L'objectif de ce protocole est d'isoler les kératinocytes épidermiques de la peau dorsale de souris adultes pour une variété d'applications en aval telles que la biologie moléculaire, la biochimie, le tri cellulaire activé par fluorescence et les utilisations in vitro primaires (p. ex., clonogènes kératinocytes).
Le protocole décrit ici est une méthode fiable de récolte des kératinocytes primaires à partir de souris femelles adultes (54 à 2 jours) produisant environ 30 x 106 cellules viables par souris. Les kératinocytes adultes primaires de souris sont moissonnés de la peau dorsale des souris femelles. Les souris mâles (6 semaines) peuvent être utilisées pour la récolte des kératinocytes selon les exigences de l'expérience. Les souris euthanasiées sont rasées et stérilisées avec des lavages en série dans des solutions d'iode de povidone et d'éthanol (70% d'alcool). Après avoir désinfecté les souris, la peau dorsale est enlevée et la graisse et le muscle sous-cutanés sont enlevés avec un scalpel et jetés. Les peaux sont coupées en petits morceaux et traitées avec une légère, trypsinisation à basse température pour détacher le derme inférieur de l'épiderme. Les épidermises grattées sont agitées à basse vitesse, filtrées pour enlever les poils, comptées, et re-suspendues dans le milieu de culture. Cette méthode fournit une excellente suspension à cellule unique de cellules hautement culturables pour de nombreuses applications en aval.
La peau des mammifères couvre tout le corps et remplit une multitude de fonctions (p. ex., une barrière physique primaire, une régulation de la température et la rétention d'humidité). Au cours des cinq dernières décennies, la recherche fondamentale sur la peau de souris a donné de nouvelles informations sur la structure et la fonction de la peau. Le modèle de peau de souris a grandement aidé à comprendre la biologie de base derrière les mécanismes moléculaires complexes de la carcinogenèse chimique ou ultraviolette induite par rayonnement. Ces modèles de peau de souris ont fourni une contribution significative à la compréhension des maladies de peau humaine et de leur atténuation. Pour explorer davantage la dissection moléculaire des kératinocytes primaires dans la biologie du développement du follicule pileux, la recherche sur les cellules souches, la carcinogenèse et l'exploration génétique de l'épiderme, il est souvent souhaitable d'isoler et de culture épithéliale primaire kératinocytes de souris peau à utiliser en parallèle avec des expériences in vivo. Le facteur motivant dans le développement de cette méthode a été la nécessité d'un analyse in vitro pour les cellules souches épidermiques et pileux follicules clonogéniques1,2. Il y avait également un besoin urgent de suspensions de cellulessimples des cellules épidermiques appropriées pour des essais clonogènes 3, fluorescence activée tri de cellules, et cytométrie de flux3,4. Les avantages de cette méthode sont une récolte robuste augmenter un ordre de grandeur sur d'autres méthodes5,6, l'inclusion de la partie épithéliale des follicules pileux, et la grande culturabilité des cellules récoltées. Dans les années 1980, il n'y avait pas de méthodes connues qui pouvaient répondre à ces exigences. Dans les années suivantes, cette méthode a été raffinée pour augmenter le rendement cellulaire. La principale limitation de cette méthode serait le masquage de certains anticorps sensibles à la trypsine qui compromettraient l'immunoréactivité6.
Les souris ont reçu l'élevage selon les directives spécifiques sans pathogène. Une à cinq souris femelles de 54 à 2 jours ont été obtenues. Chez les souris plus âgées, la viabilité des kératinocytes sera réduite en raison de la phase anagène (croissance) du cycle capillaire. En outre, le processus de trypsinisation est plus difficile par rapport aux jeunes souris. La procédure de récolte a été optimisée avec succès pour la peau plus mince des souris femelles par rapport aux mâles. Les souris mâles ne sont généralement pas utilisées pour les récoltes de kératinocytes car elles ont tendance à se battre les unes avec les autres pendant le logement et peuvent donc laisser des égratignures ou des blessures sur la peau.
