Method Article
* Estos autores han contribuido por igual
Hemos derivado una estrategia para detectar la incorporación secuencial de los análogos de la timidina (CldU y UDI) en los tejidos de ratones adultos para cuantificar dos rondas sucesivas de la división celular. Esta estrategia es útil para detectar la renovación celular de larga duración, los tejidos, la transformación oncogénica, o células de amplificación de tránsito.
La medición precisa de la división celular es un reto fundamental en la biología experimental que se convierte cada vez más complejo cuando poco a poco las células en división son analizados. Métodos establecidos para detectar la división celular incluyen la visualización directa por microscopía de continuo en cultivo celular, la dilución de colorantes vitales como carboxifluoresceína éster di-aetate succinimidilo (CFSE), inmuno-detección de antígenos mitogénica como ki67 y PCNA, y los análogos de la timidina. Análogos de la timidina puede ser detectada por una variedad de métodos como la radio de detección de timidina tritiada, inmuno-detección de bromo-desoxiuridina (BrdU), cloro-desoxiuridina (CldU) y yodo-desoxiuridina (UDI), y la detección química de etinil-desoxiuridina (EDU). Hemos derivado una estrategia para detectar la incorporación secuencial de los diferentes análogos de la timidina (CldU y UDI) en los tejidos de ratones adultos. Nuestro método permite a los investigadores para cuantificar con precisión dos rondas sucesivas de la división celular. Mediante la optimización de los protocolos de tinción nuestro enfoque puede detectar los análogos de la timidina dosis muy baja administra con el agua potable, segura de administrar a los ratones durante períodos prolongados de tiempo. Por lo tanto, nuestra técnica puede ser utilizada para detectar la renovación de células en los tejidos de muy larga duración. Óptimos resultados de la tinción immunofluoresent se puede lograr en múltiples tipos de tejidos, incluyendo el páncreas, piel, intestino, hígado, suprarrenales, testículos, ovarios, tiroides, ganglios linfáticos y el cerebro. También hemos aplicado esta técnica para identificar la transformación oncogénica en los tejidos. Además, hemos aplicado esta técnica para determinar si la amplificación de tránsito de las células contribuyen al crecimiento o la renovación de los tejidos. En este sentido, la administración secuencial de los análogos de la timidina representa un nuevo enfoque para el estudio de los orígenes y la supervivencia de las células que participan en la homeostasis del tejido.
1. Los tejidos etiquetado con CldU y UDI
2. Cosecha de tejidos, fijación, y preparación de los portaobjetos
3. La deshidratación, la permeabilización, y Antigen recuperación
4. Anticuerpos primarios y secundarios
5. Imágenes y análisis
6. Resultados representante
Hemos marcado secuencial 6 semanas de edad ratones hembra con CldU durante una semana y luego UDI durante dos semanas, seguido por el sacrificio inmediato. Páncreas se tiñeron para detectar CldU, UDI, y la insulina (un antígeno tisular), así como DAPI. Islotes se tiñeron de manera uniforme con la insulina. CldU núcleos teñidos eran distintos de los núcleos teñidos UDI (Figura 2). Muchos núcleos fuera de la isleta se CldU UDI co-positivos (Figura 2, abajo a la derecha, flechas blancas). Una célula de la insulina positivo solo había tinción nuclear, tanto para CldU y UDI (Figura 2, abajo a la derecha, flecha magenta).
Ratones. Todos los experimentos con ratones se realizaron de acuerdo a las directrices del Comité de IACUC del Hospital de Niños de Filadelfia. Mujer B6.129 F1 ratones de tipo salvaje fueron adquiridos de Taconic (Germantown Nueva York), con sede en las instalaciones de animales de laboratorio en el Hospital de Niños de Filadelfia, y se alimenta del ratón Dieta de 5015 PMI Nutrición Internacional (Richmond. Indiana).
Etiquetado de la estrategia. Mediante el etiquetado, el caso de la división celular, primero con CldU (marcado en verde en este esquema) y la segunda división celular con la UDI (marcado en rojo en este esquema), secuencial los resultados de la división celular en las células co-marcado con ambas CldU y UDI (verde / rojo) .
