著者はDick Campbell博士（UC Irvine）に、神経を含まない動物の生成と維持のための元のプロトコール、注射器と注射針技術の適応に関するRui Wang、Danielle HagstromとDr. Rob Steele （UC Irvine）のコメントを寄稿した。この研究は、RCSAおよびNSFグラントCMMI-1463572によって支持された。

1.ダブルコルヒチン治療<ol><li> Hydra培地で0.4％のコルヒチン（重量/容量）溶液を3、4、17にする。 注意：コルヒチンは急性毒性であり、飲み込むと致死的であり、遺伝的欠陥を引き起こし、眼に損傷を引き起こす可能性がある。ヒュームフードで粉体を取り扱い、完全な個人用保護具（PPE）を着用してください。 </li><li>ペトリ皿中のコルヒチン溶液1mLあたり5Hydraの割合で0.4％コルヒチン中で24時間飢えさせたヒドラ鼓律器 （AEP株）を暗所で室温で8時間インキュベートする。 注： Hydra / mLコルヒチンは、 Hydraで皿を過密にするのを避けるためにどれだけの溶液を使用するかを決定するためのガイドラインです。その後の洗浄と溶液の変更には、同じ容量の溶液を使用します。 </li><li>コルヒチン溶液を取り出して交換するコルヒチンを含まない清潔なハイドラ培地で培養した。 Hydra培地で50μg/ mLのリファンピシンに移す前に、清浄なHydra培地にガラスパスツールピペットでシリアルトランスファーで5回洗浄します。 18℃のインキュベーターにHydraを保管してください。 注：ジメチルスルホキシド（DMSO）中、1〜2週間の治療に十分な1,000xリファンピシン（50mg / mL）を4℃で保存することができます。正確な量は、毎日使用される溶液の総容量によって決定することができる。例えば、1日2回交換する必要がある溶液10mLを含む2つの皿がある場合、1日に合計40mLの溶液が使用され、これは1日当たり1,000Xストック40μLまたは1日560μL 2週間の期間にわたって。次いで、ストックを使用時にHydra培地で1：1000に希釈する。 注意： DMSOは可燃性液体であり、容易に皮膚に浸透し、他の溶存化学物質を体内に吸収させます。ハンドヒュームフード内の溶剤を完全にPPEを着用してください。注目すべきことに、DMSOは4℃で凍結する</li><li> ヒドラが細胞を培地に押し出すのを止めるまで、リファンピシン含有Hydra培地を1日2回交換する。これは、一般に1週間の治療後である。この時点で、培地は1日1回交換することができます。治療後の日には、 ヒドラは触手を完全に失います。 Hydraを互いに接触させないようにしてください。それらが一緒に融合して、奇妙な形のHydraを生じる可能性があります （ 図 2A ）。 <ol><li>接触を防ぐために、円運動でディッシュを旋回させないでください。代わりに、 ハイドラがばらばらに広がるまで、垂直方向および水平方向に皿を静かに攪拌する。 18℃インキュベーターにHydraを置いたときにディッシュを点検し、必要に応じて調整する。 注意：メディアが2回交換された日は、メディアを交換してください朝は1回、午後/夕方はもう一度。 </li></ol></li><li>触手が形成され始めると、1週間に3〜4回、 ハイドラを強制給餌して、バフィングを開始します（セクション2と3を参照）。コルヒチン治療の約8〜9日後、 ハイドラは触手を元に戻します。 注意：触手の再成長は個人によって異なります。触手の成長の徴候を示す前に8〜9日以上かかることがあります。触角を再成長させない動物や奇妙な形をした動物（ 図 2B ）は、摂食するには小さすぎる動物や動物を取り除くべきです。これらのヒドラは、おそらく2回目の治療で生き残ることはできません。 ハイドラはまた芽を出すかもしれません。しかし、芽のいくつかは依然として間質細胞を有し、自分で食べることができる。 <ol><li>援助なしで食べることができ、親動物から切り離すことができる芽を取り除く。これらの動物を特定するには、生きたアルテミアを動物が自分でアルテミアを捕まえて食べるかどうか観察すること。 1または2のHydraは、自分で食べることもできます。これらも捨てるべきです。 注意：神経を含まないハイドラは、特徴的な風船状の形態を持ち、正常よりも短くて薄い触手（ネマトサイトの喪失による）を有し、正常な見た目の動物と容易に区別することができます（ 図 1A、1B ）。 </li></ol></li><li>最初のコルヒチン処置の3週間後に、コルヒチン処置を繰り返す（ステップ1.1〜1.5）。第2のコルヒチン処置は、残りの間質細胞および神経細胞を除去するために必要である3 。 </li></ol> 2.強制給餌<ol><li> Artemiaの嚢胞を、底部が先細になる細長いガラス容器に加えます。 Artemia水（6.72M NaCl）で容器を満たしてください。エグゼクティブを避けるより高い孵化収率のために水1Lあたり1gの嚢胞を矯正する。 <ol><li>パラフィルムで容器の上部を覆い、Parafilmを通して10 mLの血清学的ピペットを容器に挿入する。水槽の空気ポンプにチューブを取り付け、チューブをピペットの周りに取り付けることによって、エアレーションを提供します。ピペットの先端が容器の底に達することを確認し、底に嚢胞が沈着していないことを確認する。 アルテミアは48時間後に孵化するでしょう。 注意： アルテミアを孵化させるにはさまざまな方法がありますが、それはまったく同様に機能します。 </li></ol></li><li> アルテミアの水からアルテミアの水をArtemiaネット（水族館の供給会社から入手可能）にひずませ、DI水で約20秒間洗ってから、 Hydra培地を入れた皿に入れてください。 アルテミアの水の塩分はヒドラにとって高すぎるので、 アルテミアは洗う必要があります。 </li><li>解剖顕微鏡の下で、細い鉗子のペアでそれらを軽く絞ることによってアルテミアを安楽死させる。これは鉗子に固執し、摂食を困難にするので、腸を追放するのに十分なほど強く絞らないでください。 ヒドラに供給する前にアルテミアを軽く絞ると消化プロセスが助長されます14 。迅速な摂食を促進するために、新鮮に殺されたアルテミアを皿の中のヒドラの近くに置きます。 注：その後のすべてのステップは、解剖顕微鏡下で行う。 </li><li>ペダンツでヒドラを保持するには、1対の鉗子を使用します。 ヒドラを与える過程の間、花柄を持ち続けます。第二の鉗子のペアを使用して、 ヒドラを収縮させるためにボディコラムを挟みます。 </li><li>鉗子の第2のペアの先端を一緒に保持しながら、hypostome（動物の口の端にドーム型構造）の中心でタップします。これにより、口が開くことがあります。私口はタップで開かず、鉗子をhypostomeの中心に挿入して口を穿刺し、ついで鉗子の先端の圧力をわずかに解放する。これは、穿刺によって作られた口の開口部を引き伸ばす必要があります。 注： ヒドラは口が開いたときに収縮して虚脱することがあります（ 図 2C ）。これが起こると、 ArtemiaはまだHydraに挿入されている可能性があります。そうすることが難しい場合は、次のヒドラに移動し、しばらくして元のヒドラに戻り、もう一度やり直してください。 ヒドラはその後の口の開口部の間にそれほど収縮しない傾向がある。 </li><li>素早く鉗子でアルテミアを拾い、 ハイドラの胃腔に挿入します。できるだけ多くのアルテミアを胃腔がいっぱいになるまで挿入し、 アルテミアはヒドラを傷つけずに挿入することはできません。事故内部のアルテミアを引き出すか、口が閉まるのを防ぐ。平均して、これは5〜6人のアルテミアですが 、12頭までが大きな動物に与えられています。 <ol><li>口が閉まり始めると、上記のように鉗子で再び開きます。しかし、動物の中に既にあるアルテミアは口が開かれたときに出てくるかもしれないので注意が必要です。 </li><li> ヒドラがアルテミア全体にとって小さすぎる場合は、メスを使用してアルテミアを切り、 ヒドラの小さな小片を食べる。 アルテミアがヒドラの内部にとどまっていない場合は、 アルテミアをヒドラの中に入れて口が閉まるまで、 アルテミアを押すことが必要な場合があります。 </li></ol></li><li> Hydra培地中の新鮮な50μg/ mLのリファンピシンを含むディッシュに、偶発的な絡みを避けるために、ガラスのパスツールピペットで摂食したヒドラを注意深く移す。 アルテミアが追放された場合移している間にヒドラをロムし、新しい料理の中に入れてください。 注： ヒドラはプラスチックに比べてガラスに付着しにくいことが判明しているので、ガラスピペットを使用してヒドラを移す。ピペットの長さは関係ありませんが、5インチのピペットを使用する方がやや簡単です。 </li></ol>バフィング<ol><li>摂食後8時間から20時間の間、消化された物質を除去するためにヒドラを爆発させる。 </li><li>先端が平らになるまで、P320または類似のグリットサンドペーパーを用いて30Gの皮下注射針の先端を砂で落とす。 注： 27Gの皮下注射針も使えますが、より高いゲージのより小さな先端が好ましいです。 </li><li>ニードルを使い捨ての1 mLプラスチックシリンジに取り付け、シリンジにHydra培地で新鮮な50μg/ mLリファンピシンを充填する。 注： 1つのヒドラをバフィングするには、約0.05 mL〜0.1 mLの溶液が必要です。 1mLのsyriより大量のシリンジでは、溶液の力や体積を制御することがより困難であるため、好ましい。 </li><li>解剖顕微鏡の下で、 ハイドラの花柄を細かいポイントの鉗子で掴んで、針でhypostomeの中心をタップします。口が開いていない場合は、鉗子をhypostomeに挿入し、上記のように口を開けて摂食させます。 注：その後のすべてのステップは、解剖顕微鏡下で行う。 </li><li>すべての残骸が追放されるまで、50μg/ mLのリファンピシン溶液で胃腔全体を吹き飛ばすのを避けるために、シリンジを使用して、非常に静かに洗い流します。 ハイドラのサイズが許されない場合、ニードルは必ずしもハイドラに挿入する必要はありません。針は、口の開口部の近くに保持され、口の方に直接向けられてもよい。 </li><li>ガラスのパスツールピペットを使用して、新鮮な50の皿にハイドラを移し変えた81; g / mLのリファンピシンを含有する。 </li></ol> 4.免疫組織化学による品質管理注記：以下のプロトコルは、Shenk、M。A、 et al。 18 、Böttger、A 19 。すべての工程は、特に明記しない限り、室温（RT）で行う。インキュベーション工程にナテーターを使用することができ、染色品質を改善することができる。しかし、 ハイドラがお互いに絡み合ってしまった場合、すべてのステップは無しで実行することもできます。 <ol><li>ブロッキング溶液：10％ウシ胎仔血清（FBS）と1％DMSOを1×リン酸緩衝食塩水（PBS）で調製する。この溶液を使用するまで4℃で保存する（4.6および4.11ステップ）。溶液は1〜2日間保存することができます。 注：このプロトコルで使用されるすべてのソリューションは、適切な危険廃棄物として収集する必要があります。 </li><li> Hydra mの2％ウレタン200μLでHydraをリラックス1.7mLのマイクロ遠心チューブ中で1分間エッヂュームする。無神経、未処理、一次抗体なしで未処理、および二次抗体なしで未処理の4つの条件のそれぞれについて、チューブあたり5Hydraを使用する。 注： 1分を超えないでください。ウレタンで過ごす時間が長すぎると、動物の体調が悪くなるため、ここのタイミングは重要です。 </li><li>ウレタンを除去し、 HydraをHydra培地中の4％パラホルムアルデヒド（PFA）200μL中で15分間固定する。 </li><li>それぞれ10分間、1×PBSで3回サンプルを洗浄する。 注： PBSおよびPBSTxでのすべての洗浄は、500μLの溶液で行います。 </li><li> 500μLの0.5％Triton X-100をPBSで15分間浸透させる。 </li><li> 0.5％Triton X-100を除去し、500μLのブロッキング溶液を加える。サンプルを少なくとも1時間ブロックする。 </li><li>ブロッキング溶液中で抗チロシン - チューブリン抗体1：200を希釈する。 注：この濃度はde実験的に終了した。コントロールの信号が弱すぎると分かった場合は、濃度を上げる必要があります。非特異的結合がある場合、濃度を低下させる必要があるかもしれない。抗体のプレインキュベーションはまた、非特異的結合を減少させるのに役立ち得る。 </li><li>サンプルからブロッキング溶液を除去し、200μLの一次抗体を神経を含まないHydra 、未処理のコントロール、および未処理のコントロールを二次抗体なしで添加する。一次抗体を含まない未処理対照については、抗体なしで200μLのブロッキング溶液のみを添加する。 </li><li>サンプルを4℃で一晩（&gt; 12時間）インキュベートする。 注：あるいは、室温で5〜6時間インキュベートする。 </li><li>一次抗体を除去し、1×PBS（PBSTx）中の0.3％Triton X-100で広範にサンプルを洗浄する。 注：少なくとも2〜3回再使用できるので、一次抗体を保存して4℃で保管してください 。 </li><li>ヤギ抗マウスhP二次抗体1：500のブロッキング溶液。 200μLを神経を含まないHydra 、未処理対照、未処理対照に添加してください。二次抗体を含まない未処理コントロールの場合は、抗体なしでブロッキング溶液を200μL添加するだけです。 注：あるいは、蛍光二次抗体を使用することができ、そのためには、ステップ4.13〜4.17は不要である。蛍光セカンダリを使用すると時間が節約され、通常は十分ですが、hPセカンダリでは感度が向上します。二次の濃度は実験的に決定した。コントロールの信号が弱すぎるとわかった場合は、濃度を上げる必要があります。非特異的結合がある場合、濃度を低下させる必要があるかもしれない。 </li><li>サンプルを4℃で一晩インキュベートする。 </li><li>二次抗体を除去し、PBSTxで広範囲にサンプルを洗浄する。 </li><li> 1×PBT：0.2％ウシ血清アルブミン（重量/容量）、および0.05％Tween20を1×PBSに調製する。 sを培養する1倍のPBT中で30分間麻薬を投与する。 </li><li> 1x PBTを除去し、1：1,000 NHS-フルオレセインおよび1：PBT中1：10,000 H 2 O 2中のサンプルを暗所で15分間インキュベートする。このステップから、蛍光シグナルが光にさらされるにつれて減少するので、サンプルを可能な限り暗所に保管してください。 注： NHS-フルオレセインは、King、RSおよびNewmark、PA 20による詳細なFISHプロトコルに従って調製した</li><li>素早くPBSTxで3回、次に30分間で2回洗浄する。 </li><li> PBSTxに4℃で一晩放置して洗浄を続ける。 </li><li> 1倍のPBSTxで数回洗浄してください。細胞核を可視化するために、4 &#39;、6-ジアミノジ-2-フェニルインドール、二塩酸塩（DAPI）を用いたDNAカウンターシングのための以下の任意のステップを実施する。さもなければ、サンプルは今イメージされるかもしれません。 </li><li> 5mg / mLのDAPIストックをPBSTx中で1：500の作用濃度に希釈し、各チューブに200μLを加える。インコ試料を30分間沸騰させる。 注意： DAPIは発癌物質として知られています。完全なPPEを着用してください。 </li><li>蛍光顕微鏡で画像化する前に、DAPIを除去し、PBSTxで2〜3回サンプルを洗浄する。 </li></ol>

