Name: using primary neurosphere cultures to study primary cilia
Uploaded: 2017-04-14T12:30:00
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Work in S.M.'s laboratory is funded by recruitment grants from CPRIT (R1220) and NIH (1R01GM113023-01).

1. Aislamiento de neuroesferas del cerebro de ratón adulto <ol><li> La eutanasia a un ratón adulto (alrededor de 2 meses de edad) por una sobredosis de isoflurano. Vuelva a comprobar que el ratón ha dejado de respirar y diseccionar inmediatamente después de la muerte. </li><li> Con unas tijeras, hacer una incisión en la línea media para abrir el cráneo. Retire el cerebro. </li><li> Coloque el cerebro en PBS frío en un plato de 10 cm en hielo. Siga todo el montaje el método de disección para obtener la SVZ de...

A continuación, se describe un método para generar y mantener los cultivos de neuroesferas de SVZ ratón adulto. Unos pocos puntos pertinentes con respecto a los cultivos son las siguientes. En primer lugar, los tamaños de las esferas son típicamente entre 50 - 200 micras. En nuestra experiencia, cuando un neurosphere se hace más grande de 300 m de diámetro, el momento óptimo para los pases se ha perdido. Estas esferas grandes contienen las células muertas en el núcleo. En segundo lugar, como neuroesferas se ut...