Los resultados representativos de la timidina etiquetado de la facturación de células pancreáticas en ratones. La imagen de inmunofluorescencia de un páncreas de un ratón con los islotes de Langerhans en el centro. Ratón fue infundido con CldU durante 1 semana y luego UDI por 2 semanas en el agua potable antes de su sacrificio inmediato. Muestra de páncreas se ha procesado como se describe en el protocolo. 40x imágenes objetivas, con distintas capas se muestra adecuado para el conteo. Imágenes fusionadas contienen DAPI (blanco) CldU (verde), UDI (rojo), insulina (amarillo). (Superior izquierda) DAPI y la insulina. (Superior derecha) CldU y la insulina. (Inferior izquierda) IDU y la insulina. (Inferior derecha) CldU, UDI, y la insulina. Barra de escala: 100μm.
Figura 1. Estrategia de etiquetado. Mediante el etiquetado, el caso de la división celular, primero con CldU (marcado en verde en este esquema) y la segunda división celular con la UDI (marcado en rojo en este esquema), secuencial los resultados de la división celular en las células co-marcado con ambas CldU y UDI (verde / rojo) .
Figura 2. Los resultados representativos de la timidina etiquetado de la facturación de células pancreáticas en ratones. La imagen de inmunofluorescencia de un páncreas de un ratón con los islotes de Langerhans en el centro. Ratón fue infundido con CldU durante 1 semana y luego UDI por 2 semanas en el agua potable antes de su sacrificio inmediato. Muestra de páncreas se ha procesado como se describe en el protocolo. 40x imágenes objetivas, con distintas capas se muestra adecuado para el conteo. Imágenes fusionadas contienen DAPI (blanco) CldU (verde), UDI (rojo), insulina (amarillo). (Superior izquierda) DAPI y la insulina. (Superior derecha) CldU y la insulina. (Inferior izquierda) IDU y la insulina. (Inferior derecha) CldU, UDI, y la insulina. Barra de escala: 100μm.
Nuestro enfoque de la timidina enfoque basado en el etiquetado la renovación celular tiene muchas aplicaciones potenciales en la investigación biomédica. Hasta la fecha, nos hemos concentrado en el páncreas, pero también hemos aplicado esta estrategia para examinar la renovación celular de la piel, intestino, hígado, riñón suprarrenal, testículos, ovarios, tiroides, ganglios linfáticos, la hematopoyesis, y el cerebro 1. Debido a la renovación celular varía de un tejido a otro, las estrategias de etiquetado debe ser personalizado para obtener la información más convincente desde el órgano de interés. Morrison y sus colegas utilizaron CldU UDI y de un día para cada etiqueta de la hematopoyesis 2. Kuhn y sus colegas utilizan CldU UDI y durante 4 días cada uno para detectar la división celular en la regeneración del miocardio 3. Por el contrario, hemos utilizado CldU UDI y de hasta 9 meses en total para etiquetar el volumen de negocios de células basales en los islotes pancreáticos, un tejido con una facturación mínima de células como las edades de los animales 1,4-6. La posible aplicación más evidente de nuestra estrategia de etiquetado para los estudios para definir la renovación celular en la homeostasis del tejido. Sin embargo, nuestra técnica tiene varias aplicaciones potenciales. Por ejemplo, recientemente aplicado esta técnica para identificar la transformación oncogénica en los tejidos, donde las áreas focales de aumento de la replicación puede ser fácilmente identificado por una mayor incorporación de CldU o CDI 5. Morrison y sus colegas utilizaron CldU UDI y de un día cada uno para determinar el comportamiento de la etiqueta de retención de las células madre hematopoyéticas 2. También hemos aplicado el etiquetado secuencial análogo de la timidina para determinar si la amplificación de tránsito de las células contribuyen al crecimiento o la renovación de los tejidos 1. En esta administración la aplicación secuencial de los análogos de la timidina representa un nuevo enfoque para el estudio de los orígenes y la supervivencia de las células que participan en la homeostasis del tejido.