Tous les protocoles d'utilisation des animaux vertébrés ont été approuvés par le Comité institutionnel de soins et d'utilisation des animaux de l'Université du Minnesota, conformément aux lignes directrices recommandées par les NIH et le gouvernement.
1. Initialisation et subculturing de couche d'alimentation
2. Préparation de la couche d'alimentation 3T3 pour l'irradiation et l'ensemencement des rayons X
3. Récolte et ensemencement primaire de kératinocytes
Typiquement, les rendements des kératinocytes épidermiques par souris allant de 20 x 106 à 30 x 106 Trypan bleu excluant les cellules sont obtenus8,9. La viabilité varie de 80% à 90%. L'efficacité typique de l'ensemencement est d'environ 30 % d'attachement à 24 h. La formation de colonies sur les couches d'alimentation 3T3 irradiées est d'environ 60 colonies pour 1 000 cellules viables ensemencées pour les souris C57BL/6, et d'environ 30 colonies pour 1 000 cellules pour les souris de type suisse10 ,11. Les résultats typiques des essais de formation des colonies sont illustrés à la figure 1. Le nombre de cellules souches follicules pileux est d'environ 9 % CD34et49f de cellules souches pour les souris C57BL/612. Les résultats typiques de la cytométrie du débit sont donnés à la figure 2.
Les caractéristiques de croissance de quatre médias différents sont illustrées à la figure 3. Les médias testés comprennent KGM-or, SFM, William's E medium et Morris-2 (un milieu calcique réduit développé dans le laboratoire Morris basé sur Williams E).
Figure 1 : Exemples représentatifs d'un exemple pour les kératinocytes clonogéniques de souris adultes. Cette photographie démontre la formation de colonie de kératinocytes des souris femelles CD-1 54 jours traités topiquement avec 1) aucun traitement, 2) acétone suivi une semaine plus tard par l'acétone deux fois par semaine pendant deux semaines, 3) DMBA suivi une semaine plus tard par l'acétone deux fois par semaine pendant deux semaines, 4) acétone suivi une semaine plus tard par TPA deux fois par semaine pendant deux semaines, et 5) DMBA suivi une semaine plus tard par TPA deux fois par semaine pendant deux semaines. Après leurs traitements in vivo, les kératinocytes ont été récoltés et enseisés à 1 000 cellules par plat sur des couches d'alimentation de 3T3 irradié, et cultivés pendant deux semaines, après quoi les plats ont été fixés avec de la formaline tamponnée et tachés de rhodamine B. Les plats de chaque colonne sont des répliques de chaque groupe de traitement de souris. Notez que le nombre de grandes colonies a augmenté lors du traitement avec DMBA, et le nombre total de colonies a augmenté le traitement de TPA des souris avant la récolte de kératinocyte. Abréviations: DMBA: 7,12-dimethylbenz[a]anthracene; TPA: 12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
Figure 2 : Exemple représentatif de cytométrie du flux des cellules souches du follicule pileux provenant de souris adultes. En bref, les kératinocytes primaires isolés ont été isolés de la peau de souris dorsales et filtrés pour les débris cellulaires à l'aide du filtre cellulaire. La suspension isolée de kératinocyte a été étiquetée avec cD49f ou 6-integrin (PE) et CD34 (FITC) anticorps avec le colorant mort vivant et d'autres contrôles. Les anticorps anti-isotypes FITC et PE (Rat IgG2akappa) ont été utilisés à des fins de compensation (voir tableau des matériaux). Les cellules souches ont été sélectionnées au moyen de CD49f (canal PE), qui reconnaissait la composante externe des hémi-desmosomes trouvés sur les cellules épidermiques et pileuses basiques, et cD34 (canal FITC), qui reconnaissait les cellules souches du follicule pileux (c.