Die Autoren haben keine Bestätigungen.

Die experimentellen Verfahren und ethische Behandlung von Tieren wurde von der University of Pittsburgh IACUC (Protokoll # 1104674) zugelassen. 1. Herstellung von G6PD Färbemischung HINWEIS: Stellen Sie sicher, dass die Endkonzentration der einzelnen Reagenzien ist wie folgt; 5 mM Glucose-6-Phosphat (G6P); 2 mM NADP, 5 mM MgCl 2, 0,35 mM 1-methoxy-5-Methylphenazinium-Methylsulfat (MMPMS) und 0,8 mM NBT. 1,8,9 für jedes Reagenz die anfängliche Konzentration wurde für 40 ml Endvolumen abgeleitet. Lösungen wurden frisch zubereitet und verwendet werden, jeden Tag. <ol><li> 2 ml 200 mM pH 7,4 Phosphatpuffer (PB) zu 35 ml der OCT-Medium in einem 50-ml-Tube und kräftig schütteln. Bestätigen Sie mit pH-Papier, dass die Lösung ~ pH 7,4. Wenn nicht die Lösung verwerfen. </li><li> Add 61 mg G6P in 0,94 ml 200 mM PB gelöst in 0,94 ml 200 mM PB 61 mg NADP gelöst und 41 mg MgCl 2 in 0,96 ml 100 mM PB gelöst. Zu bestätigen, dass der pH-Wert ~ 7,4 with pH-Papier. Wenn nicht ~ 7,4, die Lösung verwerfen. </li><li> Plus 5 mg MMPMS in 0,25 ml 200 mM PB (pH 7,4) gelöst. Kräftig schütteln der resultierenden Reaktionsmischung, um eine klare dunkelrote Homogenat zu generieren. Wenn die Lösung trübe ist, sollte die Mischung verworfen. Die Röhre, die das Reaktionsgemisch wird in Folie eingewickelt, um Belichtung zu minimieren. Speichern das Reaktionsgemisch bei RT, während die letzte Komponente, NBT, wird hergestellt. </li><li> Vorbereitung separat eine 5 mM NBT-Lösung durch Zugabe von 0,4 ml wasserfreiem Dimethylformamid (DMF) und 0,4 ml wasserfreiem Ethanol auf 164 mg NBT in einem 2 ml-Röhrchen mit einem O-Ring Deckel. Schließen Sie den Deckel lose (nicht dicht verschlossen) und wird die Lösung auf einem kräftigen Sieden in einem Ölbad, bis die NBT in Lösung ist. 8 </li><li> Lassen Sie das solubilisierte NBT auf RT abkühlen und fügen Sie dann die gesamte Lösung des ÜLG Reaktionsgemisch und kräftig schütteln, um eine klare Lösung zu erhalten. Beachten Sie die Lösung Farbwechsel von Anfangs orange-rote bis dunkelroter oder purple Farbe im Laufe der Zeit. Das ist normal. </li><li> Setzen Sie den endgültigen G6PD Färbemischung in einem 37 ° C warmen Raum für 1 Stunde vor dem Gebrauch. </li></ol> 2. Behandlung von Tieren und Gewebeentnahme <ol><li> Behandlung von 6 Wochen alten C57BL / 6-Mäuse mit männlichen DNA-schädigenden Mittel, zB 10 mg / kg azoxymethane (AOM) in einem Volumen von 200 ul PBS durch ip-Injektion. Behandlung von Mäusen der Kontrollgruppe mit 200 ul PBS durch ip-Injektion. </li><li> An 90 Tagen einschläfern Mäuse durch CO 2 Ersticken durch Genickbruch folgte wie IACUC Protokoll genehmigt. </li><li> Chirurgisch öffnen die Bauchhöhle von knapp über dem Anus mit der Basis des Brustbeins. Bewegen Sie den Dünndarm aus der Körperhöhle, aber nicht herauszuschneiden es. Auszuschneiden den unteren Darm knapp unter dem Blinddarm zum Rektum. 10 </li><li> Entlang einer Seite des Dickdarms sorgfältig Scheibe mit einer Scheren-Mikrodissektion und entfernen Fäkalien aus der geöffneten Doppelpunkt durch Waschen mit reinem sterilem PBS. Swiss roll die Verbrauchd Doppelpunkt mit der luminalen Seite nach außen, und in eine Gewebeform. 10 </li><li> Vollständig einzutauchen den Doppelpunkt in OCT-Medium und Ort Form in einem Dewar-enthaltenden flüssigen N 2. Halten Sie die Form, so dass die Kunststoffbasis ist nur in Kontakt mit dem flüssigen N 2, bis die OCT-Medium fest gefroren. </li><li> Bewahren Sie die gefrorenen Gewebeblock bei -80 bis Schneiden Gefrierschnitten. Verwenden Sie keine Fixiermittel, die in der Inaktivierung von G6PD Enzym führen würde. </li></ol> 3. Herstellung von Gefrierschnitte <ol><li> Geschnitten Gefrierschnitte mit einer Dicke von 7 &amp; mgr; m unter Verwendung eines Kryostats auf -25 ° C. Schneiden Sie 4 aufeinanderfolgenden Abschnitten 7 um und legen Sie zwei von ihnen auf demselben Objektträger (Abbildung 1). Bereiten Sie 2 Dias oder vier aufeinander folgenden 7 um Abschnitte zu einer Ebene des Dickdarms (Abbildung 1) zu vertreten. </li><li> Wiederholen Sie für die nächste Ebene mit einem Mindestabstand von&gt; 50 &amp; mgr; m aus dem letzten Abschnitt des previous Ebene. Dieser Abstand gewährleistet, dass die Krypten für jede Ebene beurteilt nicht duplizieren einander. </li><li> Häufig wischen Sie den Kryostaten Klinge mit 100% Ethanol, um das Office-Rückstand, der beim Schneiden ansammelt zu entfernen. Vor dem Schneiden wieder aufgenommen wird, wird