Análogos de la timidina no debe utilizarse con prudencia. Análogos sintéticos timidina tienen efectos secundarios potenciales de las células en división, y su uso en teoría podría poner en peligro la renovación de células de animales en crecimiento. Análogos de la timidina se han utilizado como agentes radiosensibilizadores para pacientes con cáncer, y puede retrasar la renovación celular. Por ello, instamos a los investigadores a investigar con cautela por la toxicidad potencial en el tejido de interés. Por ejemplo, Trumpp y sus colegas encuentran que sistémica BrdU puede obligar a las células madre hematopoyéticas para entrar en el ciclo celular 7. Por ejemplo, Rutter y sus colegas observaron que las altas dosis de análogos de la timidina son tóxicos para el desarrollo de páncreas 8. Más recientemente Hellerstein y sus colegas de KineMed, Inc. encontró que BrdU administración retrasa la proliferación intra-islote de 16 a 25% utilizando una técnica patentada pesados etiquetado del agua 9. Los preparativos islote todo utilizado por Hellerstein y sus colegas contenidos endocrinos y muchas otras no endocrinos tipos de células, que puede incluir hasta un 50% de las preparaciones de islotes total. Sin embargo, nos encontramos con que la infusión prolongada de BrdU no influye en la proliferación de células beta en ratones adultos jóvenes, según lo medido por la expresión de ki67 4. Del mismo modo, la administración prolongada de CldU y UDI no parece afectar a la expansión masa de células beta 1. Por otra parte, la proliferación de células beta tasas son equivalentes entre los ratones etiquetado con BrdU durante largos períodos de tiempo y de los ratones que sólo están marcados por unas cuantas horas (las tasas se normalizan a períodos de tiempo equivalente). En conjunto, estos resultados sugieren que los ratones puede tolerar con seguridad a largo plazo bajo la administración de dosis de los análogos de la timidina. Sin embargo, no podemos descartar la posible toxicidad de los análogos de la timidina en el crecimiento de las células beta del páncreas. Como resultado, se continúan realizando los controles de etiquetado cuando los ratones con análogos de la timidina, e instamos a otros investigadores a hacer lo mismo.
Nuestra técnica de etiquetado secuencial análogo de la timidina no está exenta de dificultades y desafíos técnicos. Como resultado, los portaobjetos de control son especialmente importantes. Hemos generado un portaobjetos de control que consisten en varios tejidos de 1) Los ratones que fueron etiquetados sólo con CldU;.. 2) Los ratones que fueron etiquetados sólo con CDI;. 3) Los ratones que fueron etiquetados de forma secuencial con CldU y UDI;. 4) Los ratones que fueron etiquetados de forma secuencial en orden inverso, primero con el IDU y CldU entonces;. 5) Los ratones que son simulacros de la etiqueta sólo con agua. Cuando se aprende a la etiqueta con CldU y UDI, los investigadores siempre deben llevar a cabo todo el protocolo con los 5 juegos por encima de las diapositivas de los tejidos de interés.
Reactividad cruzada entre leve y CldU UDI es un inconveniente lamentable pero inevitable para el etiquetado de los análogos de la timidina. La técnica CldU y UDI se basa en diferencias en las afinidades entre los antisueros que se derivaron originalmente contra BrdU en diferentes especies (ratón y rata). Nuestro protocolo, mientras que engorroso, está diseñado para minimizar la reactividad cruzada tales. En consecuencia, instamos cautela entre los investigadores que consideran que saltarse el paso (s) del protocolo. En particular, hemostenido problemas con antisueros secundarios que son de reacción cruzada entre el ratón y la rata. Esto puede ser minimizado por el uso de antisueros Jackson que están totalmente absorbidos por el cross-entre el ratón y la rata.
