Dieses Manuskript ist dem Andenken von Dr. Wenlan Wang, der am 26. Mai 2011 verabschiedet gewidmet. Wir danken Dr. Douglas A. Kerr für die großzügige Bereitstellung der HBG3 mES Zellen in dieser Studie verwendet. Diese Arbeit wurde von Nemours finanziert wird, ein Zuschuss (2 RR016472-10) unter der INBRE Programm des National Center for Research Resources (NCRR) und einem Cobre Gewährung von Finanzhilfen aus dem NCRR (5 RR020173 P20-05) an das Zentrum für Unterstützung Pädiatrische Forschung an der Alfred I. DuPont Hospital for Children, Wilmington, Delaware, USA.

1. Schritt 1: embryonalen Stammzellen der Maus (mES) Cell Culture (Timing: 3 Tage) 1. Ausplattieren primäre embryonale Maus-Fibroblasten (PMEF) <ol><li> Coat vier 100-mm Zellkulturschalen mit Gelatine für PMEF Haftung. 8 ml von 0,1% Gelatine-Lösung (StemCell Technologies) zu jeder Schale und Inkubation für 30 min bei Raumtemperatur. </li><li> Entfernen Sie das überschüssige Gelatine von Gerichten. Nicht spülen das Geschirr. </li><li> Verdünnen Sie ein Fläschchen mit Mitomycin C-inaktivierten PMEF (Millipore), die ca. enthält. 5 x 10 6 Zellen in 40 ml PMEF Medien (siehe Rezept in Tabelle 1) und Platte auf vier 100-mm Zellkulturschalen. Die PMEF eine Feeder-Schicht für MES-Zellen. </li><li> PMEF sollte mindestens einen Tag vor der Zugabe mES Zellkulturen plattiert werden. PMEF kann bis zu 1 Woche nach der Beschichtung verwendet werden. </li></ol> 2. Plating mES Cells Um die Effizienz von MES-Zell-Differenzierung in Motoneuronen zu überwachen, Verwendeten wir HBG3 kann eine ES-Zelllinie, die von einer transgenen Maus exprimiert eGFP unter der Kontrolle des Promotors Motoneuronen Hb9 abgeleitet. <ol><li> Defrost 1 Fläschchen HBG3 mES Zellen (ca. 1 x 10 7, beigetragen von Dr. Douglas Kerr, Johns Hopkins University) in einem 37 ° C warmes Wasserbad. 5 ml ES Medien (siehe Rezept in Tabelle 1) in einem 15 ml-Tube und Spin-down-Zellen bei 800 rpm für 5 min. </li><li> Saugen Sie den Überstand und resuspendieren mES Zellen in 20 ml ES Medien mit frisch zugegebenem Leukämiehemmfaktor (LIF) bei einer Endkonzentration von 10 ng / ml. HINWEIS: LIF sollte am Tag der Verwendung hinzugefügt werden und wird benötigt, um die MES-Zellen in einem undifferenzierten Zustand zu halten. </li><li> Nehmen Sie 10 ml PMEF Medien aus dem PMEF in jeder Schale und mit 10 ml des HBG3 ES Zell-Suspension zu jedem Gericht. </li><li> 24 h nach der Beschichtung, bilden mES Zellen kleine Kolonien, ähnlich groß wie der Kolonie durch die Pfeilspitze in 1b dargestellt. 72 h nach dem Ausplattieren, coloniES Zunahme der Größe, da viele etwa 100 um im Durchmesser (Abbildung 1B, durch Pfeile angedeutet). Diese Zellen sind bereit für Differenzierung. Die Medien sollten täglich ausgetauscht werden, um die Proliferation von Zellen aufrecht zu erhalten. </li></ol> 2. Schritt 2: neurale Induktion (Timing: 2 Tage) Zur Differenzierung von MES-Zellen in motorischen Neuronen zu induzieren, müssen mES Zellen aus PMEF getrennt werden und kultiviert in einer Suspension Umwelt. Gelatine beschichtete Kolben werden verwendet, um PMEF von MES-Zellen zu trennen. <ol><li> Wenn mES Kolonien bereit sind für neurale Induktion (definiert als Differenzierung Tag 0), Mantel 2 T150 Flaschen mit 0,1% Gelatine (18 ml / Kolben) für 30 min bei Raumtemperatur und anschließend zu entfernen überschüssige Gelatine und waschen mit 1x PBS dreimal. HINWEIS: Jeder 100-mm-Schale Kultur wird ein T150-Gelatine beschichtete Kolben müssen PMEF trennen. </li><li> Entfernen Sie vorsichtig Medien durch Aspiration darauf achten, nicht zu lose befestigten Kolonien zu vertreiben. 10 ml PBS kurzly und entfernen Sie dann durch Absaugen zu Waschschritt abzuschließen. </li><li> MES-Zellen aus PMEF trennen, fügen 0,25% Trypsin / EDTA (3 ml / Schale, StemCell Technologies) und Inkubation für 3-5 min bei 37 ° C, bis die Stammzellen und PMEF von der Platte zu lösen. 15 ml frisches ES-Medien ohne LIF und Pipette Zellen nach oben und unten, um Kolonien (ca. 15-20 mal) zu brechen. Dann wurde zu einem 0,1% Gelatine beschichtete T150 Destillierkolben und Inkubation für 30 min bei 37 ° C Nach der Inkubation sollten PMEF auf die Oberfläche legen, während gelatinierte ES-Zellen zu schweben sollte. Sammeln Sie die schwimmenden mES Zellen in eine 50 ml Tube. </li><li> Spin-Down bei 800 UpM und Resuspendieren Sie die Zellen in 10 ml Medium neurale Differenzierung (siehe Rezept in Tabelle 1). </li><li> Zählen der Zellen unter Verwendung eines Hämozytometers und dann Platte ungefähr 2 x 10 6 Zellen mES auf einer 100 mm bakteriellen oder Suspension Kulturschale. Diese Platten erlauben Wachstum von Suspensionskulturen und fördern Bildung von Embryoidkörpern (EBS). </li><li> Auf