das trockene Blatt mit einer antistatischen Trockner Blatt um angesammelte statische Ladung abzuleiten abgewischt. Shop Folien mit den Gefrierschnitten bei -80 o C </li></ol> 4. Die Färbung der Gefrierschnitt Tissue <ol><li> Führen Sie die Enzymhistochemie Reaktion in einem 37 ° C warmen Raum mit hoher Luftfeuchtigkeit. HINWEIS: Der Versuch, die enzymatische Reaktion im Brutschrank oder auf einer Folie wärmer führte zu schlechten und inkonsistente G6PD-Färbung. </li><li> Bauen Brunnen für Gewebefärbung unter Verwendung von zwei 1,5 cm x 0,15 cm Stahlscheiben (Innendurchmesser x Höhe), die zusammen mit Silikonfett (Abbildung 1) gebunden sind. Schneiden Sie den Parafilm, um die Basis der gut mit dem Zentrum passen herausgeschnitten und der Brunnen Ortd über dem Gewebeschnitt auf der Folie. HINWEIS: Der Parafilm auf der Unterseite der Scheibe erzeugt eine Dichtung zwischen dem Schieber und der Scheibe, die das viskose G6PD Färbemischung auf dem Gewebeschnitt beibehält. Dieses Konstrukt ergibt einen gut mit einem von 0,4 bis 0,5 ml Volumen, so dass jede Gewebeschnitt in der Studie erhält das gleiche Volumen G6PD Reaktions Färbemischung. </li><li> Gefrorenen Gewebeschnitten bei 37 ° C in einem warmen Raum für 10 min. Bei 37 ° C, fügen G6PD Färbung Reaktionsgemisch zu jedem Gewebeschnitt gut (2 Teile pro Folie) für 45-50 min. Objektträger aus der warmen Stube, und heben Sie die Stahlbrunnen Edelstahl aus den Folien. </li><li> Set gleitet auf ihrer langen Kante, damit das Reaktionsmedium ablaufen. Die Objektträger in 100 mM PB (pH 7,4) 30-60 Minuten zu G6PD Färbereaktion Mischung aus dem Gewebe, ohne das Gewebe zu stören Färbung zu entfernen. Tauchen Sie gleitet in destilliertem Wasser für 5-10 Minuten, um PB Salze zu entfernen </li><li> Dichten Sie das Gewebe durch Adding Fluor-Gel aus einer Pipette auf das Gewebe und Warte ~ 30 min, bis es trocken. Luftblasen vermeiden, die die Identifizierung von mutierten Krypten verwechseln kann. HINWEIS: Wenn sich Blasen bilden, kann das Verfahren nach dem Entfernen des Fluor-Gel durch Einweichen in destilliertem Wasser wiederholt. Verwenden Sie keine Deckgläser, wie sie zu stoppen Luftblasen neigen. </li></ol> 5. Bestimmung der G6PD Mutant Krypten und Mutationsfrequenz <ol><li> Analysieren Sie Folien für G6PD Mutante Krypten unter einem Lichtmikroskop. HINWEIS: Die verwendeten, um eine vollständig mutierten Krypta identifizieren Kriterien waren: (i) die gesamte Krypta war frei von blauer Farbe; (ii) die äußere Struktur der Krypta intakt war, (iii) die Mutante Krypta an benachbarten Abschnitten 7 um beobachtet, und, (iv) zwei Beobachtern hatte die gleichen Krypta als Mutante zu identifizieren. An benachbarten Abschnitten 7 um beobachtet Mutanten werden als eine Mutante gezählt. </li><li> Bild jedes G6PD Mutante Krypta bei 40-facher Vergrößerung und katalogisieren die Bilder mit einem 5,0-Megapixel-Kamera mitImaging-Software. </li><li> Quantifizierung der Gesamtzahl der Krypten in einer Maus untersucht, indem Sie einen repräsentativen Abschnitt für jede Maus von der Ebene mit der kleinsten Oberfläche und Bild es bei 10-facher Vergrößerung (Abbildung 1c). Hinweis: eine Ebene stellt vier aufeinander folgenden 7 um Abschnitte (1D), die aufgrund ihrer Nähe zeigen oft auf mehr als einem Abschnitt mutiert Krypten. Die Pegel werden durch&gt; 50 um getrennt Krypten aus verschiedenen Bereichen des Darms sichtbar zu machen. </li><li> Öffnen Sie jede Bilddatei und optisch zählen die Anzahl der Krypten auf einer Ebene durch die Analyse der (als Kästchen in 1C gezeigt) Dateien. Bilder-Dateien werden in der Anzahl der von so niedrig wie 20 bis&gt; 300 Krypten in eine Datei beobachtet Krypten variieren. </li><li> Multiplizieren Sie die Gesamtzahl der Krypten aus der ausgewählten Ebene (Abbildung 1c) für jede Maus durch die Anzahl der Ebenen für G6PD Mutante Krypten pro Doppelpunkt gescreent. Zum Beispiel eine Gesamtzahl von1.250 Krypten pro gewählte Stufe, multipliziert mit 8 Stufen für Mutante Krypten gescreent entspricht einer Gesamtzahl von 10.000 Krypten. Beurteilen Sie ein Minimum von 10.000 Krypten pro Doppelpunkt für die statistische Analyse. </li><li> Verbinden die Anzahl der in allen Tieren durch die Gesamtzahl der Krypten gescreent, um die MF für jede Behandlung berechnet beobachteten Mutanten. Der Hintergrund Stammzellen MF Ebene in unbehandelten Mäusen ist &lt;0.1x10 -4 (Tabelle 1), die in der Nähe der zuvor in C57BL / 6 Mäusen berichtet wird. 11 </li></ol>