<ol><li>Bode, H. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+interstitial+cell+lineage+of+Hydra%3A+a+stem+cell+system+that+arose+early+in+evolution%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cell.+Sci%22%5BJournal%5D)">The interstitial cell lineage of Hydra: a stem cell system that arose early in evolution.</a> J. Cell. Sci. 109, 1155-1164 (1996).</li>
<li>Hager, G., David, C. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pattern+of+differentiated+nerve+cells+in+hydra+is+determined+by+precursor+migration%5BTitle%5D)+AND+%22Development%22%5BJournal%5D)">Pattern of differentiated nerve cells in hydra is determined by precursor migration.</a> Development. 124, 569-576 (1997).</li>
<li>Campbell, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elimination+of+Hydra+interstitial+and+nerve+cells+by+means+of+colchicine%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cell.+Sci%22%5BJournal%5D)">Elimination of Hydra interstitial and nerve cells by means of colchicine.</a> J. Cell. Sci. 21, 1-13 (1976).</li>
<li>Marcum, B. A., Campbell, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+Hydra+lacking+nerve+and+interstitial+cells%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cell.+Sci%22%5BJournal%5D)">Development of Hydra lacking nerve and interstitial cells.</a> J. Cell. Sci. 29, 17-33 (1978).</li>
<li>Burns, R. G. <a target="_blank" href="https://www-sciencedirect-com.bdigitaluss.remotexs.co/science/article/pii/001448277390517X">3H-colchicine binding: Failure to detect any binding to soluble proteins from various lower organisms.</a> Exp. Cell. Res. 81, 285-292 (1973).</li>
<li>Lee, H. -T., Campbell, R. D. <a target="_blank" href="https://www-jstor-org.bdigitaluss.remotexs.co/stable/1541055?seq=1#page_scan_tab_contents">Development and Behavior of an Intergeneric Chimera of Hydra (Pelmatohydra oligactis Interstitial Cells Hydra attenuata Epithelial Cells).</a> Biol. Bull. 157 (2), 288-296 (1979).</li>
<li>Novak, P. Preparing Hydra viridis with Nerve Cells and No Interstitial Cells, or with Neither of These Cell Types. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aNovak%2C+P+%22Hydra%3A+Research+Methods%22">Hydra: Research Methods</a>. , Plenum Press. New York. 295-297 (1983).</li>
<li>Wanek, N., Marcum, B. A., Lee, H. -T., Chow, M., Campbell, R. D. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/230091645_Effect_of_hydrostatic_pressure_on_morphogenesis_in_nerve-free_hydra">Effect of hydrostatic pressure on morphogenesis in nerve-free Hydra.</a> J. Exp. Zool. 211, 275-280 (1980).</li>
<li>Minobe, S., Koizumi, O., Sugiyama, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nerve+cell+differentiation+in+nerve-free+tissue+of+epithelial+Hydra+from+precursor+cells+introduced+by+grafting%5BTitle%5D)+AND+%22Dev.+Biol%22%5BJournal%5D)">Nerve cell differentiation in nerve-free tissue of epithelial Hydra from precursor cells introduced by grafting.</a> Dev. Biol. 172 (1), 170-181 (1995).</li>
<li>Miljkovic-Licina, M., Chera, S., Ghila, L., Galliot, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Head+regeneration+in+wild-type+hydra+requires+de+novo+neurogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Development%22%5BJournal%5D)">Head regeneration in wild-type hydra requires de novo neurogenesis.</a> Development. 134 (6), 1191-1201 (2007).</li>
<li>Wenger, Y., Buzgariu, W., Galliot, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Loss+of+neurogenesis+in+Hydra+leads+to+compensatory+regulation+of+neurogenic+and+neurotransmission+genes+in+epithelial+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Phil.+Trans.+R.+Soc.+B%22%5BJournal%5D)">Loss of neurogenesis in Hydra leads to compensatory regulation of neurogenic and neurotransmission genes in epithelial cells.</a> Phil. Trans. R. Soc. B. 371 (20150040), (2015).</li>
<li>Campbell, R. D., Josephson, R. K., Schwab, W. E., Rushforth, N. B. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/958390">Excitability of nerve-free Hydra.</a> Nature. 262, 388-390 (1976).</li>
<li>Takaku, Y., Hwang, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Innexin+gap+junctions+in+nerve+cells+coordinate+spontaneous+contractile+behavior+in+Hydra+polyps%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">Innexin gap junctions in nerve cells coordinate spontaneous contractile behavior in Hydra polyps.</a> Sci. Rep. 4 (3573), (2014).</li>
<li>Marcum, B. A. Culturing Epithelial Hydra. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMarcum%2C+BA+%22Hydra%3A+Research+Methods%22">Hydra: Research Methods</a>. , Plenum Press. New York. 287-290 (1983).</li>
<li>David, C. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+quantitative+method+for+maceration+of+Hydra+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22Wilhelm+Roux+Arch.+Entwickl.+Mech.+Org%22%5BJournal%5D)">A quantitative method for maceration of Hydra tissue.</a> Wilhelm Roux Arch. Entwickl. Mech. Org. 171, 259-268 (1973).</li>
<li>Gröger, H., Schmid, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Larval+development+in+Cnidaria%3A+A+connection+to+Bilateria%5BTitle%5D)+AND+%22Genesis%22%5BJournal%5D)">Larval development in Cnidaria: A connection to Bilateria.</a> Genesis. 29 (3), 110-114 (2001).</li>
<li>Lenhoff, H. M. Water, Culture Solutions, and Buffers. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLenhoff%2C+HM+%22Hydra%3A+Research+Methods%22">Hydra: Research Methods</a>. , Plenum Press. New York. 29-34 (1983).</li>
<li>Shenk, M. A., Bode, H. R., Steele, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Expression+of+Cnox-2%2C+a+HOM%2FHOX+homeobox+gene+in+hydra%2C+is+correlated+with+axial+pattern+formation%5BTitle%5D)+AND+%22Development%22%5BJournal%5D)">Expression of Cnox-2, a HOM/HOX homeobox gene in hydra, is correlated with axial pattern formation.</a> Development. 117, 657-667 (1993).</li>
<li>Böttger, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Horizontal+Gene+Transfer+Contributed+to+the+Evolution+of+Extracellular+Surface+Structures%3A+The+Freshwater+Polyp+Hydra+Is+Covered+by+a+Complex+Fibrous+Cuticle+Containing+Glycosaminoglycans+and+Proteins+of+the+PPOD+and+SWT+%28Sweet+Tooth%29+Families%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Horizontal Gene Transfer Contributed to the Evolution of Extracellular Surface Structures: The Freshwater Polyp Hydra Is Covered by a Complex Fibrous Cuticle Containing Glycosaminoglycans and Proteins of the PPOD and SWT (Sweet Tooth) Families.</a> PLoS One. 7 (12), (2012).</li>
<li>King, R. S., Newmark, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+situ+hybridization+protocol+for+enhanced+detection+of+gene+expression+in+the+planarian+Schmidtea+mediterranea%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Dev.+Biol%22%5BJournal%5D)">In situ hybridization protocol for enhanced detection of gene expression in the planarian Schmidtea mediterranea.</a> BMC Dev. Biol. 13 (8), (2013).</li>
</ol>