-à-d. CD34-FITC. et a6-PE(colonne supérieure droite, total 5%).). La colonne latérale droite montre les différentes populations de kératinocytes, à savoir CD34-FITC seulement, CD34-FITC et a6-PE cellules (double population positive de cellules souches), a6-PE seulement, et les cellules non tachées. Notez qu'il y a deux populations de cellules souches CD34, comme cela a été signalé6,14. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
Figure 3 : Comparaison de quatre médias différents sur les cultures primaires des cellules épidermiques de souris femelles adultes. Les kératinocytes primaires ont été isolés de la peau des souris dorsales et comptés pour l'ensemencement à l'aide de quatre médias différents (KGM, SFM, Willem's-E et Morris-2). Des nombres égaux de kératinocytes ont été ensepépins et suivis pour leur morphologie générale et leur modèle de croissance. Notez que les kératinocytes proliférants ont des morphologies légèrement différentes. KGM, SFM, et Morris-2 qui sont tous les médias réduits de calcium ont la croissance la plus robuste après quatorze jours. En revanche, les cellules ne persistent pas lorsqu'elles sont cultivées dans le milieu Williams E qui a 1,4 mM de calcium et un rapport élevé de potassium au sodium. Étonnamment, Williams E milieu avec des suppléments et vingt pour cent de sérum bovin fœtal soutient les cultures clonales kératinocyte beaucoup mieux que tout autre milieu testé, probablement parce que le milieu enrichi Williams E aide les cellules d'alimentation 3T3 à «nourrir» mieux. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
Solutions et médias | Commentaires |
Solutions de récolte | |
2,5% trypsine (5 ml) | |
PBS de Dulbecco (500 ml) | |
Gentamycine (2 mL) | |
PBS avec 2x gentamycine (45 ml) | |
Saline tamponnée de phosphate (PBS) avec 2x gentamycine | |
Solution Trypsin | |
Solutions de culture cellulaire | |
Solution de revêtement de vaisselle Purecol-fibronectin : | |
1 M HEPES (1 ml) | |
116 mM CaCl2 (1 ml) | |
Albumine de sérum bovin 1,0 mg/mL (10 ml) | |
Milieu de culture cellulaire (100 ml) | |
Fibronectine (1 mg) | |
Collagène Purcol (1 ml) | |
Solution de congélation cellulaire | |
DMSO (2 mL) | |
DMEM avec 10% BCS et pen-strep | |
Récolte moyenne | Doit être sans calcium |
2x gentamycine (1 ml) | |
FBS (50 ml) | |
SMEM (500 ml) | |
High-Calcium Williams' E Media avec: | |
EGF (5 g/mL) 1 mL | |
Glutamine 14,5 ml | |
Hydrocortisone (1 mg/ml) 0,5 ml | |
Insuline 1 ml | |
LinoAcid-BSA (0,1 mg/ml) 0,5 ml | |
MEM Ess AminoAcides 4 mL | |
Vitamines MEM 5 ml | |
Pénicilline-Streptomycine 5 mL | |
Transfert (5mg/mL) 1 mL | |
Vit A (1 mg/1 000 l) 57,5 l | |
Vit E 1 mg/mL (4 oC) 3,5 l | |
Vit D2 (10 mg/mL) 50 l | |
3T3 fibroblaste milieu de croissance complet (CGM) | |
BCS (100 ml) | |
DMEM (900 ml) | |
Pénicilline-streptomycine (10 ml) | |
Kgm | Le milieu utilisé pour la culture de masse est un milieu de calcium réduit |
Morris 2 milieu avec les mêmes suppléments que Williams' E | Une variante réduite de calcium de Williams E avec des suppléments |
Tableau 1 : Recettes de solution et de médias.
