Method Article
* These authors contributed equally
פרוטוקול תרבות leptomeninges explant מהמוח שלאחר מוות האנושי הוא דרך חזקה ופשוט טכניים לגזור פיברובלסטים קרום מוח חיובי פיברונקטין בתוך 6-8 שבועות cryopreserve כ 20-30 מיליון תאים.
למרות התקדמות גדולה נעשתה באפיון הקליני של מחלת פרקינסון, מספר מחקרים מדווחים כי האבחנה של מחלת פרקינסון לא אשרה פתולוגית של עד 25% של מאובחנים קליני מחלת פרקינסון. לכן, רקמה שנאספו חולים שאובחנו קלינית עם מחלת פרקינסון אידיופטית יכול יש שיעור גבוה של אבחנה מוטעית; ומכאן במבחנה מרקמות כגון ללמוד מחלת פרקינסון כמודל פרה-קליני יכול להיות עקר.
על ידי איסוף leptomeninges אדם לאחר המוות עם אבחנת נוירו אשרה של מחלת פרקינסון מתאפיין אובדן תא nigrostriatal תכלילים חלבון תאי בשם גופיפי לוי, אחד יכול להיות בטוח כי פרקינסון קליני שנצפה אינו נגרם על ידי אחר תהליך מחלה (למשל גידול, טרשת עורקת).
presen פרוטוקול זהts לנתיחה והכנת leptomeninges אדם לאחר מות גזירה של תרבות פיברובלסטים קרום מוח. הליך זה הוא איתן ויש לה שיעור הצלחה גבוה. האתגר של התרבות הוא סטריליות כמו רכש המוח הוא בדרך כלל לא להתבצע בתנאים סטריליים. לכן, חשוב להשלים את תרבות התקשורת עם קוקטייל של פניצילין, סטרפטומיצין, ו amphotericin B.
על הגזרה של פיברובלסטים קרום מוח ממקרי נתיחה-אשר עם מחלת הפרקינסון מספקת את הבסיס לפיתוח מודלים במבחנה של מחלת פרקינסון. פיברובלסטים קרום המוח להופיע 3-9 ימים לאחר הכנת המדגם כ 20-30 מיליון תאים ניתן cryopreserved ב 6-8 שבועות. תרבות פיברובלסטים קרום המוח היא הומוגנית והתאים להביע פיברונקטין, סמן נפוץ לזהות קרומי המוח.
קרום המוח מורכב משלוש ממברנות כי להגן על המוח: דורת מאטר, מאטר נואיד והפיאה. לאחרונה, הוא הוכר כי קרומי המוח גם לשחק תפקיד חשוב הומאוסטזיס התפתחות המוח והמוח 1. קרום המוח נגזר mesenchymal ותאי הנגזרות רכס עצביים ומעניין, הוכיח כי ובתאים המתגוררים קרום מוח יכול להצמיח נוירונים במבחנה ואחרי השתלת in vivo 2, 3, 4. תרבויות קרום המוח כבר גם השתמשו בהצלחה כמו שכבות מזינות, כפי שהוא בעלי פעילות התרמת תאים שמקורם סטרומה לבידול של תאי גזע עובריים לתוך נוירונים דופאמינרגיים 5. יתר על כן, יש leptomeninges פוטנציאל להבדיל ישירות לתוך הנוירונים, האסטרוציטים, ו oligodendrocytes בתנאים איסכמי 6.
עבור פרוטוקול זה, דגימות קרום מוח שלאחר מות אדם נאספות מאטר נואיד ופיאה, שנקראות באופן leptomeninges, ו נרכשות במסגרת תרומת מוח אנושית למטרות מחקר. Dissection של המוח מתבצע תוך 24 שעות של מוות המדגם leptomeninges מושם בתקשורת צמיחה הקרה לעיבוד נוסף בתוך 6-8 השעות הבאות כפי שמודגם כאן בפרוטוקול זה.
פרוטוקול זה מתאר את לנתיחה והכנה דגימות קרום מוח האנושי לפיתוח תרבית תאי leptomeninges העיקרי חולה. הרקמה היא חתכה לתוך 25-30 חתיכות של כ 3 מ"מ x 3 ריבועים מ"מ. שלוש יצירות ממוקמות בכל 6-גם ג'לטין מצופה היטב והחזיקה עם coverslips זכוכית עגול. דיסקציה הקרום המוח לוקח בערך 25-35 דקות. האתגר העיקרי עם תרבות זו הוא עקרות כמו רכש המוח, תחבורה לנתיחה לא מבוצעות בדרך כלל בתנאים סטריליים. Therefore, חשוב להשלים את תרבות התקשורת עם קוקטייל של פניצילין, סטרפטומיצין, ו- B amphotericin ולהשתמש מנות רבות גם בנפרד חתיכות רקמת תרבות.
