Name: isolation and direct neuronal reprogramming of mouse astrocytes
Uploaded: 2022-07-07T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Isolation and Direct Neuronal Reprogramming of Mouse Astrocytes at JoVE.com

Nos gustaría agradecer a Ines Mühlhahn por clonar los constructos para la reprogramación, a Paulina Chlebik por la producción viral y a Magdalena Götz y Judith Fischer-Sternjak por los comentarios sobre el manuscrito.

El siguiente procedimiento sigue las directrices de cuidado de animales del Helmholtz Zentrum Munich de acuerdo con la Directiva 2010/63/UE sobre la protección de los animales utilizados con fines científicos. Asegúrese de cumplir con las pautas de cuidado de animales de la institución donde se realiza la disección.
1. Preparación de materiales de disección, disociación y cultivo
NOTA: Prepare todos los reactivos de cultivo dentro de un gabine...

<ol>
	<li>Johnson, T. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+cell+type+composition+in+normal+and+Alzheimers+human+brains+is+revealed+using+integrated+mouse+and+human+single+cell+RNA+sequencing.">Spatial cell type composition in normal and Alzheimers human brains is revealed using integrated mouse and human single cell RNA sequencing.</a> Scientific Reports. 10 (1), 18014 (2020).</li><li>Lake, B. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronal+subtypes+and+diversity+revealed+by+single-nucleus+RNA+sequencing+of+the+human+brain.">Neuronal subtypes and diversity revealed by single-nucleus RNA sequencing of the human brain.</a> Science. 352 (6293), 1586-1590 (2016).</li><li>Mayer, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developmental+diversification+of+cortical+inhibitory+interneurons.">Developmental diversification of cortical inhibitory interneurons.</a> Nature. 555 (7697), 457-462 (2018).</li><li>Nowakowski, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatiotemporal+gene+expression+trajectories+reveal+developmental+hierarchies+of+the+human+cortex.">Spatiotemporal gene expression trajectories reveal developmental hierarchies of the human cortex.</a> Science. 358 (6368), 1318-1323 (2017).</li><li>Sagner, A., Briscoe, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Establishing+neuronal+diversity+in+the+spinal+cord:+a+time+and+a+place.">Establishing neuronal diversity in the spinal cord: a time and a place.</a> Development. 146 (22), (2019).</li><li>Zeisel, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+architecture+of+the+mouse+nervous+system.">Molecular architecture of the mouse nervous system.</a> Cell. 174 (4), 999-1014 (2018).</li><li>Iismaa, S. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+regenerative+mechanisms+across+different+mammalian+tissues.">Comparative regenerative mechanisms across different mammalian tissues.</a> NPJ Regenerative Medicine. 3, 6 (2018).</li><li>Lange, C., Brand, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vertebrate+brain+regeneration+-+a+community+effort+of+fate-restricted+precursor+cell+types.">Vertebrate brain regeneration - a community effort of fate-restricted precursor cell types.</a> Current Opinion in Genetics &amp; Development. 64, 101-108 (2020).</li><li>Poss, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+understanding+tissue+regenerative+capacity+and+mechanisms+in+animals.">Advances in understanding tissue regenerative capacity and mechanisms in animals.</a> Nature Reviews Genetics. 11 (10), 710-722 (2010).</li><li>Grade, S., Gotz, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronal+replacement+therapy:+previous+achievements+and+challenges+ahead.">Neuronal replacement therapy: previous achievements and challenges ahead.</a> NPJ Regenerative Medicine. 2, 29 (2017).</li><li>Barker, R. A., Gotz, M., Parmar, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+approaches+for+brain+repair-from+rescue+to+reprogramming.">New approaches for brain repair-from rescue to reprogramming.</a> Nature. 557 (7705), 329-334 (2018).</li><li>Bocchi, R., Masserdotti, G., Gotz, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+neuronal+reprogramming:+Fast+forward+from+new+concepts+toward+therapeutic+approaches.">Direct neuronal reprogramming: Fast forward from new concepts toward therapeutic approaches.</a> Neuron. 110 (3), 366-393 (2022).