differentiation Tag 1, bilden mES Zellen kleine schwimmende Aggregate (EVG), die sichtbar unter einem Lichtmikroskop sind. Jede Verschleppung PMEF in die Schale legen. Übertragen Sie die Suspensionszellen und Medien in ein 15 ml Tube und zentrifugieren bei niedriger Drehzahl (500 rpm) für 3 min. Medien sorgfältig absaugen, 10 ml frisches Medium neurale Differenzierung der EBs pelletiert und anschließend Platte Zellen in einem neuen bakteriellen Gericht. Zusätzlich zur Aufstockung der Medien, entfernt dieser Schritt keine PMEF tragen, die über aus dem Stand Schritt. </li><li> Auf Differenzierung Tag 2 sind EBs bereit, in Motoneuronen induziert werden. </li></ol> 3. Schritt 3: Motor Neuron-Spezifikation (Timing: 5 Tage) <ol><li> Am Tag 2 Differenzierung, wirbeln die Kulturschale und überweisen Sie den Medien-und EBS in einem 15 ml-Tube. Lassen EBs durch die Schwerkraft (~ 10 min) oder durch Zentrifugation bei niedriger Geschwindigkeit (500 rpm) für 3 min zu begleichen. </li><li> Aspirieren Medium vorsichtig resuspendieren und EBs in 10 ml Motor Neuron Differenzierung (MND) Medium (siehe Rezept in <strong&gt; Tabelle 1). Platte EBs in einem neuen bakteriellen Schüssel und ändern Sie die Medien täglich über 5 Tage. </li><li> 200 um im Durchmesser und sollte stark GFP-Signale (Abbildung 1C) zum Ausdruck bringen - Am Tag 7 Differenzierung sollte EBs etwa 150 sein. Diese EBs sind bereit, voneinander zu trennen und plattiert auf poly-DL-ornithine/laminin beschichteten Schalen oder Deckgläser. </li></ol> 4. Schritt 4: Herstellung von Poly-DL-ornithine/laminin beschichtete Deckgläser (Timing: 2 Tage) Zwei Tage vor distanziert EBs (dh auf die Differenzierung Tag 5), bereiten poly-DL-ornithine/laminin-coated Deckgläser. <ol><li> Platz 12-mm-Deckgläschen jähriger (Warner Instruments) an der Unterseite eines 24-Well-Platte. 25 mg Poly-DL-Ornithin (Sigma-Aldrich) in 25 ml sterilem, doppelt destilliertem Wasser (d 2 H 2 O), um ein 10X-Stammlösung (1 mg / ml) zu erhalten. Wenn Sie bereit sind zu verwenden, machen Sie eine 1/10 Verdünnung von Poly-DL-Ornithin mit D 2 H 2 O zu erhalten concentRation von 100 g / ml. 0,5 ml zu jeder Vertiefung der Platte mit 24 Vertiefungen, Inkubation bei 4 ° C über Nacht. </li><li> Am folgenden Tag (Differenzierung Tag 6), absaugen Poly-DL-Ornithin und lassen die Teller und Deckgläser an der Luft trocknen in einer Gewebekultur Kapuze. Spülen Sie die Platte Brunnen mit D 2 H 2 O dreimal. Der Luft trocknen lassen für eine weitere Stunde. </li><li> 1 mg Mauslaminin (Millipore) in 5 ml kaltem Eis-1X PBS 100x Stocklösung (200 pg / ml) zu machen. Wenn Sie bereit sind zu verwenden, stellen Sie 1/100 Verdünnung in vereisten kalten 1X PBS (2 ug Laminin / ml). 0,5 ml / Well in einer 24-Well-Platte und Inkubation 4 ° C über Nacht. Vor der Aussaat Zellen, sollten überschüssige Laminin entnommen und Vertiefungen mit 1X PBS zweimal gespült. Deckgläser in MND-Medium (0,5 ml / Vertiefung) gespeichert werden. </li></ol> 5. Schritt 5: Axon Dehnung (Timing: 2 Tage) <ol><li> Am Tag 7 Differenzierung, sammeln EBs in ein 15 ml Tube und lassen sich absetzen EBs (ca. 3 min). Aspirieren Medien und Re-Suspend EBs in PBS. Erlauben Sie EBs, sich niederzulassen und dann absaugen PBS. Wiederholen Sie diesen Schritt 3 mal. 1 ml der Accumax (Millipore) der EBS, vorsichtig mischen und Inkubation für 5 min bei Raumtemperatur. Dann saugen überschüssiges Accumax für den EBs. </li><li> Um EBs distanzieren, 3 ml Medium MND. Pipettieren nach oben und unten 20 Mal unter Verwendung einer 1 ml-Eppendorf-Mikropipette (blaue Spitze), um EBs stören. Inkubieren für 2 min bei Raumtemperatur. Übertragen Zellsuspension auf eine 12x75 mm-Rohr mit Zellsieb Kappe (BD Falcon), um eine Einzelzellen-Suspension zu erhalten. Wiederholen diese Trennung Schritt mit den restlichen Klumpen und Zellen durch den Filter, so dass die Ausbeute von einzelnen Zellen anzureichern erhalten. Die endgültige Einzelzellsuspension werden 6 ml sein. </li><li> Vorsichtig mischen diese einzelne Zellsuspension und Zählen von Zellen mit einer Zählkammer. Verdünnte Zellen in MND Medium (ergänzt mit 10 ng / ml von jeder BDNF, GDNF, CNTF und NT-3) auf eine Dichte von 2x10 5 Zellen pro ml. Zellsuspension (0,5 ml / Vertiefung) auf 24-Well-Platten, die poly-DL-ornithine/laminin beschichtete Deckgläser (zuvor hergestellt wie oben beschrieben). Die differenzierten Zellen verlängern lange Neuriten nach 2 Tagen in Kultur (1D). </li></ol> 6. Repräsentative Ergebnisse 1A zeigt einen Umriss des Protokolls. In Schritt 1 sind MES-Zellen auf PMEF kultiviert und ergänzt mit LIF eine spontane Differenzierung zu verhindern. Im Allgemeinen sind undifferenzierte Kolonien mES rund und kompakt und haben klar