La méthode de récolte de kératinocyte décrite ici a été développée pour produire des rendements élevés des kératinocytes épidermiques primaires fortement culturables du dos des souris femelles adultes. Ces kératinocytes sont appropriés pour la cytométrie de flux, l'application moléculaire de biologie, et la culture primaire de cellules, y compris l'essai clonogenic rapporté ici. Cette méthode de récolte de kératinocyte a également été utile pour étudier d'autres aspects en aval de la carcinogenèse chimique cutanée et de la promotion de tumeur1,13.
Il y a plusieurs étapes critiques dans le protocole. Tout d'abord, pour la rigueur et la reproductibilité, des souris femelles de l'âge 54 - 2 jours ont été employées. Cela nous a permis d'effectuer des analyses de colonies sensibles et quantitatives à partir de souches multiples de souris et de les utiliser comme phénotype dans l'analyse de liaison menant à l'identification d'au moins un nouveau gène de régulation des cellules souches10,11. Deuxièmement, il est utile de couper les peaux en petits morceaux, comme la trypsinisation est plus efficace que d'essayer de garder la peau entière. Troisièmement, le temps et la température de la flottaison trypsine est très important pour la culturabilité ultérieure. En outre, il faut "poke considérablement" sur les poils restant sur le filtre pour déloger les cellules attachées. Cette étape est importante pour obtenir des rendements élevés de cellules. De plus, la température de l'incubateur de 32 oC est importante pour la culture à long terme des kératinocytes à partir de souris adultes. Enfin, dans ce protocole, les résultats parallèles des expériences in vitro et in vivo1 sont basés sur des cultures primaires plutôt que sur des sous-cultures ou des lignées cellulaires. Notamment, si la récolte des kératinocytes primaires pour la première fois en utilisant ce protocole, garder le derme restant après le grattage pour confirmer l'enlèvement complet des follicules pileux avec l'épiderme par observation histopathologique.
La principale force de ce protocole pour la récolte des kératinocytes de souris adultes est qu'il produit des rendements élevés de cellules culturables qui conviennent à de nombreuses applications en aval. La principale limitation est que certaines épitopes de surface cellulaire peuvent être sensibles à la trypsinisation de telle sorte que l'immunostaining peut être compromise. Par conséquent, lors de l'essai d'un nouvel anticorps de surface cellulaire, il peut être prudent d'utiliser une méthode basée sur la dispase6 ou la thermolyse5 pour la récolte à des fins de comparaison. L'importance de ce protocole est qu'il a été rigoureusement testé, quantifié, et appliqué à des applications aussi diverses que les essais pour les cellules souches clonogéniques1,9,10,11, pour les cultures de masse en biochimie8, pour le tri FACS dans l'analyse des cellules souches3,4, pour la biologie moléculaire3,12, et pour le séquençage continu de l'ARN et de l'ADN.
Les auteurs n'ont rien à révéler.
