Wir danken Mitglieder der Mariani Labor für Hilfe Bearbeitung des Protokolls. Diese Arbeit wurde durch einen CIRM Postdoctoral Training Grant (JLF), einem CIRM BRIDGES Praktikum (TZTT), der Robert E. und Mai R. Wright Foundation (FVM) und der University of Southern California (FVM) finanziert.

Ein. LysoTracker Färbung muriner Embryonen <ol><li> Generieren Maus-Embryonen, indem jungen (5-6 Wochen alt) Weibchen in Außengewindebolzen Käfigen. Überwachung am folgenden Morgen für das Auftreten eines Vaginaltampon anzeigt, dass das Zusammenfügen aufgetreten. Wenn die Frau schwanger ist, wird mittags an diesem Tag als 0,5 dpc (Tage nach Koitus). Das hier vorgestellte Verfahren ist ideal für Embryonen 7-13 dpc. </li><li> Auf der embryonalen Tag von Interesse, einschläfern den weiblichen nach anerkannten Protokollen und entfernen die Gebärmutter. Entfernen Sie die Embryos aus dem decidua in einer 10 cm-Petrischale mit Hanks BSS (ohne Phenolrot). Entfernen Sie die extra-embryonalen Membranen und müssen mindestens eine Spülung mit Hanks BSS auf fremde Gewebe und Blut zu entfernen. </li><li> Bereiten LysoTracker Embryo Färbelösung (5 mM LysoTracker in Hanks BSS). Eine angenehme Lautstärke für 1-2 Würfe beträgt 5 ml. Vorsichtig mischen, um den Farbstoff gleichmäßig auszuzahlen. </li><li> Fügen Embryonen in die LysoTracker Embryo Färbung SolutIonen in einem Mikrozentrifugenröhrchen oder Fläschchen und bei 37 ° C für 45 min. </li><li> Spülen Sie sehr vorsichtig in Hanks BSS viermal, jeweils 5 min waschen. </li><li> Fix in 4% Paraformaldehyd über Nacht. </li><li> Spülen Sie einmal in Hanks BSS, 10 min, um das Update zu entfernen. </li><li> Dehydratisieren durch eine Reihe Methanol (50%, 75%, 80%, 100%, 5 min pro Schritt) zu Hintergrundfärbung zu eliminieren. Dies ist zur Erzielung eines guten Signal-zu-Rauschen während der Bildgebung wichtig. </li><li> An dieser Stelle können Sie die Embryos Proben auf unbestimmte Zeit speichern in Methanol bei -20 ° C, vor Licht geschützt. </li></ol> Hinweis: Eine Gewebeprobe zu jeder Schritt für DNA Genotypisierung genommen werden kann, jedoch kann es am bequemsten, um eine Probe nur vor der Lagerung zu nehmen, so daß bis zu diesem Schritt sämtliche Proben kann chargenweise verarbeitet. Sammle eine Gewebeprobe aus dem Schwanz, Körper oder Kopf von jedem Embryo und legte alles in getrennten Röhren. Rehydrieren der Gewebeprobe und zur Vorbereitung genotyping. 2. LysoTracker Färbung von Differenzierung ES Kulturen <ol><li> Bereiten Embryoidkörpern über die Hanging Drop Methode 15 mit einem Startpreis Dichte von 500 Zellen pro 20 ul Tropfen. </li><li> Nach 3 Tagen, übertragen Sie die embryoid Gremien Suspensionskultur auf 10 cm nichthaftenden Petrischalen (dh diejenigen, für die bakteriologische Arbeit verwendet). Kultur für 5 Tage, Wechsel der Datenträger alle 2 Tage. </li><li> Am Tag 7, übertragen Sie die embryoid Gremien gelatinierte 8-well chamber slides (mit 0,1% Gelatine zu den Kammern, warten Sie 5 min, entfernen und hinzufügen, Medien). Übertragen 1-2 Embryoidkörpern pro Kammer. </li><li> Kultur für 10 Tage, wechselnden Medien jeden zweiten Tag. Seien Sie vorsichtig, um die Pipette an der Ecke der Kammer Rutsche so zu platzieren, um nicht stören die Embryoidkörper Befestigung an der Glasoberfläche. Auch wenn Zugabe von frischem Medien auch legen Sie die Pipette in die Ecke der Kammer und lassen die Medien langsam. </li><li> Nach 10 Tagen des Kultsure, die Apoptose als eine positive Kontrolle zu induzieren, behandeln einige der Wells mit 0,1 mM und 1,0 mM H 2 O 2 (fügen Sie den H 2 O 2 an die frische Medien, Mischung, dann zu den Zellen hinzu) für 60 min. Spülen zweimal mit D-PBS und Kultur über Nacht in regelmäßigen Medien. </li><li> Vorsichtig absaugen bestehenden Medien und fügen LysoTracker Zellfärbung Lösung (500 nM LysoTracker (Endkonzentration) in den Medien, 300 