</li><li>Di Tullio, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CCAAT/enhancer+binding+protein+alpha+(C/EBP(alpha))-induced+transdifferentiation+of+pre-B+cells+into+macrophages+involves+no+overt+retrodifferentiation.">CCAAT/enhancer binding protein alpha (C/EBP(alpha))-induced transdifferentiation of pre-B cells into macrophages involves no overt retrodifferentiation.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108 (41), 17016-17021 (2011).</li><li>Fishman, V. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+divisions+are+not+essential+for+the+direct+conversion+of+fibroblasts+into+neuronal+cells.">Cell divisions are not essential for the direct conversion of fibroblasts into neuronal cells.</a> Cell Cycle. 14 (8), 1188-1196 (2015).</li><li>Heinrich, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Directing+astroglia+from+the+cerebral+cortex+into+subtype+specific+functional+neurons.">Directing astroglia from the cerebral cortex into subtype specific functional neurons.</a> PLoS Biology. 8 (5), 1000373 (2010).</li><li>Treutlein, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dissecting+direct+reprogramming+from+fibroblast+to+neuron+using+single-cell+RNA-seq.">Dissecting direct reprogramming from fibroblast to neuron using single-cell RNA-seq.</a> Nature. 534 (7607), 391-395 (2016).</li><li>Tapscott, S. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MyoD1:+a+nuclear+phosphoprotein+requiring+a+Myc+homology+region+to+convert+fibroblasts+to+myoblasts.">MyoD1: a nuclear phosphoprotein requiring a Myc homology region to convert fibroblasts to myoblasts.</a> Science. 242 (4877), 405-411 (1988).</li><li>Taylor, S. M., Jones, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple+new+phenotypes+induced+in+10T1/2+and+3T3+cells+treated+with+5-azacytidine.">Multiple new phenotypes induced in 10T1/2 and 3T3 cells treated with 5-azacytidine.</a> Cell. 17 (4), 771-779 (1979).</li><li>Berninger, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+properties+of+neurons+derived+from+in+vitro+reprogrammed+postnatal+astroglia.">Functional properties of neurons derived from in vitro reprogrammed postnatal astroglia.</a> Journal of Neuroscience. 27 (32), 8654-8664 (2007).</li><li>Marro, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+lineage+conversion+of+terminally+differentiated+hepatocytes+to+functional+neurons.">Direct lineage conversion of terminally differentiated hepatocytes to functional neurons.</a> Cell Stem Cell. 9 (4), 374-382 (2011).</li><li>Vierbuchen, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+conversion+of+fibroblasts+to+functional+neurons+by+defined+factors.">Direct conversion of fibroblasts to functional neurons by defined factors.</a> Nature. 463 (7284), 1035-1041 (2010).</li><li>Bass, N. H., Hess, H. H., Pope, A., Thalheimer, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+cytoarchitectonic+distribution+of+neurons,+glia,+and+DNa+in+rat+cerebral+cortex.">Quantitative cytoarchitectonic distribution of neurons, glia, and DNa in rat cerebral cortex.</a> The Journal of Comparative Neurology. 143 (4), 481-490 (1971).</li><li>Yoon, H., Walters, G., Paulsen, A. R., Scarisbrick, I. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Astrocyte+heterogeneity+across+the+brain+and+spinal+cord+occurs+developmentally,+in+adulthood+and+in+response+to+demyelination.">Astrocyte heterogeneity across the brain and spinal cord occurs developmentally, in adulthood and in response to demyelination.</a> PLoS One. 12 (7), 0180697 (2017).</li><li>Taverna, E., Gotz, M., Huttner, W. 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+cell+biology+of+neurogenesis:+toward+an+understanding+of+the+development+and+evolution+of+the+neocortex.">The cell biology of neurogenesis: toward an understanding of the development and evolution of the neocortex.</a> Annual Review of Cell and Developmental Biology. 30, 465-502 (2014).</li><li>Batiuk, M. Y., et al. <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+region-specific+astrocyte+subtypes+at+single+cell+resolution.">Identification of region-specific astrocyte subtypes at single cell resolution.</a> Nature Communication. 11 (1), 1220 (2020).</li><li>Boisvert, M. M., Erikson, G. A., Shokhirev, M. N., Allen, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+aging+astrocyte+transcriptome+from+multiple+regions+of+the+mouse+brain.">The aging astrocyte transcriptome from multiple regions of the mouse brain.</a> Cell Reports. 22 (1), 269-285 (2018).</li><li>Ohlig, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+diversity+of+diencephalic+astrocytes+reveals+adult+astrogenesis+regulated+by+Smad4.">Molecular diversity of diencephalic astrocytes reveals adult astrogenesis regulated by Smad4.