著者は何も開示することはない。

ハイドラ間質細胞は、二重コルヒチン処理により除去することができる3,4 。最初の治療の後の日には、個々のヒドラ間の接触を防ぎ、 ヒドラの断片が変形したヒドラに融合するのを避けることが不可欠です。また、第2のコルヒチン処置は、そのような動物から残りの間質細胞を排除するのに十分ではない可能性があるため、最初の処置の後に無力で食べることができる動物は取り除かなければならない。 2回目のコルヒチン治療後に神経を含まないヒドラの生存率を最大にするには、最初の治療から回復した後、できるだけ多くのアルテミアを与え、回復と成長のために1〜2日間給餌する。各コルヒチン処理は、細胞が排出されるにつれてヒドラのサイズが著しく減少するため、各処理の前にヒドラが大きいほど、bヒドラが摂食と維持が可能な大きさに回復する可能性があります。 各治療後のHydraの生存率が低いため、多くのHydraで開始することが望ましい場合があります。しかし、あまりにも多くのヒドラの治療を一度に開始する場合は注意が必要です。これにより、最初の治療に続く栄養補給は困難で非常に時間を要する。最初の治療後に十分に給餌された動物は、より大きなサイズに回復し、したがって、2回目の治療後により高い生存率を有する。したがって、より少ないものから始め、より良い給餌に焦点を当てる方が生産性が高いかもしれません。一般的に、50〜100匹の動物から始めて、1〜2人が管理できます。可能な限り最大のハイドラから始めることが最善です。これらは、2つの治療法でよりよく生き残るためです。 ここに記載されている神経細胞を欠いているハイドラを強制給餌する方法は、より安全で簡単で時間がかかる過去3、4、14で説明した方法よりも効率的です。商業的に入手可能な鉗子および注射器の使用は、手で引っ張られたマイクロピペットチップの必要性をなくし、これは時間がかかり、作成が困難である。これらの道具の使用はまた、口をピペットする必要性を回避する。鉗子を使用した強制給餌は、最初は困難な場合がありますが、十分な時間と練習があれば、非常に簡単で効率的になります。まず、力を供給し、通常のヒドラをつまんで練習して、ツールでどれくらいの力を加え、 ハイドラを操作するかを感じる必要があります。様々な鉗子および針サイズを試験して、力供給および挫傷のための最適なツールを見出した。 ここに記載されているような抗体染色の使用は、hypostomeにおける神経細胞の不在を検査するためにのみ適切である。すべての間質細胞が排除されたことを確実にするために、動物を浸軟させ、存在する細胞の種類を調べることができる15 。

