Name: neural differentiation of mouse embryonic stem cells in serum-free monolayer culture
Uploaded: 2015-05-14T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 9 s
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Work was funded by a Development and Promotion of Science and Technology scholarship from the Thai Ministry for Education to W.W. and grants from Tenovus and the Anonymous Trust to M.P.S.

1. Preparación de Medios NOTA: El protocolo se basa en el uso de una mezcla de dos por separado medios de comunicación: DMEM / F12 suplementado con suplemento N2 modificado y Neurobasal suplementado con suplemento B27, típicamente en una relación 1: 1. <ol><li> Preparar el suplemento N2 modificado por mezcla de los componentes en un tubo de 15 ml. No vórtice o filtrar esto; mezclar invirtiendo el tubo hasta que la solución es clara. <ol><li> Comience con la pipeta 7,2 ml de DMEM / F12, a continuación, añadir 1 ml de 25 mg / ml de insulina (compuesto en HCl 0,01 M) y mezclar bien invirtiendo el tubo. Se tarda un par de minutos hasta que la solución es clara. </li><li> Añadir 1 ml de 100 mg / ml, apo-transferrina (compuesto en agua), 33 l de 0,6 mg / ml progesternone (compuestos en etanol), 100 l de 160 mg / ml (1 M) putrescina (compuesto en el agua ), 10 l de selenito de sodio 3 mM (compuesto en agua) y 666 l de 7,5% de albúmina de suero bovino y mezclar bien el tubo. Alícuota en 2,5 ml y se almacena a -20 °C durante un máximo de 2 meses. </li></ol></li><li> Preparar los medios de comunicación. <ol><li> Para 250 ml de DMEM / F12 añadir 2,5 ml de N2. Mezclar bien pero no sacuda o filtro. </li><li> Para 250 ml de Neurobasal noticias agregar 5 ml de suplemento de B27. Mezclar bien pero no sacuda o filtro. </li><li> Mezclar los medios de comunicación de los pasos 1.2.1 y 1.2.2 en una proporción de 1: 1. En algunos casos una mezcla 1: 3 puede ser necesaria (complementado como la mezcla 1: 1 en el paso 1.2.4). </li><li> Para la mezcla de añadir 0,5 ml de L-glutamina (concentración final 0,2 mM) y 3,5 l de 2-mercaptoetanol (concentración final 0,1 mM) y mezclar bien sin agitación. Almacene el papel a 4 ° C durante un máximo de 3 semanas y evitar la exposición a la luz. Esta mezcla final se llama N2B27. </li></ol></li><li> Preparar la solución de gelatina. <ol><li> Preparar una solución de gelatina al 1% en agua ultrapura y autoclave a 121 ° C, 15 psi, durante 15 min. Es importante que la botella se utiliza para esto es completamente limpio de los detergentes o desinfectantes, por lo que se recomienda que una nueva botella esutilizado para esto y es sólo alguna vez se enjuaga en agua ultrapura entre usos. Alícuota la solución al 1% en 50 ml alícuotas y mantenga a 4 ° C durante meses. </li><li> Calentar una alícuota del 1% de gelatina en un baño de agua a 37 ° C hasta que se disuelva y añadir a 500 ml de solución salina tamponada con fosfato caliente (PBS). Mezclar bien y pipetear suficiente para cubrir el fondo de cada pocillo o placa. Permitir la gelatina para recubrir la superficie de al menos 30 minutos. </li></ol></li></ol> 2. Plating las células NOTA: Este protocolo se aplica igualmente a ESC de ratón cultivadas en 10% de suero con el factor inhibidor de la leucemia (LIF), la sustitución de suero con LIF o medio libre de suero con LIF y proteína morfogenética ósea 4 (BMP4) o inhibidores de MEK y GSK3 (medios 2i) con o sin LIF. Sin embargo, el momento y la eficiencia de la diferenciación pueden variar en función de los medios de comunicación y las células (véase la discusión). Para los experimentos que se muestran aquí utilizamos la línea 46C ratón ESC (que tiene un reportero EGFP noqueó en one de los alelos Sox1 endógenos), que se cultiva en GMEM con 10% de suero y LIF. Para obtener resultados óptimos es importante que las células se disocian y se volvieron a sembrar en los medios N2B27; simplemente cambiando de medios de comunicación de GMEM / suero / LIF a N2B27 siempre resulta en una eficiencia de diferenciación reducida en comparación con resiembra las células. <ol><li> Cultivar las células en GMEM con 10% de suero, piruvato de sodio 1 mM, aminoácidos no esenciales 1x, 0,1 M 2-mercaptoetanol, y 100 unidades / LIF 13 ml. Para conseguir una cultura subconfluente de ratón CES, la placa 1 x 10 6 células en un cultivo en matraz T25 que se llevará a 2-3 días. </li><li> Observar las células bajo el microscopio de campo claro. Cuando las células son subconfluent y listo