El cilio primario es un compartimento subcelular dinámica basada en microtúbulos que funciona como una antena sensorial en la coordinación de vías de señalización celulares, incluyendo la vía de Sonic Hedgehog (Shh) durante el desarrollo neuronal embrionario 1, 2, y la señalización subcelular compartimentada en la función neuronal adulto 3, 4 . Señalización de componentes de estas vías, tales como el receptor de Shh Patched 5; el activador vía de Smoothened (Smo) 6; y Gpr161 7, un receptor acoplado a proteína G huérfano (GPCR) que regula negativamente la vía de Shh, localizar a los cilios de una manera dinámica. Múltiples GPCRs se han reportado para localizar a los cilios en las neuronas en el cerebro 7, 8, 9, 10 </sup&gt;, 11, 12, 13, 14, 15, 16. Los defectos en los cilios y vías de señalización generada cilios-afectan a múltiples tejidos y se conocen colectivamente como ciliopatías 17, 18, 19. El espectro de la enfermedad ciliopathy incluye con frecuencia defectos del neurodesarrollo, tales como anomalías craneofaciales 20, 21, 22. Además, los cilios primarios en las neuronas hipotalámicas regular las vías centrales de saciedad, y los defectos resultan en obesidad central 23, lo que refleja la obesidad en ciliopatías sindrómicas como el síndrome de Bardet Biedel 24. Además, el neuropéptido señalización en cilios receptor regula central saciedad vías de 11, 14. Localización ciliar de adenilil ciclasa III (ACIII) y GPCRs, tales como receptores de somatostatina 3 en las neuronas del hipocampo como resultado nuevas defectos reconocimiento de objetos y los déficits de memoria 25, 26 y es paralelo a una falta de integridad ciliar 27. Los aspectos de desarrollo de la señalización generada cilios-están estrechamente ligados a la homeostasis del tejido; en particular, los cilios son importantes para la progresión de los meduloblastomas Shh subtipo que surgen a partir de progenitores granulares en el cerebelo 28, 29. Por lo tanto, los cilios primarios juegan un papel importante durante embrionario, postnatal y adulto el desarrollo neuronal y función. Las células madre neurales (NSC) residen en la zona subventricular (SVZ) del ventrículo lateral, la zona subgranular del giro dentado del hipocampo, y lazona ventricular del tercer ventrículo en el hipotálamo en mamíferos 30, 31, 32. NSC son multipotentes, poseen la capacidad de auto-renovación, y son importantes para el desarrollo del cerebro y la medicina regenerativa 30. La mayoría de NSC en la SVZ son quiescentes y poseen un cilio primario solitario que, en muchos casos, se extiende hacia fuera al ventrículo lateral 33. Las señales cilio primario a través de la localización de diversos receptores, la inducción de respuestas celulares aguas abajo, particularmente en relación con Shh, TGF, y las vías de tirosina quinasa del receptor 2, 34, 35, 36. Desde cilios primarios se extienden en el ventrículo lateral, se plantea la hipótesis de que los cilios primarios detectar citoquinas en el líquido cefalorraquídeo (CSF) para activar NSCs 37 </sarriba&gt;. Estudios recientes sugieren que la vía de señalización de Shh y cilios primarios son críticos para la activación de las células madre en la reparación y la regeneración de múltiples tejidos, incluyendo el epitelio olfativo, pulmón, y riñón 38, 39, 40, 41. Sin embargo, los mecanismos por los que CSF se comunica con NSCs y si los cilios primarios están implicados no son conocidos. NSCs adherentes en cultivo se ciliadas; localizar componentes de la vía de Shh, tales como Smo y Gpr161 en cilios; y son Shh sensible 42. Por lo tanto, NSCs pueden servir como un importante sistema modelo para estudiar la vía de Shh, el tráfico ciliar y vías de diferenciación neuronales. Además, las neuronas diferenciadas de NSCs también se pueden utilizar para ensayos de tráfico ciliar. Neurospheres están constituidos por agrupaciones de células que flotan libremente que surgen de la proliferación de neuracélulas madre / progenitoras l que crecen en presencia de factores de crecimiento específicos y superficies no adhesivas 43, 44. Neurospheres sirven como importante en los modelos de cultivo in vitro para estudiar las células madre / progenitoras neurales en el desarrollo normal y la enfermedad de 31, 45, 46, 47. A continuación, describimos un ensayo basado en neurosphere para cultivar células neurales madre / progenitoras y para la diferenciación en neuronas / glia. En particular hincapié en el tráfico de señalización componentes a cilios de tallo neural / células progenitoras y las neuronas diferenciadas (Figura 1). A diferencia de cultivo de neuronas primarias, neuroesferas primarias son relativamente fáciles de cultura, son susceptibles de múltiples pases y ciclos hielo-deshielo, y pueden someterse a la diferenciación en neuronas / glia. Es importante destacar que, determinamos que neural neurosphere derivadoscélulas madre / progenitoras y neuronas diferenciadas se ciliadas en la cultura y localizar moléculas relevantes para la función ciliar en estos compartimentos de señalización. métodos de cultivo basados ​​en Neurosphere pueden servir como un sistema de modelo ideal para el estudio ciliogenesis y ciliar trata de NSCs y neuronas diferenciadas.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>12 mm round cover glass</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>12-545-80&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>24 well plate</td>
			<td>Falcon</td>
			<td>353047</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4 % paraformaldehyde</td>
			<td>Affymetrix</td>
			<td>19943</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50 ml tube</td>
			<td>Falcon</td>
			<td>352098</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>95 mm X 15 mm petri dish, slippable lid</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>FB0875714G</td>
			<td>10 cm dish</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>70 &#181;m cell strainer</td>
			<td>Falcon</td>
			<td>352350</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alexa Fluor 488 Affinipure Donkey Anti-Rabbit IgG (H+L)</td>
			<td>Jackson Immunoresearch</td>
			<td>711-545-152</td>
			<td>Donkey anti Rabbit, Alexa 488 secondary antibody</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arl13B, Clone N295B/66</td>
			<td>Neuromab</td>
			<td>AB_11000053</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B-27 Supplement (50X), serum free</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>17504001</td>
			<td>B27</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>Thermo scientific</td>
			<td>ST 40R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cryogenic vial</td>
			<td>Corning</td>
			<td>430488</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DAPI</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>D9542-10MG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Deoxyribonuclease I from bovine pancrease</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>D5025-15KU</td>
			<td>Dnase I</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethyl sulfoxide</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>D8418-100ML</td>
			<td>DMSO</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disposable Vinyl Specimen Molds</td>
			<td>Sakura Tissue-Tek Cryomold</td>
			<td>4565</td>
			<td>10 mm X 10 mm X 5 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#39;s Phosphate Buffered Saline 10&#215;, Modified, without calcium chloride and magnesium chloride, liquid, sterile-filtered, suitable for cell culture</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>D1408-500ML</td>
			<td>PBS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dumont #5 Forceps</td>
			<td>Fine science tools</td>
			<td>11254-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FBS&#160;</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>F9026-500ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluoromount-G solution</td>
			<td>Southern Biotech</td>
			<td>0100-01</td>
			<td>mounting solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GFAP</td>
			<td>DAKO</td>
			<td>Z0334</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Goat anti Mouse IgG1 Secondary Antibody, Alexa Fluor 555 conjugate</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>A-21127</td>
			<td>Goat anti Mouse IgG1, Alexa 555 secondary antibody</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Goat anti Mouse IgG2a Secondary Antibody, Alexa Fluor 555 conjugate</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>A-21137</td>
			<td>Goat anti Mouse IgG2a, Alexa 555 secondary antibody</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gpr161</td>
			<td>home made</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>human bFGF</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>F0291</td>
			<td>FGF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>hemocytometer</td>
			<td>Hausser Scientific</td>
			<td>0.100 mm deep</td>
			<td>improved neubauer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isothesia</td>
			<td>Henry Schein</td>
			<td>NDC 11695-0500-2</td>
			<td>Isofluorane</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laminin from Engelbreth-Holm-Swarm Sarcoma basement membrane</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>L2020</td>
			<td>Laminin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>L-Glutamine (200mM)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>G7513</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lipofectamine 3000 Transfection Reagent</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>L3000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mr. Frosty</td>
			<td>Nalgene&#160;</td>
			<td>5100-0036</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-2 supplement (100X)</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>17502001</td>
			<td>N2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Neurobasal medium</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>21103-049</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Normal Donkey Serum</td>
			<td>Jackson ImmunoResearch</td>
			<td>017-000-121</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OCT compound</td>
			<td>Sakura Tissue-Tek</td>
			<td>4583</td>
			<td>OCT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin-Streptomycin</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P4333-100ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly-L-lysine</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P4707</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Recombinant human EGF protein, CF</td>
			<td>R and D systems</td>
			<td>236-EG-200</td>
			<td>EGF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scissor</td>
			<td>Fine science tools</td>
			<td>14060-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Superfrost plus microscope slide</td>
			<td>Fisher scientific</td>
			<td>12-550-15</td>
			<td>slides</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton X</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>161-0407</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin-EDTA solution (10X)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>T4174-100</td>
			<td>Trypsin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>COSTAR 6 Well Plate, With Lid Flat Bottom Ultra-Low Attachment Surface Polystyrene, Sterile</td>
			<td>Corning</td>
			<td>3471</td>
			<td>ultra-low binding 6 well plate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#946;-tubulin III</td>
			<td>Covance</td>
			<td>MMS-435P</td>
			<td>TUJ1</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