Hydraの神経系は神経網で構成されており、両方の上皮組織層に関連したニューロンがある。神経ネットは、低体温では密度が高く、体節では密度が低い。神経細胞は、分泌細胞、線虫細胞、生殖細胞およびニューロンを生じる多能性幹細胞である間質幹細胞に由来する。分裂細胞を死滅させる植物由来の毒素であるコルヒチン3,4 で処理することにより、 ヒドラ・ブルガリス（Hydra vulgaris）の間質細胞を排除することが可能である。コルヒチンは他の生物の微小管重合を阻害することが判明していますが、これまでの研究では、治療全体を通して微小管がヒドラに存在し、コルヒチンがHydra 3でこのように作用しないことが示唆されています。もう一歩udyは、 Tetrahymena pyriformis、Zea mays、ChlamydomonasおよびSchizosaccharomyces pombeを含むいくつかの生物において、コルヒチンがチューブリンに効率的に結合しないことを示唆している。コルヒチン処置は、内胚葉上皮細胞による間質細胞の食作用を誘導し、したがって、神経細胞、腺細胞および線維細胞がない動物の作製を可能にする。間質細胞が特にコルヒチン処置の影響を受けやすい理由は不明である。 Campbellは、有糸分裂後の間質細胞と間質幹細胞系統が損傷し貪食されていることを考えると、コルヒチンは有糸分裂活性に直接影響しないと結論している3 。注目すべきは、コルヒチン治療はハイドラ・ブルガリ（Hydra vulgaris）において良好に機能するが、 ヒドラ・オリゴアクシス（Hydra oligactis） 6のような他の種においてもうまく機能しないことが示されている。 </コルヒチンおよびヒドロキシ尿素を用いた改変治療は、神経を含まないHydra viridis 7を産生するために使用することができる。したがって、神経を含まないヒドラ （「上皮性ヒドラ 」とも呼ばれることもある）は、組織ホメオスタシスおよび再生における間質細胞系列からのこれらの特殊な細胞型の役割を研究するための有用なツールである。 ヒドラは、神経系なしで暮らすことができる動物の唯一の既知の例であるかもしれない。神経を含まないヒドラは、 ヒドラの再生、恒常性、および行動を調節する際に神経網の役割を解剖するのに特に有用なモデルとして役立つ。例えば、移植を介して間質細胞を神経を含まないHydraに導入することにより、神経細胞の分化を特徴付けることができた。さらに、神経を含まないヒドラは再生することができるため、代わりの、神経系に依存しない再生経路の調査を可能にする。そのような例の1つは、野生型ヒドラの神経系におけるcnox-2機能に依存することが示されているが、神経を含まないヒドラには存在しないようであり、代替的な頭部再生プロセスが存在し得ることを示唆する先端神経形成および頭形成である10 。 神経を含まないヒドラはまた、神経新生11の喪失後に、上皮細胞の発現および神経原性および神経伝達遺伝子の調節を研究するために使用されている11 。神経を含まないヒドラは自発収縮バースト12を示さず、これらのバーストは神経系によって調節されることを示している。しかし、神経を含まないHydraは体の柱を鉗子で挟むことに応答して収縮し、機械的刺激に応答する収縮はカップリングスルーによって媒介されることを示唆しているghギャップジャンクションを介して結合するが、自然収縮挙動は神経細胞のギャップジャンクションを介して結合することによって媒介される13 。 神経を含まないヒドラは、食物や還元型グルタチオン3を与えられても口を開けません。これは、食物の存在を検出して口を開けるように感覚ニューロンが必要であることを示唆しています3 。加えて、神経網は、開口部から内部の静水圧を自律的に調節することができず、特徴的な風船状の外観を呈する（ 図1B ）ため、浸透圧を感知する役割を果たすと思われる。頻繁な手動収縮による神経を含まないヒドラにおける静水圧の調節は、低体温および身体の柱におけるいくつかの異常な形態の喪失につながった。しかし、慢性的なデフレは成長への干渉をもたらした養子縁組、発芽、および組織組織8 。 神経を持たないヒドラは自分で食べることはできませんが、手動で動物を強制的に餌を与えて飼育することで、実験室で無期限に維持することは可能です。以前の刊行物は、無給餌のHydraを強制的に給餌する方法を記載しているが、これらのプロトコールは、マイクロピペットチップを使用することを必要としており、これを適切なサイズに注意深く引っ張る必要があり、チュービング14によってピペットに接続されたマウスピースを使用する。ここでは、より単純で、より安全で、より時間効率的な、給餌および飼育の方法が記載されている。 さらに、以前の研究では、固定された動物を個々の細胞に解離させて神経細胞が存在しないかどうかを検査し、細胞の形態学を調べた3,4,15）。 Hアルファ - チューブリンのチロシン化カルボキシル末端に対するモノクローナル抗体による免疫組織化学を、hypostome 13,16におけるニューロンの枯渇を確認するための浸軟の補完的方法として用いた。これまでの研究では、この抗体13を用いて、花柄のニューロンも視覚化することができることが示されているが、これらのニューロンは、身体の欄のものと同様に、免疫組織化学は、hypostomeにおける神経細胞の不在を確認するのに十分であり、細胞型形態に関する専門知識を必要としないが、間質幹細胞およびこれらの細胞の他の誘導体の欠如をチェックするために使用することはできない。解離および細胞形態学の研究はより厳密であり、治療の各段階の後に残っている各細胞型の数を定量的に説明することができる。