para pasaje, enjuagarlos dos veces en PBS. Añadir 1 ml de reactivo de disociación de células y volver a la incubadora durante 2 - 5 min. Aunque la tripsina y otras enzimas también pueden ser utilizados para la disociación celular, que pueden tener un impacto negativo en la unión de células de modo que las densidades de chapado tendrán que ser Adjusted. </li><li> Una vez que las células están empezando a levantar de la placa, toque el recipiente para desalojar en una sola suspensión celular. Recoger las células en un total de 10 ml de medios de comunicación y de disociación celular reactivo y pipeta en un tubo de centrífuga de 15 ml. </li><li> Girar las células a 300 xg durante 3 min a TA. </li><li> Aspirar cuidadosamente el sobrenadante y resuspender el precipitado en 10 ml de pre-calentado N2B27 pipeteando arriba y abajo de 3 - 5 veces. Cuando pipeteando la suspensión hacia abajo, pipeta contra el lado del tubo para evitar la creación de burbujas. Contar las células con un contador de células automatizado o un hemocitómetro y registrar la concentración. </li><li> Preparar una suspensión de células que contiene el número deseado de células por unidad de volumen que se plateado por pocillo en pre-calentado N2B27. Una densidad de 10.500 células por cm 2 en una placa de 6 pocillos (es decir, 1 x 10 5 células por pocillo de una placa de 6 pocillos) es óptima. Ver Tabla 1 para sugerido número de células por cm 2 y plavolúmenes de medios ting para una variedad de recipientes de cultivo celular. </li><li> Aspirar la gelatina del recipiente de cultivo y la placa la suspensión celular de acuerdo con la densidad y el volumen sugerido en la Tabla 1. No agitar las placas ya que esto concentrar las células hasta el centro. Coloque las culturas en una incubadora húmeda a 37 ° C, 5% de CO 2. </li><li> Cambie medios cada 1 - 2 días reemplazando todos los medios de comunicación con N2B27 fresco. Pipeta suavemente como el lavado de las células podría afectar la densidad y disminuir la eficiencia de la diferenciación en los siguientes días. Dónde viabilidad inicial después de la siembra es pobre, la placa de las células en una mezcla 1: 3 de los medios de comunicación N2 y complementados-B27 y cambiarlo a N2B27 después de los dos primeros días. Las células se empiezan a diferenciar y deben mostrar la expresión Sox1 (visible por fluorescencia verde del reportero en la línea celular 46C utilizado aquí) dentro de 4-6 días. </li></ol> 3. La tinción de inmunofluorescencia NOTE: El protocolo se puede aplicar a cualquier tipo de recipiente. El volumen de cada reactivo se describe por pocillo de placa de 6 pocillos y se puede escalar a cualquier superficie. Replating no se recomienda debido a la viabilidad baja después. <ol><li> Quitar medio de diferenciación y fijar las células mediante la adición de 500 l de 4% (v / v) paraformaldehído, dejar durante 15 min. </li><li> Lavar y permeabilizar las células con 2 ml de PBS-T (solución salina tamponada con fosfato con 0,5% (v / v) de Tween-20) dos veces. Las células se pueden mantener en PBS-T para un máximo de 2 meses a 4 ° C. </li><li> Reemplazar PBS-T con 1 ml de PBS-T con 10% (v / v) de suero (de la misma especie que el anticuerpo secundario). Incubar 1 hora en el balancín placa a temperatura ambiente para bloquear cualquier unión no específica. </li><li> Después de 1 hora, se lavan las células dos veces con 2 ml de PBS-T, y se incuban en 500 l de IgG de ratón contra βIII-tubulina (diluido 1: 1000 en PBS-T con 10% de suero). Poner en el plato oscilante, y dejar de O / N a 4 ° C. </li><li> Desde este paso, siempre proteger el buquede la luz. Lavar las células dos veces con PBS-T, a continuación, añadir 500 l de anticuerpo anti-IgG de ratón marcado con fluorescencia (diluido a 2 g / ml en PBS-T con 10% de suero). Póngalo en la placa oscilante durante 1 hora a temperatura ambiente. </li><li> Enjuagar las células dos veces con PBS-T, a continuación, añadir 500 l de DAPI (diluido a 0,5 mg / ml en PBS-T) y se deja durante 5 min. </li><li> Lavar las células de nuevo y mantenerlos en PBS-T. Las células están listas para ser fotografiados y se pueden mantener durante un máximo de 2 semanas a 4 ° C. Tenga en cuenta que la señal de las buenas prácticas agrarias se desvanece con el tiempo por lo que es inapropiado comparar la intensidad de las buenas prácticas agrarias de células fijadas y en directo o de células fijadas en diferentes momentos. </li></ol>