ul pro Kammer). </li><li> Bei 37 ° C für 15 min. </li><li> Spülen zweimal mit D-PBS 2 mal, jeweils 5 min. </li><li> Fix in 4% Paraformaldehyd für 15 min bei RT. </li><li> Spülen zweimal mit D-PBS, 5 min. </li></ol> 3. Anzeigen LysoTracker Stained Embryos oder ES Kulturen <ol><li> Planen der Zellproben für die Mikroskopie durch Ansaugen des D-PBS; Entfernen der Kammer aus der Folie; Lufttrocknung für etwa 5 min, und dann Zugabe einer wässrigen Eindeckmedium (Vectashield mit DAPI oder ähnliches). Legen Sie eine Folienbarriere während drying zu verringern Bleichen des Fluorophors. Montieren Embryonen in einer tiefen Depression Glasschale oder kleine Petrischale in Vectashield oder ähnliches. </li><li> Visualisieren Sie mit einem sezieren oder zusammengesetzte Mikroskop mit einem Rhodamin oder Texas Red-Filter ausgestattet (LysoTracker RED DND-99, Anregung / Emission: 577/590 nm). Die Färbung ist in der Regel recht hell, so lange Belichtungszeiten sind in der Regel nicht erforderlich. </li></ol> 4. Die Quantifizierung der Ergebnisse mit bildgebenden Verfahren <ol><li> Machen Sie digitale Fotos von Ihren Proben unter den gleichen Expositionsbedingungen im manuellen Modus. </li><li> Öffnen Sie die Bilder in Adobe Photoshop oder einem ähnlichen Imaging-Programm. Um die Menge an LysoTracker Färbung zu bestimmen, auszuwählen und den roten Kanal Schwellenwert das Bild (wandelt das Bild in Schwarz-weiß), so dass die rote Färbung nunmehr durch weiße Pixel repräsentiert. Wählen Sie die weißen Pixel und verwenden Sie die Histogramm-Funktion, um die Gesamtzahl zu erhalten. </li><li> Verwenden Sie den blauen Kanal zu zählendie Anzahl von Kernen in dem Feld. Es kann nützlich sein, um eine Aufzeichnung der Anzahl von Annotation das Bild zu halten. </li><li> Notieren Sie die Werte und berechnen dann die durchschnittliche Färbung level pro Zelle. Wiederholen Sie diese Analyse mit dem gleichen Schwellenwert-Einstellung für alle Bilder, die Sie probieren. </li></ol> 5. Repräsentative Ergebnisse Es ist ein normales Muster von PCD während der embryonalen Entwicklung, die sich ändern, wenn ein Wachstumsfaktor-Gen, wie etwa Sonic Hedgehog (Shh), 16,17 entfernt sind. Da LysoTracker ist ein kleines Molekül Farbstoff, hochdiffusiblen ist, kann die gesamte Embryo visualisiert werden, um Bereiche der PCD auch tief im Mesenchym 12,13 beurteilen Abbildung 1 zeigt die LysoTracker Färbemuster für normale und Shh -. / - Mutante Maus Embryonen 10.5dpc. - / - In diesem Stadium ist PCD stark Shh erhöhte mutanten Embryonen, insbesondere in den Gliedmaßen und Somiten regions. Abschnitte des Embryos kann ganz-Halterung bei stärkerer Vergrößerung (1B) abgebildet werden, um das Gesamtbild zu beurteilen. Seziert Abschnitte können auch geschnitten mit einem vibrierenden Mikrotom (1C) oder einem Kryostaten (DF) auf PCD Regionen näher zu offenbaren. TUNEL-Analyse wird am besten auf dünne Schnitte gemacht, wo die Penetration der terminalen Transferase ist weniger problematisch. LysoTracker Fleckenbildung und TUNEL-Assay kann in der gleichen Gewebe (1D-G) erfolgen. Diese Ergebnisse zeigen, dass, obwohl es keine strenge Korrelation zwischen 1.01 LysoTracker und TUNEL-Färbung, die allgemeinen Bereiche der PCD Überlappung erheblich. Bei einer höheren Vergrößerung, ist es möglich, puncta sehen, dass Fleck mit der TUNEL-Assay positiv, aber nicht mit dem LysoTracker Farbstoff, puncta, dass nur mit dem LysoTracker Farbschleier und puncta die überlappende Färbung. Wenn ein EB auf einem Gelatine-beschichteten Oberfläche plattiert ist, wird differenzierenden Zellen MIGRATe nach außen. Nach 10 Tagen der Kultur werden die Zellen in einer Vielzahl von Zelltypen, einschließlich Neuronen, Muskelzellen, und Kardiomyozyten differenziert haben. Die Kulturen in Abbildung 2 dargestellt enthalten gemischte Populationen dieser Zelltypen, aber man könnte passen unsere