<ol>
	<li>Griffiths, D. F., Davies, S. J., Williams, S., Williams, G. T., Williams, E. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Demonstration+of+somatic+mutation+and+colonic+crypt+clonality+by+X-linked+enzyme+histochemistry.">Demonstration of somatic mutation and colonic crypt clonality by X-linked enzyme histochemistry.</a> Nature. 333 (6172), 461-463 (1988).</li><li>Griffiths, D. F., Sacco, P., Williams, G. T., Williams, E. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+clonal+origin+of+experimental+large+bowel+tumours.">The clonal origin of experimental large bowel tumours.</a> Br. J. Cancer. 59 (3), 385-387 (1989).</li><li>Kuraguchi, M., Thomas, G. A., Williams, E. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Somatic+mutation+of+the+glucose-6-phosphate+dehydrogenase+(g6pd)+gene+in+colonic+stem+cells+and+crypt+restricted+loss+of+G6PD+activity.">Somatic mutation of the glucose-6-phosphate dehydrogenase (g6pd) gene in colonic stem cells and crypt restricted loss of G6PD activity.</a> Mutat. Res. 379 (1), (1997).</li><li>Van Noorden, C. J., Vogels, I. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polyvinyl+alcohol+and+other+tissue+protectants+in+enzyme+histochemistry:+a+consumer&#8217;s+guide.">Polyvinyl alcohol and other tissue protectants in enzyme histochemistry: a consumer&#8217;s guide.</a> Histochem. J. 21 (7), 373-379 (1989).</li><li>Giardina Rosenberg, D. W., C, T., Tanaka, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mouse+models+for+the+study+of+colon+carcinogenesis.">Mouse models for the study of colon carcinogenesis.</a> Carcinogenesis. 30 (2), 183-196 (2009).</li><li>Tanaka, T., Kohno, H., Suzuki, R., Yamada, Y., Sugie, S., Mori, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+inflammation-related+mouse+colon+carcinogenesis+model+induced+by+azoxymethane+and+dextran+sodium+sulfate.">A novel inflammation-related mouse colon carcinogenesis model induced by azoxymethane and dextran sodium sulfate.</a> Cancer Sci. 94 (11), 965-973 (2003).</li><li>Suzuki, R., Kohno, H., Sugie, S., Tanaka, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dose-dependent+promoting+effect+of+dextran+sodium+sulfate+on+mouse+colon+carcinogenesis+initiated+with+azoxymethane.">Dose-dependent promoting effect of dextran sodium sulfate on mouse colon carcinogenesis initiated with azoxymethane.</a> Histol. 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D., Gold, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=T-Cells+Enhance+Stem+Cell+Mutagenesis+in+the+Mouse+Colon.">T-Cells Enhance Stem Cell Mutagenesis in the Mouse Colon.</a> Mutat. Res. 744, 1-5 (2015).</li><li>Van Noorden, C. J., Vogel, I. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Histochemistry+and+cytochemistry+of+glucose-6-phosphate+dehydrogenase.">Histochemistry and cytochemistry of glucose-6-phosphate dehydrogenase.</a> Prog. Histochem. Cytochem. 15 (4), 1-85 (1985).</li><li>Van Noorden, C. J., Vogels, I. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+sensitive+cytochemical+staining+method+for+glucose-6-phosphate+dehydrogenase+activity+in+individual+erythrocytes.+II.+Further+improvements+of+the+staining+procedure+and+some+observations+with+glucose-6-phosphate+dehydrogenase+deficiency.">A sensitive cytochemical staining method for glucose-6-phosphate dehydrogenase activity in individual erythrocytes. II. Further improvements of the staining procedure and some observations with glucose-6-phosphate dehydrogenase deficiency.</a> Br. J. Haematol. 60 (1), 57-63 (1985).</li><li>Cook, H. A., Williams, D., Thomas, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crypt-restricted+metallothionein+immunopositivity+in+murine+colon:+validation+of+a+model+for+studies+of+somatic+stem+cell+mutation.">Crypt-restricted metallothionein immunopositivity in murine colon: validation of a model for studies of somatic stem cell mutation.</a> J. Pathol. 191 (3), 306-312 (2000).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Oft die genotoxische Wirkung einer Verbindung wird durch ihre Fähigkeit, zu modifizieren DNA bestimmt. Dies wird normalerweise durch Isolieren der Gewebe und Messen der globalen Ebene der DNA-Addukte erfolgt. AOM wäre dies die Quantifizierung O 6 -Methylguanin-Addukte in den Dickdarm. Unter Verwendung dieses Ansatzes Informationen zu Schäden innerhalb bestimmter Zelltypen, wie in der Stammzellnische wird verloren. Darüber hinaus ist ein DNA-Addukt nicht das gleiche wie eine Mutation, da nur ein kleiner Te...

