Method Article
تحديد موقف دورة الخلية من مجموعة من الخلايا ، أو فهم الكيفية التي تؤثر على انتشار الاشارات ، يمكن قياس التدفق الخلوي بسهولة باستخدام هذا البروتوكول. نحن التقرير مقاربة بسيطة التجريبية لخلايا التلوين وقياس موقفهم في دورة الخلية.
تنظيم تكاثر الخلايا والأنسجة المركزية إلى التشكل خلال تطوير الكائنات المتعددة الخلايا. وعلاوة على ذلك ، وفقدان السيطرة على انتشار الخلايا تكمن وراء أمراض من أمراض مثل السرطان. على هذا النحو هناك حاجة كبيرة لتكون قادرة على التحقيق في تكاثر الخلايا وquantitate نسبة الخلايا في كل مرحلة من مراحل دورة الخلية. كما أنها ذات أهمية حيوية لتحديد الخلايا التي يتم indistinguishably تكرار الحمض النووي في غضون عدد أكبر من السكان. منذ قرار يرصد خلية لتتكاثر في المرحلة G1 مباشرة قبل الشروع في تركيب الحمض النووي والتقدم خلال الفترة المتبقية من دورة الخلية ، واكتشاف تركيب الدنا في هذه المرحلة يسمح لعزم لا لبس فيه للوضع القائم للتنظيم نمو الخلايا في الثقافة التجارب.
يمكن أن يكون محتوى الحمض النووي في الخلايا quantitated بسهولة التدفق الخلوي للخلايا ملطخة يوديد propidium ، صبغة الفلورسنت الإقحام الحمض النووي.وبالمثل ، يمكن quantitated نشطة من قبل خلايا الحمض النووي التوليف زراعة في حضور ثيميدين المشعة ، حصاد الخلايا ، وقياس النشاط الاشعاعي في إدراج جزء غير قابل للذوبان حمض an. لدينا خبرة كبيرة مع تحليل دورة الخلية وتوصي باتباع نهج مختلف. نحن بالتحقيق في انتشار الخلايا باستخدام bromodeoxyuridine / fluorodeoxyuridine (مختصر كمجرد BrdU) تلطيخ يكشف عن إدراج هذه النظير الثايمين في الحمض النووي توليفها في الآونة الأخيرة. التوسيم وتلطيخ الخلايا مع BrdU ، جنبا إلى جنب مع تلطيخ DNA مجموع يوديد propidium وتحليلها من جانب التدفق الخلوي 1 يوفر المقياس الأكثر دقة من الخلايا في مراحل مختلفة من دورة الخلية. هو الأسلوب المفضل لدينا لأنه يجمع بين اكتشاف تركيب الدنا نشطة ، من خلال تلطيخ القائمة على الضد BrdU ، مع محتوى الحمض النووي من مجموع يوديد propidium. وهذا يسمح لفصل واضح للخلايا في مرحلة مبكرة من G1 S ، أو S في وقت متأخر من مرحلة G2 / م.وعلاوة على ذلك ، يمكن استخدام هذا النهج لتحقيق العديد من الآثار منبهات مختلفة من الخلايا وكلاء الصيدلانية على التقدم من خلال تنظيم هذه المراحل دورة الخلية المختلفة.
في هذا التقرير وصفنا طرق لوضع العلامات وتلطيخ الخلايا المستزرعة ، وكذلك من خلال تحليل التدفق الخلوي. نحن تشمل أيضا أمثلة تجريبية لكيف يمكن استخدام هذه الطريقة لقياس الآثار المترتبة على تثبيط نمو إشارات من السيتوكينات مثل TGF - β1 ، ومثبطات التكاثري مثل مثبط كيناز cyclin التابعة ، p27KIP1. علينا أيضا أن تشمل بروتوكول بديل يسمح لتحليل الموقف في دورة الخلية من الفئات السكانية الفرعية داخل الخلايا أكبر ثقافة 5. في هذه الحالة ، ونحن لشرح كيفية الكشف عن اعتقال خلية في دورة transfected خلايا الشبكية مع الجينات حتى عندما فاق عدد كبير من الخلايا untransfected في الثقافة نفسها. هذه الأمثلة توضح العديد من الطرق التي الحمض النووي وتلطيخويمكن استخدام التدفق الخلوي وتكييفها للتحقيق في المسائل الأساسية للسيطرة دورة الخلية الثديية.