definierte Ränder auf. Die Kolonien sind nicht in Kontakt miteinander. In der Regel sollte mES Zellen bei einer 1:4-Verhältnis aufgeteilt werden alle 2 bis 3 Tagen. Jedoch wird jede einzelne Zelle Linie mit einer anderen Rate wachsen und das Split-Verhältnis muß empirisch ermittelt werden. Pfeile in Abbildung 1B zeigt das typische Erscheinungsbild von MES-Zellen nach Kultivierung auf einem PMEF Feeder-Schicht für 3 Tage. Diese Kolonien sind groß (50-100 um Durchmesser), aber immer noch rund und halten definierte Kantes. In diesem Stadium die Kolonien sind bereit für Differenzierung oder Subkultur. Eine Pfeilspitze in Abbildung 1B zeigt eine kleine Kolonie mES, dass Sie in der Regel finden 24 h nach der Beschichtung. Vier Tage nach dem Ausplattieren, werden mES Zellen überwachsen. Sie zeigen eine abgeflachte Aussehen und den Verlust der definierten Grenzen, was darauf hinweist, dass sie beginnen sich zu differenzieren. Solche Zellen sind nicht optimal für die Differenzierung in neuronale Zellen. MES-Zellen in Motoneuronen zu differenzieren, müssen mES Zellen in Suspension kultiviert werden, um EB Bildung zu ermöglichen. In Schritt 2 werden ES-Zellen auf einer Kulturoberfläche ohne Feeder-Schicht in EB Bildung zu fördern übertragen. In diesem Schritt werden sie in neuronalen Differenzierung Medium mit Noggin, bFGF und FGF-8 für 2 Tage in direkter Zellen eines neuronalen Linie ergänzt inkubiert. Kleine EBs können unter dem Mikroskop an Tag 1 der Differenzierung beobachtet werden. Sie sollten in dem Medium zu schweben. Verschleppung PMEF kann auch am Tag 1 gefunden werdender Differenzierung und müssen entfernt werden. Diese Zellen, um bakterielle Gerichte so beseitigt werden, wenn EBs auf eine neue bakterielle Gericht sind passagiert haften. So, am Tag 2 der Differenzierung, sollte wenige oder keine PMEF in der Kulturschale zu sehen. In Schritt 3 fort Übertragung von EBs zu neuen Gerichten sollte Entfernung jeglichen verbleibenden PMEF zu gewährleisten. EBs sind im Motor Neuron Differenzierung (MND) Medien mit RA ergänzt SAG kultiviert und für 5 Tage, um die Zellen in motorischen Neuronen zu differenzieren. Während der Kultur, weiterhin EBs in der Größe wachsen und kann mit dem bloßen Auge eine Differenzierung Tag 3 ersichtlich ~ 4. 1C zeigt das mikroskopische Bild von EBs auf die Differenzierung Tag 7. Im Gegensatz zu den undifferenzierten Zellen, für EBs starke Fluoreszenz aufgrund der Expression von GFP. Diese EBS sind optimal differenziert und sind bereit für die Dissoziation. Durchflusszytometrie zeigte, dass 51% ± 0,8% der Zellen von der dissoziierten EBs hatte in GFP exprimierenden Zellen differenziert 5. In Schritt 5 Kultur these Motoneuronen in Gegenwart von GDNF, CNTF, BDNF, NT3 und Ergebnisse in Verlängerung der langen Vorsprünge axonalen. 1D zeigt das Aussehen des differenzierten Zellen 2 Tage nach dem Ausplattieren von dissoziierten EBs. Beachten Sie lange Neuriten sich von den Zellkörper der plattierten Zellen. Immunfluoreszenzfärbung zeigt, dass die GFP +-Zellen die pan-neuronalen Marker (Neurofilament-mittlerer Kettenlänge) und zwei Motoneuronen spezifische Marker, (Islet-1 und Cholinacetyltransferase, 2) zu exprimieren. <img alt="1" src="/files/ftp_upload/3813/3813fig1.jpg" /> Abbildung 1. Differenzierung von MES-Zellen in Motoneuronen (Bild von Wu et al modifiziert. 5). A) Schema der Differenzierung Protokoll von MES-Zellen zu Motoneuronen. B) Undifferenzierte Zellen bilden mES runde Kolonien auf der Oberseite eines Fibroblasten-Feeder-Schicht. Sie haben schwache GFP-Expression. C) MES-Zellen wurden von Feeder-Schichten getrennt und KulturvereineRot auf Low-Befestigung Gerichte zu EBs zu bilden. In den ersten beiden Tagen nach der Differenzierung wurden die Zellen auf 50 ng / ml Noggin, 20 ng / ml bFGF und 20 ng / ml FGF-8 ausgesetzt. Anschließend wurden sie bewogen, mit 1 uM Retinsäure und 1 uM Sonic-Hedgehog-Agonist SAG für 5 Tage zu unterscheiden. Differenzierte Zellen exprimiert mES starke GFP-Fluoreszenz. A) Nach dem 7-tägigen Differenzierung wurden EBs dissoziiert und vergoldet auf poly-DL-ornithine/laminin beschichteten Platten. Die differenzierten Zellen verlängert langen neuronalen Prozesse nach 2 Tagen in Kultur. Maßstab = 200 um. MN = motorischen Neurons. B, C und D sind Hellfeld-Bilder und B &#39;, C&#39; und D &#39;sind entsprechende Fluoreszenz-Bildern. <img alt="2" src="/files/ftp_upload/3813/3813fig2.jpg" /> Abbildung 2. Charakterisierung von MES-cell-derived Motoneuronen. Immunfluoreszenzfärbung für Neurofilament mittlerer Kettenlänge (NF-M, rot), ChAT (rot) und Islet-1 (rot) fiel mit GFP (grün) SuchbegriffMultisession. DAPI (blau) wurde verwendet, um die Kerne zu identifizieren. Balken = 50 um.