Darmkrebs ist gedacht, um die Exposition gegenüber Umweltfaktoren und Nahrungskomponenten, die DNA schädigen kann es sich um und produzieren Aktivieren somatische Mutationen in Onkogenen (zB ß-Catenin) oder inaktivierende Mutationen im Tumorsuppressor-Gene (zB APC). Es wird angenommen, dass diese kritische Mutationen in colonic Stammzellen vorkommen. Aufgrund der einzigartigen Architektur der Krypta Kolonepithel, ist es möglich, Stammzellmutationen im Dickdarm nach dem Belichten Tiere Chemikalien Coloncarzinogenese zu bemessen. Mehrere X-chromosomal-Enzyme können als Indikatoren für die Mutationen, die in Stammzellen auftreten dienen, wie die Mutationen wird in allen Zellen in einer Krypta vorhanden sein. Bisher wurde ein Verfahren veröffentlicht demonstriert, dass Chemikalien, die Dickdarmtumoren in Mäusen zu induzieren ebenfalls erzeugt somatischer Stammzellen Mutationen in den Dickdarm über die Analyse von Mutationen in der X-verknüpften Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase (G6PD) Gens. 1-3Das Verfahren quantifiziert die Häufigkeit von Zufalls somatische Mutationen in Kolon-Stammzellen ohne Selektionsdruck. Das Verfahren beinhaltet die Herstellung von nicht fixierten gefrorenen Doppelpunkt Schnitte von behandelten und Kontrollmäusen und die Identifikation der Krypten frei von Zellen, die funktionelle G6PD-Aktivität zu erzeugen. Diese mutierten Krypten, die weiß erscheinen, zeigen an, dass die Mutation trat bei einer Stammzelle, die zu Nachkommen gab auch beherbergt eine mutierte G6PD-Gen. Im Enzymassay kann G6PD defiziente Mutante Krypten nicht oxidiert Glucose-6-phosphat, die zur Reduktion von Nitro-Blau-Tetrazolium (NBT) erforderlich ist. Wenn G6PD Enzym ist funktionell, wird die NBT in der Färbemischung zu unlöslichem Formazan reduziert und ausfällt, Speichern am Ort des Enzyms und &quot;Schleierbildung&quot; Zellen blau. Zellen, die G6PD Mutanten bleiben weißlichen, im Gegensatz zu blau gefärbte Wildtyp Krypten. Bei dieser Methode wird Mutationen, die eine &quot;null&quot; Phänotyp haben. Weil enEnzyme wie G6PD kann aus den Zellen an einer unfixierten Gewebeschnitt, wenn die Abschnitte in einer wässrigen Lösung platziert diffundieren, ist es erforderlich, das Enzym in den Gewebeabschnitten zu analysierende stabilisieren. 4 die Stabilisierung des Enzyms in der Gewebe darf nicht mit Diffusion kleiner Moleküle Reagenz für G6PD enzymatische Reaktion notwendig stören. Wir haben eine Reihe von signifikanten Änderungen des ursprünglichen Verfahrens hergestellt. Das Medium für die kritische enzymatische Färbung wurde von Polyvinylalkohol zu optimaler Schneidtemperatur Verbindung (OCT), die pH-Steuerung und Solubilisierung der im Assay verwendeten Komponenten ermöglicht geändert. Die Färbung wird durchgeführt unter Verwendung von 0,4 - 0,5 ml Vertiefungen der Stahlscheiben hergestellt, so dass jede Gewebeabschnitt empfangen das gleiche Volumen an G6PD Reaktionsgemisches. Es wurde ein Verfahren entwickelt, um die Anzahl der Krypten in einem abgebildeten Abschnitt, der einen großen Abtastung des Colongewebe bietet, ohne schätzenmanuell zählen,&gt; 10 5 Krypten pro Doppelpunkt. Die Analyse von angrenzenden 7 um Gewebeschnitte ergibt Visualisierung einer Mutante Krypta auf mehr als eine Folie, die so Flecken Artefakte reduziert. Diese Veränderungen stellen das Verfahren effizienter und reproduzierbar. Nach dem geänderten Protokoll haben wir die Mutationsfrequenz in colonic Stammzellen nach der Belichtung von C57BL / 6-Mäusen zu Azoxymethan, einem bekannten Karzinogen colon in Nagetieren quantifiziert. 5-7

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>reagents</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>nitroblue tetrazolium</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NADP</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>glucose-6-phosphate</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-methoxy-5-methylphenazinium methyl sulfate</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>dimethyl formamide</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>phosphate buffer (pH 7.4</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optimal Cutting Temperature Compound (OCT)&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Equipment</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>light microscope equipped with 5 megapixel camera</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cryostat</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>warm room&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