1. وضع العلامات وتحديد الخلايا
2. وتغيير طبيعة تلون BrdU والحمض النووي
3. التحليل التدفق الخلوي
4. تحليل البيانات
5. بروتوكول بديل لتحليل دورة الخلية في يسكنها خليط من الخلايا
6. ممثل النتائج :
ونحن نقدم ثلاثة أمثلة من التحليلات التجريبية دورة الخلية باستخدام نهجنا. أول تعبير يستخدم للفيروسات تعتمد cyclin مثبط كيناز p27KIP1 في الخلايا الليفية الماوس الجنينية. اربع وعشرين ساعة بعد اختيار الدواء لعدوى فيروسية كان كاملا ، وكانت الخلايا المسمى مع نبض BrdU لمدة ساعة. في هذه التجربة تم استخدام التعبير خارج الرحم من مثبط للقبض على انتشار الخلايا (الشكل 3A وباء). كما هو مبين في الشكل. 3B قليلا الأحداث BrdU إيجابية واضحة في البوابة S - المرحلة استجابة لP27. وبالمثل ، فإن النسبة المئوية للخلايا في مرحلة لP27 - S التعبير عن الخلايا منخفضة جدا كما في الشكل diagramed. 3C. وقد كان هذا النوع من التحليل فعالة جدا في تشخيص عيوب الخلية دورة التحكم في الخلايا المشتقة من سلالات مختلفة من زإيني استهداف الفئران 6 ، 7 ، 8.
في التجربة الثانية ، تم علاج الخلايا الظهارية untransformed الثديية (MCF10A) مع خلوى النمو المثبطة ، وتحويل عامل النمو بيتا واحد (TGF - β1) لمدة 24 ساعة. وصفت الخلايا مع BrdU لمدة أربع ساعات مباشرة قبل الحصاد. كما هو مبين في الشكل. تتقلص بشكل كبير في وسم 4 BrdU S - المرحلة الخلايا TGF - β1 الإشارة ، كما يتم التحقق من صحة خصوصية تلطيخ لدينا مع مراقبة مفتش السلبية (الشكل 4C). الكمي لمراحل مختلفة من دورة الخلية يؤكد أن β1 TGF - يمنع انتشار في المقام الأول في المرحلة G1 من دورة الخلية ، مما يؤدي إلى تراكم في هذه المرحلة.
في مثالنا الأخير ، هي ناقصة transfected PRB SaOS - 2 الخلايا مع ناقلات CMV - CD20 التعبير وإما CMV - RB أو CMV - β - غال كمجموعة تحكم. كانت تحصد ثلاثة أيام في أعقاب الخلايا ترنسفكأيشن ، الملون ، والثابتة. تحليل التدفق الخلوي لهذه الخليةهو مبين في الشكل ق. 5. هذا يدل على توزيع دورة الخلية من الخلايا السيطرة السلبية transfected (الشكل 5A) مقارنة مع التوزيع التالي 72 ساعة من التعبير PRB (الشكل 5B). بعد تركيب المنحنى بواسطة برنامج دورة موضوع ، تظهر المقارنة المباشرة لنسبة مراحل دورة الخلية في الشكل. 5C. هذا يكشف عن تراكم الخلايا في التعبير G1 PRB التالية واستنفاد النسبية للخلايا من مراحل S و G2 / M. لقد اعتدنا على هذه الاختلافات ، لبحث آليات الفحص القبض على نطاق واسع G1 9 ، 10 ، 11 ، 12 ، 13.