</a> The EMBO Journal. 40 (21), 107532 (2021).</li><li>Herrero-Navarro, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Astrocytes+and+neurons+share+region-specific+transcriptional+signatures+that+confer+regional+identity+to+neuronal+reprogramming.">Astrocytes and neurons share region-specific transcriptional signatures that confer regional identity to neuronal reprogramming.</a> Science Advances. 7 (15), (2021).</li><li>Kempf, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heterogeneity+of+neurons+reprogrammed+from+spinal+cord+astrocytes+by+the+proneural+factors+Ascl1+and+Neurogenin2.">Heterogeneity of neurons reprogrammed from spinal cord astrocytes by the proneural factors Ascl1 and Neurogenin2.</a> Cell Reports. 36 (3), 109409 (2021).</li><li>Mattugini, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inducing+Different+Neuronal+Subtypes+from+Astrocytes+in+the+Injured+Mouse+Cerebral+Cortex.">Inducing Different Neuronal Subtypes from Astrocytes in the Injured Mouse Cerebral Cortex.</a> Neuron. 103 (6), 1086-1095 (2019).</li><li>Heins, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glial+cells+generate+neurons:+the+role+of+the+transcription+factor+Pax6.">Glial cells generate neurons: the role of the transcription factor Pax6.</a> Nature Neuroscience. 5 (4), 308-315 (2002).</li><li>Masserdotti, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcriptional+mechanisms+of+proneural+factors+and+REST+in+regulating+neuronal+reprogramming+of+astrocytes.">Transcriptional mechanisms of proneural factors and REST in regulating neuronal reprogramming of astrocytes.</a> Cell Stem Cell. 17 (1), 74-88 (2015).</li><li>Rao, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+mechanisms+underlying+Ascl1-mediated+astrocyte-to-neuron+conversion.">Molecular mechanisms underlying Ascl1-mediated astrocyte-to-neuron conversion.</a> Stem Cell Reports. 16 (3), 534-547 (2021).</li><li>Gascon, S., et al. <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+successful+negotiation+of+a+metabolic+checkpoint+in+direct+neuronal+reprogramming.">Identification and successful negotiation of a metabolic checkpoint in direct neuronal reprogramming.</a> Cell Stem Cell. 18 (3), 396-409 (2016).</li><li>Russo, G. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CRISPR-mediated+induction+of+neuron-enriched+mitochondrial+proteins+boosts+direct+glia-to-neuron+conversion.">CRISPR-mediated induction of neuron-enriched mitochondrial proteins boosts direct glia-to-neuron conversion.</a> Cell Stem Cell. 28 (3), 524-534 (2021).</li><li>Guo, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nonstochastic+reprogramming+from+a+privileged+somatic+cell+state.">Nonstochastic reprogramming from a privileged somatic cell state.</a> Cell. 156 (4), 649-662 (2014).</li><li>Hu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Region-restrict+astrocytes+exhibit+heterogeneous+susceptibility+to+neuronal+reprogramming.">Region-restrict astrocytes exhibit heterogeneous susceptibility to neuronal reprogramming.</a> Stem Cell Reports. 12 (2), 290-304 (2019).</li><li>Ge, W. P., Miyawaki, A., Gage, F. H., Jan, Y. N., Jan, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Local+generation+of+glia+is+a+major+astrocyte+source+in+postnatal+cortex.">Local generation of glia is a major astrocyte source in postnatal cortex.</a> Nature. 484 (7394), 376-380 (2012).</li><li>Price, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Ink4a/Arf+locus+is+a+barrier+to+direct+neuronal+transdifferentiation.">The Ink4a/Arf locus is a barrier to direct neuronal transdifferentiation.</a> The Journal of Neuroscience. 34 (37), 12560-12567 (2014).</li><li>Heinrich, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+subtype-specific+neurons+from+postnatal+astroglia+of+the+mouse+cerebral+cortex.">Generation of subtype-specific neurons from postnatal astroglia of the mouse cerebral cortex.</a> Nature Protocols. 6 (2), 214-228 (2011).</li><li>Batiuk, M. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+immunoaffinity-based+method+for+isolating+ultrapure+adult+astrocytes+based+on+ATP1B2+targeting+by+the+ACSA-2+antibody.">An immunoaffinity-based method for isolating ultrapure adult astrocytes based on ATP1B2 targeting by the ACSA-2 antibody.</a> The Journal of Biological Chemistry. 292 (21), 8874-8891 (2017).</li></ol>