<table><tbody><tr><td>Colchicine</td><td>Acros Organics</td><td>227120010</td><td></td></tr><tr><td>1 mL Syringe</td><td>BD</td><td>301025</td><td></td></tr><tr><td>Brine Shrimp Eggs</td><td>Brine Shrimp Direct</td><td>N/A</td><td>Can be purchased locally</td></tr><tr><td>Brine Shrimp Hatchery Dish</td><td>Brine Shrimp Direct</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>60 mm x 15 mm Petri Dish</td><td>Celltreat</td><td>229663</td><td></td></tr><tr><td>30 G x 3/4&quot; Hypodermic Needle</td><td>Covidien</td><td>1188830340</td><td>A 27G needle may also be used</td></tr><tr><td>2 x Fine-tip Tweezers</td><td>Dumont</td><td>0109-5-PO</td><td></td></tr><tr><td>Rifampicin</td><td>EMD Millipore</td><td>557303</td><td></td></tr><tr><td>Goat anti-mouse lgG, Pab (HRP Conjugate)</td><td>Enzo</td><td>ADI-SAB-100-J</td><td></td></tr><tr><td>Bovine Serum Albumin (BSA)</td><td>Fisher</td><td>BP9703-100</td><td></td></tr><tr><td>Scalpel</td><td>Fisher</td><td>08-920A</td><td></td></tr><tr><td>Fetal Bovine Serum (FBS)</td><td>Gibco</td><td>10437028</td><td></td></tr><tr><td>DAPI (4&#039;,6-Diamidino-2-Phenylindole, Dihydrochloride)</td><td>Invitrogen</td><td>D1306</td><td></td></tr><tr><td>PBS Tablets</td><td>MP Bio</td><td>2810305</td><td></td></tr><tr><td>Monoclonal Anti-Tubulin, Tyrosine</td><td>Sigma</td><td>T9028</td><td></td></tr><tr><td>Dimethyl Sulfoxide (DMSO)</td><td>Sigma</td><td>D2650</td><td></td></tr><tr><td>Hydrogen Peroxide</td><td>Sigma</td><td>216763</td><td></td></tr><tr><td>Paraformaldehyde (PFA)</td><td>Sigma</td><td>P6148</td><td></td></tr><tr><td>Triton X - 100</td><td>Sigma</td><td>T9284</td><td></td></tr><tr><td>Tween 20</td><td>Sigma</td><td>P1379</td><td></td></tr><tr><td>Urethane</td><td>Sigma</td><td>U2500</td><td></td></tr><tr><td>Air Pump</td><td>Tetra</td><td>77846-00</td><td></td></tr><tr><td>Glass Pasteur Pipette</td><td>VWR</td><td>53283-916</td><td>Length of the pipet does not matter</td></tr><tr><td>15 mL Tube</td><td>VWR</td><td>89039-670</td><td></td></tr><tr><td>P320 Sandpaper</td><td>3M</td><td>IBGABBV00397</td><td>Can be purchased at local home improvement store</td></tr></tbody></table>

generation and long-term maintenance of nerve-free hydra

Hydraの間質細胞系譜には、多分化能性幹細胞およびその誘導体（腺細胞、線虫細胞、生殖細胞および神経細胞）が含まれる。間質細胞は、分裂細胞を死滅させる植物由来の毒素であるコルヒチンを用いて2回連続して処理することにより排除することができ、間質幹細胞に由来する分化細胞の再生可能性を消去する。これは、神経細胞を欠いたヒドラの生成を可能にする。神経を含まないポリープは、浸透圧を供給し、排泄し、または調節するためにその口を開くことができない。しかし、そのような動物は、定期的に力を与えて餌をつけた場合、生存し、実験室で無期限に培養することができる。神経細胞の欠如は、動物の行動および再生を調節する際の神経系の役割の研究を可能にする。以前に公開された神経を含まないヒドラの維持のためのプロトコールは、手で引いたマイクロピペットを用いた口のピペット操作ヒドラを飼い 、清掃する。ここでは、神経を含まないヒドラの維持のための改善されたプロトコールが導入されている。細く絞った鉗子を使用して口を強制的に開け、新しく殺されたアルテミアを挿入する。強制給餌後、動物の体腔をシリンジおよび皮下注射針を用いて新鮮な培地でフラッシュして未消化物質を除去する（ここでは「バフィング」と呼ぶ）。鉗子とシリンジを使用して神経を含まないハイドラを強制送達するこの新しい方法は、手で引っ張ったマイクロピペットチップを用いた口のピペット操作の必要性を排除します。したがって、プロセスをより安全にし、大幅な時間効率化を実現します。下垂体内の神経細胞が確実に排除されるように、抗チロシン - チューブリンを用いた免疫組織化学を行う。

最初の8時間のコルヒチン処置の直後に、すべてのヒドラは生き残る。これらのHydraの一部は触手のスタブだけを残し（ 図3A ）、他の人は触手を完全になくします（ 図 3B ）。次の1〜2日間、触手はすべてのHydraが触手を紛失するまで収縮を続けます。治療から約1週間後、 Hydraは、触手のような小さなスタブ（ 図 3C ）で、触手の再成長の徴候を示します （ 図 3D ）。オリジナルのヒドラのうち、約50〜60％が最終的に治療後1〜2週間で触手を再生します。 それに続いて動物の回復は、最初の治療後のものと同様である。したがって、両方の治療に入った元の数の動物の約10％が回復し、実験に適したサイズに成長する（ 図 1B ）。これらのヒドラは、未処理の動物よりも薄く見える触手を有し、組織がより透明であり、浸透圧を緩和するために口を開けないために肥大して見える（ 図 1A 、1B）。飼育されていない動物は数週間生き残ることができますが、飼いならされていない動物はサイズが小さくなり、摂食が難しくなります。 第二の治療の後に回復するヒドラは無期限に維持することができる。これらの動物は芽を出すことができ、したがって個体群を維持し成長させることができる。さらに、集団は、これらの動物を切断して再生させることができます4 。 免疫組織化学は、第2のコルヒチン処置後のヒポストームにおけるニューロンの喪失を確認する。下垂体の高密度神経網は、抗チロシン - チューブリン抗体13,16を用いて視覚化することができ、口および明らかな細胞体から外側に放射状の異なる繊維を示す（ 図 4A ）。これらの繊維は、コルヒチンを用いた二重治療によって産生された神経を含まないヒドラには存在しない（ 図 4B ）。さらに、DAPIによる共染色は、コルヒチン処置の結果として間質細胞系統の細胞の損失のために、未処理対照と比較して、神経を含まないヒドラにおける細胞核の数の減少を明らかにする（ 図4A、4B ）。 <img alt="図1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56115/56115fig1.jpg" /> 図1 。無神経および未処理のヒドラの比較。 （A）未処理のヒドラ 。 （B） 2回目のコルヒチン治療の22日後の神経を含まないヒドラ 。神経のない動物の腫れた身体の柱と薄い触手に注意してください。スケールバーは500μmです。 <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/56115/56115fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a> <img alt="図2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56115/56115fig2.jpg" /> 図2 変形したヒドラの例。 （A） 2つのヒドラ </em&gt;最初の治療の後に一緒に融合した。 （B）奇妙な形のヒドラ 。 （C）口を開けた後に収縮したヒドラ 。スケールバーは400μmです。 <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/56115/56115fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a> <img alt="図3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56115/56115fig3.jpg" /> 図3 最初の8時間のコルヒチン治療後のヒドラの代表的な画像。 （A）治療の直後に隙間のある触手を持つハイドラ 。 （B）治療直後に触手を完全に失ったハイドラ 。 （C）治療の8日後に触手を再開し始めているヒドラ 。 （D）治療の13日後に触手を完全に回復させたハイドラ 。スケールバーは400μmです。 <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/56115/56115fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a> <img alt="図4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56115/56115fig4.jpg" /> 図4 免疫組織化学によって、低位の神経細胞の損失を確認することができます。 （A） （i）抗チロシン - チューブリン抗体および（ii）DAPIで標識された、未処置のヒドラの盲点および（B）第2のコルヒチン処置の約2週間後の神経を含まないヒドラの腹部。 （iii）はオーバーレイを示す。 *は口の位置を示します。最大z投影は、スピンディスク共焦点蛍光zスタックから得られ、e500ms（GFP）および15ms（DAPI）の露出を有する。明るさとコントラストを調整して視認性を向上させました。スケールバーは20μmです。 <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/56115/56115fig4large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a>

Watch this Scientific Journal Video about Generation and Long-term Maintenance of Nerve-free Hydra at JoVE.com

Generation and Long-term Maintenance of Nerve-free Hydra

コルヒチンによる二重治療により、分裂細胞を死滅させる植物由来の毒素である神経を含まないハイドラ尋常性疣贅が生成され得る。これらのヒドラは自分自身で食べることはできません。この論文では、研究室で神経フリーのヒドラ・ブルガリスの長期的な維持のための改善された方法について述べる。

神経フリーの生成と長期維持<em&gt;ヒドラ</em

The interstitial cell lineage of Hydra includes multipotent stem cells, and their derivatives: gland cells, nematocytes, germ cells, and nerve cells. The ...

generation-and-long-term-maintenance-of-nerve-free-hydra

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Generation and Long-term Maintenance of Nerve-free Hydra

