JP, Kanada Doğa Bilimleri ve Mühendislik Araştırma Konseyi ve Saskatchewan Üniversitesi Tıp Fakültesi'nden fon desteğini kabul eder. YD, Saskatchewan Üniversitesi Tıp Fakültesi Başlangıç Fonu, Kanada Doğa Bilimleri ve Mühendislik Araştırma Konseyi Keşif Hibesi (RGPIN-2023-03659), MS Kanada Katalizör Hibesi (1019973), Saskatchewan Sağlık Araştırma Vakfı Kuruluş Hibesi (6368) ve Brain Canada Vakfı Kanada Beyin Araştırmalarında Geleceğin Liderleri Hibesi. Şekil 1A, Şekil 2A ve Şekil 3A BioRender.com ile oluşturulmuştur.

Bu çalışmada kullanılan tüm hayvanlar, Saskatchewan Üniversitesi Üniversite Hayvan Bakım Komitesi (UACC) ve Kanada Hayvan Bakımı Konseyi'nin (CCAC) onayı ile barındırıldı ve ele alındı. Bu çalışma için doğum sonrası 0-2 CD1 erkek ve dişi fareler ve gebe CD1 farelerinden alınan embriyonik günler 16-18 (E16-18) embriyoları kullanıldı. Reaktiflerin ve kullanılan ekipmanın ayrıntıları Malzeme Tablosunda listelenmiştir.
1. Birincil mikroglia...

 CNS Etkileşim Çalışmaları için Primer Mikroglia ve Nöron Ko-Kültür Protokolü

Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması beyan etmemektedir.

Bu makale, daha sonra mikroglia ve nöron etkileşimlerinin hücresel sağlıklarını ve işlevlerini nasıl düzenlediğini incelemek için kullanılabilecek bir mikroglia-nöronal ko-kültür oluşturmak için kullanılan fare birincil nöronlarını ve birincil mikroglialarını izole etmek ve kültürlemek için bir protokolü açıklamaktadır. Bu nispeten basit ve erişilebilir yaklaşım, CNS'deki mikroglia nöron etkileşimlerinin mekanizmaları ve işlevsel sonuçları hakkında kritik bilgiler sağlayabilir.</...