Protokoll zu studieren eines bestimmten Zelltyp von Interesse PCD. Zum Beispiel könnte der EB mit Retinsäure, die Differenzierung von Neuronen zu erweitern 19 behandelt werden, und dann die LysoTracker Assay verwendet werden, um neuronalen Zelltod unter verschiedenen Bedingungen zu bewerten. Im normalen Kultur von ES-Zellen differenzierten, gibt es ein paar Zellen, PCD und durchlaufen diese können erkannt werden mit LysoTracker und / oder TUNEL-Assays (Abbildung 2A). PCD kann durch eine Reihe verschiedener Zytostatika wie Wasserstoffperoxid (H 2 O 2), die oxidative Schädigung induziert und initiiert den apoptotischen Weg 20,21 induziert werden. Eine geringe Dosis von H 2 O 2 erhöht sowohlLysoTracker und TUNEL-Färbung zu keiner Behandlung verglichen, während eine hohe Dosis führt Zellschrumpfung und weit verbreitete LysoTracker und TUNEL Positivität. Ähnlich zu den Ergebnissen im Embryo, ist es möglich, puncta sehen, dass Fleck mit der TUNEL-Assay positiv, aber nicht mit dem LysoTracker Farbstoff, puncta, dass nur mit dem LysoTracker Farbschleier und puncta die überlappende Färbung. Die Folge der Anwendung eines zytotoxischen Mittels, das Apoptose induziert wird Serumentzug Bedingungen, die Autophagie (2D) induzieren verglichen. Zellen, die einen Zeitraum von Serumentzug (1 Stunde) durchlaufen haben eine unterschiedliche Muster, wo LysoTracker und TUNEL-Färbung nicht hoch korrelieren. LysoTracker Färbung viel im Vergleich zu unbehandelten Kulturen erhöht, jedoch TUNEL Positivität ist auf normalem Niveau. Verwendung von Standard-Werkzeugen in Adobe Photoshop, können LysoTracker Färbung mit einem einfachen Schwellwertverfahren quantifiziert werdendas erlaubt es, die durchschnittliche Färbung Niveau für eine Population von Zellen zu berechnen. 3A-B zeigt, wie ein Beispiel-Bild während der Quantisierungsverfahren aussieht. Beginnend mit einem Ausgangsabbilds mit LysoTracker Färbung im roten Kanal und der DAPI-gefärbten Kernen in dem blauen Kanal (Panel 3A) wurde die roten Kanal dieses Bildes Schwellenwertvergleich um das Bild auf schwarz-weiß konvertieren und die weißen Pixel waren dann ausgewählt und gezählt (3A &#39;). A Thresholding Ebene wurde gewählt, dass repräsentiert die LysoTracker Färbemuster. Wie bei jedem Quantifizierungsmethode die Bilder verwendet, ist es wichtig, zu vermeiden Überbelichtung Ihre Fotos als dies möglicherweise in Überbetonung Differenzen ergeben. Die Zahl der Keime im Bereich kann dann durch suchen nur den blauen Kanal (3B) und Markieren der Kerne mit einem Zeichenwerkzeug wie einem Pinsel beim Zählen (3B &#39;) gezählt werden. Man kann dann exprimieren the Ebene der Färbung durch die Berechnung der durchschnittlichen Höhe der Färbung pro Zelle (Anzahl der Pixel / Kerne count). Will man diesen Algorithmus für Hochdurchsatz-Screening einsetzen, können die meisten Screening-Pakete Helligkeit in einem bestimmten Kanal zu messen und auch eine Objekt-ID-Funktion, wird Kerne in einem Feld zu zählen, aber für die meisten typischen Anwendungen ist die manuelle Methode ist schnell und einfach. Um ein Beispiel zu geben, wurde eine Probe Region aus den 2A-C quantifiziert und die Ergebnisse bestätigen, dass steigende Konzentrationen von H 2 O 2 zu einem höheren Maß an LysoTracker Färbung (3C). <img src="/files/ftp_upload/4254/4254fig1.jpg" alt="Abbildung 1"/> Abbildung 1. LysoTracker Färbung in normalen und Shh - / - Embryonen. A, A &#39;Normal und Shh -. / - Maus-Embryonen bei 10,5 dpc mit LysoTracker Red gefärbt, in Vectashield montiert und fotografiert unterein epiflourescence Seziermikroskop. Klammern geben die Lage der Vordergliedmaßen B, B &#39;Vorderbein von normalen und Shh -.. / - Embryonen bei höherer Vergrößerung abgebildet. Beachten Sie die normalen Domänen des Zelltods einschließlich der &quot;Posterior Necrotic Zone&quot; (mit einem Sternchen markiert) und einer Region, in