Name: Isolation of Glial Cells from the Adult Mouse Spinal Cord (Video) | JoVE
Uploaded: 2023-10-20T12:20:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Isolation of Glial Cells from the Adult Mouse Spinal Cord at JoVE.com

Agradecemos a Castle Raley, del Centro de Genómica de la Universidad George Washington, por los análisis de ARN y a Q2 Lab Solutions por los análisis de secuenciación de ARN. Este trabajo fue apoyado por el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares [subvención número F31NS117085] y la Fundación de Investigación Vivian Gill al Dr. Robert H. Miller. La figura 1 se creó con BioRender.com.

Todos los procedimientos experimentales y de cuidado de los animales se llevaron a cabo tras la aprobación del Comité de Cuidado y Uso de Animales de la Facultad de Medicina y Ciencias de la Salud de la Universidad George Washington (Washington, D.C., EE. UU.; IACUC#2021-004). El estudio utilizó ratones machos y hembras C57BL/6J de tipo salvaje (WT) de 10 semanas a 5 meses, que se obtuvieron de un proveedor comercial (ver Tabla de materiales) y se alojaron en la Universidad George Washington. En la <s...

Efficient Extraction of Astrocytes and Microglia from the Adult Mouse Spinal Cord

<ol>
	<li>Abbott, N. J., R&#246;nnb&#228;ck, L., Hansson, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Astrocyte-endothelial+interactions+at+the+blood-brain+barrier.">Astrocyte-endothelial interactions at the blood-brain barrier.</a> Nat Rev Neurosci. 7, 41-53 (2006).</li><li>Heithoff, B. P., 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+are+necessary+for+blood-brain+barrier+maintenance+in+the+adult+mouse+brain.">Astrocytes are necessary for blood-brain barrier maintenance in the adult mouse brain.</a> Glia. 69 (2), 436-472 (2021).</li><li>Badimon, 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=Negative+feedback+control+of+neuronal+activity+by+microglia.">Negative feedback control of neuronal activity by microglia.</a> Nature. 586, 417-423 (2020).</li><li>Yanuck, S. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microglial+phagocytosis+of+neurons:+diminishing+neuronal+loss+in+traumatic,+infectious,+inflammatory,+and+autoimmune+CNS+disorders.">Microglial phagocytosis of neurons: diminishing neuronal loss in traumatic, infectious, inflammatory, and autoimmune CNS disorders.</a> Front Psychiatry. 10, 712 (2019).</li><li>Xu, Y. J., Au, N. P. B., Ma, C. H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+and+phenotypic+diversity+of+microglia:+implication+for+microglia-based+therapies+for+alzheimer&#8217;s+disease.">Functional and phenotypic diversity of microglia: implication for microglia-based therapies for alzheimer&#8217;s disease.</a> Front Aging Neurosci. 14, 896852 (2022).</li><li>Song, 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=Microglial-oligodendrocyte+interactions+in+myelination+and+neurological+function+recovery+after+traumatic+brain+injury.">Microglial-oligodendrocyte interactions in myelination and neurological function recovery after traumatic brain injury.</a> J Neuroinflammation. 19 (1), 246 (2022).</li><li>Butler, C. 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=Microglial+phagocytosis+of+neurons+in+neurodegeneration,+and+its+regulation.">Microglial phagocytosis of neurons in neurodegeneration, and its regulation.</a> J Neurochem. 158 (3), 621-639 (2021).</li><li>Voskuhl, R. R., 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=Reactive+astrocytes+form+scar-like+perivascular+barriers+to+leukocytes+during+adaptive+immune+inflammation+of+the+CNS.">Reactive astrocytes form scar-like perivascular barriers to leukocytes during adaptive immune inflammation of the CNS.