Los cultivos primarios de astrocitos murinos son un notable sistema modelo in vitro para estudiar la reprogramación neuronal directa. De hecho, a pesar de estar aisladas en una etapa postnatal, las células expresan marcadores típicos de astrocitos29, retienen la expresión de genes de patrones28,29 y mantienen la capacidad de proliferación, similar a los astrocitos in vivo a una edad comparablede 38<...

El sistema nervioso central (SNC) de los mamíferos es altamente complejo, que consta de cientos de tipos de células diferentes, incluyendo un gran número de diferentes subtipos neuronales 1,2,3,4,5,6. A diferencia de otros órganos o tejidos 7,8,9, el SNC de mamíferos tiene una capacidad regenerativa muy limitada; La pérdida neuronal después de una lesión cerebral traumática o neurodegeneración es irreversible y a menudo resulta en déficits motores y cognitivos10. Con el objetivo de rescatar las funciones cerebrales, diferentes estrategias para reemplazar las neuronas perdidas están bajo intensa investigación11. Entre ellos, la reprogramación directa de células somáticas en neuronas funcionales está emergiendo como un enfoque terapéutico prometedor12. La reprogramación directa, o transdiferenciación, es el proceso de convertir un tipo de célula diferenciada en una nueva identidad sin pasar por un estado proliferativo o pluripotente intermedio 13,14,15,16. Iniciado por la identificación de MyoD1 como un factor suficiente para convertir fibroblastos en células musculares17,18, este método se ha aplicado con éxito para reprogramar varios tipos de células en neuronas funcionales 19,20,21.
Los astrocitos, la macroglía más abundante en el SNC22,23, son un tipo de célula particularmente prometedor para la reprogramación neuronal directa por varias razones. En primer lugar, se distribuyen amplia y uniformemente en todo el SNC, proporcionando una fuente abundante en loco para nuevas neuronas. En segundo lugar, los astrocitos y las neuronas están estrechamente relacionados con el desarrollo, ya que comparten un ancestro común durante el desarrollo embrionario, las células gliales radiales24. El origen embrionario común de los dos tipos de células parece facilitar la conversión neuronal en comparación con la reprogramación de células de diferentes capas germinales19,21. Además, la información de patrones heredada por los astrocitos a través de su origen en la glía radial también se mantiene en los astrocitos adultos 25,26,27, y parece contribuir a la generación de subtipos neuronales regionalmente apropiados 28,29,30. Por lo tanto, investigar y comprender la conversión de astrocitos en neuronas es una parte importante para lograr todo el potencial de esta técnica para las estrategias de reemplazo basadas en células.
La conversión de astrocitos cultivados in vitro en neuronas ha dado lugar a varios avances en el campo de la reprogramación neuronal directa, entre ellos: i) la identificación de factores de transcripción suficientes para generar neuronas a partir de astrocitos 15,19,31, ii) el desentrañamiento de los mecanismos moleculares desencadenados por diferentes factores de reprogramación en el mismo contexto celular 32 , y iii) destacando el impacto del origen en el desarrollo de los astrocitos en la inducción de diferentes subtipos neuronales 28,29,33. Además, la conversión directa in vitro de astrocitos desentraña varios obstáculos importantes que limitan la reprogramación neuronal directa34,35, como el aumento de la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS)34 y las diferencias entre el proteoma mitocondrial de los astrocitos y las neuronas35. Por lo tanto, estas observaciones apoyan firmemente el uso de cultivos primarios de astrocitos como modelo para la reprogramación neuronal directa para investigar varias preguntas fundamentales en biología12, relacionadas con el mantenimiento de la identidad celular, los obstáculos que previenen los cambios en el destino celular, así como el papel del metabolismo en la reprogramación.
Aquí presentamos un protocolo detallado para aislar astrocitos de ratones en edad postnatal (P) con muy alta pureza, como lo demuestra el aislamiento de astrocitos de la médula espinal murina29. También proporcionamos protocolos para reprogramar astrocitos en neuronas a través de la transducción viral o la transfección de plásmidos de ADN. Las células reprogramadas se pueden analizar a los 7 días después de la transducción (7 DPT) para evaluar diversos aspectos, como la eficiencia de reprogramación y la morfología neuronal, o se pueden mantener en cultivo durante varias semanas, para evaluar su maduración a lo largo del tiempo. Es importante destacar que este protocolo no es específico de los astrocitos de la médula espinal y se puede aplicar fácilmente para aislar astrocitos de varias otras regiones del cerebro, incluida la materia gris cortical, el mesencéfalo y el cerebelo.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.05% Trypsin/EDTA</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>25300054</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4&#39;, 6-Diamidino-2-phenyindole, dilactate (DAPI)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D9564</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>anti-mouse IgG1 Alexa 647</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>A21240</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>anti-Mouse IgG1 Biotin</td>