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	<li>Smith, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Embryo-derived+stem+cells:+of+mice+and+men.">Embryo-derived stem cells: of mice and men.</a> Annu Rev Cell Dev Biol. 17, 435-462 (2001).</li><li>Bain, G., Kitchens, D., Yao, M., Huettner, J. E., Gottlieb, D. I. <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+cells+express+neuronal+properties+in+vitro.">Embryonic stem cells express neuronal properties in vitro.</a> Dev. Biol. 168, 342-357 (1995).</li><li>Fraichard, 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=In+vitro.+differentiation+of+embryonic+stem+cells+into+glial+cells+and+functional+neurons.">In vitro. differentiation of embryonic stem cells into glial cells and functional neurons.</a> J. Cell Sci. 108, 3181-3188 (1995).</li><li>Strubing, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differentiation+of+pluripotent+embryonic+stem+cells+into+the+neuronal+lineage+in+vitro+gives+rise+to+mature+inhibitory+and+excitatory+neurons.">Differentiation of pluripotent embryonic stem cells into the neuronal lineage in vitro gives rise to mature inhibitory and excitatory neurons.</a> Mech. Dev. 53, 275-287 (1995).</li><li>Stavridis, M. P., Smith, A. 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M., 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=Elevated+O-GlcNAc+Levels+Activate+Epigenetically+Repressed+Genes+and+Delay+Mouse+ESC+Differentiation+Without+Affecting+Naive+to+Primed+Cell+Transition.">Elevated O-GlcNAc Levels Activate Epigenetically Repressed Genes and Delay Mouse ESC Differentiation Without Affecting Naive to Primed Cell Transition.</a> Stem Cells. 32, 2605-2615 (2014).</li><li>Kunath, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=FGF+stimulation+of+the+Erk1/2+signalling+cascade+triggers+transition+of+pluripotent+embryonic+stem+cells+from+self-renewal+to+lineage+commitment.">FGF stimulation of the Erk1/2 signalling cascade triggers transition of pluripotent embryonic stem cells from self-renewal to lineage commitment.</a> Development. 134, 2895-2902 (2007).</li><li>Dani, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Paracrine+induction+of+stem+cell+renewal+by+LIF-deficient+cells:+a+new+ES+cell+regulatory+pathway.">Paracrine induction of stem cell renewal by LIF-deficient cells: a new ES cell regulatory pathway.</a> Dev Biol. 203, 149-162 (1998).</li><li>Smith, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Culture+and+differentiation+of+embryonic+stem+cells.">Culture and differentiation of embryonic stem cells.</a> Journal of Tissue Culture Methods. 13, 89-94 (1991).</li><li>Aubert, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Screening+for+mammalian+neural+genes+via+fluorescence-activated+cell+sorter+purification+of+neural+precursors+from+Sox1-gfp+knock-in+mice.">Screening for mammalian neural genes via fluorescence-activated cell sorter purification of neural precursors from Sox1-gfp knock-in mice.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. 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The authors have nothing to disclose.