</a> J Neurosci. 29 (37), 11511-11522 (2009).</li><li>Bordon, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MAFG+activity+in+astrocytes+drives+CNS+inflammation.">MAFG activity in astrocytes drives CNS inflammation.</a> Nature Reviews Immunology. 20, 205 (2020).</li><li>Agalave, N. M., Lane, B. T., Mody, P. H., Szabo-Pardi, T. A., Burton, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation,+culture,+and+downstream+characterization+of+primary+microglia+and+astrocytes+from+adult+rodent+brain+and+spinal+cord.">Isolation, culture, and downstream characterization of primary microglia and astrocytes from adult rodent brain and spinal cord.</a> J Neurosci Methods. 340, 108742 (2020).</li><li>Kerstetter, A. E., Miller, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+and+culture+of+spinal+cord+astrocytes.">Isolation and culture of spinal cord astrocytes.</a> Methods in Molecular Biology. 814, 93-104 (2012).</li><li>Hersbach, B. A., Simon, T., Masserdotti, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+and+direct+neuronal+reprogramming+of+mouse+astrocytes.">Isolation and direct neuronal reprogramming of mouse astrocytes.</a> J Vis Exp. (185), 64175 (2022).</li><li>Nikodemova, M., Watters, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+isolation+of+live+microglia+with+preserved+phenotypes+from+adult+mouse+brain.">Efficient isolation of live microglia with preserved phenotypes from adult mouse brain.</a> J Neuroinflammation. 9, 147 (2012).</li><li>Richner, M., Jager, S. B., Siupka, P., Vaegter, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydraulic+extrusion+of+the+spinal+cord+and+isolation+of+dorsal+root+ganglia+in+rodents.">Hydraulic extrusion of the spinal cord and isolation of dorsal root ganglia in rodents.</a> J Vis Exp. (119), e55226 (2017).</li><li>Davies, J., Denyer, T., Hadfield, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioanalyzer+chips+can+be+used+interchangeably+for+many+analyses+of+DNA+or+RNA.">Bioanalyzer chips can be used interchangeably for many analyses of DNA or RNA.</a> Biotechniques. 60 (4), 197-199 (2016).</li><li>Ahn, J. J., Islam, Y., Miller, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+type+specific+isolation+of+primary+astrocytes+and+microglia+from+adult+mouse+spinal+cord.">Cell type specific isolation of primary astrocytes and microglia from adult mouse spinal cord.</a> J Neurosci Methods. 375, 109599 (2022).</li><li>Pan, J., Wan, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methodological+comparison+of+FACS+and+MACS+isolation+of+enriched+microglia+and+astrocytes+from+mouse+brain.">Methodological comparison of FACS and MACS isolation of enriched microglia and astrocytes from mouse brain.</a> J Immunol Methods. 486, 112834 (2020).</li><li>Neuschulz, 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=A+single-cell+RNA+labeling+strategy+for+measuring+stress+response+upon+tissue+dissociation.">A single-cell RNA labeling strategy for measuring stress response upon tissue dissociation.</a> Mol Syst Biol. 19, 11147 (2023).</li><li>CB, 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=One+brain-all+cells:+a+comprehensive+protocol+to+isolate+all+principal+cns-resident+cell+types+from+brain+and+spinal+cord+of+adult+healthy+and+EAE+mice.">One brain-all cells: a comprehensive protocol to isolate all principal cns-resident cell types from brain and spinal cord of adult healthy and EAE mice.</a> Cells. 10 (3), 1-25 (2021).</li></ol>