			<td>Southernbiotech</td>
			<td>Cat# 1070-08; RRID: AB_2794413</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>anti-mouse IgG2b Alexa 488</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>A21121</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>anti-rabbit Alexa 546</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>A11010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aqua Poly/Mount</td>
			<td>Polysciences</td>
			<td>Cat# 18606-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B27 Supplement</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>17504044</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BDNF</td>
			<td>Peprotech</td>
			<td>450-02</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>bFGF</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>13256029</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine Serum Albumine (BSA)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Cat# A9418</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cAMP</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>D0260</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C-Tubes</td>
			<td>Miltenyi Biotec</td>
			<td>130-093-237</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM/F12</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>21331020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dorsomorphin</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>P5499</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EGF</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>PHG0311</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal Bovine Serum</td>
			<td>PAN Biotech</td>
			<td>P30-3302</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forskolin</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>F6886</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GDNF</td>
			<td>Peprotech</td>
			<td>450-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>gentleMACS Octo Dissociator</td>
			<td>Miltenyi Biotec</td>
			<td>130-096-427</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GFAP</td>
			<td>Dako</td>
			<td>Cat# Z0334; RRID: AB_100013482</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>G8769</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GlutaMax</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>35050038</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HBSS</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>14025050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hepes</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>15630056</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lipofectamine 2000 (Transfection reagent)</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>Cat# 11668019</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MACS SmartStrainer 70&#181;m</td>
			<td>Miltenyi Biotec</td>
			<td>130-098-462</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MiniMACS Seperator</td>
			<td>Miltenyi Biotec</td>
			<td>130-042-102</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mouse anti-ACSA-2 MicroBeat Kit&#160;</td>
			<td>Miltenyi Biotec</td>
			<td>130-097-678</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mouse IgG1 anti-Synaptophysin 1</td>
			<td>Synaptic Systems</td>
			<td>Cat# 101 011 RRID:AB_887824)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mouse IgG2b anti-Tuj-1 (&#946;III-tub)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>T8660</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MS columns</td>
			<td>Miltenyi Biotec</td>
			<td>130-042-201</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N2 Supplement</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>17502048</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Neural Tissue Dissociation Kit&#160;</td>
			<td>Miltenyi Biotec</td>
			<td>130-092-628</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NT3</td>
			<td>Peprotech</td>
			<td>450-03</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>octoMACS Separator</td>
			<td>Miltenyi Biotec</td>
			<td>130-042-109</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OptiMEM &#8211; GlutaMAX (serum-reduced medium)</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>Cat# 51985-026</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin/Streptomycin</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>15140122</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly-D-Lysine</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>P1149</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rabbit anti-RFP</td>
			<td>Rockland</td>
			<td>Cat# 600-401-379; RRID:AB_2209751</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rabbit anti-Sox9</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Cat# AB5535; RRID:AB_2239761</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Streptavidin Alexa 405</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>Cat# S32351</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton X-100</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Cat# T9284</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