תולדה של פיברובלסטים קרום המוח מתרחשת בדרך כלל בתוך השבוע הראשון. מדיה מוחלפת מדי יומית שלוש עד תאים ומחוברות התאים passaged enzymatically. הפיברובלסטים קרום המוח הם cryopreserved ב 1 מיליון תאים לכל מ"ל / בקבוקון בתקשורת cryopreservation. עם פרוטוקול זה, 20-30 מיליון פיברובלסטים קרום המוח ניתן לגזור 6-8 שבועות עבור cryopreservation. יישומי Downstream של פיברובלסטים קרום המוח אלה תרבויות עיקריות למחקר מחלה, והבחנה עצבית ישירה או גזירה של תאי גזע מושרים מן leptomeninges להבנה של מנגנוני מחלה ו לפיתוח תרופות.
הרשמת תרומת המוח כוללת תיעוד על ידי הנרשם על כוון לתרום. ההרשאה הנתיחה לאחזור רקמות מסופק על ידי קרובי משפחה כפי שמתיר החוק. מחקרים באמצעות דגימות נתיחה שנאספו נבדקים על ידי דירקטוריון הסקירה המוסדי (IRB) על מנת להבטיח עמידת טלטלות דין והחשבון Act ביטוח בריאות תקנות (HIPAA).
הערה: דגימות Leptomeninges נאספות על ידי המבתר או נוירופתולוג המוח במהלך דיסקציה מוח מאוחסנות 50 צינורות חרוטי מיליליטר המכילים תקשורת צמיחת 25-30 מיליליטר קרום מוח. המדגם מאוחסן 4 ° C עד הכנת המדגם. העיבוד צריך להתבצע בהקדם האפשרי כמו את הכדאיות של תאים פוחת עם פוסט מורטם זמן.
1. קמה לפני תחילת Leptomeninges Dissection
הערה: שלבים 1.1 - 1.3 הם להתבצע בתוך ארון בטיחות ביולוגית.
2. הכנת מדגם Leptomeninges
הערה: שלבים 2.1 - 2.3 הם להתבצע בתוך ארון בטיחות ביולוגית.
3. Dissection של רקמות Leptomeninges
הערה: שלבי 3.1 - 3.3 הן להתבצע בתוך מכסה מנוע זרימה למינרית אופקי באמצעות מיקרוסקופ לנתח.
העברה 4. גזור קרום המוח חתיכות לצלחות תרבות רקמות
הערה: שלב 4 הוא להתבצע בתוך ארון בטיחות ביולוגית.
5. מיקום של תלושים לכסות על Meninges Pieces
הערה: שלבי 5.1 - 5.2 הן להתבצע בתוך מכסה מנוע זרימה למינרית אופקי באמצעות מיקרוסקופ לנתח.
6. תחזוקת תרבית תאים
הערה: שלבים 6.1 - 6.3 הם להתבצע בתוך ארון בטיחות ביולוגית. טפל תרבות מנות בזהירות coverslips לא צריכה לזוז והוציאי את החתיכות קרום המוח.
7. Passaging
הערה: כל הצעדים הם להתבצע בתוך ארון בטיחות ביולוגית. לאחר פיברובלסטים קרום המוח הגרו אל מחוץ פיסות רקמת קרום המוח ולהתחיל לגדול לכיוון הקצוות של כלי התרבות, להרחיב פיברובלסטים קרום מוח לתוך צלחת תרבות גדולה.
.8 אפיון של פיברובלסטים קרום המוח על ידי Immunostaining
הערה: לפני שמתחילים את ההליך, להכין 4% פתרון paraformaldehyde, 5% נורמלי עז בסרום PBS (חסימת חיץ), 0.3% Triton X-100 ב PBS (חיץ permeabilization), יסודי ותיכון פתרונות נוגדנים, ו 1 מיקרוגרם / מ"ל של Hoechst 33,342 מדולל PBS מ 10 מ"ג / מ"ל המניות.