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	<li>Wichterle, H., Lieberam, I., Porter, J. A., Jessell, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Directed+differentiation+of+embryonic+stem+cells+into+motor+neurons.">Directed differentiation of embryonic stem cells into motor neurons.</a> Cell. 110, 385-397 (2002).</li><li>Miles, G. B. <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+motoneurons+derived+from+mouse+embryonic+stem+cells.">Functional properties of motoneurons derived from mouse embryonic stem cells.</a> J. Neurosci. 24, 7848-7858 (2004).</li><li>Wichterle, H., Peljto, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differentiation+of+mouse+embryonic+stem+cells+to+spinal+motor+neurons.">Differentiation of mouse embryonic stem cells to spinal motor neurons.</a> Curr. Protoc. Stem Cell. Biol. Chapter 1, Unit 1H.1.1-Unit 1H.1.9 (2008).</li><li>Kiris, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Embryonic+stem+cell-derived+motoneurons+provide+a+highly+sensitive+cell+culture+model+for+botulinum+neurotoxin+studies,+with+implications+for+high-throughput+drug+discovery.">Embryonic stem cell-derived motoneurons provide a highly sensitive cell culture model for botulinum neurotoxin studies, with implications for high-throughput drug discovery.</a> Stem Cell Res. 6, 195-205 (2011).</li><li>Wu, C. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Proteomic+assessment+of+a+cell+model+of+spinal+muscular+atrophy.">Proteomic assessment of a cell model of spinal muscular atrophy.</a> BMC Neurosci. 12, 25 (2011).</li><li>McMahon, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noggin-mediated+antagonism+of+BMP+signaling+is+required+for+growth+and+patterning+of+the+neural+tube+and+somite.">Noggin-mediated antagonism of BMP signaling is required for growth and patterning of the neural tube and somite.</a> Genes Dev. 12, 1438-1452 (1998).</li><li>Storey, K. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Early+posterior+neural+tissue+is+induced+by+FGF+in+the+chick+embryo.">Early posterior neural tissue is induced by FGF in the chick embryo.</a> Development. 125, 473-484 (1998).</li><li>Launay, C., Fromentoux, V., Shi, D. L., Boucaut, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+truncated+FGF+receptor+blocks+neural+induction+by+endogenous+Xenopus+inducers.">A truncated FGF receptor blocks neural induction by endogenous Xenopus inducers.</a> Development. 122, 869-880 (1996).</li><li>Sinha, S., Chen, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Purmorphamine+activates+the+Hedgehog+pathway+by+targeting+Smoothened.">Purmorphamine activates the Hedgehog pathway by targeting Smoothened.</a> Nat. Chem. Biol. 2, 29-30 (2006).</li><li>Chen, J. K., Taipale, J., Young, K. E., Maiti, T., Beachy, 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=Small+molecule+modulation+of+Smoothened+activity.">Small molecule modulation of Smoothened activity.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99, 14071-14076 (2002).</li><li>Lee, S. M., Danielian, P. S., Fritzsch, B., McMahon, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evidence+that+FGF8+signaling+from+the+midbrain-hindbrain+junction+regulates+growth+and+polarity+in+the+developing+midbrain.">Evidence that FGF8 signaling from the midbrain-hindbrain junction regulates growth and polarity in the developing midbrain.</a> Development. 124, 959-969 (1997).</li></ol>