Mikroglia, merkezi sinir sisteminde (CNS) immünosürveyans ve homeostazı kolaylaştıran dokuda yerleşik makrofajlardır1,2,3. Embriyonik gelişim 4,5,6 sırasında beyni kolonize eden yolk kesesi eritromiyeloid progenitör hücrelerden kaynaklanırlar ve proliferasyon ve apoptozuiçeren kendi kendini yenileme yoluyla organizmanın yaşam süresi boyunca korunurlar 7. Kararlı durumda, dinlenme mikrogliaları dallanmış morfolojiye sahiptir ve doku sürveyansına girer 8,9,10.
Mikroglia, CNS'deki değişikliklere hızlı bir şekilde yanıt vermelerini sağlayan çok sayıda hücre yüzeyi reseptörünü eksprese eder11,12 ve enfeksiyonlar veya doku hasarı 12,13,14 ve ayrıca multipl skleroz(MS) gibi nörodejeneratif hastalıklar 9,15 sırasında inflamatuar yanıtları teşvik etmelerini sağlar16,17. Mikroglia ayrıca çeşitli nörotransmiterlere ve nöropeptitlere 18,19,20 reseptörleri eksprese eder, bu da nöronal aktiviteye21,22 yanıt verebileceklerini ve düzenleyebileceklerini düşündürür. Gerçekten de, mikroglia ve nöronlar, zar proteinlerinin aracılık ettiği doğrudan etkileşimler veya çözünür faktörlerveya ara hücreler23,24 aracılığıyla dolaylı etkileşimler gibi çeşitli çift yönlü iletişim biçimlerinde8,23 etkileşime girer.
Örneğin, nöronlar tarafından salgılanan çeşitli nörotransmiterler, mikroglia25,26,27'nin nöroprotektif veya inflamatuar aktivitesini modüle edebilir. Ek olarak, nöronlar ve mikroglia arasındaki doğrudan etkileşimler, mikroglia'nın homeostatik bir durumda tutulmasına yardımcı olur28. Tersine, mikroglia'nın nöronlarla doğrudan etkileşimleri, nöronal devreyi29 şekillendirebilir ve nöronal sinyalleşmeyi 30,31,32 etkileyebilir. Bu etkileşimlerin bozulması nöronların30 hipereksitabilitesini ve mikroglia reaktivitesini33,34 indüklediğinden, düzensiz mikroglia-nöronal etkileşimler nörolojik hastalıklara katkıda bulunan bir faktör olarak rol oynar33,35. Gerçekten de, psikotik23,26 ve nörodejeneratif hastalıkların işlevsiz mikroglia-nöronal etkileşimler sergilediği tanımlanmıştır33. Bu gözlemler CNS'de mikroglia-nöronal iletişimin önemini vurgularken, bu etkileşimlerin sağlık ve hastalıkta mikroglial ve nöronal fonksiyonları nasıl düzenlediğine dair spesifik mekanizmalar nispeten bilinmemektedir.
CNS gibi karmaşık bir ortamda, çoklu çevresel faktörler mikroglia-nöronal etkileşimleri etkileyebilir ve bu da geçici hücresel etkileşimleri in vivo olarak inceleme yeteneğini sınırlar. Burada, mikroglia ve nöronlar arasındaki doğrudan hücresel etkileşimleri incelemek için kullanılabilecek bir in vitro mikroglia-nöronal ko-kültür sistemi sunuyoruz. Bu protokol, doğum sonrası 0-2. günler ve embriyonik farelerin 16-18. günleri arasında yenidoğan farelerin kortekslerinden birincil mikroglia ve nöronların oluşumunu tanımlar. Nöronlar ve mikroglia daha sonra aşağı akış yüksek verimli deneyler için 96 oyuklu plakalarda birlikte kültürlenir. Daha önce bu yaklaşımı, mikroglia fagositozunun nöronları oksitlenmiş fosfatidilkolin aracılı hücre ölümünden37 koruduğunu göstermek için kullandık, bu da bu yöntemin nörodejenerasyon ve MS bağlamında mikroglia'nın rollerini anlamaya yardımcı olabileceğini düşündürdü. Benzer şekilde, mikroglia-nöronal ko-kültürler, viral enfeksiyonlar38 veya nöronal yaralanma ve onarım39 gibi diğer bağlamlarda mikroglia-nöronal karışmanın etkisini araştırmak için de yararlı olabilir. Genel olarak, in vitro mikroglia-nöronal ko-kültür sistemleri, araştırmacıların in vivo modelleri tamamlayan manipüle edilebilir ve kontrollü bir ortamda mikroglia-nöronal etkileşimleri incelemelerini sağlar.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>10 cm Petri dish&#160;</td>
			<td>Fisher&#160;</td>
			<td>07-202-011</td>
			<td>Sterile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1x Versene</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>15040-066</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B-27 Plus Neuronal Culture System&#160;</td>
			<td>Gibco&#160;</td>
			<td>A3653401</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dissection microscope</td>
			<td>VWR</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DNase I</td>
			<td>Roche</td>
			<td>11284932001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#8217;s Modified Eagle Medium (DMEM)</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>11960-044</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal Bovine Serum&#160;</td>
			<td>ThermoFisher Sci</td>
			<td>12483-020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HBSS (10x)</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>14065-056</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hemacytometer</td>
			<td>Hausser Scientific</td>
			<td>1475</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HEPES&#160;</td>
			<td>ThermoFisher Sci</td>
			<td>15630080</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leibovitz&#8217;s L-15 Medium (1x)</td>
			<td>Fisher Scientific&#160;</td>
			<td>21083027</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Macrophage colony stimulating factor&#160;</td>
			<td>Peprotech</td>
			<td>315-02</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro-Forceps</td>
			<td>RWD</td>
			<td>F11020-11</td>
			<td>Autoclaved/Sterile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Non-essential amino acids</td>
			<td>Cytiva</td>
			<td>SH3023801</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PBS (10x)</td>
			<td>ThermoFisher Sci</td>
			<td>AM9625</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin Streptomycin Glutamine (100x)</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>103780-16</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly-L-ornithine hydrobromide&#160;</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P3655-100MG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium pyruvate (100 mM)</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>11360-070</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spring scissors</td>
			<td>RWD</td>
			<td>S11008-42</td>
			<td>Autoclaved/Sterile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical blade</td>
			<td>Feather</td>
			<td>08-916-5D</td>
			<td>Sterile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>T-25 flasks</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>10-126-9</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>T-75 flasks&#160;</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>13-680-65</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue forceps</td>
			<td>Codman</td>
			<td>30-4218</td>
			<td>Autoclaved/Sterile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue scissors</td>
			<td>RWD</td>
			<td>S12052-10</td>
			<td>Autoclaved/Sterile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypan Blue&#160;</td>
			<td>Thermofisher Sci&#160;</td>
			<td>15250-061</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin (2.5%)</td>
			<td>ThermoFisher Sci</td>
			<td>15090046</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Widefield Immunofluorescence Microscope</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