כאשר פרוטוקול עיבוד leptomeninges הצליח, תולדה של פיברובלסטים קרום המוח היא ראשונה שנצפתה שלושה תשעה ימים אחרי הניתוח, אם כי זה יכול להיות תלוי באורך של מרווח שלאחר מוות של המוח. איור 1 מדגים תרבויות פיברובלסטים קרום המוח של ארבעה תורמים שונים. איור 1 א מציג פיסת leptomeninges שנערך על ידי תלוש כיסוי זכוכית (קו אלכסוני כהה) ו תולדה פיברובלסטים סביב ארבעה ימים רקמות לאחר עיבוד מתורם 88 בן עם 10 שעות 20 דקות מרווח שלאחר המוות. 1B איור מראה תולדה פיברובלסטים דלילה שבעה ימים שלאחר עיבוד מתורם 70 בן 11 h 45 דק 'מרווח שלאחר המוות. תרשים 1C מציגה תולדה פיברובלסטים 13 ימים לאחר דיסקציה מתורם 88 בן 24 שעות מרווח שלאחר המוות. 1D איור מראה תרבות ומחוברות כי היה passaged לתוך Vess T75ניתן cryopreserved אל ותאי בשלב זה.
פיברובלסטים קרום המוח הם דו קוטבית או רב-קוטבי ויש לי מוארכים או צורות חריגות (איור 2). הם מאופיינים על ידי ביטוי של SERPINH פיברונקטין סמן פיברובלסטים גליקופרוטאין אשר מותאמת אל reticulum endoplasmic (איורים 2A-2C). פיברובלסטים קרום המוח אינם-reactive חיסונית כדי Sry גורם שעתוק (סקס קביעת Y אזור) -Box 2 (Sox2) אשר מהווה סמן עבור תאי גזע שלא עברו התמיינות (איור 2 א). עם זאת, תת-קבוצה של פיברובלסטים leptomeningeal היא חיובית עבור nestin נימה סוג VI ביניים, סמן תא גזע עצביים (איור 2 ב), נוירון ספציפי בכיתה III בטא טובולין (Tuj1) (איור 2 ג).
איור 1.דוגמאות של תולדה של פיברובלסטים קרום המוח מארבעה תורמים שונים. א) פיסת רקמת Leptomeninges מוחזקת באמצעות תלוש כיסוי זכוכית (קו אלכסוני כהה) ו תולדה פיברובלסטים סביב הרקמה נצפה ארבעה ימים לאחר עיבוד מתורם 88 בן עם 10 שעות 20 דקות מרווח שלאחר מוות. B) פיברובלסטים דליל תולדה שבעה ימים שלאחר עיבוד מתורם 70 בן 11 h 45 דק 'פוסט מורטם מרווח. C) תולדה פיברובלסטים meningeal 13 ימים לאחר דיסקציה מתורם 88 בן 24 מרווח שעות שלאחר המוות. ד) תרבות פיברובלסטים קרום המוח ומחוברות passaged לתוך כלי T75. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 2. Immunost aining עבור קרומי מוח, תא גזע, תאי גזע עצביים, וסמני נוירון. א) מכתים Immunofluorescence עבור פיברובלסטים סמנים SERPINH1 (ירוק) גזע Sox2 סמן תא (אדום). SERPINH1 התבטאה בכל גרעיני התאים נספרו. Sox2 סמן תא גזע לא זוהה בתרבות leptomeninges אלה. B) מכתים Immunofluorescence עבור פיברונקטין סמן ספציפי קרומי המוח (ירוק) בתאי גזע עצביים סמן Nestin (אדום). 52.1% של גרעיני תאים נספרים נמצאו חיוביות היא Nestin ו פיברונקטין. C) מכתים Immunofluorescence עבור SERPINH1 (ירוק) ו Tuj1 סמן העצבי (אדום). 6.9% של גרעינים נספרים נמצאו חיוביות SERPINH1 ו Tuj1. נתוני ספירת תאים נקבעו על ידי שימוש באפשרות בחירה מרובה מונה Cell הידנית על ImageJ. תמונות צבעוניות יחידות הוערכו על ידי ספירת מספר התאים חיובי DAPI בהשוואה למספר תאים חיוביים עבור כל סמן באחוזים.כחוש וגבוה "> לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
יְוֹם | תוצאות צפויות | |||||
3-9 | תולדה של פיברובלסטים קרום המוח הראשונים. | |||||
7-18 | פיברובלסטים קרום המוח להתרחב, התרבות הופכת צפופה. שינוי מדיה של 2 מ"ל בכל יום אחר. | |||||
18-25 | 6-גם צלחת הופכת ומחוברת, פעם פיברובלסטים קרום מוח הם ומחוברים לשלב שלוש בארות לתוך בקבוק תרבות T75 (מעבר ל 1: 3 ל -1: 4). | |||||
26-45 | תוצאות בקבוק תרבות T75 ומחוברות אחת 5-7 מיליון תאים. Cryopreserve פיברובלסטים קרום המוח ב 1 מיליון תאים / בקבוקון. |
Table 1: ציר זמן של תולדה הסלולר.