Keine Interessenskonflikte erklärt.

Die Qualität der mES Zellen ist die kritischen Parameter zur effizienten Erzeugung von Motoneuronen. mES Zellen müssen auf PMEF kultiviert werden, um spontane Differenzierung zu verhindern. Die Zugabe von LIF hilft bei der Erhaltung der die MES-Zellen in einem undifferenzierten Zustand. Als MES-Zellen teilen sich alle 12 bis 15 h wurde das Kulturmedium verarmt rasch und muss täglich ersetzt werden. Effiziente Aktivierung des Shh-Weg ist ein kritischer Parameter benötigt, um Motoneuronen ...

<table border="1"><tbody><tr><td> Name des Reagenzes </td><td> Firma </td><td> Katalog-Nummer </td><td> Endkonzentration </td></tr><tr><td> PMEF </td><td> Millipore </td><td> PMEF-H </td><td> NA </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> PMEF Medium </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> DMEM </td><td> Invitrogen </td><td> 11965-118 </td><td> NA </td></tr><tr><td> FBS </td><td> Invitrogen </td><td> 16140-071 </td><td> 10% </td></tr><tr><td> L-Glutamin </td><td> Invitrogen </td><td> 25030-081 </td><td> 1% </td></tr><tr><td> Penicillin / Streptomycin </td><td> Invitrogen </td><td> 15240-063 </td><td> 1% </td></tr><tr><td></td><td></td&gt; <td></td><td></td></tr><tr><td> mES Medium </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> DMEM </td><td> StemCell Technologies </td><td> 36250 </td><td> NA </td></tr><tr><td> ES-Zell-Qualifizierte FBS </td><td> Invitrogen </td><td> 16141-079 </td><td> 15% </td></tr><tr><td> Glutamax-I </td><td> Invitrogen </td><td> 35050-061 </td><td> 1% </td></tr><tr><td> Nicht-essentielle Aminosäuren </td><td> Invitrogen </td><td> 11140-050 </td><td> 1% </td></tr><tr><td> Nucleosides </td><td> Millipore </td><td> ES-008-D </td><td> 1% </td></tr><tr><td> β-Mercaptoethanol </td><td> Millipore </td><td> ES-007-E </td><td> 0,1 mM </td></tr><tr><td> Penicillin / Streptomycin </td><td> Millipore </td><td> TMS-AB2-C </td><td> 1% </td></tr><tr><td> LIF </td><td> Millipore </td><td&gt; LIF2010 </td><td> 10 ng / ml </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> Neuronale Differenzierung Medium </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> DMEM </td><td> StemCell Technologies </td><td> 36250 </td><td> NA </td></tr><tr><td> ES Cult FBS </td><td> StemCell Technologies </td><td> 06905 </td><td> 15% </td></tr><tr><td> Nicht-essentielle Aminosäuren </td><td> Invitrogen </td><td> 11140-050 </td><td> 1% </td></tr><tr><td> Mono-thio Glycerin </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> M-6145 </td><td> 1mM </td></tr><tr><td> Birne </td><td> Invitrogen </td><td> PHC1506 </td><td> 50 ng / ml </td></tr><tr><td> FGF-8 </td><td> Invitrogen </td><td> PHG0274 </td><td> 20 ng / ml </td></tr><tr><td> bFGF </td><td> Invitrogen </td><td> PHG0024 </td><td> 20 ng / ml </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> MND Medium (Differenzierung) </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> ES-Cult Basal Medium-A </td><td> StemCell Technologies </td><td> 5801 </td><td> NA </td></tr><tr><td> Knockout Serumersatz </td><td> Invitrogen </td><td> 10828-028 </td><td> 10% </td></tr><tr><td> N-2 Ergänzung </td><td> Invitrogen </td><td> 17502-048 </td><td> 1% </td></tr><tr><td> ITS Supplement-B </td><td> StemCell Technologies </td><td> 07155 </td><td> 1% </td></tr><tr><td> Askorbinsäure </td><td> StemCell Technologies </td><td> 07157 </td><td> 1% </td></tr><tr><td> Penicillin / Streptomycin </td><td> Millipore </td><td> TMS-AB2-C </td><td> 1% </td></tr><tr><td> Glutamax-I </td><td>Invitrogen </td><td> 35050-061 </td><td> 1% </td></tr><tr><td> D-Glucose </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> G-8270 </td><td> 0,15% in D 2 H 2 O </td></tr><tr><td> Fibronektin </td><td> StemCell Technologies </td><td> 07159 </td><td> 5 pg / ml </td></tr><tr><td> Heparin </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> H3149 </td><td> 20 ug / ml in D 2 H 2 O </td></tr><tr><td> β-Mercaptoethanol </td><td> Millipore </td><td> ES-007-E </td><td> 0,1 mM </td></tr><tr><td> Retinsäure </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> R-2625 </td><td> 1 uM </td></tr><tr><td> SAG </td><td> EMD Chemicals </td><td> 566660 </td><td> 1 uM </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> MND Medium (Motor Neuron Kultur) </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> ES-Cult Basal Medium-A </td><td> StemCell Technologies </td><td> 5801 </td><td> NA </td></tr><tr><td> Knockout Serumersatz </td><td> Invitrogen </td><td> 10828-028 </td><td> 10% </td></tr><tr><td> N-2 Ergänzung </td><td> Invitrogen </td><td> 17502-048 </td><td> 1% </td></tr><tr><td> ITS Supplement-B </td><td> StemCell Technologies </td><td> 07155 </td><td> 1% </td></tr><tr><td> Askorbinsäure </td><td> StemCell Technologies </td><td> 07157 </td><td> 1% </td></tr><tr><td> Penicillin / Streptomycin </td><td> Millipore </td><td> TMS-AB2-C </td><td> 1% </td></tr><tr><td> Glutamax-I </td><td> Invitrogen </td><td> 35050-061 </td><td> 1% </td></tr><tr><td> D-Glucose </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> G-8270 </td><td> 0,15% in D 2 H 2 O </td></tr><tr><td> Fibronektin </td><td> StemCell Technologies </td><td> 07159 </td><td> 5 pg / ml </td></tr><tr><td> Heparin </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> H3149 </td><td> 20 ug / ml in D 2 H 2 O </td></tr><tr><td> β-Mercaptoethanol </td><td> Millipore </td><td> ES-007-E </td><td> 0,1 mM </td></tr><tr><td> BDNF </td><td> R &amp; D Systems </td><td> 248-BD-005/CF </td><td> 10 ng / ml </td></tr><tr><td> CNTF </td><td> R &amp; D Systems </td><td> 257-NY-010/CF </td><td> 10 ng / ml </td></tr><tr><td> GDNF </td><td> R &amp; D Systems </td><td> 212-GD-010/CF </td><td> 10 ng / ml </td></tr><tr><td> NT-3 </td><td> R &amp; D Systems </td><td> 267-N3-005/CF </td><td> 10 ng / ml </td></tr></tbody></table> NA = Nicht anwendbar. Tabelle 1. PMEF und Medien für MES-Zellkultur oder Differenzierung. <table border="1"><tbody><tr><td> &lt;strong&gt; Name des Reagenzes </td><td> Firma </td><td> Katalog-Nummer </td><td> Endkonzentration </td></tr><tr><td> 0,1% Gelatine </td><td> StemCell Technologies </td><td> 07903 </td><td> NA </td></tr><tr><td> Poly-DL-ornithin </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> P0421 </td><td> 0,1 mg / ml in D 2 H 2 O </td></tr><tr><td> Mauslaminin </td><td> Millipore </td><td> CC095 </td><td> 2 pg / ml in PBS </td></tr><tr><td> 0,25% Trypsin / EDTA </td><td> StemCell Technologies </td><td> 07901 </td><td> NA </td></tr><tr><td> Accumax </td><td> Millipore </td><td> SCR006 </td><td> NA </td></tr></tbody></table> NA = Nicht anwendbar. Tabelle 2. Reagenzien für die Beschichtung und Dissoziation.