quantification of  colonic stem cell mutations

Die Fähigkeit zur Stammzellmutationen zu messen, ist ein leistungsfähiges Werkzeug, um in einer kritischen Zellpopulation zu quantifizieren, ob und in welchem ​​Umfang kann eine chemische Mutationen, die möglicherweise zu Krebs führen zu induzieren. Die Verwendung eines enzymatischen Assays zur Stammzellmutationen in der X-verknüpften Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase-Gens zu quantifizieren wurde bereits berichtet. 1 Dieses Verfahren erfordert die Herstellung von Gefrierschnitten und Inkubation des geschnittenen Gewebes mit einem Reaktionsgemisch, das ein ergibt blaue Farbe, wenn die Zellen produzieren funktionelle Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase (G6PD) Enzym. Wenn nicht, werden die Zellen erscheinen weißlich. Haben wir die Reaktionsmischung unter Verwendung optimaler Schneidtemperatur Verbindung (OCT) Medium anstelle von Polyvinylalkohol modifiziert. Dies erleichtert die pH-Messung erhöht Solubilisierung der G6PD Färbungskomponenten und schränkt die Diffusion der G6PD-Enzym. Um zu demonstrieren, dass eine Mutation aufgetreten ist in einer Stammzelle muss der gesamte Krypta G6PD enzymatische fehltAktivität. Nur wenn eine Stammzelle birgt eine phänotypische G6PD Mutation wird die gesamte Nachkommenschaft in der Krypta fehlt G6PD enzymatische Aktivität. Um Krypten mit einer Stammzelle Mutation zu identifizieren, wurden vier aufeinander folgenden benachbarten Gefrierschnitten (Stufe A) bei 7 &amp; mgr; m Dicke geschnitten. Dieser Ansatz zur Herstellung von benachbarten Schnitten bietet Konformation, die eine Krypta wurde vollständig mutiert, da dieselbe mutierte Krypta in benachbarten Abschnitten beachten. Objektträger mit Gewebeproben, die mehr als 50 &amp; mgr; m getrennt waren bereit waren, insgesamt&gt; 10 4 Krypten pro Maus zu bewerten. Die Mutationsfrequenz ist die Anzahl der beobachteten mutiert (weiß) Krypten durch die Anzahl der Wildtyp (blau) Krypten in einer Behandlungsgruppe ÷.

Die Fähigkeit, Kolon-Stammzellmutationen in Tieren zu messen, bietet eine einzigartige Möglichkeit, um Mutationen zu Krebs Induktion korreliert. Normalerweise wird angenommen, dass der kritische Schritt bei der Karzinogenese beinhaltet aktivierende Mutationen in Onkogenen und / oder inaktivierende Mutationen in Tumorsuppressorgenen. Injizierten wir C57BL / 6-Mäuse mit 200 ul PBS oder 10 mg / kg AOM in 200 ul PBS. AOM ist ein bekanntes Karzinogen Doppelpunkt. 5-7 nach 90 Tagen wurden die Doppelpunkte für d...

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Quantification of  Colonic Stem Cell Mutations

We report significant improvements for the reproducible measurement of somatic colonic stem cell mutations after exposure of mice to potential DNA damaging agents.

Quantifizierung von Kolon Stem Cell Mutationen

The ability to measure stem cell mutations is a powerful tool to quantify in a critical cell population if, and to what extent, a chemical can induce ...

quantification-of-colonic-stem-cell-mutations

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

6.5K Aufrufe.  University of Pittsburgh. We report significant improvements for the reproducible measurement of somatic colonic stem cell mutations after exposure of mice to potential DNA damaging agents.

Serie: Quantification of  Colonic Stem Cell Mutations

Generation of Murine Cardiac Pacemaker Cell Aggregates Based on ES-Cell-Programming in Combination with Myh6-Promoter-Selection

Treatment of the &#8220;sick sinus syndrome&#8221; is based on artificial pacemakers. These bear hazards such as battery failure and infections. Moreover, they lack hormone responsiveness and the overall procedure is cost-intensive. &#8220;Biological pacemakers&#8221; generated from PSCs may become an alternative, yet the typical content of pacemaker cells in Embryoid Bodies (EBs) is extremely low. The described protocol combines &#8220;forward programming&#8221; of murine PSCs via the sinus node inducer TBX3 with Myh6-promoter based antibiotic selection. This yields cardiomyocyte aggregates consistent of &#62;80% physiologically functional pacemaker cells. These &#8220;induced-sinoatrial-bodies&#8221; (&#8220;iSABs&#8221;) are spontaneously contracting at yet unreached frequencies (400-500 bpm) corresponding to nodal cells isolated from mouse hearts and are able to pace murine myocardium ex vivo. Using the described protocol highly pure sinus nodal single cells can be generated which e.g. can be used for in vitro drug testing. Furthermore, the iSABs generated according to this protocol may become a crucial step towards heart tissue engineering.

This protocol describes how to produce functional sinus nodal tissue from murine pluripotent stem cells (PSC). T-Box3 (TBX3) overexpression plus cardiac Myosin-heavy-chain (Myh6) promoter antibiotic selection leads to highly pure pacemaker cell aggregates. These &#8220;Induced-sinoatrial-bodies&#8221; (&#8220;iSABs&#8221;) contain over 80% pacemaker cells, show highly increased beating rates and are able to pace myocardium ex vivo.

Generierung von murinen Herzschrittmacher Zellaggregate Basierend auf ES-Zell-Programmierung in Kombination mit Myh6-Promoter-Auswahl

Treatment of the &#8220;sick sinus syndrome&#8221; is based on artificial pacemakers. These bear hazards such as battery failure and infections. Moreover, ...