Les auteurs n'ont pas de reconnaissance.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.4% Trypan blue 1X in 0.9% saline | Life Technologies Gibco | 15250-061 | |
1 M HEPES Buffer | Sigma | H0887 | Sterile |
1.5-inch magnetic stir bar with pivot ring | Bel-Art, Wayne | 371101128 | in 2 oz Nalgene jar |
10 mL disposable pipettes | BD Falcon | 357551 | |
15 mL sterile conical tube | BD Falcon | 352097 | |
150 cm2 (T-150) culture flask | Corning | 430825 | |
2 mL Screw Cap Micro Tube Conical | Sarstedt | 72.608 | |
2 oz Nalgene jar | Thermo Fisher Scientific | 2118-0002 | 60 mL |
2.5% Trypsin solution 10X | Life Technologies Gibco | 15090-046 | |
225 cm2 (T-225) culture flask | Corning | 431082 | |
32 oz Nalgene Square Storage Bottles: PETG | Thermo Fisher Scientific | 2019-1000 | 1000 mL |
35-mm sterile culturing dish | Corning | 430165 | |
5 mL disposable pipets | BD Falcon | 357543 | |
50 mL sterile conicle tube | BD Falcon | 352098 | |
60-mm sterile culturing dish | Corning | 430166 | |
70% ethanol | |||
90-mm diameter Spectra Mesh filter, 74-µm pore size | Spectrum Laboratories | 145956 | |
Antibiotics (penicillin-streptomycin) | Life Technologies Gibco | 15140-122 | |
Bovine calf serum (BCS) | Thermo Fisher Scientific Hyclone | SH30073.03 | |
Bovine serum albumin | BD Biosciences | 354331 | |
CD34 Ram34 FITC conjugated antibody | BD Pharmingen | 553733 | |
CD49f (alpha6-integrin, GOH3) PE conjugated antibody | BD Pharmingen | 555736 | |
Cell Strainer, 70-µm sterile | BD Discovery Labware | 352350 | |
Collagen, Bovine, Type I, 30mg | BD Biosciences | 354231 | |
CoolCell Economical cell freezing container for 1 or 2 mL cryovials | Biocison | BCS-136PK | |
Corning 2mL Polypropylene Cryogenic Vial, Self-Standing with Round Bottom | Corning | 430659 | |
Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Sigma | D2650 | |
Distilled Milli-Q water | made fresh; twice distilled reverse osmosis water | ||
Dulbecco’s phosphate-buffered saline 1X, Ca2+ and Mg2+ free | Life Technologies Gibco | 14190-144 | Sterile |
Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM) | ATCC | 30-2002 | |
Fetal bovine serum (FBS) | Thermo Fisher Scientific Hyclone | SH 300070.03 | |
Fibronectin | Sigma | F1141-5MG | |
Fisherbrand 4 oz. Sterile Specimen Container | Fisher Scientific | 16-320-730 | |
Gentamicin 50 mg/mL 10 | Life Technologies Gibco | 15750-060 | |
KGM | Lonza | CC-3103 | |
Nalgene “Mr. Frosty" cell freezer | Thermo Fisher Scientific | 5100-0001 | |
Nalgene PC Straight-Side Wide-Mouth Jars, 16oz | Thermo Fisher Scientific | 2116-0500 | |
No. 22 sterile stainless-steel blades | BD Bard-Parker | 371222 | |
No. 4 scalpel handles | Biomedical Research Instruments | 26-1200 | In a cup with 70% ethanol |
One pair of full-curve eye dressing forceps | Militex | 18-784 | In a cup with 70% ethanol |
One pair of scissors | Biomedical Research Instruments | 25-1050 | In a cup with 70% ethanol |
One pair of thumb dressing forceps | Militex | 6-4 | In a cup with 70% ethanol |
Oster Pro-Cord/Cordless Trimmer no.40 blade | Jarden Consumer Solutions/Oster | 78997-010 | |
Plastic Petri dish 100 mm X 20 mm sterile | Corning | 430167 | |
Pyrex Brand Plain Stemless Glass Funnel | Corning | 6240-75 | |
Rat IgG2akappa FITC isotype control antibody | BD Pharmingen | 553929 | |
Rat IgG2akappa PE isotype control antibody | BD Pharmingen | 555844 | |
SFM | Life Technologies Gibco | 10725-018 | |
SMEM | Life Technologies Gibco | 11380-037 | |
SMEM: Ca2+ and Mg2+ free minimal essential medium for suspension culture | Life Technologies Gibco | 11380-037 | |
Square sterile plastic Petri dishes | BD Falcon | 351112 | |
Swiss mouse 3T3 fibroblasts | ATCC | CCL-92 | used within 10 passages |
Triadine; 10% Povidone-Iodine Prep Topical Solution, 16oz | Triad Group | 10-8216 | |
VWR Plastic Petri dishes, sterile Space Saver 100 X 10 | VWR | 25384-324 | |
Williams E Medium | Life Technologies Gibco | 12551-032 | |
Ziploc bag |
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