El protocolo de diferenciación neural monocapa ha estado en uso durante más de una década 6. El protocolo es altamente eficiente, compuesto de medio definido, y hecho en un sistema monocapa que hace que el sistema sea más aplicable para preclínica (por ejemplo, detección de drogas) utiliza. Sin embargo, hay algunos factores críticos que determinan la eficiencia de diferenciación. Este artículo señala los factores y la solución para cada obstáculo. Densidad de ...

Las células madre embrionarias son células pluripotentes derivadas de embrión temprano con la capacidad de proliferar indefinidamente in vitro conservando la capacidad de diferenciarse en todos los tipos celulares adulto siguientes reintroducción en un embrión etapa apropiada (mediante la formación de una quimera), la inyección en singénicos o inmunocomprometidos hosts (mediante la formación de un teratoma) o in vitro sujetos a las señales apropiadas 1. La diferenciación in vitro de células madre embrionarias de ratón en linajes neuronales fue descrita por primera vez en 1995 y consistió en la formación de agregados de suspensión multicelulares (cuerpos embrionarios, EBS) en medios que contienen suero complementado con el ácido retinoico morfógeno 2-4. Desde entonces una variedad de protocolos han sido desarrollados para permitir la diferenciación neural 5. Muchos todavía utilizar la agregación, otros co-cultivo con la inducción de tipos de células y varios implican el uso de medios libres de suero. Todos los protocolos tienen ventajas unasnd desventajas y la naturaleza precisa de neural o células neuronales producidas también varía de acuerdo con el protocolo utilizado. El protocolo ideal sería que robusto, escalable y hacer uso de los medios de comunicación y sustratos completamente definidos, ser susceptibles de monitorización no invasiva del proceso de diferenciación y el resultado en la generación de poblaciones puras de progenitores neurales capaz de ser modelada por las señales externas y para diferenciar en todos los subtipos neuronales y gliales con alta eficiencia y rendimiento en un tiempo relativamente corto. En los últimos doce años hemos estado utilizando un método para generar células progenitoras neuronales y neuronas de ratón CES en una baja densidad, la cultura monocapa adherente sin suero 6-10. Este protocolo cumple muchos de los criterios establecidos anteriormente: en nuestras manos la eficiencia de diferenciación ha sido bastante constante durante muchos años y una variedad de líneas celulares, se puede escalar hacia arriba o hacia abajo (que utilizamos con éxito buques de placas de 96 pocillos a 15 cm de diámetro diella es) y los medios utilizados están bien definidos. El proceso es susceptible de microscopía timelapse para el seguimiento de la diferenciación y una variedad de señales de modelado puede ser añadido para inducir la generación de distintos tipos de subtipos neuronales (por ejemplo, Shh y Fgf8 para las neuronas dopaminérgicas 6). Sin embargo, hay algunos retos para la aplicación exitosa de este protocolo. Uno de los aspectos clave es la preparación cuidadosa de los medios de comunicación. Siempre nos preparamos los medios de comunicación en la empresa a pesar de la disponibilidad de alternativas comerciales. Uno de los suplementos utilizados (N2; véase el Protocolo) tiene modificaciones sobre el estándar versiones disponibles en el mercado. Por último, uno de los pasos más importantes para la aplicación exitosa de este método es la densidad celular óptima en chapado. Esto es principalmente porque mientras que la naturaleza autocrina de una de las señales que inducen (Fgf4 11) requiere que las células están presentes suficientes para permitir viabil óptimadad y la diferenciación, a muy altas densidades de diferenciación se deteriora (posiblemente en parte debido a la producción autocrina de LIF 12). Por ello es importante que la preparación tanto de los medios y chapado celular se realizan con cuidado y consistentemente para asegurar resultados óptimos.