Forschung

Entwicklungsbiologie

Automated Quantification of Hematopoietic Cell &#8211; Stromal Cell Interactions in Histological Images of Undecalcified Bone

Confocal microscopy is the method of choice for the analysis of localization of multiple cell types within complex tissues such as the bone marrow. However, the analysis and quantification of cellular localization is difficult, as in many cases it relies on manual counting, thus bearing the risk of introducing a rater-dependent bias and reducing interrater reliability. Moreover, it is often difficult to judge whether the co-localization between two cells results from random positioning, especially when cell types differ strongly in the frequency of their occurrence. Here, a method for unbiased quantification of cellular co-localization in the bone marrow is introduced. The protocol describes the sample preparation used to obtain histological sections of whole murine long bones including the bone marrow, as well as the staining protocol and the acquisition of high-resolution images. An analysis workflow spanning from the recognition of hematopoietic and non-hematopoietic cell types in 2-dimensional (2D) bone marrow images to the quantification of the direct contacts between those cells is presented. This also includes a neighborhood analysis, to obtain information about the cellular microenvironment surrounding a certain cell type. In order to evaluate whether co-localization of two cell types is the mere result of random cell positioning or reflects preferential associations between the cells, a simulation tool which is suitable for testing this hypothesis in the case of hematopoietic as well as stromal cells, is used. This approach is not limited to the bone marrow, and can be extended to other tissues to permit reproducible, quantitative analysis of histological data.

A strategy to quantitatively analyze histological data in the bone marrow is presented. Confocal microscopy of fluorescently labeled cells in tissue sections results in 2-dimensional images, which are automatically analyzed. Co-localization analyses of different cell types are compared to data from simulated images, giving quantitative information about cellular interactions.

Automatisierte Quantifizierung Hämatopoetische Zell - Stromal Cell Interactions in histologische Bilder unentkalkte Knochen

Confocal microscopy is the method of choice for the analysis of localization of multiple cell types within complex tissues such as the bone marrow. ...

Generation of Genetically Modified Organotypic Skin Cultures Using Devitalized Human Dermis

Organotypic cultures allow the reconstitution of a 3D environment critical for cell-cell contact and cell-matrix interactions which mimics the function and physiology of their in vivo tissue counterparts. This is exemplified by organotypic skin cultures which faithfully recapitulates the epidermal differentiation and stratification program. Primary human epidermal keratinocytes are genetically manipulable through retroviruses where genes can be easily overexpressed or knocked down. These genetically modified keratinocytes can then be used to regenerate human epidermis in organotypic skin cultures providing a powerful model to study genetic pathways impacting epidermal growth, differentiation, and disease progression. The protocols presented here describe methods to prepare devitalized human dermis as well as to genetically manipulate primary human keratinocytes in order to generate organotypic skin cultures. Regenerated human skin can be used in downstream applications such as gene expression profiling, immunostaining, and chromatin immunoprecipitations followed by high throughput sequencing. Thus, generation of these genetically modified organotypic skin cultures will allow the determination of genes that are critical for maintaining skin homeostasis.

The goal of this paper is to provide a comprehensive and detailed protocol on how to generate genetically modified human organotypic skin from epidermal keratinocytes and devitalized human dermis.

Herstellung von genetisch veränderten Organotypische Hautkulturen Mit devitalisierten Menschen Dermis

Organotypic cultures allow the reconstitution of a 3D environment critical for cell-cell contact and cell-matrix interactions which mimics the function ...

Protocols for Analyzing the Role of Paneth Cells in Regenerating the Murine Intestine using Conditional Cre-lox Mouse Models

The epithelial surface of the mammalian intestine is a dynamic tissue that renews every 3 - 7 days. Understanding this renewal process identified a population of rapidly cycling intestinal stem cells (ISCs) characterized by their expression of the Lgr5 gene. These are supported by a quiescent stem cell population, marked by Bmi-1 expression, capable of replacing them in the event of injury. Investigating the interactions between these populations is crucial to understanding their roles in disease and cancer. The ISCs exist within crypts on the intestinal surface, these niches support the ISC in replenishing the epithelia. The interaction between active and quiescent ISCs likely involves other differentiated cells within the niche, as it has previously been demonstrated that the &#8216;&#8216;stemness&#8217;&#8217; of the Lgr5 ISC is closely tied to the presence of their neighboring Paneth cells. Using conditional cre-lox mouse models we tested the effect of deleting the majority of active ISCs in the presence or absence of the Paneth cells. Here we describe the techniques and analysis undertaken to characterize the intestine and demonstrate that the Paneth cells play a crucial role within the ISC niche in aiding recovery following substantial insult.

Protocols for Analyzing the Role of Paneth Cells in Regenerating the Murine Intestine using Conditional Cre-lox Mouse Models

Intestinal epithelial stem cells (ISCs) are intermingled with Paneth cells. These cells are differentiated progeny of the ISC, which support the ISCs and provide antibacterial protection. Here we demonstrate how we used transgenic conditional mouse models to establish that Paneth cells play a crucial role in maintaining the intestinal epithelia.

Protokolle für die Analyse der Rolle der Paneth-Zellen bei der Regeneration des Murine Darm mit Conditional<em&gt; Cre-lox</em&gt; Mausmodelle

The epithelial surface of the mammalian intestine is a dynamic tissue that renews every 3 - 7 days. Understanding this renewal process identified a ...