isolation and direct neuronal reprogramming of mouse astrocytes

La reprogramación neuronal directa es un enfoque poderoso para generar neuronas funcionales a partir de diferentes poblaciones de células iniciadoras sin pasar por intermedios multipotentes. Esta técnica no solo tiene grandes promesas en el campo del modelado de enfermedades, ya que permite convertir, por ejemplo, fibroblastos para pacientes que sufren enfermedades neurodegenerativas en neuronas, sino que también representa una alternativa prometedora para las terapias de reemplazo basadas en células. En este contexto, un gran avance científico fue la demostración de que las células no neurales diferenciadas dentro del sistema nervioso central, como los astrocitos, podrían convertirse en neuronas funcionales in vitro. Desde entonces, la reprogramación directa in vitro de astrocitos en neuronas ha proporcionado información sustancial sobre los mecanismos moleculares subyacentes a la conversión forzada de identidad y los obstáculos que impiden una reprogramación eficiente. Sin embargo, los resultados de los experimentos in vitro realizados en diferentes laboratorios son difíciles de comparar debido a las diferencias en los métodos utilizados para aislar, cultivar y reprogramar astrocitos. Aquí, describimos un protocolo detallado para aislar y cultivar de manera confiable astrocitos con alta pureza de diferentes regiones del sistema nervioso central de ratones en edades postnatales a través de la clasificación de células magnéticas. Además, proporcionamos protocolos para reprogramar astrocitos cultivados en neuronas a través de la transducción viral o la transfección de ADN. Este protocolo simplificado y estandarizado se puede utilizar para investigar los mecanismos moleculares subyacentes al mantenimiento de la identidad celular, el establecimiento de una nueva identidad neuronal, así como la generación de subtipos neuronales específicos y sus propiedades funcionales.

Los cultivos primarios de astrocitos suelen alcanzar una confluencia del 80% al 90% entre 7 y 10 días después de la clasificación y el recubrimiento de MAC (Figura 1B). En general, un solo matraz de cultivo T25 produce alrededor de 1-1.5 x 106 células, lo que es suficiente para 20-30 hojas de cubierta cuando se siembran células a una densidad de 5-5.5 x 104 células por pozo. El día después del recubrimiento, las células generalmente cubren el 50% -60% de la sup...

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Isolation and Direct Neuronal Reprogramming of Mouse Astrocytes

Aquí describimos un protocolo detallado para generar cultivos altamente enriquecidos de astrocitos derivados de diferentes regiones del sistema nervioso central de ratones postnatales y su conversión directa en neuronas funcionales por la expresión forzada de factores de transcripción.

Aislamiento y reprogramación neuronal directa de astrocitos de ratón

Direct neuronal reprogramming is a powerful approach to generate functional neurons from different starter cell populations without passing through ...