<table><tbody><tr><td>Fetal bovine serum</td><td>Life Technologies</td><td>10270-106</td><td></td></tr><tr><td>DMEM/F12</td><td>Life Technologies</td><td>11320-074</td><td></td></tr><tr><td>Neurobasal medium</td><td>Life Technologies</td><td>21103-049</td><td></td></tr><tr><td>StemPro Accutase Cell Dissociation Reagent</td><td>Life Technologies</td><td>A11105-01</td><td></td></tr><tr><td>B-27 Supplement, serum free</td><td>Life Technologies</td><td>17504-044</td><td></td></tr><tr><td>Insulin</td><td>Sigma</td><td>I6634</td><td>Reconstitute with sterile 0.01 M HCl</td></tr><tr><td>Apo-transferrin</td><td>Sigma</td><td>T1147</td><td>Reconstitute with sterile water</td></tr><tr><td>Progesterone</td><td>Sigma</td><td>P8783</td><td>Reconstitute with ethanol</td></tr><tr><td>Putrescine</td><td>Sigma</td><td>P5780</td><td>Reconstitute with sterile water</td></tr><tr><td>Sodium selenite</td><td>Sigma</td><td>S5261</td><td>Reconstitute with sterile water</td></tr><tr><td>Bovine albumin fraction V</td><td>Life Technologies</td><td>15260-037</td><td></td></tr><tr><td>L-Glutamine</td><td>Life Technologies</td><td>25030-081</td><td>Make sure it is completely dissolved before use as glutamine is usually sedimented</td></tr><tr><td>Gelatine</td><td>Sigma</td><td>G1890</td><td></td></tr><tr><td>6-well tissue culture dish</td><td>Thermo Scientific</td><td>140675</td><td></td></tr><tr><td>24-well tissue culture dish</td><td>Thermo Scientific</td><td>142475</td><td></td></tr><tr><td>96-well tissue culture dish</td><td>Thermo Scientific</td><td>167008</td><td></td></tr><tr><td>GMEM</td><td>Life Technologies</td><td>11710-035</td><td></td></tr><tr><td>MEM Non-essential amino acids solution</td><td>Life Technologies</td><td>11140-050</td><td></td></tr><tr><td>Sodium pyruvate</td><td>Life Technologies</td><td>11360-070</td><td></td></tr><tr><td>2-mercaptoethanol</td><td>Sigma</td><td>M7522</td><td></td></tr><tr><td>Leukaemia inhibitory factor</td><td>prepared in-house as in Smith 1991 Journal of Tissue Culture Methods</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tween-20</td><td>Sigma</td><td>P1379</td><td></td></tr><tr><td>4&amp;prime;,6-Diamidino-2-phenylindole dihydrochloride (DAPI)</td><td>Sigma</td><td>D9542</td><td>Protect from light</td></tr><tr><td>Mouse anti &amp;beta;III tubulin IgG antibody</td><td>Covance</td><td>MMS-435P</td><td></td></tr><tr><td>Fluorescence-labelled anti-mouse IgG antibody</td><td>Life Technologies</td><td>A31571</td><td>Protect from light</td></tr><tr><td>25 cm&lt;sup&gt;2&lt;/sup&gt; tissue culture flask</td><td>Thermo Scientific</td><td>156367</td><td></td></tr></tbody></table>

neural differentiation of mouse embryonic stem cells in serum-free monolayer culture