efficient differentiation of mouse embryonic stem cells into motor neurons

Direkte Differenzierung von embryonalen Stammzellen (ES)-Zellen in funktionelle Motoneuronen stellt eine viel versprechende Quelle für Krankheiten Mechanismen zu studieren, zu neuer Wirkstoffe zu screenen und zu neuen Therapien für Motoneuronen-Krankheiten wie zum Beispiel Spinale Muskelatrophie (SMA) und Amyotrophe Lateralsklerose entwickeln ( ALS). Viele aktuelle Protokolle verwenden eine Kombination von Retinsäure (RA) und Sonic Hedgehog (Shh) an embryonalen Stammzellen der Maus (mES) Zellen in Motoneuronen 4.1 differenzieren. Allerdings ist die Effizienz der Differenzierung mES Zellen in Motoneuronen nur mit mäßigem Erfolg erfüllt. Wir haben eine zweistufige Differenzierung Protokoll Nr. 5, das verbessert die Differenzierung Effizienz im Vergleich zu derzeit etablierten Protokollen entwickelt. Der erste Schritt besteht darin, die neuralization durch Zugabe von Noggin und Fibroblasten-Wachstumsfaktoren (FGFs) erweitern. Noggin ist ein knochenmorphogenetisches Protein (BMP)-Antagonisten und in Neuralinduktion gebracht einach der Standard-Modell der Neurogenese und führt zur Bildung der vorderen neuronalen Strukturieren 6. FGF wirkt synergistisch mit Noggin bei der Induktion von Nervengewebe Bildung durch die Förderung einer hinteren neuronalen Identität 9.7. In diesem Schritt wurden mES Zellen mit Noggin, bFGF und FGF-8 für zwei Tage grundiert werden, um neuronale Differenzierung in Richtung Linien zu präsentieren. Der zweite Schritt besteht darin, Motoneuronen-Spezifikation zu induzieren. Noggin / FGFs ausgesetzt mES Zellen wurden mit RA und einer Shh-Agonisten, Agonisten Smoothened (SAG), für weitere 5 Tage inkubiert, um Motoneuronen Generation zu erleichtern. Um die Differenzierung von MES in die Motor-Neuronen zu beobachten, verwendeten wir eine ES-Zelllinie von einer transgenen Maus exprimiert eGFP unter der Kontrolle des Promotors Motoneuronen Hb9 1 abgeleitet. Mit diesem robusten Protokoll erzielten wir 51 ± 0,8% der Differenzierung Effizienz (n = 3, p &lt;0,01, Student t-Test) 5. Die Ergebnisse der ImmunfluoreszenzFärbung zeigte, dass GFP +-Zellen die Motoneuronen spezifische Marker, Islet-1 und Cholin Acetyltransferase (ChAT) auszudrücken. Unsere Zwei-Schritt-Protokoll Differenzierung bietet eine effiziente Möglichkeit an MES-Zellen in spinalen motorischen Neuronen zu differenzieren.

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Efficient Differentiation of Mouse Embryonic Stem Cells into Motor Neurons

Wir entwickelten ein neues Protokoll, um die Effizienz der in vitro Differenzierung von embryonalen Stammzellen der Maus in Motoneuronen zu verbessern. Die differenzierten ES-Zellen erworbenen motorischen Neuronen verfügt wie durch die Expression von neuronalen und motorischen Neurons Marker mit Hilfe von immunhistochemischen Techniken nachgewiesen.

Effiziente Differenzierung von embryonalen Stammzellen der Maus in Motoneuronen

Direct differentiation of embryonic stem (ES) cells into functional  motor neurons represents a promising resource to study disease mechanisms, to  screen ...

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Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Biology

22.2K Aufrufe.  Alfred I. duPont Hospital for Children. Wir entwickelten ein neues Protokoll, um die Effizienz der in vitro Differenzierung von embryonalen Stammzellen der Maus in Motoneuronen zu verbessern. Die differenzierten ES-Zellen erworbenen motorischen Neuronen verfügt wie durch die Expression von neuronalen und motorischen Neurons Marker mit Hilfe von immunhistochemischen Techniken nachgewiesen.

Serie: Efficient Differentiation of Mouse Embryonic Stem Cells into Motor Neurons

Neural Differentiation of Mouse Embryonic Stem Cells in Serum-free Monolayer Culture

The ability to differentiate mouse embryonic stem cells (ESC) to neural progenitors allows the study of the mechanisms controlling neural specification as well as the generation of mature neural cell types for further study. In this protocol we describe a method for the differentiation of ESC to neural progenitors using serum-free, monolayer culture. The method is scalable, efficient and results in production of ~70% neural progenitor cells within 4 - 6 days. It can be applied to ESC from various strains grown under a variety of conditions. Neural progenitors can be allowed to differentiate further into functional neurons and glia or analyzed by microscopy, flow cytometry or molecular techniques. The differentiation process is amenable to time-lapse microscopy and can be combined with the use of reporter lines to monitor the neural specification process. We provide detailed instructions on media preparation and cell density optimization to allow the process to be applied to most ESC lines and a variety of cell culture vessels.

This protocol describes in detail the method for generating neural progenitors from embryonic stem cells using a serum-free monolayer method. These progenitors can be used to derive mature neural cell types or to study the process of neural specification and is amenable to multiwell format scaling for compound screening.

Neuronale Differenzierung von embryonalen Stammzellen der Maus in Serum-freiem Monolayer-Kultur

The ability to differentiate mouse embryonic stem cells (ESC) to neural progenitors allows the study of the mechanisms controlling neural specification as ...

Forschung

Entwicklungsbiologie

Efficient Neural Differentiation using Single-Cell Culture of Human Embryonic Stem Cells

In vitro differentiation of human embryonic stem cells (hESCs) has transformed the ability to study human development on both biological and molecular levels and provided cells for use in regenerative applications. Standard approaches for hESC culture using colony type culture to maintain undifferentiated hESCs and embryoid body (EB) and rosette formation for differentiation into different germ layers are inefficient and time-consuming. Presented here is a single-cell culture method using hESCs instead of a colony-type culture. This method allows maintenance of the characteristic features of undifferentiated hESCs, including expression of hESC markers at levels comparable to colony type hESCs. In addition, the protocol presents an efficient method for neural progenitor cell (NPC) generation from single-cell type hESCs that produces NPCs within 1 week. These cells highly express several NPC marker genes and can differentiate into various neural cell types, including dopaminergic neurons and astrocytes. This single-cell culture system for hESCs will be useful in investigating the molecular mechanisms of these processes, studies of certain diseases, and drug discovery screens.