12.5K ビュー.  UC San Diego. コルヒチンによる二重治療により、分裂細胞を死滅させる植物由来の毒素である神経を含まないハイドラ尋常性疣贅が生成され得る。これらのヒドラは自分自身で食べることはできません。この論文では、研究室で神経フリーのヒドラ・ブルガリスの長期的な維持のための改善された方法について述べる。 

ビデオ: Generation and Long-term Maintenance of Nerve-free Hydra

Inducing Complete Polyp Regeneration from the Aboral Physa of the Starlet Sea Anemone Nematostella vectensis

Cnidarians, and specifically Hydra, were the first animals shown to regenerate damaged or severed structures, and indeed such studies arguably launched modern biological inquiry through the work of Trembley more than 250 years ago. Presently the study of regeneration has seen a resurgence using both &#34;classic&#34; regenerative organisms, such as the Hydra, planaria and Urodeles, as well as a widening spectrum of species spanning the range of metazoa, from sponges through mammals. Besides its intrinsic interest as a biological phenomenon, understanding how regeneration works in a variety of species will inform us about whether regenerative processes share common features and/or species or context-specific cellular and molecular mechanisms. The starlet sea anemone, Nematostella vectensis, is an emerging model organism for regeneration. Like Hydra, Nematostella is a member of the ancient phylum, cnidaria, but within the class anthozoa, a sister clade to the hydrozoa that is evolutionarily more basal. Thus aspects of regeneration in Nematostella will be interesting to compare and contrast with those of Hydra and other cnidarians. In this article, we present a method to bisect, observe and classify regeneration of the aboral end of the Nematostella adult, which is called the physa. The physa naturally undergoes fission as a means of asexual reproduction, and either natural fission or manual amputation of the physa triggers re-growth and reformation of complex morphologies. Here we have codified these simple morphological changes in a Nematostella Regeneration Staging System (the NRSS). We use the NRSS to test the effects of chloroquine, an inhibitor of lysosomal function that blocks autophagy. The results show that the regeneration of polyp structures, particularly the mesenteries, is abnormal when autophagy is inhibited.

Inducing Complete Polyp Regeneration from the Aboral Physa of the Starlet Sea Anemone Nematostella vectensis

Here we demonstrate how to induce and monitor regeneration in the Starlet Sea Anemone Nematostella vectensis, a model cnidarian anthozoan. We demonstrate how to amputate and categorize regeneration using a morphological staging system, and we use this system to reveal a requirement for autophagy in regenerating polyp structures.

スターレットイソギンチャクの尾方Physaから完全ポリープ再生を誘導<em&gt; Nematostella vectensis</em

Cnidarians, and specifically Hydra, were the first animals shown to regenerate damaged or severed structures, and indeed such studies arguably launched ...

発生生物学

Genetic Study of Axon Regeneration with Cultured Adult Dorsal Root Ganglion Neurons

It is well known that mature neurons in the central nervous system (CNS) cannot regenerate their axons after injuries due to diminished intrinsic ability to support axon growth and a hostile environment in the mature CNS1,2. In contrast, mature neurons in the peripheral nervous system (PNS) regenerate readily after injuries3. Adult dorsal root ganglion (DRG) neurons are well known to regenerate robustly after peripheral nerve injuries. Each DRG neuron grows one axon from the cell soma, which branches into two axonal branches: a peripheral branch innervating peripheral targets and a central branch extending into the spinal cord. Injury of the DRG peripheral axons results in substantial axon regeneration, whereas central axons in the spinal cord regenerate poorly after the injury. However, if the peripheral axonal injury occurs prior to the spinal cord injury (a process called the conditioning lesion), regeneration of central axons is greatly improved4. Moreover, the central axons of DRG neurons share the same hostile environment as descending corticospinal axons in the spinal cord. Together, it is hypothesized that the molecular mechanisms controlling axon regeneration of adult DRG neurons can be harnessed to enhance CNS axon regeneration. As a result, adult DRG neurons are now widely used as a model system to study regenerative axon growth5-7.
Here we describe a method of adult DRG neuron culture that can be used for genetic study of axon regeneration in vitro. In this model adult DRG neurons are genetically manipulated via electroporation-mediated gene transfection6,8. By transfecting neurons with DNA plasmid or si/shRNA, this approach enables both gain- and loss-of-function experiments to investigate the role of any gene-of-interest in axon growth from adult DRG neurons. When neurons are transfected with si/shRNA, the targeted endogenous protein is usually depleted after 3-4 days in culture, during which time robust axon growth has already occurred, making the loss-of-function studies less effective. To solve this problem, the method described here includes a re-suspension and re-plating step after transfection, which allows axons to re-grow from neurons in the absence of the targeted protein. Finally, we provide an example of using this in vitro model to study the role of an axon regeneration-associated gene, c-Jun, in mediating axon growth from adult DRG neurons9.

An in vitro model for genetic study of axon regeneration using cultured adult mouse dorsal root ganglion neurons is described. The method includes a re-suspension/re-plating step to allow axon re-growth from neurons undergoing genetic manipulation. This approach is especially useful for loss-of-function studies of axon regeneration using RNAi-based protein knockdown.

培養大人の背根神経節ニューロンの軸索再生の遺伝学的研究

It is well known that mature neurons in the central nervous system (CNS) cannot regenerate their axons after injuries due to diminished intrinsic ability ...

神経科学

Motor Nerve Transection and Time-lapse Imaging of Glial Cell Behaviors in Live Zebrafish

The nervous system is often described as a hard-wired component of the body even though it is a considerably fluid organ system that reacts to external stimuli in a consistent, stereotyped manner, while maintaining incredible flexibility and plasticity. Unlike the central nervous system (CNS), the peripheral nervous system (PNS) is capable of significant repair, but we have only just begun to understand the cellular and molecular mechanisms that govern this phenomenon. Using zebrafish as a model system, we have the unprecedented opportunity to couple regenerative studies with in vivo imaging and genetic manipulation. Peripheral nerves are composed of axons surrounded by layers of glia and connective tissue. Axons are ensheathed by myelinating or non-myelinating Schwann cells, which are in turn wrapped into a fascicle by a cellular sheath called the perineurium. Following an injury, adult peripheral nerves have the remarkable capacity to remove damaged axonal debris and re-innervate targets. To investigate the roles of all peripheral glia in PNS regeneration, we describe here an axon transection assay that uses a commercially available nitrogen-pumped dye laser to axotomize motor nerves in live transgenic zebrafish. We further describe the methods to couple these experiments to time-lapse imaging of injured and control nerves. This experimental paradigm can be used to not only assess the role that glia play in nerve regeneration, but can also be the platform for elucidating the molecular mechanisms that govern nervous system repair.

Although the peripheral nervous system (PNS) is capable of significant repair after injury, little is known about the cellular and molecular mechanisms that govern this phenomenon. Using live, transgenic zebrafish and a reproducible nerve transection assay, we can study dynamic glial cell behaviors during nerve degeneration and regeneration.

モーター神経切断とライブゼブラフィッシュにおけるグリア細胞の挙動のタイムラプスイメージング

The  nervous system is often described as a hard-wired component of the body even  though it is a considerably fluid organ system that reacts to external ...