La capacidad para diferenciar las células madre embrionarias de ratón (ESC) a progenitores neurales permite el estudio de los mecanismos que controlan la especificación neural, así como la generación de tipos de células neuronales maduros para el estudio adicional. En este protocolo se describe un método para la diferenciación de ESC para progenitores neurales utilizando suero libre, la cultura monocapa. El método es escalable, eficaz y resulta en la producción de ~ 70% de células progenitoras neurales dentro de 4 - 6 días. Se puede aplicar a ESC de diversas cepas cultivadas bajo una variedad de condiciones. Progenitores neurales se puede permitir que diferenciar aún más en neuronas funcionales y glía o analizado mediante microscopía, citometría de flujo o técnicas moleculares. El proceso de diferenciación es susceptible de microscopía de lapso de tiempo y se puede combinar con el uso de líneas de reportero para supervisar el proceso de especificación neural. Proporcionamos instrucciones detalladas acerca de la preparación de los medios de comunicación y la optimización de la densidad celular para permitir que el proceso de abe aplica a la mayoría de las líneas de la ESC y una variedad de recipientes de cultivo celular.

En este experimento, se utilizó la línea celular 46C 14, las células madre embrionarias de ratón con un reportero Sox1-GFP endógeno, para rastrear la diferenciación neuronal. Mediante el uso de esta línea celular, la expresión de Sox1, un marcador de progenitor neural, puede ser detectado por fluorescencia verde. Revestimiento de densidad es un factor crítico para lograr la diferenciación neuronal. Las células madre embrionarias de ratón se sembraron en placa de 6 pocillos a diferentes densidades ...

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

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.

Diferenciación neural de células madre embrionarias de ratón en el suero libre de monocapa Cultura

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

neural-differentiation-mouse-embryonic-stem-cells-serum-free

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

14.0K vistas.  University of Dundee. 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.

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Analysis of Retinoic Acid-induced Neural Differentiation of Mouse Embryonic Stem Cells in Two and Three-dimensional Embryoid Bodies

Mouse embryonic stem cells (ESCs) isolated from the inner mass of the blastocyst (typically at day E3.5), can be used as in vitro model system for studying early embryonic development. In the absence of leukemia inhibitory factor (LIF), ESCs differentiate by default into neural precursor cells. They can be amassed into a three dimensional (3D) spherical aggregate termed embryoid body (EB) due to its similarity to the early stage embryo. EBs can be seeded on fibronectin-coated coverslips, where they expand by growing two dimensional (2D) extensions, or implanted in 3D collagen matrices where they continue growing as spheroids, and differentiate into the three germ layers: endodermal, mesodermal, and ectodermal. The 3D collagen culture mimics the in vivo environment more closely than the 2D EBs. The 2D EB culture facilitates analysis by immunofluorescence and immunoblotting to track differentiation. We have developed a two-step neural differentiation protocol. In the first step, EBs are generated by the hanging-drop technique, and, simultaneously, are induced to differentiate by exposure to retinoic acid (RA). In the second step, neural differentiation proceeds in a 2D or 3D format in the absence of RA.

We describe a technique for using murine embryonic stem cells for generating two or three dimensional embryoid bodies. We then explain how to induce neural differentiation of the embryoid body cells by retinoic acid, and how to analyze their state of differentiation by progenitor cell marker immunofluorescence and immunoblotting.

Análisis de inducida por ácido retinoico Neural diferenciación de células madre embrionarias de ratón en cuerpos embrioides dos y tres dimensiones

Mouse embryonic stem cells (ESCs) isolated from the inner mass of the blastocyst (typically at day E3.5), can be used as in vitro model system for ...

Investigación

Biología del Desarrollo

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.