der proximalen Mesenchym der Gliedmaßenknospe (mit einem Pfeil markiert). Shh null Gliedmaßen zeigen stärkere Färbung in der medialen und distalen Abschnitt . C, C &#39;. Medial Schnitte durch das Vorderbein Knospe sowohl normale als auch null Gliedmaßenknospen. Beachten Sie die Anwesenheit der Färbung in der proximalen Mesenchym (Pfeil) und AER (Pfeilspitze) des normalen Gliedmaßenknospe und starke Färbung innerhalb der dorsalen und ventralen und distalen Mesenchym im null Gliedmaßenknospe. DF. Das gleiche Abschnitt (12 micron, gefroren Abschnitt) wurde für LysoTracker und TUNEL-Färbung (Roche 1.684.795) abgebildet. Der Abschnitt durch den distalen Abschnitt des Shh null mesencHyme. Die Pfeilspitze zeigt auf der VRE. Beachten Sie, wie das allgemeine Muster sehr ähnlich ist mit beiden Methoden, aber die Färbung nicht vollständig überschneiden. G, G &#39;. Bei einer höheren Vergrößerung der VRE und Mesenchym, kann man sehen, sowohl das Vorhandensein von puncta die LysoTracker oder TUNEL-positiv sind nur so gut wie puncta die überlappende Färbung. <img src="/files/ftp_upload/4254/4254fig2.jpg" alt="Abbildung 2"/> Abbildung 2. LysoTracker Färbung in differenzierten ES-Zellen. Differenzieren Zellen wurden auf 8-Kammer gleitet in der Abwesenheit von LIF ausplattiert. Um zu zeigen, wie LysoTracker und TUNEL-Färbung vergleichen, wurde der Apoptoseweg mit 2 unterschiedlichen Dosen an H 2 O 2 induziert wird, während die Autophagie induziert wurde unter Verwendung von 1 Stunde Serumentzug. Diese Bilder wurden mit einem Zeiss LSM5 Konfokalmikroskop AA-A&#39;&#39;:. Unbehandelte Kulturen zeigen einige normale Apoptose durch LysoT angegebenracker und TUNEL Färbung. Das Muster mit beiden Techniken meist überlappt (weiße Pfeile), jedoch kann man ein paar puncta die LysoTracker nur positiv (rote Pfeile) sind siehe B-B&#39;&#39;, CC &quot;:. Behandlung mit steigenden Mengen an H 2 O 2 stimuliert Apoptose . Die niedrigere Dosis zeigt mehr LysoTracker und TUNEL positive puncta, wenn zu unbehandelten Zellen verglichen. Die höhere Dosis induziert in noch mehr LysoTracker und TUNEL positive puncta. Weiß Pfeile weisen auf überlappende Färbung, während die roten Pfeile zeigen auf puncta, die positiv für LysoTracker nur. Es ist auch möglich, dass nur positive puncta für TUNEL-Färbung (grüne Pfeile) sind s. DD &quot;:. Serumentzug kann Autophagie induzieren, welche kann eine Materialanhäufung in Lysosomen und autophagolysosomes stimulieren. Beachten Sie, wie viele weitere LysoTracker puncta sichtbar sind im Vergleich zu unbehandelten Kulturen. TUNEL positive puncta vorhanden sind (von denen die meisten Überschneidungen LysoTracker Fleckention, weiße Pfeile), jedoch ist die Anzahl nicht stark erhöht, verglichen mit unbehandelten Bedingungen. Darüber hinaus unter Serumentzug Bedingungen sind LysoTracker nur positive puncta weit verbreitet (rote Pfeile). <img src="/files/ftp_upload/4254/4254fig3.jpg" alt="Abbildung 3"/> Abbildung 3. Quantifizierungsverfahren um das Niveau der Färbung in einer Population von Zellen unter Verwendung von Adobe Photoshop beurteilen. A: Ein Teil von 2A wurde ausgewählt und die LysoTracker (roten Kanal) und DAPI-Färbung (Kerne, blauen Kanal) wird in dieser Tafel gezeigt A &#39;:. Die roten Kanal von 3A wurde Schwellenwertvergleich um es um eine Schwarz-Konvertierung Weiß-Bild. Die weißen Pixel können dann ausgewählt und gezählt werden unter Verwendung des Histogramms Funktion B-B &#39;:. Die blauen Kanal zeigt die Kerne und während sie zu zählen, das Bild kann mit einer Zeichnung erläuterten Funktion wie einem Pinsel C:. Dies ist ein Exreichlichen Quantifizierung einer Probe aus Paneelen 2A-C. Die Daten werden als Pixel pro Kerne vertreten. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/4254/4254fig3large.jpg" target="_blank">Klicken Sie hier für eine größere Abbildung zu sehen</a> .