El aislamiento de células primarias puras y viables es primordial para investigar la estructura y función de tipos celulares específicos. En el ratón adulto, particularmente en la médula espinal, esta tarea plantea desafíos significativos, ya que los protocolos existentes a menudo no se adaptan a la médula espinal adulta10,17. Este protocolo presenta un método eficiente y rentable aplicable a diversas aplicaciones posteriores, incluidos los cultivos celul...

Los astrocitos y la microglía son células gliales versátiles que desempeñan funciones vitales en el sistema nervioso central (SNC), abarcando responsabilidades como la regulación de la función neuronal, la contribución al desarrollo del SNC, el mantenimiento de la barrera hematoencefálica y la participación en otros procesos críticos 1,2,3,4 . Además de su papel en el mantenimiento de la homeostasis, estas células gliales también desempeñan un papel fundamental en los mecanismos de lesión y reparación. Las microglías son bien conocidas por sus capacidades fagocíticas, inflamatorias y migratorias después de lesiones o lesiones 5,6,7. Las respuestas de los astrocitos en la enfermedad son igualmente diversas, abarcando contribuciones a la inflamación, la formación de cicatrices gliales y el compromiso de la barrera hematoencefálica 8,9. Aunque nuestra comprensión de las funciones perjudiciales y reparadoras de la microglía y los astrocitos en el SNC ha crecido, la heterogeneidad inherente tanto en su estructura como en su función requiere herramientas sólidas para estudiarlos en diversos contextos.
Obtener más información sobre el papel de la microglía y los astrocitos en la salud y la enfermedad requiere un enfoque combinado de investigaciones in vivo e in vitro . Las técnicas in vivo aprovechan la intrincada diafonía entre las células gliales y las neuronas dentro del SNC, mientras que las metodologías in vitro resultan valiosas a la hora de evaluar las funciones o respuestas de una sola célula bajo estímulos específicos. Cada método ofrece ventajas únicas; Los estudios in vitro son esenciales para comprender las funciones específicas de estos tipos de células sin la entrada directa o indirecta de células vecinas. Además, los ensayos in vitro que utilizan líneas celulares inmortales presentan ciertos beneficios, incluida la capacidad de proliferar indefinidamente, la rentabilidad y la facilidad de mantenimiento. Sin embargo, es importante tener en cuenta que las células primarias imitan más de cerca las respuestas fisiológicas normales en comparación con las líneas celulares. Esta relevancia fisiológica es crucial en los ensayos funcionales y en los análisis transcriptómicos.
Uno de los retos en la obtención de células primarias, particularmente de la médula espinal de ratones adultos, radica en la cantidad y viabilidad de las muestras. La médula espinal adulta, al ser más pequeña que el cerebro y contener una cantidad significativa de mielina, plantea dificultades únicas. Si bien existen varios protocolos publicados que detallan el aislamiento de células gliales puras y viables de animales neonatos o del cerebro de ratón adulto 10,11,12,13, estas metodologías pueden no ser adecuadas para estudiar enfermedades y lesiones específicas de la médula espinal. En este protocolo, ofrecemos un procedimiento integral para aislar de manera eficiente la microglía y los astrocitos puros y viables de la médula espinal del ratón adulto, lo que facilita las aplicaciones posteriores en cultivos celulares y análisis transcriptómicos. Este protocolo se ha empleado con éxito para aislar estas células de ratones adultos de 10 semanas a 5 meses, lo que demuestra su utilidad en varios contextos, incluidos estudios con ratones knockout condicionales, respuestas a fármacos, investigación del desarrollo y modelos relacionados con la edad.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>2,2,2-Tribromoethanol</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>T48402</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>24 well tissue culture plate</td>
			<td>Avantor</td>
			<td>10861-558</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-Methyl-2-butanol, 98%</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>A18304-0F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4&#39;,6-Diamidino-2-Phenylindole, Dihydrochloride</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>D1306</td>
			<td>1:1000</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>45% glucose solution</td>
			<td>Corning</td>
			<td>25-037-CI</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5 mL capped tubes</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>30122305</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetic acid</td>
			<td>Sigma-Adlrich</td>
			<td>A6283</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adult Brain Dissociation Kit</td>
			<td>Miltenyi</td>
			<td>103-107-677</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anti-ACSA2 Microbead Kit</td>
			<td>Miltenyi</td>
			<td>130-097-679</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anti-Iba1</td>
			<td>Wako</td>
			<td>019-1974</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bioanalyzer</td>
			<td>Agilent Technologies</td>
			<td>G2939BA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C57BL/6J wild-type (WT) mice&#160;</td>
			<td>Jackson Laboratories</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD11b (Microglia) MicroBeads</td>
			<td>Miltenyi</td>
			<td>130-093-634</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Celltrics 30 &#181;m filter</td>
			<td>Sysmex Partec</td>
			<td>04-004-2326</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Counting Chamber (Hemacytometer)</td>
			<td>Hausser Scientific Co</td>
			<td>3200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Deoxyribonuclease I from bovine pancreas</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>D4527-40KU</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Distilled water</td>
			<td>TMO</td>
			<td>15230001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM/F12</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>11320074</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DNase for RNA purification</td>
			<td>Qiagen</td>
			<td>79254</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#39;s phosphate-buffered saline</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>14040117</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal bovine serum</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>A5209401</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GFAP antibody (mouse)</td>
			<td>Santa Cruz</td>
			<td>sc-33673</td>
			<td>1:500</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GFAP antibody (rabbit)</td>
			<td>Dako</td>
			<td>Z0334</td>
			<td>1:500</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Goat anti-mouse 594 IgG</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>a11032</td>
			<td>1:500</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Goat anti-mouse 594 IgM</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>a21044</td>
			<td>1:300</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Goat anti-Rabbit 488 IgG</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>a11008</td>
			<td>1:500</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iba1 antibody (rabbit)</td>
			<td>Wako</td>
			<td>019-1974</td>
			<td>1:500</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MACS Separator</td>
			<td>Miltenyi</td>
			<td>130-042-303</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Masterflex C/L Pump System</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>77122-22</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MEM</td>
			<td>Corning</td>
			<td>15-015-CV</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Sigma-Adlrich</td>
			<td>439193</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mounting Medium</td>
			<td>Vector Laboratories</td>
			<td>H-1000-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MS Columns</td>
			<td>Miltenyi</td>
			<td>130-042-401</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>O4 Antibody</td>
			<td>R&#38;D</td>
			<td>MAB1326</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin-Streptomycin</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>15070063</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plugged 9&#34; glass pasteur pipette</td>
			<td>VWR</td>
			<td>14672-412</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RNeasy Plus Micro Kit</td>
			<td>Qiagen</td>
			<td>74034</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Royal-tek Surgical scalpel blade no. 10</td>
			<td>Fisher scientific</td>
			<td>22-079-683</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Small Vein Infusion Set, 23 G x 19 mm</td>
			<td>Kawasumi</td>
			<td>D3K2-23G</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

isolation of pure astrocytes and microglia from the adult mouse spinal cord for in vitro assays and transcriptomic studies