Diferenciación neuronal eficiente utilizando el cultivo monocelular de células madre embrionarias humanas

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.

Diferenciación y caracterización de progenitores neurales y neuronas a partir de células madre embrionarias de ratón

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

Efficient Differentiation of Mouse Embryonic Stem Cells into Motor Neurons

Direct differentiation of embryonic stem (ES) cells into functional motor neurons represents a promising resource to study disease mechanisms, to screen new drug compounds, and to develop new therapies for motor neuron diseases such as spinal muscular atrophy (SMA) and amyotrophic lateral sclerosis (ALS). Many current protocols use a combination of retinoic acid (RA) and sonic hedgehog (Shh) to differentiate mouse embryonic stem (mES) cells into motor neurons1-4. However, the differentiation efficiency of mES cells into motor neurons has only met with moderate success. We have developed a two-step differentiation protocol5 that significantly improves the differentiation efficiency compared with currently established protocols. The first step is to enhance the neuralization process by adding Noggin and fibroblast growth factors (FGFs). Noggin is a bone morphogenetic protein (BMP) antagonist and is implicated in neural induction according to the default model of neurogenesis and results in the formation of anterior neural patterning6. FGF signaling acts synergistically with Noggin in inducing neural tissue formation by promoting a posterior neural identity7-9. In this step, mES cells were primed with Noggin, bFGF, and FGF-8 for two days to promote differentiation towards neural lineages. The second step is to induce motor neuron specification. Noggin/FGFs exposed mES cells were incubated with RA and a Shh agonist, Smoothened agonist (SAG), for another 5 days to facilitate motor neuron generation. To monitor the differentiation of mESs into motor neurons, we used an ES cell line derived from a transgenic mouse expressing eGFP under the control of the motor neuron specific promoter Hb91. Using this robust protocol, we achieved 51&plusmn;0.8% of differentiation efficiency (n = 3; p &lt; 0.01, Student's t-test)5. Results from immunofluorescent staining showed that GFP+ cells express the motor neuron specific markers, Islet-1 and choline acetyltransferase (ChAT). Our two-step differentiation protocol provides an efficient way to differentiate mES cells into spinal motor neurons.

We developed a new protocol to improve efficiency of in vitro differentiation of mouse embryonic stem cells into motor neurons. The differentiated ES cells acquired motor neurons features as evidenced by expression of neuronal and motor neuron markers using immunohistochemical techniques.

La diferenciación eficiente de las células madre embrionarias de ratón en neuronas motoras

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

Biología

Isolation and Culture of Embryonic Mouse Neural Stem Cells

Neural stem cells (NSCs) are multipotent and can give rise to the three major cell types of the central nervous system (CNS). In vitro culture and expansion of NSCs provide a suitable source of cells for neuroscientists to study the function of neurons and glial cells along with their interactions. There are several reported techniques for the isolation of neural stem cells from adult or embryo mammalian brains. During the microsurgical operation to isolate NSCs from different regions of the embryonic CNS, it is very important to reduce the damage to the brain cells to obtain the highest ratio of live and expandable stem cells. A possible technique for stress reduction during isolation of these cells from the mouse embryo brain is the reduction of surgical time. Here, we demonstrate a developed technique for rapid isolation of these cells from the E13 mouse embryo ganglionic eminence. Surgical procedures include harvesting E13 mouse embryos from the uterus, cutting the frontal fontanelle of the embryo with a bent needle tip, extracting the brain from the skull, microdissection of the isolated brain to harvest the ganglionic eminence, dissociation of the harvested tissue in NSC medium to gain a single cell suspension, and finally plating cells in suspension culture to generate neurospheres.

Here, we introduce a novel microsurgical technique for the isolation of neural stem cells from the E13 mouse embryo ganglionic eminence.

Aislamiento y cultivo de las células madre neurales embrionarias de ratón

Neural stem cells (NSCs) are multipotent and can give rise to the three major cell types of the central nervous system (CNS). In vitro culture and ...