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Keine Interessenskonflikte erklärt.

Wichtige Kennzeichen der Apoptose sind die Detektion von DNA-Schädigung mit der TUNEL-Assay, zusammen mit dem Nachweis von Caspase-Aktivität (detektiert mit mAbs oder eines bindenden Moleküls wie zVAD-fmk), die Beobachtung von zellulären Veränderungen, und die Präsentation von Phosphatidylserin (PS ) auf der Membranoberfläche (detektiert durch Annexin-V-Bindung). Es gibt einige Nachteile, die mit jedem dieser Assays. Zum Beispiel ist das Endgerät Transferase in der TUNEL-Assay verwendet wird, nicht mehr als ein ...

<table border="1"><tbody><tr><td> Name des Reagenzes </td><td> Firma </td><td></td><td> Katalog-Nummer </td></tr><tr><td> LysoTracker Red DND-99 </td><td> Invitrogen </td><td> # L-7528 </td><td></td></tr><tr><td> Hanks BSS </td><td> Invitrogen </td><td> 14025-076 </td><td></td></tr><tr><td> Paraformaldehyd </td><td> EMD </td><td> EM-PX0055-3 </td><td></td></tr><tr><td> Vectashield </td><td> VECTOR </td><td> H-1200 </td><td></td></tr><tr><td> DMEM </td><td> Cellgro </td><td> 10-013-CV </td><td></td></tr><tr><td> Nicht-essentielle Aminosäuren </td><td> Cellgro </td><td> 25-025-CI </td><td></td></tr><tr><td> Natriumpyruvat </td><td> Cellgro </td><td> 25-000-CI </td><td></td></tr><tr><td> FBS </td><td> Hyclone </td><td> SH30071.02 </td><td></td></tr><tr><td> Pen-Strep </td><td> Invitrogen </td><td> 15140-122 </td><td></td></tr><tr><td> b-Mercaptoethanol, 50 mM </td><td> Invitrogen </td><td> 21985-023 </td><td></td></tr><tr><td> LabTek-II Chamber Slides (8-well) </td><td> Nalge Nunc International </td><td> 154534 </td><td></td></tr><tr><td> 0,1% Gelatine </td><td> Millipore </td><td> ES-006-B </td><td></td></tr><tr><td> Dulbeccos PBS (D-PBS) </td><td> Cellgro </td><td> 21-031-CV </td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> Lösung Rezepte 4% Paraformaldehyd Für 100 ml: <ol><li> Mix 4 g Paraformaldehyd, 90 ml H 2 O und NaOH (ein Tropfen 2N NaOH). Die Paraformaldehyd nicht in Lösung gehen, bis Sie fügte etwas NaOH haben, um den pH zu erhöhen. </li><li> Umrühren und Wärme bei 60 ° C, bis sich das Pulver vollständig in Lösung (~ 10-20 min). Nicht überhitzen. </li><li> Hinzufügen ~ 10 ml 10x PBS auf ein Endvolumen von 100 ml zu erreichen. </li><li> Lagerung bei -20 ° C in bequemer (~ 10 ml oder ~ 40 ml) Aliquots. </li></ol> WARNUNG: Paraformaldehyd in &#39;Halskrause&#39; Form (komprimiert kleinen Pellets) weniger Pulver und kann daher außerhalb der Haube gemessen werden. Allerdings sollten Sie tragen noch eine schützende Staubmaske (N95zumindest) während der Handhabung. EB Nährmedien Für 500 ml EB Media: <table border="1"><tbody><tr><td> DMEM: </td><td> 404,5 ml </td></tr><tr><td> FBS: </td><td> 75,0 ml </td></tr><tr><td> L-Glutamin: </td><td> 5,0 ml </td></tr><tr><td> Penicillin / Streptomycin: </td><td> 5,0 ml </td></tr><tr><td> Nicht-essentielle Aminosäuren: </td><td> 5,0 ml </td></tr><tr><td> Natriumpyruvat: </td><td> 5,0 ml </td></tr><tr><td> β-Mercaptoethanol: </td><td> 500ul </td></tr></tbody></table></td></tr></tbody></table>

use of lysotracker to detect programmed cell death in embryos and differentiating embryonic stem cells

Der programmierte Zelltod (PCD) bei Erwachsenen mit normalem Gewebe Homöostase und während der Embryonalentwicklung von Geweben und Organen 1,2,6,7 gestalten. Während der Entwicklung können giftige Chemikalien oder genetische Veränderungen zu einer erhöhten PCD oder ändern PCD-Muster, was zu Entwicklungsstörungen und Missbildungen 3-5. Um die Ätiologie dieser Defekte zu verstehen, kann die Studie von Embryonen mit in-vitro-Assays, die Differenzierung embryonaler Stammzellen (ES-Zellen) verwendet ergänzt werden. Apoptose ist ein gut untersuchtes Form PCD die sowohl intrinsischen und extrinsischen Signalisierung an die Caspase Enzymkaskade aktivieren beinhaltet. Charakteristisch Zellveränderungen sind Membran blebbing, nukleare Schrumpfen und DNA-Fragmentierung. Andere Formen von PCD nicht verbunden Caspaseaktivierung und kann das Endergebnis der verlängerten Autophagie sein. Unabhängig von dem PCD-Weg, müssen sterbenden Zellen entfernt werden. Bei Erwachsenen, die Immunzellen perform diese Funktion, während in Embryonen, bei denen das Immunsystem ist noch nicht entwickelt, tritt Entfernung durch einen alternativen Mechanismus. Dieser Mechanismus beinhaltet benachbarten Zellen (so genannte &quot;nicht-professionellen Phagozyten&quot;) die Übernahme einer phagocytic Rollenspiel erkennen sie die &quot;eat me&quot;-Signal auf der Oberfläche des sterbenden Zelle und verschlingen es 8-10. Nach engulfment wird der Schmutz in den Lysosomen zum Abbau gebracht. Somit unabhängig von PCD-Mechanismus kann eine Erhöhung in lysosomalen Aktivität mit erhöhter Zelltod korreliert werden. Um PCD, eine einfache Assay Lysosomen in dicken Geweben und mehrschichtigen differenzierenden Kulturen visualisieren studieren können nützlich sein. LysoTracker Farbstoff ein hochlöslich kleines Molekül, das in saurer subzelluläre Kompartimente wie Lysosom 11-13 gehalten wird. Der Farbstoff wird durch Diffusion und durch den Verkehr gezogen. Da Penetration ist kein Hindernis, Visualisierung von PCD in dicke Gewebe und Multi-Layer-Kulturen möglich ist 12,13 </sup&gt;. Im Gegensatz dazu wird TUNEL (Terminal Desoxynucleotidyltransferase dUTP nick end labeling) Analyse 14, um kleine Proben, histologischen Schnitten und Monoschichtkulturen begrenzt, da das Verfahren erfordert die Eingabe / Permeabilität einer terminalen Transferase. Im Gegensatz zu Anilinblau, die und diffundiert wird durch Lösungsmittel gelöst ist LysoTracker Red DND-99 fixierbar, hell und stabil. Färbung visualisiert werden können mit Standard-Fluoreszenz-oder konfokalen Mikroskopie in whole-mount oder Abschnitt mit einem wässrigen oder lösemittelhaltigen Eindeckmittel 12,13. Hier beschreiben wir Protokolle mit diesen Farbstoff an PCD in Normal-und Sonic-Hedgehog null Maus-Embryonen zu suchen. Darüber hinaus zeigen wir, Analyse von PKD bei der Differenzierung von ES-Zellkulturen und präsentieren eine einfache Quantifizierung Methode. Zusammenfassend kann LysoTracker Färbung eine großartige Ergänzung zu anderen Methoden zur Erkennung PCD sein.