Los astrocitos y la microglía desempeñan un papel fundamental en el desarrollo del sistema nervioso central, las respuestas a lesiones y las enfermedades neurodegenerativas. Estas células altamente dinámicas exhiben respuestas rápidas a los cambios ambientales y muestran una heterogeneidad significativa en términos de morfología, perfiles transcripcionales y funciones. Si bien nuestra comprensión de las funciones de las células gliales en la salud y la enfermedad ha avanzado sustancialmente, sigue siendo necesario realizar análisis in vitro específicos de células en el contexto de lesiones o lesiones para caracterizar de manera exhaustiva las distintas poblaciones celulares. El aislamiento de células del ratón adulto ofrece varias ventajas sobre las líneas celulares o los animales neonatos, ya que permite el análisis de células en condiciones patológicas y en momentos específicos. Además, centrarse en el aislamiento específico de la médula espinal, excluyendo la afectación cerebral, permite investigar patologías de la médula espinal, incluida la encefalomielitis autoinmune experimental, la lesión de la médula espinal y la esclerosis lateral amiotrófica. Este protocolo presenta un método eficiente para aislar astrocitos y microglía de la médula espinal del ratón adulto, lo que facilita el análisis inmediato o futuro con aplicaciones potenciales en estudios funcionales, moleculares o proteómicos posteriores.

Isolation of Pure Astrocytes and Microglia from the Adult Mouse Spinal Cord For In Vitro Assays and Transcriptomic Studies

Los métodos descritos en este protocolo permiten aislar la microglía y los astrocitos puros y viables de la médula espinal del ratón adulto, lo que facilita diversas aplicaciones posteriores, incluidos los ensayos funcionales o histológicos in vitro y el análisis de ARN.
Un aislamiento exitoso para estudios in vitro dará como resultado una proliferación celular continua durante varios días. Las células adultas exhiben una tasa de proliferación más lenta en compara...

Watch this Scientific Journal Video about Isolation of Glial Cells from the Adult Mouse Spinal Cord at JoVE.com

Isolation of Glial Cells from the Adult Mouse Spinal Cord (Video) | JoVE

Este protocolo describe el aislamiento de astrocitos y microglía purificados de la médula espinal de ratones adultos, lo que facilita aplicaciones posteriores como el análisis de ARN y el cultivo celular. Incluye métodos detallados de disociación celular y procedimientos diseñados para mejorar tanto la calidad como el rendimiento de las células aisladas.

Aislamiento de astrocitos puros y microglía de la médula espinal de ratón adulto para ensayos in vitro y estudios transcriptómicos

Astrocytes and microglia play pivotal roles in central nervous system development, injury responses, and neurodegenerative diseases. These highly dynamic ...

Nuestra investigación tiene como objetivo caracterizar poblaciones celulares específicas en el sistema nervioso central, específicamente en la médula espinal, utilizando modelos preclínicos de enfermedad. Y estamos tratando de determinar cómo se ven afectadas estas células en condiciones patológicas y en diferentes momentos. Puede ser difícil analizar las células, especialmente en el sistema nervioso central, porque las células del cerebro y la médula espinal forman una matriz muy compleja y todo está muy estrechamente conectado, por lo que puede ser difícil aislar estas células sin dañar el sistema.Nuestro protocolo aborda las limitaciones de los métodos existentes para el estudio de las enfermedades de la médula espinal mediante el aislamiento eficiente de astrocitos viables de la microglía de la médula espinal de ratón adulto pequeño rico en mielina. Esto permite la investigación in vitro sobre enfermedades relacionadas con la médula espinal en análisis posteriores, llenando un vacío de investigación crucial. Este protocolo presenta varias ventajas, como el análisis de astrocitos y microglía en condiciones patológicas y en momentos específicos.También se enfoca exclusivamente en aislar las células gliales de esta médula espinal adulta solamente, excluyendo la afectación cerebral. Esto permite a los investigadores estudiar patologías de la médula espinal a nivel celular.