using primary neurosphere cultures to study primary cilia

The primary cilium is fundamentally important for the proliferation of neural stem/progenitor cells and for neuronal differentiation during embryonic, postnatal, and adult life. In addition, most differentiated neurons possess primary cilia that house signaling receptors, such as G-protein-coupled receptors, and signaling molecules, such as adenylyl cyclases. The primary cilium determines the activity of multiple developmental pathways, including the sonic hedgehog pathway during embryonic neuronal development, and also functions in promoting compartmentalized subcellular signaling during adult neuronal function. Unsurprisingly, defects in primary cilium biogenesis and function have been linked to developmental anomalies of the brain, central obesity, and learning and memory deficits. Thus, it is imperative to study primary cilium biogenesis and ciliary trafficking in the context of neural stem/progenitor cells and differentiated neurons. However, culturing methods for primary neurons require considerable expertise and are not amenable to freeze-thaw cycles. In this protocol, we discuss culturing methods for mixed populations of neural stem/progenitor cells using primary neurospheres. The neurosphere-based culturing methods provide the combined benefits of studying primary neural stem/progenitor cells: amenability to multiple passages and freeze-thaw cycles, differentiation potential into neurons/glia, and transfectability. Importantly, we determined that neurosphere-derived neural stem/progenitor cells and differentiated neurons are ciliated in culture and localize signaling molecules relevant to ciliary function in these compartments. Utilizing these cultures, we further describe methods to study ciliogenesis and ciliary trafficking in neural stem/progenitor cells and differentiated neurons. These neurosphere-based methods allow us to study cilia-regulated cellular pathways, including G-protein-coupled receptor and sonic hedgehog signaling, in the context of neural stem/progenitor cells and differentiated neurons.

Después de sembrar las células de la SVZ en medio NSC durante una semana, neuroesferas flotantes se observaron (Figura 2A). Los tamaños de las esferas variaron entre 50 y 200! M. Para examinar si las esferas se derivan de las células madre / progenitoras neurales, las neuroesferas se sembraron en PLL- y cubreobjetos en medio NSC recubiertas con laminina durante 2 días. Luego fueron inmunoti~neron contra el marcador / célula progenitora madre neurales, nestina. Se n...

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Using Primary Neurosphere Cultures to Study Primary Cilia

El cilio primario es fundamentalmente importante en la proliferación neuronal de células progenitoras, la diferenciación neuronal, y la función neuronal adulto. A continuación, describimos un método para estudiar ciliogenesis y el tráfico de proteínas de señalización a los cilios en las células madre / progenitoras neuronales y neuronas diferenciadas utilizando cultivos de neuroesferas primarias.

El uso de cultivos de neuroesferas primarias estudian primaria cilios

The primary cilium is fundamentally important for the proliferation of neural stem/progenitor cells and for neuronal differentiation during embryonic, ...

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

Using Ex Vivo Upright Droplet Cultures of Whole Fetal Organs to Study Developmental Processes during Mouse Organogenesis

Using Ex Vivo Upright Droplet Cultures of Whole Fetal Organs to Study Developmental Processes during Mouse Organogenesis

Usando<em&gt; Ex Vivo</em&gt; Culturas Upright Gotita de enteros fetales Órganos para estudiar los procesos de desarrollo durante Ratón Organogénesis

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Reprogramación de primario líquido amniótico y las células de la membrana a pluripotencia en condiciones libres de Xeno

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