Model in Zebrafish

Müller Glia celle aktivering i en Laser-indusert Retinal degenerasjon og Regeneration modell i sebrafisk

A fascinating difference between teleost and mammals is the lifelong potential of the teleost retina for retinal neurogenesis and regeneration after ...

Axonal Transport of Organelles in Motor Neuron Cultures using Microfluidic Chambers System

Axonal Transport av organeller i motorneuronkulturer ved hjelp av mikrofluidiske kamre system

Motor neurons (MNs) are highly polarized cells with very long axons. Axonal transport is a crucial mechanism for MN health, contributing to neuronal ...

Isolation and Culture of Primary Neurons and Glia from Adult Rat Urinary Bladder

Isolasjon og kultur av primære nevroner og glia fra voksen rotte urinblære

The lower urinary tract has two main functions, namely, periodic urine storage and micturition; these functions are mediated through central and ...

Targeted Neuronal Injury for the Non-Invasive Disconnection of Brain Circuitry

Målrettet nevronal skade for ikke-invasiv frakobling av hjernekretser

Surgical intervention can be quite effective for treating certain types of medically intractable neurological diseases. This approach is particularly ...

Dissection and Isolation of Murine Glia from Multiple Central Nervous System Regions

Disseksjon og isolering av Murine glia fra flere regioner i sentralnervesystemet

The methods presented here demonstrate laboratory procedures for the dissection of four different regions of the central nervous system (CNS) from murine ...

A Cell Culture Model for Studying the Role of Neuron-Glia Interactions in Ischemia

En cellekulturmodell for å studere rollen som neuron-glia interaksjoner i Iskemi

Ischemic stroke is a clinical condition characterized by hypoperfusion of brain tissue, leading to oxygen and glucose deprivation, and the consequent ...