Los astrocitos son una población autógena interesante para la programación neuronal directa. Este protocolo proporciona una técnica confiable para aislar astrocitos de cultivo con alta pureza de diferentes regiones o del sistema nervioso central. Este protocolo está diseñado y optimizado para investigar la capacidad de los astrocitos para ser reprogramados en neuronas funcionales sin factores de confusión como las diferencias en la pureza de los astrocitos de diferentes poblaciones iniciales.La demostración del procedimiento será realizada por Bob Hersbach, Postdoc en el laboratorio, y Tatiana Simon, una asistencia técnica en nuestro laboratorio. Para empezar, coloca el torso de un ratón sacrificado en una placa de Petri de 35 milímetros y mantenlo en hielo. Abra la piel con tijeras y retire la vértebra con tijeras pequeñas.Luego extraiga la médula espinal y colóquela en un tampón de disección sobre hielo. Bajo un microscopio de disección estereotáctica con dos aumentos de aumento, retire las meninges de la médula espinal aislada con fórceps y transfiera el tejido de la médula espinal diseccionado y limpiado a un tubo C. Agregue 50 microlitros de enzima P del kit de disociación de tejido neural y 30 microlitros de mezcla enzimática previamente preparada a cada tubo C.Invierta los tubos C y colóquelos en un calentado disociado asegurándose de que todo el tejido se recoja en la tapa del tubo. Eludir las células retirando la columna del separador agregando 800 microlitros de medio de cultivo de astrocitos y empujando las células fuera de la columna con el émbolo incluido. Células en placa en los matraces de cultivo previamente preparados mediante la adición de 4,2 mililitros de medio de cultivo de astrocitos suplementado con 10 nanogramos por mililitros de EGF y bFGF.No es necesario recubrir los matraces de cultivo para los astrocitos aislados de otras regiones del cerebro, pero proporciona un mejor sustrato para los astrocitos aislados de la médula espinal. Cultive las células a 37 grados centígrados y 5% de dióxido de carbono. Realice asientos de astrocitos debajo de un gabinete de seguridad biológica con un nivel de seguridad uno y prepare 24 placas de pocillos con hojas de cubierta de vidrio recubiertas de poli-D-lisina como se describe en el manuscrito de texto.Para el recubrimiento, aislar seis médulas espinales de ratones P2 produce alrededor de 1 millón de células. Aspirar los medios de cultivo de los matraces de cultivo T-12.5 que contienen los astrocitos cultivados y lavar una vez con 1x PBS. Separar los astrocitos del matraz de cultivo añadiendo 0,5 mililitros de 0,05% de tripsina EDTA e incubar a 37 grados centígrados durante cinco minutos.Golpee suavemente el costado del matraz para liberar las células de la superficie del matraz de cultivo y compruebe el desprendimiento bajo un microscopio de campo claro con un aumento de 10 veces. Detener la tripsinazación con 2,5 mililitros de medio de cultivo de astrocitos y recoger la suspensión celular en tubos de 15 mililitros. Centrifugar a 300 RCF durante cinco minutos a cuatro grados centígrados.Aspirar sobrenadante y reenviar células en un mililitro de medio de cultivo de astrocitos. Calcule la concentración celular utilizando un hemocitómetro o un sistema automatizado de conteo celular. Según el número de células, diluir la suspensión celular con medio de astrocito fresco suplementado con EGF y bFGF a 10 nanogramos por mililitro por factor.Agregue 500 microlitros de la suspensión celular a cada pocillo de las placas de 24 pocillos previamente preparadas y células de cultivo a 37 grados centígrados y 5% de dióxido de carbono. Prepare el medio de diferenciación neuronal agregando un suplemento de mililitro B27 a 49 mililitros de medio de cultivo básico. Después de 24 a 48 horas, dependiendo de si las células han sido transducidas o transfectadas, reemplace el medio de astrocito con un medio de diferenciación neuronal de mililitro por pocillo.Cultive las células a 37 grados centígrados con 9% de dióxido de carbono. Para aumentar la eficiencia de reprogramación, complemente el medio de diferenciación neuronal con forskoline y dorsomorfina a una concentración final de 30 micromolares y un micromolar respectivamente al reemplazar el medio astrocitario con el medio de diferenciación. Cuando opte por tratar las células con forskoline y dorsomorphin proporcionar una segunda dosis de dorsomorfina dos días después del tratamiento inicial.Añadir este segundo tratamiento directamente al medio de cultivo. Los cultivos primarios de astrocitos alcanzaron una confluencia del 80 al 90% entre siete y 10 días después de la clasificación y el recubrimiento celular asistido por magnética. El día después del recubrimiento, las células generalmente cubrían del 50 al 60% de la superficie de deslizamiento de la cubierta.Los cultivos consistían principalmente en astrocitos en esta etapa, mientras que otros tipos de células como los neuroblastos estaban prácticamente ausentes. A los siete días después de la transducción o transfección, las células neuronales inducidas se distinguían claramente de los astrocitos. El soma de células neuronales era más pequeño que el no reprogramado Los astrocitos tenían procesos largos y eran positivos para el marcador neuronal, beta tres tubulina y negativo para el marcador de astrocitos GFAP.A los 21 días después de la transducción o transfección, muchas neuronas inducidas fueron capaces de disparar potenciales de acción y fueron positivas para el marcador neuronal maduro NeuN y la proteína pansináptica Sinaptofisina. Es esencial diseccionar adecuadamente la región de interés. Evitar la contaminación del tejido circundante.Se debe tener cuidado para eliminar las meninges y los ganglios de la raíz dorsal de la médula espinal aislada. Este método se puede utilizar para aislar astrocitos de varias regiones del sistema nervioso central, incluyendo la corteza cerebral, el mesencéfalo dorsal y el cerebelo. En el futuro, esta técnica nos permitirá ampliar nuestro conocimiento sobre los astrocitos regionales y su potencial para ser reprogramados en neuronas funcionales.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Isolation and Culture of Mouse Cortical Astrocytes