פרוטוקול זה מתאר פרוטוקול פשוט חזק כדי להפיק תרבות פיברובלסטים קרום מוח מן leptomeninges שלאחר המוות האנושי שנאסף יחד עם תרומת מוח. יש מעט מאוד תיאורים של פרוטוקולים לגזור בתרביות תאים מן החומר האנושי לאחר המוות. שני מחקרים לתאר תרבויות עור נגזרת פיברובלסטים 7, 8, 9, מחקר אחד מתאר דגימות הדורות 10, ועוד מתאר שאינו cryopreserved דגימות הדורות קפוא 11.
אנחנו מכינים שתי צלחות 6-היטב עם 2-3 חתיכות רקמה (כ -3 מ"מ x 3 מ"מ) בכל טוב על מנת להבטיח תוצאה והרחבת מספיק לפני cryopreservation. זה קריטי, כי את החלקים קרומי המוח מחוברים המנה תרבות ידי עדינה לחיצה תלוש כיסוי זכוכית סטרילית על פיסות הרקמה כדי להחזיק אותם במקום. ללא coverslip, קרומי המוח חתיכות לא יהיהt לצרף התחתונה של מנת התרבות. תולדה מוצלחת הוא ציין רק כאשר פיסות הרקמה נמצאות בקשר ישיר עם החלק התחתון הפלסטיק. אם חתיכות הרקמה לצוף בתקשורת התרבות, לא תולדת תא מהרקמה הוא ציין. זה צריך להתבצע עם כ -500 μL של צמיחת תקשורת כדי לא לייבש את הדגימות ואז להוסיף עד 1 מיליליטר של תקשורת צמיחה לכלי השיט. אין זה הכרחי כדי להמשיך להשתמש סיליקון להחזיק את התלושים לכסות במקום.
אם הן חתיכות קטנות מ -3 מ"מ x 3 מ"מ, תולדה היא איטית יותר, ובמקרים מסוימים אף תרבויות ומחוברות ניתן להקים. זה קריטי לא לגדל את התאים מדי דליל ואנו ממליצים ביחס פיצול של 1: 3 ל -1: 4. בארות קטנות פרט לאפשר אפשרות של זיהום ניהול טוב יותר. וולס יכול להיות מוזן בנפרד ויש לשנותם טפטפות בין הבארות.
יש לנו נגזרת בהצלחה פיברובלסטים קרום המוח מ -9 דגימות לאחר המוות עם פוstmortem המרווח בין 10-24 שעות. התורמים היו בין 70 ל 88 שנים של גיל ויש משכי מחלת פרקינסון בין 8-31 שנים. אנו מבחינים כי רקמות עם מרווח יותר פוסט-מורטם להימשך זמן רב יותר לפני התאים הראשונים לצמוח מתוך (עד 9 ימים). בדגימות עם מרווח שלאחר המוות קצר, אנו רואים תולדה בהקדם 3 ימים לאחר ההכנה. אנחנו לא שמתם לב הבדל בצמיחה על בסיס גיל של התורם, אבל היו לנו רק תורמים> 70 שנים.