De vez en cuando no detecta adecuadamente la incorporación de timidina. En estos casos es muy importante utilizar láminas positivas de control para determinar que los reactivos o el paso no estaba funcionando. Las dificultades son por lo general debido a la mala alícuotas de sueros, se desliza en seco, o permeabilización nuclear inadecuada. Hemos fracasado en la etiqueta con éxito el desarrollo de los embriones con UDI. Por lo tanto, no todos los tejidos pueden ser permeables a la UDI.
Alternativas a la CldU y UDI de doble etiquetado análogo de la timidina en el horizonte. Edu (5-etinil-2 desoxiuridina) puede ser un sustrato para la detección de cobre química catalizada haga clic en 10,11. Métodos de detección de Edu no requieren la separación de las hebras de ADN, por lo que son altamente susceptibles de análisis por citometría de flujo 12. Edu es compatible, pero no de reacción cruzada con BrdU 10. Edu se ha utilizado para cuantificar el recambio celular de los tejidos del ratón, asimismo, de las células beta pancreáticas 13, L 14 células intestinales y de la epidermis 15. Edu es bastante caro en el momento ($ 1000 EE.UU. por 500 mg). Sin embargo, la detección de Edu parece ser mucho más sensible que la detección de BrdU 10. Por lo tanto, podría ser económicamente viable para combinar Edu y BrdU en lugar de CldU y UDI. Este método también podría permitir la detección de tres rondas de división celular en ratones triplemente etiquetados para Edu, CldU y UDI.
En resumen, la técnica de etiquetado secuencial análogo de la timidina es un enfoque novedoso para la detección de la renovación celular. Esperamos que nuestro enfoque permite a otros científicos para cuantificar con mayor precisión la división celular, y esperamos que se abran nuevos paradigmas en la homeostasis del tejido.
El apoyo de la JDRF, el NIH (R01-DK081469), el Estado de Pennsylvania (Centro de Excelencia en Medicina Regenerativa de concesión 4100043362), March of Dimes (Basil O'Connor arranque Premio de Investigación Académico) y la Universidad de Pennsylvania piloto DERC y la viabilidad de subvención (DK19525).
Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
---|---|---|---|---|
Name | Company | Catalog Number | Comments | |
5-chloro-2-deoxyuridine (CldU) | MP Biomedical | 0210547891 | ||
5-Iodo-2-deoxyuridine (IdU) | MP Biomedical | 0210035701 | ||
4% Paraformaldehyde | USB | 19943 | ||
10% Buffered Formalin | Fisher Scientific | 23-427-098 | ||
XYLENES | VWR | EM-XX0060-4 | ||
Ethanol, Anhydrous (Histological) | Fisher Scientific | A405P-4 | ||
PBS, 10X Powder Concentrate | Fisher Scientific | BP665-1 | ||
Triton –X-100 | Fisher Scientific | BP151-500 | ||
Hydrochloric Acid | VWR | BDH3028-2.5LG | ||
Normal Donkey Serum | Jackson ImmunoResearch | 017-000-121 | ||
Mouse Anti BrdU | BD Pharmingen | 347580 | ||
Rat mab anti BrdU | Accurate Chemical | OBT0030 | ||
Cy2 donkey anti-rat | Jackson Immuno | 712-225-153 | Fully adsorbed secondaries from Jackson (minimal cross reactivity). | |
Cy5 donkey anti-mouse | Jackson immuno | 715-175-151 | See above | |
Glass Cover Slips | Sigma-Aldrich | C9056-1CS | ||
YFP Filter | Chroma | 49003 ET EYFP | Reduces auto-fluorescence in Cy2 channel | |
Cy3 Filter | Chroma | 49004 ET Cy3 | ||
Cy5 Filter | Chroma | 49006 ET Cy5 | ||
ORCA ER Microscope Camera | Hamamatsu | C4742-95-12ER | Excellent detection of fluorophores | |
ProLong Gold antifade reagent | Invitrogen | P36930 | Do not use Vectashield (toxic to cyanine dyes). |
Solicitar permiso para reutilizar el texto o las figuras de este JoVE artículos
Solicitar permisoThis article has been published
Video Coming Soon
ACERCA DE JoVE
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. Todos los derechos reservados