Aislamiento y cultivo de astrocitos corticales de ratones

Astrocytes  are an abundant cell type in the mammalian brain, yet much remains to be  learned about their molecular and functional characteristics. In ...

Investigación

Neurociencias

Sex Differences in Mouse Hippocampal Astrocytes after In-Vitro Ischemia

Sex Differences in Mouse Hippocampal Astrocytes after In-Vitro Ischemia

Diferencias de sexo en el ratón del hipocampo después de astrocitos<em&gt; In-Vitro</em&gt; isquemia

Astrogliosis following hypoxia/ischemia (HI)-related brain injury plays a role in increased morbidity and mortality in neonates. Recent clinical studies ...

Modeling Neuronal Death and Degeneration in Mouse Primary Cerebellar Granule Neurons

Modelado de la muerte Neuronal y la degeneración en las neuronas del gránulo cerebeloso primario de ratón

Cerebellar granule neurons (CGNs) are a commonly used neuronal model, forming an abundant homogeneous population in the cerebellum. In light of their ...

Chronic Transcranial Electrical Stimulation and Intracortical Recording in Rats

Estimulación eléctrica transcraneal crónica y grabación Intracortical en ratas

Transcranial electrical stimulation (TES) is a powerful and relatively simple approach to diffusely influence brain activity either randomly or in a ...

Analyzing the Size, Shape, and Directionality of Networks of Coupled Astrocytes

Analizar el tamaño, forma y direccionalidad de las redes de astrocitos acoplados

It has become increasingly clear that astrocytes modulate neuronal function not only at the synaptic and single-cell levels, but also at the network ...

In Vivo Direct Reprogramming of Resident Glial Cells into Interneurons by Intracerebral Injection of Viral Vectors

En Vivo Reprogramación Directa de Células Gliales Residentes en Interneuronas por Inyección Intracerebral de Vectores Virales

Converting resident glia in the brain into functional and subtype-specific neurons in vivo provides a step forward towards the development of alternative ...

Visualizing and Analyzing Intracellular Transport of Organelles and Other Cargos in Astrocytes

Visualización y análisis del transporte intracelular de organelos y otros Cargos en astrocitos

Astrocytes are among the most abundant cell types in the adult brain, where they play key roles in a multiplicity of functions. As a central player in ...

In Utero Electroporation of Multiaddressable Genome-Integrating Color (MAGIC) Markers to Individualize Cortical Mouse Astrocytes

In Utero Electroporation of Multiaddressable Genome-Integrating Color MAGIC Markers to Individualize Cortical Mouse Astrocytes

En Utero Electroporación de marcadores de color multiaconsejables integradores del genoma (MAGIC) para individualizar los astrocitos corticales del ratón

Protoplasmic astrocytes (PrA) located in the mouse cerebral cortex are tightly juxtaposed, forming an apparently continuous three-dimensional matrix at ...

Neuronal Differentiation from Mouse Embryonic Stem Cells In vitro

Diferenciación neuronal de las células madre embrionarias del ratón in vitro

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

In vitro Modeling for Neurological Diseases using Direct Conversion from Fibroblasts to Neuronal Progenitor Cells and Differentiation into Astrocytes

Modelado in vitro para enfermedades neurológicas utilizando la conversión directa de fibroblastos a células progenitoras neuronales y la diferenciación en astrocitos

Research on neurological disorders focuses primarily on the impact of neurons on disease mechanisms. Limited availability of animal models severely ...