generating and co-culturing murine primary microglia and cortical neurons

Mikroglia, merkezi sinir sisteminin (CNS) dokuda yerleşik makrofajlarıdır ve nöronal sağlığı ve CNS homeostazını destekleyen çok sayıda işlevi yerine getirir. Multipl skleroz (MS) gibi kronik nörodejeneratif hastalıklar sırasında nöronal hasara potansiyel olarak katkıda bulunan reaktif fenotipleri benimseyen, CNS hastalığı aktivitesi ile ilişkili önemli bir bağışıklık hücresi popülasyonudur. Mikroglia'nın sağlık ve hastalık sırasında nöronal fonksiyonu ve sağkalımı düzenlediği farklı mekanizmalar, mikroglia, nöronlar ve diğer CNS çevresel faktörleri arasındaki karmaşık in vivo etkileşimlerin çözülmesindeki zorluklar nedeniyle sınırlı kalmaktadır. Bu nedenle, mikroglia ve nöronların birlikte kültürlenmesine yönelik in vitro yaklaşım, mikroglia-nöronal etkileşimleri incelemek için değerli bir araç olmaya devam etmektedir. Burada, farelerden birincil mikroglia ve nöronlar üretmek ve birlikte kültürlemek için bir protokol sunuyoruz. Spesifik olarak, mikroglia, doğum sonrası 0-2 günleri arasında yenidoğan farelerden türetilen beyin homojenatlarından oluşturulan karışık bir glia kültüründen in vitro 9-10 gün sonra izole edildi. Nöronal hücreler, embriyonik 16-18. günler arasında fare embriyolarının beyin kortekslerinden izole edildi. 4-5 gün sonra in vitro olarak, nöronal hücreler 96 oyuklu plakalara ekildi, ardından ko-kültürü oluşturmak için mikroglia ilavesi yapıldı. Bu protokol için dikkatli zamanlama çok önemlidir, çünkü her iki hücre tipinin de ko-kültürü oluşturmak için deneysel olgunluğa ulaşması gerekir. Genel olarak, bu ko-kültür, mikroglia-nöron etkileşimlerini incelemek için yararlı olabilir ve immünofloresan mikroskobu, canlı görüntüleme, RNA ve protein tahlilleri dahil olmak üzere çoklu okumalar sağlayabilir.