Presented here is a protocol for the generation of a single-cell culture of human embryonic stem cells and their subsequent differentiation into neural progenitor cells. The protocol is simple, robust, scalable, and suitable for drug screening and regenerative medicine applications.

Effiziente neuronale Differenzierung mit einzelzellischer Kultur menschlicher embryonaler Stammzellen

In vitro differentiation of human embryonic stem cells (hESCs) has transformed the ability to study human development on both biological and molecular ...

Differentiation and Characterization of Neural Progenitors and Neurons from Mouse Embryonic Stem Cells

We describe the step-by-step procedure for culturing and differentiating mouse embryonic stem cells into neuronal lineages, followed by a series of assays to characterize the differentiated cells. The E14 mouse embryonic stem cells were used to form embryoid bodies through the hanging drop method, and then induced to differentiate into neural progenitor cells by retinoic acid, and finally differentiated into neurons. Quantitative&#160;reverse transcription&#160;polymerase chain reaction (RT-qPCR) and immunofluorescence experiments revealed that the neural progenitors and neurons exhibit corresponding markers (nestin for neural progenitors and neurofilament for neurons) at day 8 and 12 post-differentiation, respectively. Flow cytometry experiments on an E14 line expressing a Sox1 promoter-driven GFP reporter showed that about 60% of cells at day 8 are GFP positive, indicating the successful differentiation of neural progenitor cells at this stage. Finally, RNA-seq analysis was used to profile the global transcriptomic changes. These methods are useful for analyzing the involvement of specific genes and pathways in regulating the cell identity transition during neuronal differentiation.

We describe the procedure for the in vitro differentiation of mouse embryonic stem cells into neuronal cells using the hanging drop method. Furthermore, we perform a comprehensive phenotypic analysis through RT-qPCR, immunofluorescence, RNA-seq, and flow cytometry.

Differenzierung und Charakterisierung neuronaler Vorläufer und Neuronen aus embryonalen Stammzellen der Maus

We describe the step-by-step procedure for culturing and differentiating mouse embryonic stem cells into neuronal lineages, followed by a series of assays ...

Differentiation of Embryonic Stem Cells into Oligodendrocyte Precursors

Oligodendrocytes are the myelinating cells of the central nervous system. For regenerative cell therapy in demyelinating diseases, there is significant interest in deriving a pure population of lineage-committed oligodendrocyte precursor cells (OPCs) for transplantation. OPCs are characterized by the activity of the transcription factor Olig2 and surface expression of a proteoglycan NG2. Using the GFP-Olig2 (G-Olig2) mouse embryonic stem cell (mESC) reporter line, we optimized conditions for the differentiation of mESCs into GFP+Olig2+NG2+ OPCs. In our protocol, we first describe the generation of embryoid bodies (EBs) from mESCs. Second, we describe treatment of mESC-derived EBs with small molecules: (1) retinoic acid (RA) and (2) a sonic hedgehog (Shh) agonist purmorphamine (Pur) under defined culture conditions to direct EB differentiation into the oligodendroglial lineage. By this approach, OPCs can be obtained with high efficiency (&gt;80%) in a time period of 30 days. Cells derived from mESCs in this protocol are phenotypically similar to OPCs derived from primary tissue culture. The mESC-derived OPCs do not show the spiking property described for a subpopulation of brain OPCs in situ. To study this electrophysiological property, we describe the generation of spiking mESC-derived OPCs by ectopically expressing NaV1.2 subunit. The spiking and nonspiking cells obtained from this protocol will help advance functional studies on the two subpopulations of OPCs.

We describe a small molecule-based protocol for differentiation of mouse embryonic stem cells into oligodendrocyte precursor cells (OPCs). This protocol generates Olig2+NG2+ OPCs with high efficiency by 30 days of differentiation. We also describe a method to generate "spiking" OPCs that can fire action potentials.

Differenzierung von embryonalen Stammzellen in Oligodendrozyten Precursors

Oligodendrocytes are the myelinating cells of the central nervous system. For regenerative cell therapy in demyelinating diseases, there is significant ...

Biologie

Differentiation of Mouse Embryonic Stem Cells into Cortical Interneuron Precursors

GABAergic cortical interneurons are a heterogeneous population of cells that play critical roles in regulating the output of excitatory pyramidal neurons as well as synchronizing the outputs of pyramidal neuron ensembles. Deficits in interneuron function have been implicated in a variety of neuropsychiatric disorders, including schizophrenia, autism, and epilepsy. The derivation of cortical interneurons from embryonic stem cells not only allows for the study of their development and function, but provides insight into the molecular mechanisms underlying the pathogenesis of cortical interneuron-related disorders. Interneurons also have the remarkable capacity to survive, migrate, and integrate into host cortical circuitry post-transplantation, making them ideal candidates for use in cell-based therapies. Here, we present a scalable, highly efficient, modified embryoid body-to-monolayer method for the derivation of Nkx2.1-expressing interneuron progenitors and their progeny from mouse embryonic stem cells (mESCs). Using a Nkx2.1::mCherry:Lhx6::GFP dual reporter mESC line, Nkx2.1 progenitors or their Lhx6-expressing post-mitotic progeny can be isolated via fluorescence-activated cell sorting (FACS) and subsequently used in a number of downstream applications. We also provide methods to enrich for parvalbumin (PV) or somatostatin (SST) interneuron subgroups, which may be helpful for studying aspects of fate determination or for use in therapeutic applications that would benefit from interneuron subgroup-enriched transplantations.

This protocol describes a method for generating cortical interneuron progenitors and post-mitotic interneuron precursors from mouse embryonic stem cells using a modified embryoid body-to-monolayer method. These progenitors/precursors can be used in vitro or fluorescently sorted and transplanted into neonatal neocortex for studying fate determination, or used in therapeutic applications.

