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研究生: 梁允聰
Leong, Wan Chong
論文名稱: 利用細胞培養裝置分離並收集中樞神經細胞軸突以進行蛋白質體研究
Separation and enrichment of CNS axons for proteomic analyses by using a compartmentalized device
指導教授: 張兗君
Chang,Yen-Chung
口試委員: 周姽嫄
周韻家
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 生命科學暨醫學院 - 系統神經科學研究所
Institute of Systems Neuroscience
論文出版年: 2016
畢業學年度: 104
語文別: 中文
論文頁數: 32
中文關鍵詞: 神經軸突軸突分離裝置蛋白質體
外文關鍵詞: axon
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  • 在神經科學領域中研究的對象通常是為神經元細胞(Neuron),神經元細胞主要的由細胞本體(Cell body或Soma)、樹突(Dendrite)及軸突(Axon)這三種主要部份所構成,其中軸突的作用主要為傳遞神經訊號至其他細胞,而在軸突轉譯及傳送所需要的蛋白質是近代重點研究的對象。研究神經細胞的軸突並不容易,這需要將軸突和細胞本體分離,因此已有開發多種神經軸突分離裝置來進行純軸突的研究。本文也延續使用本實驗室最新開發的神經軸突分離裝置來分離軸突,這種裝置有別於以往的裝置,能收集相較到更多的軸突,製作過程也相對容易。本文選用此裝置培養神經細胞並收集了單純軸突的蛋白質進行分析及定量。這裝置是一種雙層膜結構的垂直型分離裝置,將神經細胞培養在PCTE膜中,神經軸突會穿通PCTE膜並在PDMS膜上持續生長,在DIV17之後,拆除裝置,就可以對這兩層的膜進行免疫螢光染色以觀察軸突的生長狀況,在蛋白質分析實驗中,同樣在DIV17後,從PDMS膜上刮下軸突細胞,收集軸突的蛋白質;為分析單純軸突之蛋白質,本文使用了同為軸突分離裝置的神經基板裝置來培養神經細胞並分離出單純軸突作為參照,以其蛋白質濃度推算出本文裝置所收集的軸突蛋白質濃度,決定軸突的濃度後進行西方墨點法分析收集之軸突,以證實PDMS膜上所收集的軸突並無樹突的污染。結果表明,新開發的軸突裝置能分離的軸突數量上相較於以往的裝置有成倍的增長,並在蛋白質的層面上證明所收集的軸突也擁有高分離純度,也同時證實在未來也可使用此裝置分離軸突及細胞以進行更多軸突蛋白質的研究與分析。


    Neurons are the primary structural unit of nervous systems. The basic structure of a typical neuron consists of a cell body, dendrites and an axon. Axons play a main role in the signal transduction to other connected neurons. Recently, researches of local translation in axons has become center stage. These researches need to use techniques allowing to physically separate the cell bodies and axons. Several such devices have been developed. In my thesis, I use a new device developed in our Lab which can be used to collect more axons and be fabricated easily. Rat hippocampus neurons were prepared to culture in this new device. This new device has a double layered structure. The first layer is a piece of PCTE membrane, and the second layer is a thin PDMS (Poly dimethylsiloxane) sheet perforated by many round holes. I grow hippocampal neurons on the PCTE membrane. Most of the axons grow through the PCTE membrane into the second layer, PDMS membrane. On 17 day-in-vitro, many axons migrate the length of holes and grow on the opposite surface. Axons on PDMS surface were detected by using fluorescence immunostaining. I collect axons from the PDMS surface by using a rubber scraper. The content of axons in the collected sample is determined by comparing to the axon samples produced by using another lab-on-a-chip device also developed in the laboratory. Western blotting is also used to verify whether the axon sample has free contaminations from soma to dendrites. The results indicated that the new developed device in the laboratory can be used to harvest pure axons from cultured rat hippocampal neurons with a yield of axons around 4 fold higher than the earlier lab-on-a-chip device.