Temporal Ordering of Dynamic Expression Data from Detailed Spatial Expression Maps

During somitogenesis, pairs of epithelial somites form in a progressive manner, budding off from the anterior end of the pre-somitic mesoderm (PSM) with a strict species-specific periodicity. The periodicity of the process is regulated by a molecular oscillator, known as the "segmentation clock," acting in the PSM cells. This clock drives the oscillatory patterns of gene expression across the PSM in a posterior-anterior direction. These so-called clock genes are key components of three signaling pathways: Wnt, Notch, and fibroblast growth factor (FGF). In addition, Notch signaling is essential for synchronizing intracellular oscillations in neighboring cells. We recently gained insight into how this may be mechanistically regulated. Upon ligand activation, the Notch receptor is cleaved, releasing the intracellular domain (NICD), which moves to the nucleus and regulates gene expression. NICD is highly labile, and its phosphorylation-dependent turnover acts to restrict Notch signaling. The profile of NICD production (and degradation) in the PSM is known to be oscillatory and to resemble that of a clock gene. We recently reported that both the Notch receptor and the Delta ligand, which mediate intercellular coupling, themselves exhibit dynamic expression at both the mRNA and protein levels. In this article, we describe the sensitive detection methods and detailed image analysis tools that we used, in combination with the computational modeling that we designed, to extract and overlay expression data from distinct points in the expression cycle. This allowed us to construct a spatio-temporal picture of the dynamic expression profile for the receptor, the ligand, and the Notch target clock genes throughout an oscillation cycle. Here, we describe the protocols used to generate and culture the PSM explants, as well as the procedure to stain for the mRNA or protein. We also explain how the confocal images were subsequently analyzed and temporally ordered computationally to generate ordered sequences of clock expression snapshots, hereafter defined as "kymographs," for the visualization of the spatiotemporal expression of Delta-like1 (Dll1) and Notch1 throughout the PSM.

The segmentation clock drives oscillatory gene expression across the pre-somitic mesoderm (PSM). Dynamic Notch activity is key to this process. We use imaging and computational analyses to extract temporal dynamics from spatial expression data to demonstrate that Delta ligand and Notch receptor expression oscillate in the vertebrate PSM.

Zeitliche Reihenfolge der dynamischen Ausdruck von Daten aus Detaillierte Spatial Expression Maps

During somitogenesis, pairs of epithelial somites form in a progressive manner, budding off from the anterior end of the pre-somitic mesoderm (PSM) with a ...

Bioengineering of Humanized Bone Marrow Microenvironments in Mouse and Their Visualization by Live Imaging

Human hematopoietic stem cells (HSCs) reside in the bone marrow (BM) niche, an intricate, multifactorial network of components producing cytokines, growth factors, and extracellular matrix. The ability of HSCs to remain quiescent, self-renew or differentiate, and acquire mutations and become malignant depends upon the complex interactions they establish with different stromal components. To observe the crosstalk between human HSCs and the human BM niche in physiological and pathological conditions, we designed a protocol to ectopically model and image a humanized BM niche in immunodeficient mice. We show that the use of different cellular components allows for the formation of humanized structures and the opportunity to sustain long-term human hematopoietic engraftment. Using two-photon microscopy, we can live-image these structures in situ at the single-cell resolution, providing a powerful new tool for the functional characterization of the human BM microenvironment and its role in regulating normal and malignant hematopoiesis.

A method to create and live-image different humanized bone-marrow niches in mice is presented. Based on the supportive niche created by human mesenchymal cells, the addition of human endothelial cells induces the formation of human vessels, while the addition of rhBMP-2 induces the formation of human-mouse chimeric mature bone tissue.

Bioengineering von humanisierten Knochenmark-Mikroumgebungen in der Maus und ihre Visualisierung durch Live Imaging

Human hematopoietic stem cells (HSCs) reside in the bone marrow (BM) niche, an intricate, multifactorial network of components producing cytokines, growth ...

Evaluation of Injury-induced Senescence and In Vivo Reprogramming in the Skeletal Muscle

Cellular senescence is a stress response that is characterized by a stable cellular growth arrest, which is important for many physiological and pathological processes, such as cancer and ageing. Recently, senescence has also been implicated in tissue repair and regeneration. Therefore, it has become increasingly critical to identify senescent cells in vivo. Senescence-associated &#946;-galactosidase (SA-&#946;-Gal) assay is the most widely used assay to detect senescent cells both in culture and in vivo. This assay is based on the increased lysosomal contents in the senescent cells, which allows the histochemical detection of lysosomal &#946;-galactosidase activity at suboptimum pH (6 or 5.5). In comparison with other assays, such as flow cytometry, this allows the identification of senescent cells in their resident environment, which offers valuable information such as the location relating to the tissue architecture, the morphology, and the possibility of coupling with other markers via immunohistochemistry&#160;(IHC). The major limitation of the SA-&#946;-Gal assay is the requirement of fresh or frozen samples.
Here, we present a detailed protocol to understand how cellular senescence promotes cellular plasticity and tissue regeneration in vivo. We use SA-&#946;-Gal to detect senescent cells in the skeletal muscle upon injury, which is a well-established system to study tissue regeneration. Moreover, we use&#160;IHC to detect Nanog, a marker of pluripotent stem cells, in a transgenic mouse model. This protocol enables us to examine and quantify cellular senescence in the context of induced cellular plasticity and in vivo reprogramming.