Differenzierung der embryonalen Stammzellen der Maus in kortikalen Interneuron Vorstufen

GABAergic cortical interneurons are a heterogeneous population of cells that play critical roles in regulating the output of excitatory pyramidal neurons ...

Neurowissenschaften

Conversion of Human Induced Pluripotent Stem Cells (iPSCs) into Functional Spinal and Cranial Motor Neurons Using PiggyBac Vectors

We describe here a method to obtain functional spinal and cranial motor neurons from human induced pluripotent stem cells (iPSCs). Direct conversion into motor neuron is obtained by ectopic expression of alternative modules of transcription factors, namely Ngn2, Isl1 and Lhx3 (NIL) or Ngn2, Isl1 and Phox2a (NIP). NIL and NIP specify, respectively, spinal and cranial motor neuron identity. Our protocol starts with the generation of modified iPSC lines in which NIL or NIP are stably integrated in the genome via a piggyBac transposon vector. Expression of the transgenes is then induced by doxycycline and leads, in 5 days, to the conversion of iPSCs into MN progenitors. Subsequent maturation, for 7 days, leads to homogeneous populations of spinal or cranial MNs. Our method holds several advantages over previous protocols: it is extremely rapid and simplified; it does not require viral infection or further MN isolation; it allows generating different MN subpopulations (spinal and cranial) with a remarkable degree of maturation, as demonstrated by the ability to fire trains of action potentials. Moreover, a large number of motor neurons can be obtained without purification from mixed populations. iPSC-derived spinal and cranial motor neurons can be used for in vitro modeling of Amyotrophic Lateral Sclerosis and other neurodegenerative diseases of the motor neuron. Homogeneous motor neuron populations might represent an important resource for cell type specific drug screenings.

Conversion of Human Induced Pluripotent Stem Cells iPSCs into Functional Spinal and Cranial Motor Neurons Using PiggyBac Vectors

This protocol allows rapid and efficient conversion of induced pluripotent stem cells into motor neurons with a spinal or cranial identity, by ectopic expression of transcription factors from inducible piggyBac vectors.

Umwandlung von vom Menschen induktiven Pluripotent-Stammzellen (iPSCs) in funktionale Wirbelsäulen-und Krankheitsanleitungsneuronen mit PiggyBac-Vektoren

We describe here a method to obtain functional spinal and cranial motor neurons from human induced pluripotent stem cells (iPSCs). Direct conversion into ...

Neuronal Differentiation from Mouse Embryonic Stem Cells In vitro

The neural differentiation of mouse embryonic stem cells (mESCs) is a potential tool for elucidating the key mechanisms involved in neurogenesis and potentially aid in regenerative medicine. Here, we established an efficient and low cost method for neuronal differentiation from mESCs in vitro, using the strategy of combinatorial screening. Under the conditions defined here, the 2-day embryoid body formation + 6-day retinoic acid induction protocol permits fast and efficient differentiation from mESCs into neural precursor cells (NPCs), as seen by the formation of well-stacked and neurite-like A2lox and 129 derivatives that are Nestin positive. The healthy state of embryoid bodies and the timepoint at which retinoic acid (RA) is applied, as well as the RA concentrations, are critical in the process. In the subsequent differentiation from NPCs into neurons, N2B27 medium II (supplemented by Neurobasal medium) could better support the long term maintenance and maturation of neuronal cells. The presented method is highly efficiency, low cost and easy to operate, and can be a powerful tool for neurobiology and developmental biology research.

Here, we established a low cost and easy to operate method that directs fast and efficient differentiation from embryonic stem cells into neurons. This method is suitable for popularization among laboratories and can be a useful tool for neurological research.

Neuronale Differenzierung von Maus embryonalen Stammzellen In vitro

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

Differentiating Mouse Embryonic Stem Cells into a Networked Neuron Population

Source: Hubbard, K. et al., <a href="https://appjove.unicartagenaproxy.elogim.com/v/52361">Functional Evaluation of Biological Neurotoxins in Networked Cultures of Stem Cell-derived Central Nervous System Neurons.</a>&#160;J. Vis. Exp. (2015).
This video demonstrates a technique for embryonic stem cell differentiation into a networked population of neurons with functioning synapses. It outlines the steps involved in embryonic stem cell differentiation into neurons, induction of neuronal network formation, and enrichment of the culture with networked neurons.

Differenzierung embryonaler Stammzellen der Maus zu einer vernetzten Neuronenpopulation

1. Neuronal Differentiation
NOTE: Conduct steps 1.1 - 1.5 before noon and step 1.7 after noon. An overview of the differentiation procedures is presented ...

JoVE Encyclopedia of Experiments

Neuroscience

Neuronal Culture Techniques

Advanced Neuronal Models

Differentiation of Spinal Cord Neural Progenitor Cells into Motor Neurons

If the neural progenitor cell cultures were frozen, thaw them. After medium exchange and PBS rinsing as described in the manuscript, change the medium with a motor neuron differentiation medium containing 0.02 micromolar cytosine arabinoside.
Then, incubate the cells for 48 hours at 37 degrees Celsius and 5% carbon dioxide when glial-committed progenitors emerge as single proliferating flat cells under post-mitotic motor neuron progenitors aggregated in cell clusters. Later, perform medium exchange as indicated in the manuscript.

Differenzierung von neuralen Vorläuferzellen des Rückenmarks in Motoneuronen

EoE Sub Articles

Differentiation of Neural Progenitor Cells into Neurons

Seed about 500,000 mouse embryonic stem cell derivatives in 2 milliliters of basal differentiation medium per well onto the 0.1% gelatin-coated plates. Randomly divide the derivatives into three groups in order to test three phase II differentiation protocols. Incubate the plate for six hours. Then, wash the cells twice with 2 milliliters of PBS and add 2 milliliters of basal differentiation medium, N2 B27 medium 1, or N2 B27 medium 2 to each well, depending on the protocol. Place the plates into the incubator, and allow the cells to differentiate for another 10 days, changing the corresponding medium every two days.