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Use of LysoTracker to Detect Programmed Cell Death in Embryos and Differentiating Embryonic Stem Cells

Wir stellen eine einfache Protokoll zu Bereichen programmierten Zelltod (PCD) in Mausembryonen und Differenzieren embryonalen Stamm (ES)-Zellkulturen unter Verwendung eines gut löslichen Farbstoff genannt LysoTracker visualisieren.

Verwendung LysoTracker zum programmierten Zelltod in Embryonen Erkennen und Differenzieren embryonalen Stammzellen

Programmed cell death (PCD) occurs in adults to maintain normal tissue homeostasis and during embryological development to shape tissues and ...

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23.0K Aufrufe.  University of Southern California. Wir stellen eine einfache Protokoll zu Bereichen programmierten Zelltod (PCD) in Mausembryonen und Differenzieren embryonalen Stamm (ES)-Zellkulturen unter Verwendung eines gut löslichen Farbstoff genannt LysoTracker visualisieren.

Serie: Use of LysoTracker to Detect Programmed Cell Death in Embryos and Differentiating Embryonic Stem Cells

Dissection of 6.5 dpc Mouse Embryos

Analysis of gene expression patterns during early stages of mammalian embryonic development can provide important clues about gene function, cell-cell interaction and signaling mechanisms that guide embryonic patterning. However, dissection of the mouse embryo from the decidua shortly after implantation can be a challenging procedure, and detailed step-by-step documentation of this process is lacking.

Here we demonstrate how post-implantation (6.5 dpc) embryos are isolated by first dissecting the uterus of a pregnant mouse (detection of the vaginal plug was designated day 0.5 poist coitum) and subsequently dissecting the embryo from maternal decidua. The dissection of Reichert's membrane is described as well as the removal of the ectoplacental cone.

Isolation of postimplantation-stage embryos allows one to study gene patterning and analyze cell-lineage decision making processes during embryonic development, but proper dissection of the early embryo can be challenging. This protocol describes a method for isolating early primitive-streak-stage embryos (~6.5 days post coitum [dpc]).

Dissection von 6,5 dpc muriner Embryonen

Analysis of gene expression patterns during early stages of mammalian embryonic development can provide important clues about gene function, cell-cell ...

Forschung

Biologie

Derivation of Hematopoietic Stem Cells from Murine Embryonic Stem Cells

A stem cell is defined as a cell with the capacity to both self-renew and generate multiple differentiated progeny.  Embryonic stem cells (ESC) are derived from the blastocyst of the early embryo and are pluripotent in differentiative ability.  Their vast differentiative potential has made them the focus of much research centered on deducing how to coax them to generate clinically useful cell types.  The successful derivation of hematopoietic stem cells (HSC) from mouse ESC has recently been accomplished and can be visualized in this video protocol.  HSC, arguably the most clinically exploited cell population, are used to treat a myriad of hematopoietic malignancies and disorders.  However, many patients that might benefit from HSC therapy lack access to suitable donors.  ESC could provide an alternative source of HSC for these patients.  The following protocol establishes a baseline from which ESC-HSC can be studied and inform efforts to isolate HSC from human ESC.  In this protocol, ESC are differentiated as embryoid bodies (EBs) for 6 days in commercially available serum pre-screened for optimal hematopoietic differentiation.  EBs are then dissociated and infected with retroviral HoxB4.  Infected EB-derived cells are plated on OP9 stroma, a bone marrow stromal cell line derived from the calvaria of  M-CSF-/- mice, and co-cultured in the presence of hematopoiesis promoting cytokines for ten days.  During this co-culture, the infected cells expand greatly, resulting in the generation a heterogeneous pool of 100s of millions of cells.  These cells can then be used to rescue and reconstitute lethally irradiated mice.

This protocol details the derivation of transplantable hematopoietic stem cells from mouse embryonic stem cells (ESC) and their subsequent injection into lethally irradiated recipient mice. Briefly, ESC are differentiated as embryoid bodies, which are then infected with retroviral HoxB4 and co-cultured with OP9 stromal cells and hematopoietic cytokines.

Ableitung von hämatopoetischen Stammzellen aus embryonalen Stammzellen der Maus

A stem cell is defined as a cell with the capacity to both self-renew and generate multiple differentiated progeny.  Embryonic stem cells (ESC) are ...

Derivation of Human Embryonic Stem Cells by Immunosurgery

The ability of human embryonic stem cells to self-renew and differentiate into all cell types of 
the body suggests that they hold great promise for both medical applications and as a research 
tool for addressing fundamental questions in development and disease. Here, we provide a 
concise, step-by-step protocol for the derivation of human embryonic stem cells from embryos 
by immunosurgical isolation of the inner cell mass. 


The ability of human embryonic stem cells to self-renew and differentiate into all cell types of 
the body suggests that they hold great promise for both medical applications and as a research 
tool for addressing fundamental questions in development and disease. Here, we provide a 
concise, step-by-step protocol for the derivation of human embryonic stem cells from embryos 
by immunosurgical isolation of the inner cell mass.

Gewinnung menschlicher embryonaler Stammzellen durch Immunosurgery

The ability of human embryonic stem cells to self-renew and differentiate into all cell types of 
the body suggests that they hold great promise for both ...