Microglia are tissue-resident macrophages that facilitate immunosurveillance and homeostasis in the central nervous system (CNS)1,2,3. They originate from yolk sac erythromyeloid progenitor cells that colonize the brain during embryonic development4,5,6&#160;and are maintained throughout the organism&#39;s life span through self-renewal, which involves proliferation and apoptosis7. At steady-state, resting microglia have ramified morphology and engage in tissue surveillance8,9,10.
Microglia express numerous cell-surface receptors, which enables them to rapidly respond to changes in the CNS11,12 and to promote inflammatory responses in the event of infections or tissue injury12,13,14, as well as during neurodegenerative diseases9,15, such as&#160;multiple sclerosis (MS)16,17. Microglia also express receptors to various neurotransmitters and neuropeptides18,19,20, which suggests they may also respond to and regulate neuronal activity21,22. Indeed, microglia and neurons interact in various forms of bidirectional communication8,23 such as direct interactions mediated by membrane proteins or indirect interactions through soluble factors or intermediate cells23,24.
For instance, various neurotransmitters secreted by neurons can modulate the neuroprotective or inflammatory activity of microglia25,26,27. Additionally, direct interactions between neurons and microglia help to maintain microglia in a homeostatic state28. Conversely, direct interactions of microglia with neurons can shape neuronal circuitry29 and influence neuronal signaling30,31,32. As disruptions of these interactions induce hyperexcitability of neurons30 and&#160;microglia reactivity33,34, dysregulated microglia-neuronal interactions&#160;are implicated&#160;as a contributing factor to&#160;neurological diseases33,35. Indeed, psychotic23,26 and neurodegenerative diseases have been described to exhibit dysfunctional microglia-neuronal interactions33. While these observations highlight the importance of microglia-neuronal communication in the CNS, specific mechanisms of how these interactions regulate microglial and neuronal functions in health and disease are relatively unknown.
Within a complex milieu such as the CNS, multiple environmental factors can influence microglia-neuronal interactions, which limits the ability to study transient cellular interactions in vivo. Here, we present an in vitro microglia-neuronal co-culture system that can be used to study direct cellular interactions between microglia and neurons. This protocol describes the generation of primary microglia and neurons from the cortices of neonatal mice between post-natal days 0-2 and embryonic mice days 16-18, respectively. Neurons and microglia are then co-cultured in 96-well plates for downstream high-throughput experiments. We previously used this approach to demonstrate that microglia phagocytosis protects neurons from oxidized phosphatidylcholine mediated cell death37, suggesting that this method can help to understand the roles of microglia in the context of neurodegeneration and MS. Similarly, microglia-neuronal co-cultures may also be useful for investigating the impact of microglia-neuronal crosstalk in other contexts such as viral infections38 or neuronal injury and repair39. Overall, in vitro microglia-neuronal co-culture systems&#160;enable researchers to study microglia-neuronal interactions in a manipulatable and controlled environment, which complements in vivo models.

Yazar Spotlight: Hastalık Koşullarında Mikroglia-Nöronal Etkileşimleri İncelemek için İn Vitro Ko-Kültür Modeli

Murin Primer Mikroglia ve Kortikal Nöronların Üretilmesi ve Birlikte Kültürlenmesi

Our research aims to investigate the interactions between neurons and microglia during disease conditions such as multiple sclerosis. We aim to recapitulate microglia neuronal interactions in vitro to better understand their functional importance in the CNS. We previously demonstrated that microglia phagocytosis protects neurons from oxidized phosphatidylcholine-mediated cell death with this co-culture.While other co-culture systems are also employed, this mixed culture system enables direct and close contact between microglia and neurons. In addition, it can remain healthy from 12 days to potentially three weeks, allowing for long-term studies of neuronal microglia interactions. Our protocol offers a simple and accessible method to co-culture microglia neurons that are easily manipulatable and can be further used in downstream assays to determine cellular functional changes.

Mikroglia için karışık glia kültürünün temel adımlarını gösteren bir akış şeması Şekil 1A'da gösterilmiştir. Genel olarak, 1. günde seyrek hücreler ve aşırı hücresel kalıntı beklenir (Şekil 1B). 4. günde, özellikle uzun morfolojileri ile gösterildiği gibi, yapışık astrositlerin oluşumuyla birlikte artan hücre sayısı gözlenmelidir (Şekil 1C). Astrositlerin üzerinde veya ortamda yüzen küçü...

Bu protokol, embriyonik 15-16. günlerde fare embriyolarından izole edilen primer nöronal hücrelerden ve doğum sonrası 1-2. günlerde yenidoğan farelerinin beyinlerinden üretilen primer mikrogliadan kurulan bir mikroglia-nöronal ko-kültürü tanımlar.

Microglia are tissue-resident macrophages of the central nervous system (CNS), performing numerous functions that support neuronal health and CNS ...

generating-co-culturing-murine-primary-microglia-cortical

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Generating and Co-culturing Murine Primary Microglia and Cortical Neurons

523 Views.  University of Saskatchewan. Our research aims to investigate the interactions between neurons and microglia during disease conditions such as multiple sclerosis. We aim to recapitulate microglia neuronal interactions in vitro to better understand their functional importance in the CNS. We previously demonstrated that microglia phagocytosis protects neurons from oxidized phosphatidylcholine-mediated cell death with this co-culture.While other co-culture systems are also employed, this mixed culture system enables ...