هذه الأمثلة توضح كيف يمكن قياس السيطرة دورة الخلية في الاستجابة لمجموعة متنوعة من المحفزات أو التلاعب الخلية. ويمكن بالتالي هذا النهج أن تتكيف مع العديد من التطبيقات التي تتطلب قياس موقف دورة الخلية في التجارب نوع الثقافة.
الشكل 1. Quantitالنسبة من مراحل دورة الخلية التي يوديد propidium مجتمعة ، وتلطيخ BrdU (PI - BrdU). (أ) هذه اللوحة تعرض ثلاثة التدفق الخلوي الأبعاد من يوديد propidium والخلايا BrdU الملون. علما بأن تتركز خلايا الحمض النووي مع محتوى 2N و4N على علامات 200 و 400 على مقياس المحور السيني ليوديد propidium شدة التلوين. ويتم قياس كثافة BrdU تلطيخ على مقياس لوغاريتمي على محور Y. لاحظ موقف البوابات المستخدمة لquantitate الخلايا في مراحل G1 ، S ، وG2 / M من دورة الخلية. (ب) وتظهر الحصة النسبية من الخلايا في كل من بوابات G1 ، S ، وG2 / M من A على هذا الرسم البياني.
الشكل 2. الكميات من مراحل دورة الخلية في الخلايا المحددة باستخدام يوديد propidium وعلامة السطحية CD20 الخلية. (أ) هذه اللوحة يظهر يوديد propidium CD20 وتلطيخ لمزيج من الخلايا ، التي تعبر عن بعض وPRB ectopically CD20. لاحظ أن الخلايا التي تحتوي علىوتتركز 2N 4N الحمض النووي (السكان الأكثر وفرة) على علامات 200 و 400 على محور X. موقف بوابة CD20 + الخلايا التي يتم تحديد ما لا يقل عن 10X الملون بألوان زاهية أكثر من الخلفية. (ب) ويبين الرسم البياني لعدد الخلايا مقابل تلطيخ يوديد propidium لخلايا CD20 السلبية في لوحة والتي تنتشر بشكل متزامن. (C) ويظهر رسم بياني مشابه للخلايا CD20 إيجابي من لوحة والتي تم إلقاء القبض يسببها مع التعبير PRB وتحتوي على خلايا الحمض النووي مع محتوى 2N في المقام الأول. هذا يدل على أن يمكن تمييزها an القبض الفرعي السكان من الخلايا الأخرى في هذه الثقافة باستخدام هذه التقنية تلطيخ.
الشكل 3. تثبيط تكاثر الخلايا التي p27KIP1. (أ) يستخدم PI - BrdU تحليل لقياس مراحل دورة الخلية في التكاثر السكاني بشكل متزامن من الخلايا التي تم transduced مع vecto فارغة فيروسات pBABEر. (ب) transduced تحليل مماثل من الخلايا مع pBABE - P27. لاحظ عدم وجود خلايا في مرحلة - S ، وزيادة كثافة الأحداث في G1 وبوابات G2 / M. (ج) الكميات من الخلايا في كل من مراحل دورة الخلية تتكاثر بشكل غير متزامن في الرقابة والتعبير عن الخلايا P27.
الشكل 4. تثبيط تكاثر الخلايا التي β1 TGF - (A) PI - BrdU تحليل الخلايا المتكاثرة بشكل غير متزامن MCF10A. (ب) تحليل الخلايا المعالجة مع 100 من مساء TGF - β1 لمدة 24 ساعة. لاحظ تراكم الخلايا في المقام الأول في المرحلة G1 من دورة الخلية. (ج) التحقق من صحة تلطيخ BrdU بالاستعاضة عن الأضداد المضادة للBrdU الأولية مع مفتش الرقابة غير محددة في الخلايا المتكاثرة بشكل غير متزامن. (د) الكميات الرسومية من مراحل دورة الخلية من كل ألف وباء.