Embryonic Stem Cell-Derived Endothelial Cells for Treatment of Hindlimb Ischemia

Peripheral arterial disease (PAD) results from narrowing of the peripheral arteries that supply oxygenated blood and nutrients to the legs and feet, This pathology causes symptoms such as intermittent claudication (pain with walking), painful ischemic ulcerations, or even limb-threatening gangrene. It is generally believed that the vascular endothelium, a monolayer of endothelial cells that invests the luminal surface of all blood and lymphatic vessels, plays a dominant role in vascular homeostasis and vascular regeneration. As a result, stem cell-based regeneration of the endothelium may be a promising approach for treating PAD.In this video, we demonstrate the transplantation of embryonic stem cell (ESC)-derived endothelial cells for treatment of unilateral hindimb ischemia as a model of PAD, followed by non-invasive tracking of cell homing and survival by bioluminescence imaging. The specific materials and procedures for cell delivery and imaging will be described. This protocol follows another publication in describing the induction of hindlimb ischemia by Niiyama et al.1

The surgical procedure for delivery of embryonic stem cell-derived endothelial cells to the ischemic hindlimb is demonstrated, with non-invasive tracking by bioluminescence imaging.

Embryonale Stammzellen gewonnenen Endothelzellen zur Behandlung von Ischämie Hinterlauf

Peripheral arterial disease (PAD) results from narrowing of the peripheral arteries that supply oxygenated blood and nutrients to the legs and feet, This ...

Preparation of embryos for Electron Microscopy of the Drosophila embryonic heart tube

The morphogenesis of the Drosophila embryonic heart tube has emerged as a valuable model system for studying cell migration, cell-cell adhesion and cell shape changes during embryonic development. One of the challenges faced in studying this structure is that the lumen of the heart tube, as well as the membrane features that are crucial to heart tube formation, are difficult to visualize in whole mount embryos, due to the small size of the heart tube and intra-lumenal space relative to the embryo. The use of transmission electron microscopy allows for higher magnification of these structures and gives the advantage of examining the embryos in cross section, which easily reveals the size and shape of the lumen. In this video, we detail the process for reliable fixation, embedding, and sectioning of late stage Drosophila embryos in order to visualize the heart tube lumen as well as important cellular structures including cell-cell junctions and the basement membrane.

Preparation of embryos for Electron Microscopy of the Drosophila embryonic heart tube

We describe a process for fixation, embedding, sectioning, and imaging of late stage Drosophila embryos for Trasmission Electron Microscopy of the embryonic heart tube. This technique allows for the visualization of the heart tube lumen as well as the basement membrane, which lines the lumen of the heart.

Vorbereitung der Embryonen für Elektronenmikroskopie der Drosophila Embryonale Herz Rohr

The morphogenesis of the Drosophila  embryonic heart tube has emerged as a valuable model system for studying cell migration, cell-cell adhesion and cell ...

Isolation and Derivation of Mouse Embryonic Germinal Cells

The ability of embryonic germinal cells (EG) to differentiate into primordial germinal cells (PGCs) and later into gametes during early developmental stages is a perfect model to address our hypothesis about cancer and infertility. This protocol shows how to isolate primordial germinal cells from developing gonads in 10.5-11.5 days post coitum (dpc) mouse embryos.  Developing gonadal ridges from mouse embryos (C57BL6J) were dissociated by mechanical disruption with collagenase, then plated in a mouse embryo fibroblast feeder layer (MEF-CF1) that was previously mitotically inactivated with mitomycin C in the presence of knockout media and supplemented with Leukemia Inhibitor Factor (LIF), basic Fibroblast Growth Factor (bFGF), and Stem Cell Factor (SCF).  Using these optimized methods for PCG identification, isolation, and establishment of culture conditions permits long term cultures of EG cells for more than 40 days.  The embryonic germinal cell lines showed embryonic phenotype and expression of common used markers of the pluripotent state.  Isolation and derivation of germinal cells in culture provide a tool to understand their development in vitro and offer the opportunity to monitor cumulative damage at genetic and epigenetic levels after exposure to oxidative stress.

The ability of embryonic germinal cells to differentiate into primordial germinal cells during early development stages is a perfect model to address our hypothesis about cancer and infertility. This protocol shows how to isolate primordial germinal cells from developing gonads in 10.5-11.5 days post coitum mouse embryos.

Isolation und Ableitung von embryonalen Maus-Keimzellen

The ability of embryonic germinal cells (EG) to differentiate into primordial germinal cells (PGCs) and later into gametes during early developmental ...

Video Bioinformatics Analysis of Human Embryonic Stem Cell Colony Growth

Because video data are complex and are comprised of many images, mining information from video material is difficult to do without the aid of computer software.  Video bioinformatics is a powerful quantitative approach for extracting spatio-temporal data from video images using computer software to perform dating mining and analysis. In this article, we introduce a video bioinformatics method for quantifying the growth of human embryonic stem cells (hESC) by analyzing time-lapse videos collected in a Nikon BioStation CT incubator equipped with a camera for video imaging. In our experiments, hESC colonies that were attached to Matrigel were filmed for 48 hours in the BioStation CT.  To determine the rate of growth of these colonies, recipes were developed using CL-Quant software which enables users to extract various types of data from video images.  To accurately evaluate colony growth, three recipes were created. The first segmented the image into the colony and background, the second enhanced the image to define colonies throughout the video sequence accurately, and the third measured the number of pixels in the colony over time.  The three recipes were run in sequence on video data collected in a BioStation CT to analyze the rate of growth of individual hESC colonies over 48 hours. To verify the truthfulness of the CL-Quant recipes, the same data were analyzed manually using Adobe Photoshop software. When the data obtained using the CL-Quant recipes and Photoshop were compared, results were virtually identical, indicating the CL-Quant recipes were truthful. The method described here could be applied to any video data to measure growth rates of hESC or other cells that grow in colonies. In addition, other video bioinformatics recipes can be developed in the future for other cell processes such as migration, apoptosis, and cell adhesion.  