Neurociencias

Mouse Embryonic Development in a Serum-free Whole Embryo Culture System

Mid-gestation stage mouse embryos were cultured utilizing a serum-free culture medium prepared from commercially available stem cell media supplements in an oxygenated rolling bottle culture system. Mouse embryos at E10.5 were carefully isolated from the uterus with intact yolk sac and in a process involving precise surgical maneuver the embryos were gently exteriorized from the yolk sac while maintaining the vascular continuity of the embryo with the yolk sac. Compared to embryos prepared with intact yolk sac or with the yolk sac removed, these embryos exhibited superior survival rate and developmental progression when cultured under similar conditions. We show that these mouse embryos, when cultured in a defined medium in an atmosphere of 95% O2 / 5% CO2 in a rolling bottle culture apparatus at 37 &#176;&#8203;C for 16-40 hr, exhibit morphological growth and development comparable to the embryos developing in utero. We believe this method will be useful for investigators needing to utilize whole embryo culture to study signaling interactions important in embryonic organogenesis.

Serum utilized in embryo cultures contains unknown components that can affect the outcome of experiments especially in studies involving signaling interactions. Here we utilized a serum-free oxygenated culture system and show that mid-gestation mouse embryos cultured for 16-40 hr&#160;exhibit morphological development comparable to embryos developing in utero.

Embriones de ratón con el desarrollo en todo un sistema de cultivo de embriones sin suero

Mid-gestation stage mouse embryos were cultured utilizing a serum-free culture medium prepared from commercially available stem cell media supplements in ...

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.

Diferenciación neuronal de las células madre embrionarias del ratón in vitro

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

Generating Neural Progenitors from Embryonic Stem Cells in Serum-Free Monolayer Cultures

Source: Wongpaiboonwattana, W., et al. <a href="https://appjove.unicartagenaproxy.elogim.com/v/52823">Neural Differentiation of Mouse Embryonic Stem Cells in Serum-free Monolayer Culture.</a> J. Vis. Exp.(2015)
The video demonstrates a protocol that uses serum-free media to generate neural progenitors from mouse embryonic stem cells. The desired concentration of embryonic stem cells, suspended in serum-free media, is plated on gelatin-coated coverslips. At an optimal cell density, cells produce autocrine signaling factors, which, along with the neural differentiation-inducing factors in the serum-free media, trigger the differentiation of embryonic stem cells into neural progenitors.

Generación de progenitores neurales a partir de células madre embrionarias en cultivos monocapa sin suero

1. Media Preparation
NOTE: The protocol relies on using a mix of two separate media: DMEM/F12 supplemented with modified N2 supplement and Neurobasal ...

JoVE Encyclopedia of Experiments

Neuroscience

Neuronal Culture Techniques

Advanced Neuronal Models

Generating Cortical Interneuron Precursors From Mouse Embryonic Stem Cells

Source: Tischfield, D. J., et al <a href="https://appjove.unicartagenaproxy.elogim.com/v/56358">Differentiation of Mouse Embryonic Stem Cells into Cortical Interneuron Precursors.</a> J. Vis. Exp. (2017)
This video presents a method for generating cortical interneuron precursors from mouse embryonic stem cells. The protocol entails culturing the stem cells in media containing specific small molecule inhibitors, which facilitate stem cell proliferation and aggregation into embryoid bodies (EBs). Subsequently, the EBs are dissociated with enzymes and plated on culture plate wells coated with adhesion proteins to promote their differentiation into cortical interneuron precursors.

Generación de precursores de interneuronas corticales a partir de células madre embrionarias de ratón

1. Media Preparation
NOTE: Warm all media to 37 &#38;#176;C before use in cell culture.

	Mouse Embryonic Fibroblast (MEF) media (for preparing 500 mL)
	
	...

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.

Diferenciación de células madre embrionarias de ratón en una población de neuronas en red

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 ...