    中文摘要 ii Abstract iii 壹、 緒論 1 貳、 實驗材料與方法 4 一、 實驗材料 4 (一) 實驗動物育種 4 (二) 神經細胞培養 4 (三) 製作軸突分離裝置 4 (四) 免疫螢光染色法 5 (五) 蛋白質分析 5 二、 實驗方法 6 (一) 軸突分離裝置之組裝流程 6 (二) PDMS框架之製作 6 (三) 清洗PDMS框架 7 (四) 製作PDMS模之模仁(MOLD) 7 (五) PDMS膜之製作及清洗 8 (六) 大鼠解剖過程(Dissection) 8 (七) 海馬迴神經細胞培養 8 (八) 利用免疫螢光染色法觀察軸突與細胞 9 (九) 免疫螢光染色之全片幅馬賽克拼圖 9 (十) 神經軸突之蛋白質收集與定量分析 9 (十一) 膠體電泳(SDS-PAGE) 10 (十二) 西方墨點法(Western Blot) 11 (十三) 西方墨點法結果之顯影與分析 12 參、 結果 13 一. 裝置設計及部件組成介紹 13 二. 觀察軸突生長情況 14 三. 以西方墨點法定量PDMS膜收集之軸突蛋白質濃度 14 四. 標準化PDMS膜上收集之軸突蛋白質濃度 15 五. 分析PDMS膜收集之軸突並無樹突污染之純度檢測 15 肆、 討論 17 伍、 圖表 20 圖一、 複合膜(composite membrane)構造剖面示意圖 20 圖二、 裝置設計示意圖 21 圖三、 裝置製作流程圖示 22 圖四、 裝置各元件實際外觀 23 圖五、 裝置中PCTE膜及PDMS膜上某區域免疫螢光染色圖 24 圖六、 PDMS膜軸突染色之全片幅馬賽克拼圖 25 圖七、 利用西方墨點法定量PDMS膜上軸突蛋白質之濃度 26 表一、 PDMS膜上軸突蛋白質濃度之定量結果及產率比較之數據 27 圖八、 PDMS axon protein與CHIP axon protein之產率比較 28 圖九、 從PDMS膜上收集之軸突蛋白質分析及純度鑑定 29 陸、 參考文獻 30 柒、 附錄 32

    CAMPENOT, R. B. (1977). Local control of neurite development by nerve growth factor. Cell Biology, 74, 4516-4519.

    Eric Kandel, J. S. (2013). Principles of Neural Science, Fifth Edition: McGraw Hill Professional.

    Ivins, K. J., Bui, E. T. N., & Cotman, C. W. (1998). b-Amyloid Induces Local Neurite Degeneration in Cultured Hippocampal Neurons: Evidence for Neuritic Apoptosis. Neurobiology of Disease, 5, 365-378.

    Jang, J. M., Tran, S. H., Na, S. C., & Jeon, N. L. (2015). Engineering controllable architecture in matrigel for 3D cell alignment. ACS Appl Mater Interfaces, 7(4), 2183-2188. doi: 10.1021/am508292t

    Kaplan, M. S. (2001). Environment complexity stimulates visual cortex neurogenesis death of a dogma and a research career. TRENDS in Neurosciences, 24, 617-620.
    Kempermann, G., & Gage, F. H. (1999). New Nerve Cells for the Adult Brain. Scientific American, 49-53.

    Lein, P., Banker, G., & Higgins, D. (1992). Laminin selectively enhances axonal growth and accelerates the development of polarity by hippocampal neurons in culture. Brain Res Dev Brain Res, 69(2), 191-197.

    Mark F. Bear, B. W. C., Michael A. Paradiso. (2007). Neuroscience: Lippincott Williams & Wilkins.

    Mary B. KENNEDY, M. K. B., AND NGozI E. ERONDU. (1983). Biochemical and immunochemical evidence that the major postsynaptic density protein is a subunit of a calmodulindependent protein kinase. Neurobiology, 80, 7357-7361.

    Park, J., Kim, S., Park, S. I., Choe, Y., Li, J., & Han, A. (2014). A microchip for quantitative analysis of CNS axon growth under localized biomolecular treatments. J Neurosci Methods, 221, 166-174. doi: 10.1016/j.jneumeth.2013.09.018

    Shi, P., Scott, M. A., Ghosh, B., Wan, D., Wissner-Gross, Z., Mazitschek, R., . . . Yanik, M. F. (2011). Synapse microarray identification of small molecules that enhance synaptogenesis. Nat Commun, 2, 510. doi: 10.1038/ncomms1518

    Sun, T., Yu, N., Zhai, L. K., Li, N., Zhang, C., Zhou, L., . . . Chen, Z. Y. (2013). c-Jun NH2-terminal kinase (JNK)-interacting protein-3 (JIP3) regulates neuronal axon

    elongation in a kinesin- and JNK-dependent manner. J Biol Chem, 288(20), 14531-14543. doi: 10.1074/jbc.M113.464453

    Taylor, A. M., Rhee, S. W., Tu, C. H., Cribbs, D. H., Cotman, C. W., & Jeon, N. L. (2003). Microfluidic Multicompartment Device for Neuroscience Research. Langmuir, 19(5), 1551-1556. doi: 10.1021/la026417v

    Wu, H. I., Cheng, G. H., Wong, Y. Y., Lin, C. M., Fang, W., Chow, W. Y., & Chang, Y. C. (2010). A lab-on-a-chip platform for studying the subcellular functional proteome of neuronal axons. Lab Chip, 10(5), 647-653. doi: 10.1039/b918217a

    何星樺. (2015). 發展ㄧ個研究中樞神經細胞軸突. 國立清華大學系統神經科學研究所

    陳慧瑜. (2011). 發展一神經軸突收集裝置. 國立清華大學分子醫學研究所.

    黃琮凱. (2013). 發展一個分離中樞神經細胞軸突的細胞培養裝置. 國立清華大學分子醫學所.

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