Evaluation of Injury-induced Senescence and In Vivo Reprogramming in the Skeletal Muscle

Here we present a detailed protocol to detect both senescent and pluripotent stem cells in the skeletal muscle upon injury while inducing in vivo reprogramming. This method is suitable for evaluating the role of cellular senescence during tissue regeneration and reprogramming in vivo.

Bewertung von Verletzungen-Induzierte Seneszenz und In Vivo eine Anpassung in der Skelettmuskulatur

Cellular senescence is a stress response that is characterized by a stable cellular growth arrest, which is important for many physiological and ...

Rapid, Directed Differentiation of Retinal Pigment Epithelial Cells from Human Embryonic or Induced Pluripotent Stem Cells

We describe a robust method to direct the differentiation of pluripotent stem cells into retinal pigment epithelial cells (RPE). The purpose of providing a detailed and thorough protocol is to clearly demonstrate each step and to make this readily available to researchers in the field. This protocol results in a homogenous layer of RPE with minimal or no manual dissection needed. The method presented here has been shown to be effective for induced pluripotent stem cells (iPSC) and human embryonic stem cells. Additionally, we describe methods for cryopreservation of intermediate cell banks that allow long-term storage. RPE generated using this protocol might be useful for iPSC disease-in-a-dish modeling or clinical application.

This protocol describes how to produce retinal pigment epithelial cells (RPE) from pluripotent stem cells. The method uses a combination of growth factors and small molecules to direct the differentiation of stem cells into immature RPE in fourteen days and mature, functional RPE after three months.

Schnelle, gezielte Differenzierung der retinalen Pigment epithelialen Zellen aus menschlichen embryonalen oder induzierte pluripotente Stammzellen

We describe a robust method to direct the differentiation of pluripotent stem cells into retinal pigment epithelial cells (RPE). The purpose of providing ...

Efficient Differentiation of Human Pluripotent Stem Cells into Liver Cells

The liver detoxifies harmful substances, secretes vital proteins, and executes key metabolic activities, thus sustaining life. Consequently, liver failure&#8212;which can be caused by chronic alcohol intake, hepatitis, acute poisoning, or other insults&#8212;is a severe condition that can culminate in bleeding, jaundice, coma, and eventually death. However, approaches to treat liver failure, as well as studies of liver function and disease, have been stymied in part by the lack of a plentiful supply of human liver cells. To this end, this protocol details the efficient differentiation of human pluripotent stem cells (hPSCs) into hepatocyte-like cells, guided by a developmental roadmap that describes how liver fate is specified across six consecutive differentiation steps. By manipulating developmental signaling pathways to promote liver differentiation and to explicitly suppress the formation of unwanted cell fates, this method efficiently generates populations of human liver bud progenitors and hepatocyte-like cells by days 6 and 18 of PSC differentiation, respectively. This is achieved through the temporally-precise control of developmental signaling pathways, exerted by small molecules and growth factors in a serum-free culture medium. Differentiation in this system occurs in monolayers and yields hepatocyte-like cells that express characteristic hepatocyte enzymes and have the ability to engraft a mouse model of chronic liver failure. The ability to efficiently generate large numbers of human liver cells in vitro has ramifications for treatment of liver failure, for drug screening, and for mechanistic studies of liver disease.

This protocol details a monolayer, serum-free method to efficiently generate hepatocyte-like cells from human pluripotent stem cells (hPSCs) in 18 days. This entails six steps as hPSCs sequentially differentiate into intermediate cell-types such as the primitive streak, definitive endoderm, posterior foregut and liver bud progenitors before forming hepatocyte-like cells.

Effiziente Differenzierung menschlicher pluripotenter Stammzellen in Leberzellen

The liver detoxifies harmful substances, secretes vital proteins, and executes key metabolic activities, thus sustaining life. Consequently, liver ...

Analysis of Cardiac Chamber Development During Mouse Embryogenesis Using Whole Mount Epifluorescence

The goal of this protocol is to describe a method for the dissection of mouse embryos and visualization of embryonic mouse ventricular chambers during heart development using ventricular specific fluorescent reporter knock-in mice (MLC-2v-tdTomato mice). Heart development involves a linear heart tube formation, the heart tube looping, and four chamber septation. These complex processes are highly conserved in all vertebrates. The mouse embryonic heart has been widely used for heart developmental studies. However, due to their extremely small size, dissecting mouse embryonic hearts is technically challenging. In addition, visualization of cardiac chamber formation often needs in situ hybridization, beta-galactosidase staining using LacZ reporter mice, or immunostaining of sectioned embryonic hearts. Here, we describe how to dissect mouse embryonic hearts and directly visualize ventricular chamber formation of MLC-2v-tdTomato mice using whole mount epifluorescent microscopy. With this method, it is possible to directly examine heart tube formation and looping, and four chamber formation without further experimental manipulation of mouse embryos. Although the MLC-2v-tdTomato reporter knock-in mouse line is used in this protocol as an example, this protocol can be applied to other heart-specific fluorescent reporter transgenic mouse lines.

We present the protocols to examine mouse heart development using whole mount epifluorescent microscopy on mouse embryos dissected from ventricular specific MLC-2v-tdTomato reporter knock-in mice. This method allows us to directly visualize each stage of the ventricular formation during mouse heart development without labor-intensive histochemical methods.

Analyse der Entwicklung der kardialen Kammer in der Maus Embryogenese mit ganzen Mount Epifluoreszenz

The goal of this protocol is to describe a method for the dissection of mouse embryos and visualization of embryonic mouse ventricular chambers during ...