Three-dimensional Tissue Engineered Aligned Astrocyte Networks to Recapitulate Developmental Mechanisms and Facilitate Nervous System Regeneration

Neurotrauma and neurodegenerative disease often result in lasting neurological deficits due to the limited capacity of the central nervous system (CNS) to replace lost neurons and regenerate axonal pathways. However, during nervous system development, neuronal migration and axonal extension often occur along pathways formed by other cells, referred to as &#34;living scaffolds&#34;. Seeking to emulate these mechanisms and to design a strategy that circumvents the inhibitory environment of the CNS, this manuscript presents a protocol to fabricate tissue engineered astrocyte-based &#34;living scaffolds&#34;. To create these constructs, we employed a novel biomaterial encasement scheme to induce astrocytes to self-assemble into dense three-dimensional bundles of bipolar longitudinally-aligned somata and processes. First, hollow hydrogel micro-columns were assembled, and the inner lumen was coated with collagen extracellular-matrix. Dissociated cerebral cortical astrocytes were then delivered into the lumen of the cylindrical micro-column and, at a critical inner diameter of &#60;350 &#181;m, spontaneously self-aligned and contracted to produce long fiber-like cables consisting of dense bundles of astrocyte processes and collagen fibrils measuring &#60;150 &#181;m in diameter yet extending several cm in length. These engineered living scaffolds exhibited &#62;97% cell viability and were virtually exclusively comprised of astrocytes expressing a combination of the intermediate filament proteins glial-fibrillary acidic protein (GFAP), vimentin, and nestin. These aligned astrocyte networks were found to provide a permissive substrate for neuronal attachment and aligned neurite extension. Moreover, these constructs maintain integrity and alignment when extracted from the hydrogel encasement, making them suitable for CNS implantation. These preformed constructs structurally emulate key cytoarchitectural elements of naturally occurring glial-based &#34;living scaffolds&#34; in vivo. As such, these engineered living scaffolds may serve as test-beds to study neurodevelopmental mechanisms in vitro or facilitate neuroregeneration by directing neuronal migration and/or axonal pathfinding following CNS degeneration in vivo.

We showcase the development of self-assembled, three-dimensional bundles of longitudinally aligned astrocytic somata and processes within a novel biomaterial encasement. These engineered &#34;living scaffolds&#34;, exhibiting micron-scale diameter yet extending centimeters in length, may serve as test-beds to study neurodevelopmental mechanisms or facilitate neuroregeneration by directing neuronal migration and/or axonal pathfinding.

三次元組織配置に発達メカニズムを要約し、神経系の再生を容易にするアストロ サイト ネットワーク

Neurotrauma and neurodegenerative disease often result in lasting neurological deficits due to the limited capacity of the central nervous system (CNS) to ...

生物工学

Fluorescent In Situ Hybridization and 5-Ethynyl-2'-Deoxyuridine Labeling for Stem-Like Cells in the Hydrozoan Jellyfish Cladonema pacificum

Cnidarians, including sea anemones, corals, and jellyfish, exhibit diverse morphology and lifestyles that are manifested in sessile polyps and free-swimming medusae. As exemplified in established models such as Hydra and Nematostella, stem cells and/or proliferative cells contribute to the development and regeneration of cnidarian polyps. However, the underlying cellular mechanisms in most jellyfish, particularly at the medusa stage, are largely unclear, and, thus, developing a robust method for identifying specific cell types is critical. This paper describes a protocol for visualizing stem-like proliferating cells in the hydrozoan jellyfish Cladonema pacificum. Cladonema medusae possess branched tentacles that continuously grow and maintain regenerative capacity throughout their adult stage, providing a unique platform with which to study the cellular mechanisms orchestrated by proliferating and/or stem-like cells. Whole-mount fluorescent in situ hybridization (FISH) using a stem cell marker allows for the detection of stem-like cells, while pulse labeling with 5-ethynyl-2&#39;-deoxyuridine (EdU), an S phase marker, enables the identification of proliferating cells. Combining both FISH and EdU labeling, we can detect actively proliferating stem-like cells on fixed animals, and this technique can be broadly applied to other animals, including non-model jellyfish species.

Fluorescent In Situ Hybridization and 5-Ethynyl-2'-Deoxyuridine Labeling for Stem-Like Cells in the Hydrozoan Jellyfish Cladonema pacificum

Here, we describe a protocol for visualizing stem-like proliferating cells in the jellyfish Cladonema. Whole-mount fluorescent in situ hybridization with a stem cell marker allows for the detection of stem-like cells, and 5-ethynyl-2&#39;-deoxyuridine labeling enables the identification of proliferating cells. Together, actively proliferating stem-like cells can be detected.&#160;

ヒドロ虫クラゲクラドネマパシフィカムにおける幹細胞様細胞の蛍光In situハイブリダイゼーションと5-エチニル-2'-デオキシウリジン標識

Cnidarians, including sea anemones, corals, and jellyfish, exhibit diverse morphology and lifestyles that are manifested in sessile polyps and ...

Anatomically Inspired Three-dimensional Micro-tissue Engineered Neural Networks for Nervous System Reconstruction, Modulation, and Modeling

Functional recovery rarely occurs&#160;following injury or disease-induced degeneration within the central nervous system (CNS)&#160;due to the inhibitory environment and the limited capacity for neurogenesis. We are developing&#160;a strategy to simultaneously address&#160;neuronal and axonal pathway loss within the damaged CNS. This manuscript presents the fabrication protocol for micro-tissue engineered neural networks (micro-TENNs), implantable constructs consisting of neurons and aligned axonal tracts spanning the extracellular matrix (ECM) lumen of a preformed hydrogel cylinder hundreds of microns in diameter that may extend centimeters in length. Neuronal aggregates are delimited to the extremes of the three-dimensional encasement and are spanned by axonal projections. Micro-TENNs are uniquely poised as a strategy for CNS reconstruction, emulating aspects of brain connectome cytoarchitecture and potentially providing means for network replacement. The neuronal aggregates may synapse with host tissue to form new functional relays to restore and/or modulate missing or damaged circuitry. These constructs may also act as pro-regenerative&#160;&#34;living scaffolds&#34; capable of exploiting developmental mechanisms for cell migration and axonal pathfinding, providing synergistic structural and soluble cues based on the state of regeneration. Micro-TENNs are fabricated by pouring liquid hydrogel into a cylindrical mold containing a longitudinally centered needle. Once the hydrogel has gelled, the needle is removed, leaving a hollow micro-column. An ECM solution is added to the lumen to provide an environment suitable for neuronal adhesion and axonal outgrowth. Dissociated neurons are mechanically aggregated for precise seeding within one or both ends of the micro-column. This methodology reliably produces self-contained miniature constructs with long-projecting axonal tracts that may recapitulate features of brain neuroanatomy. Synaptic immunolabeling and genetically encoded calcium indicators suggest that micro-TENNs possess extensive synaptic distribution and intrinsic electrical activity. Consequently, micro-TENNs represent a promising strategy for targeted neurosurgical reconstruction of brain pathways and may also be applied as biofidelic models to study neurobiological phenomena in vitro.

This manuscript details the fabrication of micro-tissue engineered neural networks: three-dimensional micron-sized constructs comprised of long aligned axonal tracts spanning aggregated neuronal population(s) encased in a tubular hydrogel. These living scaffolds can serve as functional relays to reconstruct or modulate neural circuitry or as biofidelic test-beds mimicking gray-white matter neuroanatomy.

神経系の再構築、変調、モデリングのための解剖学的にインスパイアされた3次元マイクロ組織工学ニューラルネットワーク

Functional recovery rarely occurs&#160;following injury or disease-induced degeneration within the central nervous system (CNS)&#160;due to the inhibitory ...

Rewiring Neuronal Circuits: A New Method for Fast Neurite Extension and Functional Neuronal Connection

Brain and spinal cord injury may lead to permanent disability and death because it is still not possible to regenerate neurons over long distances and accurately reconnect them with an appropriate target. Here a procedure is described to rapidly initiate, elongate, and precisely connect new functional neuronal circuits over long distances. The extension rates achieved reach over 1.2 mm/h, 30-60 times faster than the in vivo rates of the fastest growing axons from the peripheral nervous system (0.02 to 0.04 mm/h)28 and 10 times faster than previously reported for the same neuronal type at an earlier stage of development4. First, isolated populations of rat hippocampal neurons are grown for 2-3 weeks in microfluidic devices to precisely position the cells, enabling easy micromanipulation and experimental reproducibility. Next, beads coated with poly-D-lysine (PDL) are placed on neurites to form adhesive contacts and pipette micromanipulation is used to move the resulting bead-neurite complex. As the bead is moved, it pulls out a new neurite that can be extended over hundreds of micrometers and functionally connected to a target cell in less than 1 h. This process enables experimental reproducibility and ease of manipulation while bypassing slower chemical strategies to induce neurite growth. Preliminary measurements presented here demonstrate a neuronal growth rate far exceeding physiological ones. Combining these innovations allows for the precise establishment of neuronal networks in culture with an unprecedented degree of control. It is a novel method that opens the door to a plethora of information and insights into signal transmission and communication within the neuronal network as well as being a playground in which to explore the limits of neuronal growth. The potential applications and experiments are widespread with direct implications for therapies that aim to reconnect neuronal circuits after trauma or in neurodegenerative diseases.

This procedure describes how to rapidly initiate, extend and connect neurites organized in microfluidic chambers using poly-D-lysine-coated beads fixed to micropipettes that guide neurite elongation.

ニューロン回路の再学習：速い神経突起伸長と機能的ニューロン結合の新しい方法

Brain and spinal cord injury may lead to permanent disability and death because it is still not possible to regenerate neurons over long distances and ...

Generation of Neurospheres from Mixed Primary Hippocampal and Cortical Neurons Isolated from E14-E16 Sprague Dawley Rat Embryo

Primary neuron culture is an essential technique in the field of neuroscience. To gain deeper mechanistic insights into the brain, it is essential to have a robust in vitro model that can be exploited for various neurobiology studies. Though primary neuron cultures (i.e., long-term hippocampal cultures) have provided scientists with models, it does not yet represent the complexity of brain network completely. In the wake of these limitations, a new model has emerged using neurospheres, which bears a closer resemblance to the brain tissue. The present protocol describes the plating of high and low densities of mixed cortical and hippocampal neurons isolated from the embryo of embryonic day 14-16 Sprague Dawley rats. This allows for the generation of neurospheres and long-term primary neuron culture as two independent platforms to conduct further studies. This process is extremely simple and cost-effective, as it minimizes several steps and reagents previously deemed essential for neuron culture. This is a robust protocol with minimal requirements that can be performed with achievable results and further used for a diversity of studies related to neuroscience.

Presented here is a protocol for the spontaneous generation of neurospheres enriched in neural progenitor cells from high density plated neurons. During the same experiment, when neurons are plated at a lower density, the protocol also results in prolonged primary rat neuron cultures.

E14-E16スプラーグドーリーラット胚から分離された混合原発海馬および皮質ニューロンからの神経球の生成

Primary neuron culture is an essential technique in the field of neuroscience. To gain deeper mechanistic insights into the brain, it is essential to have ...

Generation of Transgenic Hydra by Embryo Microinjection

As a member of the phylum Cnidaria, the sister group to all bilaterians, Hydra can shed light on fundamental biological processes shared among multicellular animals. Hydra is used as a model for the study of regeneration, pattern formation, and stem cells. However, research efforts have been hampered by lack of a reliable method for gene perturbations to study molecular function. The development of transgenic methods has revitalized the study of Hydra biology1. Transgenic Hydra allow for the tracking of live cells, sorting to yield pure cell populations for biochemical analysis, manipulation of gene function by knockdown and over-expression, and analysis of promoter function. Plasmid DNA injected into early stage embryos randomly integrates into the genome early in development. This results in hatchlings that express transgenes in patches of tissue in one or more of the three lineages (ectodermal epithelial, endodermal epithelial, or interstitial). The success rate of obtaining a hatchling with transgenic tissue is between 10% and 20%. Asexual propagation of the transgenic hatchling is used to establish a uniformly transgenic line in a particular lineage. Generating transgenic Hydra is surprisingly simple and robust, and here we describe a protocol that can be easily implemented at low cost.

Generation of Transgenic Hydra by Embryo Microinjection

Stably transgenic Hydra are made by microinjection of plasmid DNA into embryos followed by random genomic integration and asexual propagation to establish a uniform line. Transgenic Hydra are used to track cell movements, overexpress genes, study promoter function, or knock down gene expression using RNAi.

トランスジェニックの世代<em&gt;ハイドラ</em&gt;胚マイクロインジェクションによる

As a member of the phylum Cnidaria, the sister group to all bilaterians, Hydra can shed light on fundamental biological processes shared among ...

生物学

<meta charset="utf8"></head><body>マウス脳室内領域から単離されたNSCの効率的なヌクレオフェクション

Isolation, Expansion, and Nucleofection of Neural Stem Cells from Adult Murine Subventricular Zone

Isolation and expansion of neural stem cells (NSCs) from the subventricular zone (SVZ) of the adult mouse brain can be achieved in a medium supplemented with basic fibroblast growth factor (bFGF) and epidermal growth factor (EGF) as mitogens, producing clonal aggregates known as neurospheres. This in vitro system is a valuable tool for studying NSC potential. Transfection of siRNAs or genes carried in plasmids can be used to induce perturbations to gene expression and study NSC biology. However, the exogenous nucleic acid delivery to NSC cultures is challenging due to the low efficiency of central nervous system (CNS) cells transfection. Here, we present an improved nucleofection system that achieves high efficiency of gene delivery in expanded NSCs from adult murine SVZ. We demonstrate that this relatively simple method enhances gene perturbation in adult NSCs, surpassing traditional transfection protocols with survival rates exceeding 80%. Moreover, this method can also be applied in primary isolated NSCs, providing a crucial advancement in gene function studies through gene expression manipulation via knockdown or overexpression in neurosphere cultures.

<meta charset="utf8"></head><body>著者スポットライト:マウス脳室下ゾーン由来神経幹細胞培養における高効率遺伝子導入のためのヌクレオフェクションの改善

Here, we describe a nucleofection system designed to enhance gene delivery efficiency in expanded neural stem cells (NSCs) isolated from the adult murine subventricular zone. The findings demonstrate that this method significantly improves gene perturbation in NSCs, surpassing the effectiveness of traditional transfection protocols and enhancing cell survival rate.

成体マウス脳室下領域からの神経幹細胞の単離、増殖、およびヌクレオフェクション

Isolation and expansion of neural stem cells (NSCs) from the subventricular zone (SVZ) of the adult mouse brain can be achieved in a medium supplemented ...

神経フリーの生成と長期維持

要約

さらに動画を探す

スターレットイソギンチャクの尾方Physaから完全ポリープ再生を誘導

培養大人の背根神経節ニューロンの軸索再生の遺伝学的研究

モーター神経切断とライブゼブラフィッシュにおけるグリア細胞の挙動のタイムラプスイメージング

三次元組織配置に発達メカニズムを要約し、神経系の再生を容易にするアストロサイトネットワーク

ヒドロ虫クラゲクラドネマパシフィカムにおける幹細胞様細胞の蛍光In situハイブリダイゼーションと5-エチニル-2'-デオキシウリジン標識

神経系の再構築、変調、モデリングのための解剖学的にインスパイアされた3次元マイクロ組織工学ニューラルネットワーク

ニューロン回路の再学習：速い神経突起伸長と機能的ニューロン結合の新しい方法

E14-E16スプラーグドーリーラット胚から分離された混合原発海馬および皮質ニューロンからの神経球の生成

トランスジェニックの世代

成体マウス脳室下領域からの神経幹細胞の単離、増殖、およびヌクレオフェクション

神経フリーの生成と長期維持

要約

さらに動画を探す

スターレットイソギンチャクの尾方Physaから完全ポリープ再生を誘導

培養大人の背根神経節ニューロンの軸索再生の遺伝学的研究

モーター神経切断とライブゼブラフィッシュにおけるグリア細胞の挙動のタイムラプスイメージング

三次元組織配置に発達メカニズムを要約し、神経系の再生を容易にするアストロ サイト ネットワーク

ヒドロ虫クラゲクラドネマパシフィカムにおける幹細胞様細胞の蛍光In situハイブリダイゼーションと5-エチニル-2'-デオキシウリジン標識

神経系の再構築、変調、モデリングのための解剖学的にインスパイアされた3次元マイクロ組織工学ニューラルネットワーク

ニューロン回路の再学習：速い神経突起伸長と機能的ニューロン結合の新しい方法

E14-E16スプラーグドーリーラット胚から分離された混合原発海馬および皮質ニューロンからの神経球の生成

トランスジェニックの世代

成体マウス脳室下領域からの神経幹細胞の単離、増殖、およびヌクレオフェクション

三次元組織配置に発達メカニズムを要約し、神経系の再生を容易にするアストロサイトネットワーク