המשמעות של השיטה היא הגזירה של תרבית תאים ראשונית למחלה ניוונית של מערכת העצבים ספורדי כמו מחלת פרקינסון, אשר יכול כעת יתברר רק לאחר 12 הנתיחה, 13, 14 מכיוון שאין מלא בהגדרת מאפיינים קליניים, שיטות הדמיה או סמנים ביולוגיים שיכולים לספק אבחנה ברורה במהלך החיים 15. יש לנו בעבר deveפתח את צעדיו פרוטוקול הגזירה של פיברובלסטים ביופסיות עור בעיקר עבור מקרים מאושרים גנטי של מחלת פרקינסון 16 אשר אפשרו לנו ליצור תאי גזע מושרים וללמוד מנגנוני מחלה 17, 18, אבל הפרוטוקול החדש יהיה מכריע כדי להשוות שינויי נוירו ישירות עם הממצאים במבחנה למחלת פרקינסון ספורדי. למיטב ידיעתנו, זהו הפרוטוקול הראשון הנובעים פיברובלסטים קרום המוח מן leptomeninges האדם הפוסט-מורטם.
תרבויות פיברובלסטים קרום מוח יכולות לשמש ללימוד מנגנונים מולקולריים ישירות הנוגעות מחלה או פציעה או כמקור לתכנות מחדש גרעיני לתאי גזע מושרים או המרה ישירה לתוך תרבויות עצביות כמו במודלים פרה מתקדמים לטיפול במחלת הפרקינסון ספורדי או הפרעות ניווניות אחרות 19. אלה huמודלים חולים הנגזרות אדם מספקים את הבסיס ולהאיץ התקדמות ברפואה אישית ומבריא.
The authors have nothing to disclose.
Development of this protocol was funded by private donations directed to the Parkinson's Institute Brain Donation Program.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Corning Petri dishes | Fisher Scientific | 351029 | |
Nunc 6-well plate | Fisher Scientific | 14-832-11 | |
15-mm cover slips | Fisher Scientific | 12-545-83 15CIR-1D | |
Scalpels, sterile blade, No. 15 | Miltex | 4-415 | |
Curved precision tip forceps | Fisher Scientific | 16-100-122 | |
Serological pipettes | Fisher Scientific | 13-678-11E | |
Pasteur pipettes | Fisher Scientific | 22-230490 | |
Gelatin | Sigma | G1890-100G | |
Phosphate Buffer Saline | Fisher Scientific | SH30264.02 | |
Corning 500 mL filter unit | Fisher Scientific | 430770 | Combine media components and filter. |
Nunc Cell Culture Treated Flasks with Filter Caps, T175 cm2 | Thermo Scientific | 178883 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Growth Media | |||
Hyclone DMEM | Fisher Scientific | SH30081.02 | |
Hyclone FBS | Fisher Scientific | SH30910.03 | |
MEM Non-Essential Amino Acids Solution (100x) | Thermo Fisher | 11140-050 | |
GlutaMAX Supplement (100x) | Thermo Fisher | 35050-061 | |
Sodium Pyruvate (100 mM) | Thermo Fisher | 11360-070 | |
Penicillin-Streptomycin (10,000 U/mL) | Thermo Fisher | 15140-122 | |
Amphotericin B (Yellow Solution/250 µg/mL) | Fisher Scientific | BP264520 | |
Bambanker Freeze 120 mL | Fisher Scientific | NC9582225 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Fibronectin Staining | |||
8 well chamber slides | Fisher Scientific | 1256518 | |
20% paraformaldehyde | Electron Microscopy Sciences | 15713 | |
Triton X-100 | Sigma | T8787 | |
100% Glycerol | BioRad | 9455 | |
100% normal goat serum | Fisher Scientific | 101098-382 | |
Anti-Fibronectin antibody [F1] | Abcam | ab32419 | 1:300 dilution in blocking solution |
Anti-SERPINH1 | Sigma | S5950-200ul | 1:250 dilution in blocking solution |
Anti-SOX2 | Millipore | MAB4343 | 1:100 dilution in blocking solution |
Anti-Nestin | Millipore | MAB5326 | 1:200 dilution in blocking solution |
Anti-TUJ1 | Covance | MMS-435P | 1:1,000 dilution in blocking solution |
Alexa Fluor 488 anti-rabbit | Thermo Fisher | A11029 | 1:400 dilution in blocking solution; (green channel; Ex/Em2 495/519 nm) |
Alexa Fluor 555 anti-mouse | Thermo Fisher | A21424 | 1:400 dilution in blocking solution; (red channel; Ex/Em2 590/617 nm) |
Hoechst 33342 stain | Thermo Fisher | H3570 | dilute to a final concentration of 1.0 μg/mL; (blue channel; Ex/Em2 358/461 nm) |
Suppliers are suggestions, similar products from alternative vendors can be used as well. |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved