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Method Article
Drosophila Schneider (S2), les cellules sont un système de plus en plus populaire pour la découverte et l'analyse fonctionnelle des gènes. Notre objectif est de décrire quelques-unes des techniques microscopiques qui rendent les cellules S2 un tel système en plus important d'expérimentation.
Le système idéal d'expérimentation serait bon marché et facile à entretenir, se prêtant à une variété de techniques, et serait soutenu par une abondante littérature et de base de données la séquence du génome. Des cultures de cellules S2 de drosophile, le produit des embryons de 20 à 24 heures dissocié ancienne 1, possèdent toutes ces propriétés. Par conséquent, les cellules S2 sont extrêmement bien adapté pour l'analyse des processus cellulaires, y compris la découverte des gènes codant pour les composants moléculaires du processus ou mécanisme d'intérêts. Les caractéristiques des cellules S2 qui sont les plus responsables de leur utilité sont la facilité avec laquelle ils sont maintenus, leur sensibilité exquise à double brin (ds) ARN médiée par l'interférence ARN (ARNi), et leur traçabilité à la microscopie par fluorescence que ce soit en direct ou fixes cellules.
Les cellules S2 peuvent être cultivés dans une variété de médias, y compris un certain nombre de bon marché, disponibles dans le commerce, entièrement défini, un milieu sans sérum 2. De plus, ils poussent de façon optimale et rapide à 21-24 ° C et peuvent être cultivées dans une variété de conteneurs. Contrairement aux cellules de mammifères, les cellules S2 ne nécessitent pas une atmosphère régulée, mais plutôt bien faire avec l'air normal et peut même être maintenu dans des flacons étanches.
Complétant la facilité de l'ARNi dans les cellules S2 est la capacité à analyser les phénotypes facilement induite expérimentalement par phase ou la microscopie à fluorescence de cellules fixées ou vivantes. Les cellules S2 grandir dans la culture comme une seule monocouche, mais ne pas afficher l'inhibition de contact. Au lieu de cela, les cellules ont tendance à croître en colonies dans les cultures denses. A faible densité, les cultures cultivées sur S2 en verre ou en culture de tissus traités en plastique sont ronds et peu-joint. Toutefois, l'examen cytologique des cellules S2 peut être grandement améliorée en les incitant à aplatir en cultivant intensivement brièvement eux sur une surface revêtue de la lectine, la concanavaline A (ConA) 3. Les cellules S2 peut aussi être transfectées de façon stable avec des marqueurs marqués par fluorescence à des structures étiquette ou organites d'intérêt dans les cellules vivantes ou fixées. Par conséquent, le scénario habituel pour l'analyse microscopique des cellules est la suivante: d'abord, les cellules S2 (qui peuvent posséder des transgènes à exprimer des marqueurs marqués) sont traitées par RNAi pour éliminer une protéine cible (s). Temps de traitement ARNi peut être ajusté pour tenir compte des différences dans les protéines turn-over cinétique et pour minimiser les traumatismes de cellules / décès si la protéine cible est importante pour la viabilité. Ensuite, les cellules traitées sont transférés dans une boîte contenant une lamelle pré-enduites de conA d'induire les cellules à se répandre et bien adhérer au verre. Enfin, les cellules sont imagés avec le choix du chercheur de modes de microscopie. Les cellules S2 sont particulièrement bonnes pour les études nécessitant la visualisation prolongée des cellules vivantes, puisque ces cellules rester en bonne santé à la température ambiante et une atmosphère normale.
1. Préparation des cellules S2 pour la microscopie
Cellules Schneider S2 ont été tirées de la trypsine embryons fin de l'Oregon R drosophile. Culture d'origine de Schneider se composait d'un mélange de types de cellules, mais sont devenus plus homogènes avec passage continu 1. Ils ont été décrits comme étant de type macrophage (ils sont phagocytaire) avec l'expression du gène hémocytes-like. Les cellules S2 peuvent être obtenus auprès de l'ATCC, DGRC, ou Invitrogen.
A. Sélection de milieu de croissance
Un certain nombre de médias ont été utilisées pour cultiver des cellules S2. Aucun des médias mentionnés ci-dessous nécessitent un 5% de CO 2 atmosphérique.
Les conditions de culture B.
Les cellules S2 sont facilement maintenus sous une température de laboratoire normales et les conditions de l'atmosphère. Quand l'imagerie des cellules vivantes S2 pendant des périodes prolongées, les principales causes de la mort cellulaire sont la déshydratation et la photo-toxicité. La déshydratation est facilement évitée en gardant suffisamment de moyens dans le plat sur le microscope. Photo-toxicité est un délicat problème qui nécessite en minimisant l'exposition des cellules cumulatif à haute intensité, lumière de haute énergie tout en imagerie assez souvent pour capturer des événements intéressants avec une résolution spatiale et temporelle suffisante.
2. Microscopique des cellules S2
A. microscopie de cellules vivantes
Nous utilisons des microscopes inversés de visualiser en direct les cellules S2 plaqué sur un fond en verre plats. Les plats à fond de verre décrite ci-dessous maintenir les cellules dans un état très semblable à leur état normal de la culture, et permet également de cellules vivantes pour être examinés par microscopie de qualité en verre.
B. microscopie cellulaire fixe
3. Limitations / problèmes
Comme avec n'importe quel système expérimental, il ya des limites à l'utilisation de cellules S2. Tout d'abord, les cellules cultivées S2 présentent généralement un index mitotique faible (environ 1% en milieu sans sérum), tandis que les indices mitotiques pour beaucoup transformé lignées cellulaires de mammifères sont autant que 10 fois plus élevée. Par conséquent, pour les études des phénotypes mitotiques, des cultures de cellules S2 nécessitent une plus longue recherche pour trouver les cellules convenablement mis en scène. Deuxièmement, pour les études du cycle cellulaire, les traitements médicamenteux sont très efficaces pour arrêter les cellules S2 cours spécifiques phases du cycle cellulaire. Cependant, des composés qui ont réversibles cycle cellulaire effets arrêtant dans des cultures de cellules de mammifères ne sont pas facilement dans les cellules S2 de lavage. Ainsi, les protocoles pour la synchronisation de la prolifération des cellules S2 n'ont pas été établies. Troisièmement, les cellules S2 ne sont pas migrateurs et ils ne présentent des caractéristiques épithéliales.
4. Résultats attendus
Le principal argument de vente pour les cellules S2 est leur utilité en tant que système modèle. Ils sont particulièrement utiles pour évaluer les fonctions cellulaires de votre protéine d'intérêt: les cellules S2 sont traités par ARNdb ARNi utilisant qui est facilement (et relativement bon marché) synthétisé en laboratoire, et elles servent bien pour l'analyse de cellules vivantes et pour l'immunofluorescence des cellules fixées . En outre, un avantage clé pour les cellules S2 est la facilité avec laquelle ils peuvent être maintenus dans le laboratoire, en utilisant relativement peu coûteux milieu sans sérum et sans incubateur de culture tissulaire.
Une expérience typique impliquerait plaquage cellules S2 dans un récipient de culture de tissus appropriés (par exemple, une plaque de 6 ou 96 puits), en ajoutant home-made ARNdb dans les puits, et ensuite l'entretien des cultures comme les protéines ciblées sont progressivement épuisés par RNAi. Selon les protéines cibles étant épuisé, les cellules peuvent montrer un changement morphologique et / ou de comportement en raison de protéine cible le knock-down. Le temps nécessaire pour réduire l'expression des protéines cibles au minimum est spécifique à la protéine et devrait être déterminée par Western blot.
Normalement, les cellules S2 n'adhèrent pas bien au plastique ou en verre, et cela poserait un problème pour les expériences nécessitant l'examen microscopique des cellules traitées. Cependant, les cellules S2 peut être induite à aplatir abondamment par simple placage sur une surface revêtue de la lectine, la concanavaline A (ConA). Moins d'une heure de placage sur ConA, la plupart des cellules ont perdu leur aspect arrondi à la suite de la diffusion de nombreux articles sur la surface ConA (figure 1). Les cellules sont maintenant prêtes pour un traitement ultérieur (par exemple, par la fixation et immunocoloration) ou l'observation microscopique des cellules vivantes.
Les cellules S2 peut aussi être transfectées (en utilisant une variété de réactifs chimiques ou électroporation) soit transitoirement exprimer un gène exogène ou de façon stable intégrer le gène dans le génome (créant ainsi une lignée cellulaire qui maintient le gène exogène par des divisions répétées). Transfections peuvent servir à plusieurs fins, comme l'expression des protéines par fluorescence marqués que les structures de marque d'intérêt dans les cellules fixes ou en direct (figure 2), ou qui sont utilisées comme appât dans les expériences in vivo déroulant ou immunoprécipitation, etc
La méthode d'analyse dépend de la CUOrse, sur la question biologique abordés par l'expérience. Une méthode d'analyse commune de l'ARNi cellules traitées S2 est immunofluorescence de cellules fixes (figure 3). Par exemple, l'immunofluorescence est généralement utilisé avec l'échelle du génome écrans des banques de gènes chez la drosophile pour identifier rapidement des protéines avec des activités intéressantes in vivo. L'analyse peut être faite plus élaborés en même temps appauvrissant protéines cibles multiples dans les cellules S2 en vue d'examiner les interactions potentielles fonctionnelles entre les protéines cibles. Et l'analyse peut être étendue à des cellules vivantes, pour observer l'effet de l'ARNi sur les processus dynamiques. Encore une fois, les cellules S2 sont particulièrement bien adaptés pour ce type d'analyse car ils peuvent plaqué sur ConA enduit de fond de verre plats et visualisés pendant de nombreuses heures sur un microscope inversé, sans la nécessité d'une chambre environnementale.
Figure 1. Images par contraste de phase (grossissement de 20x) de cellules S2 après étalement sur une concanavaline A enduit de fond de verre plat. Les chiffres indiquent les minutes après le placage. Notez que les cellules deviennent phase sombre comme ils s'aplatissent sur la lamelle enduit. Cellule aplatissement est apparent de 15 min (flèches) et est essentiellement complète de 60 min. Panneau de droite: l'image agrandie de cellules attachées, leurs marges étendues et aplatis sont clairement visibles (flèche). La barre d'échelle (pour les quatre panneaux de gauche), 20 um.
Figure 2 cellules. S2 transfectées transitoirement avec une construction de fusion composée de nucléophosmine (un marqueur pour le noyau) fusionné au fluorophore, EGFP (vert). Ces cellules ont été étalées sur un enduit de ConA à fond de verre plat, puis imagées avec DIC et à épifluorescence. La barre d'échelle, 15 um.
. Figure 3 fixe cellules S2 immunocolorées pour PLP (vert; un marqueur centriole), les microtubules (rouge), et Hoechst-colorées (bleu) pour les chromosomes. Avant de fixation et immunomarquage, les cellules ont été soumises à un traitement de 4 jours avec soit de contrôle ou d'ARNi ARNi pour le knock-down NCD, une protéine kinésine-like qui favorise pôle du fuseau «focalisation» 4. Notez le écartés pôles du fuseau et désorganisé broches dans les cellules traitées avec Ncd ARNi. La barre d'échelle, de 2,5 um.
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Pour le domaine de la biologie cellulaire, un système idéal serait peu coûteux à entretenir, facile à manipuler, et se prêtent à une variété de techniques. Cellules S2 de drosophile satisfaire à ces exigences, et donc ils sont rapidement devenus le système de choix pour un nombre croissant de cellules les laboratoires de biologie.
Nous avons présenté un bref aperçu des méthodes pour préparer les cellules S2 pour la microscopie. Une vertu notable de cellules S2 est le...
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Ce travail a été soutenu en partie par le National Cancer Institute P30 CA23074, la American Cancer Society Research Grant 74-001-31 institutionnels, et l'Univ. de l'Arizona IG SPORE (NCI / NIH CA9506O).
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
S2 cells | ATCC | CRL-1963 | http://www.atcc.org/ |
S2 cells | DGRC | stock number 6 | https://dgrc.cgb.indiana.edu/ |
S2 cells | Invitrogen | R690-07 | |
Sf900 II | Invitrogen | 10902-096 | serum-free medium |
HyClone SFX-Insect | Thermo Fisher Scientific, Inc. | SH30278 | serum-free medium |
Insect-Xpress | BioWhittaker | 12-730 | serum-free medium |
Schneider’s S2 medium | Invitrogen | 11720-034 | Add 10% (final) heat-inactivated FBS to make complete medium. |
Fetal bovine serum | Invitrogen | 10438026 | heat inactivated |
100x antibiotic solution | MP Biomedicals | 91674049 | contains penicillin (10000 U/mL), streptomycin (10000 μg/mL), and amphotericin B (25 μg/mL) |
Concanavalin A | MP Biomedicals | 195283 | |
Formaldehyde | Electron Microscopy Sciences | 15714 | 32% solution |
Methanol | Mallinckrodt Baker Inc. | 9049 | anhydrous, ACS grade |
Molecular sieves | Acros Organics | 19724 | type 3A |
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