الشكل 5. تثبيط تكاثر الخلايا التي PRB. (A) ويرد التهم خلية مقابل تلطيخ يوديد propidium من CD20 وخلايا بيتا transfected غال. هذا هو المهم السيطرة على ترنسفكأيشن يمكن مزامنة جزئيا الخلايا ، مما يجعل السكان untransfected (CD20 -- الخلايا) كعنصر تحكم غير مناسب لtransfected الفرعي السكان. Transfected الخلايا تحتاج إلى مقارنة مع غيرها من الخلايا transfected بالقياس. (ب) عدد الخلايا مقابل propidium الرسم البياني من يوديد CD20 وPRB transfected الخلايا. لاحظ وجود حصرية تقريبا من ذروة 2N. (C) التمثيل البياني للأبعاد الخلية مرحلة دورة تحديدها من ألف وباء واستخدام أساليب منحنى المناسب في دورة البرامج المتعددة.
في تجربتنا ، والنجاح مع هذه التقنيات تعتمد على مفتاح التحكم قليلة والظروف التجريبية. واحد هو إقامة سيطرة المتكاثرة بشكل غير متزامن لاستخدامها في هذه التجارب. هذه السيطرة يخدم ثلاثة أغراض هامة. الأولى ، فإنه يضمن ظروف ثقافة المستخدمة لجميع العينات التجريبية هي كافية لدعم الانتشار المتواصل في غياب العلاج. هذه العينة أيضا يخدم الغرض من مراقبة إيجابية لتلطيخ منهجية لضمان أن يتم الكشف عن خلايا CD20 BrdU أو إيجابية عندما كانت موجودة. أخيرا ، يتم استخدام هذه العينة لمعايرة عداد الكريات التدفق. ويمكن استخدام هذا النموذج التحكم لضبط شدة propidium تلطيخ يوديد للكشف عن خلايا 2N و4N في 200 و 400 على التوالي. وعلاوة على ذلك ، يمكن ضبط حساسية الكشف عن BrdU أو CD20 بحيث تتركز إشارات سلبية وإيجابية كما هو مبين في الأرقام و1A 2A. عندما يكون جميع العينات تركزا مماثلا من الخلايا في PI - RNase الحل ، ثم هناك حاجة إلى بعض التعديلات في عداد الكريات كما يتم تشغيل عينات لاحقة. هذا مهم لأسباب المبينة في الشكل. 4B 5B وقوية حيث تراكم يخلق أساسا G1 G1 ذروة واحدة يمكن ان يساء تفسيرها على أنها G2 / م.
التجارب أيضا جعل ممثل نقطة هامة أخرى. بادئ ذي بدء ، فإنها تثبت أن BrdU امتصاص ووضع العلامات يمكن أن تتفاوت بين أنواع الخلايا. لهذا السبب من المهم تجريبيا لتحديد طول النبض والشروط اللازمة للكشف عن تلطيخ الخلايا على نحو كاف في S - المرحلة. عموما ، يمكن أن توصف أنواع الخلايا التي مزدوجة في الثقافة في 24 ساعة أو أقل مع BrdU في ساعة واحدة. قد أبطأ أنواع الخلايا المتزايدة تتطلب تعد البقول وتعديلات على الشروط تلوين الأجسام المضادة ومدتها. خلايا MCF10A هي مثال ممتاز في هذا الصدد كما وصفت لهم BrdU لمدة أربع ساعات والملون مع التركيز على ضعف مستوى الأجسام المضادة لمدة أربعة أضعاف طويلة. محققونيجب أن نكون حذرين بحيث لا يتجاوز 6 ساعات من وضع العلامات BrdU حتى مع تزايد الخلايا ببطء شديد لأن ذلك يمكن أن يؤدي خطأ إلى إدراج G2 / M الخلايا في السكان S - المرحلة. ثانيا ، في المقارنة بين آثار p27KIP1 التعبير مع تلك TGF - β1 ، فمن الواضح أن P27 يمكن أن تحدث في أي تراكم أو المراحل G1 G2 / M - β1 TGF بينما يشير يؤدي الى اعتقال G1. الوسائل التقليدية للكشف عن انتشار مثل إدماج H - 3 ثيميدين والتلألؤ عد غير قادر على التمييز بين هذه الاحتمالات.