Video bioinformatics is the automated processing, analysis, understanding, and data mining of biological spatio-temporal data extracted from microscopic videos. The purpose of this article is to demonstrate a method for measuring human embryonic stem cell colony growth using a video bioinformatics method.

Video bioinformatischen Analyse von humanen embryonalen Stammzellen Colony Growth

Because video data are complex and are comprised of many images, mining information from video material is difficult to do without the aid of computer ...

Differentiation of Embryonic Stem Cells into Oligodendrocyte Precursors

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

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

Differenzierung von embryonalen Stammzellen in Oligodendrozyten Precursors

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

Fate Mapping of Human Embryonic Stem Cells by Teratoma Formation

Human embryonic stem cells (hESCs) have an unlimited capacity for self-renewal, and the ability to differentiate into cells derived from all three embryonic germ layers (1). Directed differentiation of hESCs into specific cell types has generated much interest in the field of regenerative medicine (e.g., (2-5)), and methods for determining the in vivo fate of selected or manipulated hESCs are essential to this endeavor. We have adapted a highly efficient teratoma formation assay for this purpose. A small number of specifically selected hESCs is mixed with undifferentiated wild type hESCs and Phaseolus vulgaris lectin to form a cell pellet. This is grafted beneath the kidney capsule in an immunodeficient mouse. As few as 2.5 x 105 hESCs are needed to form a 16 cm3 teratoma within 8-12 weeks. The fate of the originally selected hESCs can then be determined by immunohistochemistry. This method provides a valuable tool for characterizing tissue-specific reagents for cell-based therapy.

Directed differentiation of hESCs into specific cells has generated much interest in regenerative medicine. We provide a concise, step-by-step protocol for determining the in vivo fate of selected hESCs that provides a valuable tool for characterizing tissue-specific reagents for cell-based therapy.

Fate Mapping von humanen embryonalen Stammzellen durch Teratom Formation

Human embryonic stem cells (hESCs) have an unlimited capacity for self-renewal, and the ability to differentiate into cells derived from all three ...

Efficient Derivation of Human Cardiac Precursors and Cardiomyocytes from Pluripotent Human Embryonic Stem Cells with Small Molecule Induction

To date, the lack of a suitable human cardiac cell source has been the major setback in regenerating the human myocardium, either by cell-based transplantation or by cardiac tissue engineering1-3. Cardiomyocytes become terminally-differentiated soon after birth and lose their ability to proliferate. There is no evidence that stem/progenitor cells derived from other sources, such as the bone marrow or the cord blood, are able to give rise to the contractile heart muscle cells following transplantation into the heart1-3. The need to regenerate or repair the damaged heart muscle has not been met by adult stem cell therapy, either endogenous or via cell delivery1-3. The genetically stable human embryonic stem cells (hESCs) have unlimited expansion ability and unrestricted plasticity, proffering a pluripotent reservoir for in vitro derivation of large supplies of human somatic cells that are restricted to the lineage in need of repair and regeneration4,5. Due to the prevalence of cardiovascular disease worldwide and acute shortage of donor organs, there is intense interest in developing hESC-based therapies as an alternative approach. However, how to channel the wide differentiation potential of pluripotent hESCs efficiently and predictably to a desired phenotype has been a major challenge for both developmental study and clinical translation. Conventional approaches rely on multi-lineage inclination of pluripotent cells through spontaneous germ layer differentiation, resulting in inefficient and uncontrollable lineage-commitment that is often followed by phenotypic heterogeneity and instability, hence, a high risk of tumorigenicity6-8 (see a schematic in Fig. 1A). In addition, undefined foreign/animal biological supplements and/or feeders that have typically been used for the isolation, expansion, and differentiation of hESCs may make direct use of such cell-specialized grafts in patients problematic9-11. To overcome these obstacles, we have resolved the elements of a defined culture system necessary and sufficient for sustaining the epiblast pluripotence of hESCs, serving as a platform for de novo derivation of clinically-suitable hESCs and effectively directing such hESCs uniformly towards clinically-relevant lineages by small molecules12 (see a schematic in Fig. 1B). After screening a variety of small molecules and growth factors, we found that such defined conditions rendered nicotinamide (NAM) sufficient to induce the specification of cardiomesoderm direct from pluripotent hESCs that further progressed to cardioblasts that generated human beating cardiomyocytes with high efficiency (Fig. 2). We defined conditions for induction of cardioblasts direct from pluripotent hESCs without an intervening multi-lineage embryoid body stage, enabling well-controlled efficient derivation of a large supply of human cardiac cells across the spectrum of developmental stages for cell-based therapeutics.

We have established a protocol for induction of cardioblasts direct from pluripotent human embryonic stem cells maintained under defined conditions with small molecules, which enables derivation of a large supply of human cardiac progenitors and functional cardiomyocytes for cardiovascular repair.