في بروتوكول لدينا بديل نظهر للكشف عن مجموعة من السكان فرعية من الخلايا في عدد السكان أكبر untransfected. من المهم تحديد تجريبيا الصحفي الأكثر ملاءمة للكشف عن خلايا transfected. تجربتنا في بعض أنواع الخلايا إما عن سطح الخلية علامات سيئة ، أو لا يمكن المرور عليها بشكل صحيح إلى غشاء البلازما ، مما أدى إلى عدم القدرة على الكشف عن خلايا transfected. Likewise ، وليس كل الخلايا تحمل شكل غشاء ملزمة للGFP. وينبغي أن يتم الاختيار لمراسل أنسب من خلال تقييم كفاءة ترنسفكأيشن لمراسل وكذلك الكثافة النسبية للتعبير مقارنة مع الضوابط untransfected. من الناحية المثالية ، سيتم تعبير مغايرة لهذه الجزيئات جيد التحمل ، وهذا يوحي بأن ليس لديهم علامات على أي تأثير على توزيع دورة الخلية.
القيد واحد من هذه الأنواع من نهج التدفق الخلوي هو أنها الوحيدة القادرة على وضع فرة نسبية من مراحل دورة الخلية مقارنة مع بعضها البعض. لهذا السبب فهو تعبير عن حالة غامضة P27 في الشكل 3 يدفع حقا الاعتقال في G1 و G2 / M ، أو إذا كان مجرد يبطئ تقدم من خلال هذه المراحل بالنسبة إلى S - المرحلة. ويمكن تحقيق المزيد من هذه الاحتمالات من خلال معالجة عينة من الخلايا المتوازية مع مثبط الإنقسامية مثل nocodazole ، أو G1 / S مثبط مثل aphidicolin. منذ إنشاء هذه الأدوية دوميناNT الاعتقال في المرحلة M - S - أو أوائل مرحلة على التوالي ، وسوف تتراكم ببطء الخلايا المتكاثرة في اعتقال نقطة المخدرات التي يسببها. لسوف الخلايا سبيل المثال ألقي القبض عليه في G1 بسبب التعبير PRB البقاء في G1 على الرغم من العلاج في حين أن الخلايا nocodazole السيطرة سوف تتراكم في المرحلة M - 13.
أخذت معا ، وهذه المناهج التجريبية تقترح منهجية مرنة يمكن تطبيقها على مجموعة واسعة من الأسئلة أبحاث الخلايا الثديية دورة. فإنها يمكن بسهولة اكتشاف تغيرات في تطور دورة الخلية وتحديد الاختلافات عند مقارنة مع الضوابط.
الكتاب ليس لديهم ما يكشف.
الكتاب نود أن نشكر المعاهد الكندية لأبحاث الصحة (CIHR) وجمعية السرطان الكندية للحصول على تمويل أبحاث الخلايا دورة في المختبرات الخاصة بهم. MJC هي المستفيدة من منحة MD / دكتوراه من CIHR. MJC والماجستير هي أعضاء في برنامج التدريب CaRTT.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
اسم كاشف / المعدات | شركة | فهرس العدد | تعليق (اختياري) |
---|---|---|---|
كاشف خلية الانتشار وصفها | GE أمرشام | RPN201 | |
أجسام مضادة للBrdU | العلوم البيولوجية دينار بحريني | 347580 | |
أجسام مضادة للماوس FITC مترافق | ناقلات مختبرات | FI - 2000 | |
مرشحات سلالة الخلية | فالكون دينار بحريني | 352235 | |
أجسام مضادة للCD20 | العلوم البيولوجية دينار بحريني | 347673 | |
دورة برامج متعددة | نظم تدفق الفينيق | N / A |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved