Method Article
קביעת המיקום של מחזור התא אוכלוסייה של תאים, או להבין כיצד להשפיע על התפשטות אותות, ניתן למדוד בקלות על ידי זרימת cytometry בפרוטוקול זה. אנו מדווחים על גישה ניסויית פשוטה מכתים תאים לכימות עמדתם מחזור התא.
הסדרת התפשטות תאים מרכזי המורפוגנזה רקמות במהלך הפיתוח של אורגניזמים תאיים. יתר על כן, אובדן שליטה של התפשטות תאים בבסיס הפתולוגיה של מחלות כמו סרטן. ככזה יש צורך גדול להיות מסוגל לחקור התפשטות תאים ו לכמת את חלקם של התאים בכל שלב של מחזור התא. הוא גם בעל חשיבות שאין להבדיל בין השתיים כדי לזהות תאים שיש שכפול ה-DNA שלהם בתוך אוכלוסייה גדולה יותר. מאז ההחלטה של התא כדי להתרבות הוא עשוי בשלב G1 מיד לפני ביצוע סינתזה של DNA ועל התקדמותם דרך שאר מחזור התא, גילוי של סינתזה של DNA בשלב זה מאפשר קביעה חד משמעית מעמדה של תקנה גידול תרבית תאים ניסויים.
תוכן ה-DNA בתאים ניתן ונרשמת בקלות על ידי cytometry זרימה של תאים מוכתם יודיד propidium, צבע DNA ניאון intercalating.כמו כן, סינתזת דנ"א פעיל ניתן ונרשמת ידי תאים culturing בנוכחות thymidine רדיואקטיבי, קצירת התאים, ומדידת שילוב של רדיואקטיביות לתוך חלק מסיס חומצה. יש לנו ניסיון רב עם ניתוח מחזור התא ממליצים על גישה שונה. אנו לחקור התפשטות תאים באמצעות bromodeoxyuridine / fluorodeoxyuridine (מקוצר פשוט BrdU) מכתים המאתר שילוב של אלה אנלוגים תימין לתוך DNA מסונתז לאחרונה. סימון מכתים תאים עם BrdU, בשילוב עם מסך ה-DNA על ידי מכתים יודיד ניתוח propidium ועל ידי זרימת cytometry 1 מציעה את מדד מדויק ביותר של תאים בשלבים שונים של מחזור התא. זוהי השיטה המועדפת שלנו משום שהוא משלב גילוי ה-DNA סינתזה פעילה, באמצעות צביעה בנוגדנים מבוסס על BrdU, עם תוכן ה-DNA הכולל יודיד propidium. זה מאפשר הפרדה ברורה של תאים משלב G1 S מוקדם או מאוחר מן השלב G2 / M.יתר על כן, גישה זו יכול להיות מנוצל כדי לחקור את ההשפעות של גירויים רבים תאים שונים וסוכני תרופתי על רגולציה של התקדמות דרך שלבים אלה שונים מחזור התא.
בדו"ח זה אנו מתארים שיטות תיוג מכתים תאים בתרבית, כמו גם ניתוח שלהם על ידי cytometry הזרימה. אנו כוללים גם דוגמאות ניסיוני של כמה בשיטה זו ניתן להשתמש כדי למדוד את ההשפעות של אותות הצמיחה עיכוב של ציטוקינים כגון TGF-β1, ומעכבי שגשוג כגון מעכבי קינאז תלוי cyclin, p27KIP1. אנו כוללים גם את פרוטוקול חלופי המאפשר ניתוח של העמדה מחזור התא באוכלוסייה משנה של תאים בתוך תרבות גדולה יותר 5. במקרה זה, אנו מדגימים כיצד לזהות מעצר מחזור התא בתאי transfected עם הגן רטינובלסטומה גם כאשר במידה רבה במספרם של התאים untransfected באותה תרבות. דוגמאות אלה ממחישות את דרכים רבות מכתים דנ"אcytometry זרימה יכול להיות מנוצל והותאמו כדי לחקור שאלות בסיסיות של שליטה היונקים מחזור התא.
1. תיוג ותיקון של תאים
2. Denaturing והכתים של BrdU ו-DNA
3. ניתוח על פי זרימת cytometry
4. ניתוח נתונים
5. פרוטוקול חלופי לניתוח של מחזור התא באוכלוסייה מעורבת של תאים
6. נציג תוצאות:
אנו מספקים שלוש דוגמאות של ניתוחים ניסיוניים מחזור התא תוך שימוש בגישות שלנו. הראשונה משתמשת בביטוי retroviral של p27KIP1 מעכבי קינאז תלוי cyclin ב fibroblasts העכבר עובריים. עשרים וארבע שעות לאחר בחירת התרופה עבור זיהום ויראלי היה מלא, התאים היו הדופק שכותרתו עם BrdU במשך שעה אחת. בניסוי זה ביטוי אקטופי של מעכב משמש לעצור התפשטות של התאים (איור 3A ו-B). כפי שמוצג באיור. 3B מעט אירועים BrdU חיוביות ניכרות בשער S-השלב בתגובה p27. כמו כן, אחוז התאים בשלב S-של p27 בתאים לבטא נמוכה למדי כמו diagramed באיור. 3C. סוג זה של ניתוח היה יעיל מאוד המאפיינת את מחזור התא בקרת פגמים בתאים שמקורם זנים שונים של gENE במיקוד עכברים 6, 7, 8.
בניסוי השני, untransformed בתאי אפיתל החלב (MCF10A) טופלו ציטוקינים הצמיחה מעכבות, הפיכת גורם הגדילה בטא אחת (TGF-β1) למשך 24 שעות. תאים תויגו עם BrdU במשך ארבע שעות ממש לפני הקציר. כפי שמוצג באיור. 4 תיוג BrdU ב-S שלב התאים היא פחתה במידה רבה על ידי TGF-β1 איתות, סגוליות של מכתים שלנו הוא תוקף גם עם פקד IgG שלילי (איור 4C). כימות של השלבים השונים של מחזור התא מאשרת כי TGF-β1 בעיקר מעכב התפשטות בשלב G1 של מחזור התא, מה שמוביל להצטברות בשלב זה.
בדוגמה האחרונה, PRB לקוי SaOS-2 תאים transfected עם וקטור CMV-CD20 הביטוי או CMV-RB או CMV-β-Gal כביקורת. שלושה ימים לאחר transfection התאים נקצרו, מוכתמים, ואת קבוע. Cytometry זרימה ניתוח של התא אלהזה מוצג באיור. 5. זה מדגים את מחזור התא חלוקת תאים שליטה שלילי transfected (איור 5 א) בהשוואה ההפצה הבאה 72 שעות הביטוי PRB (איור 5 ב). בעקבות הולם עקומת ידי תוכנה מחזור רב, השוואה ישירה של היחס של שלבי מחזור התא מוצג באיור. 5 ג. זו חושפת את הצטברות של תאים בביטוי G1 PRB הבאים דלדול יחסי של תאים בשלבים S ו-G2 / M. השתמשנו וריאציות על assay זה לחקור מנגנונים G1 מעצר בהרחבה 9, 10, 11, 12, 13.
דוגמאות אלה מדגימים כיצד לשלוט במחזור התא ניתן למדוד תגובה למגוון של גירויים או מניפולציות התא. גישה זו יכולה אפוא להיות מותאם יישומים רבים הדורשים מדידה של מיקום התא מחזור בניסויים סוג התרבות.
באיור 1. Quantitation של שלבי מחזור התא על ידי יודיד propidium בשילוב מכתים BrdU (PI-BrdU). (א) לוח זה מציג שלושה cytometry זרימה ממדי של יודיד propidium ותאי BrdU מוכתם. שים לב כי ה-DNA בתאים עם תוכן 2N ו 4N מרוכזים על פני 200 ו - 400 סימנים על סולם ציר ה-X על עוצמת מכתים propidium יודיד. עוצמת BrdU מכתים נמדדת על סולם לוגריתמי על ציר ה-Y. הערה המיקום של שערים המשמשים לכמת תאים בשלבים G1, S, G2 / M של מחזור התא. (ב) שיעור היחסי של תאים בכל אחד השערים G1, S, G2 / M מ מוצגים על הגרף הזה.
באיור 2. Quantitation של שלבי מחזור התא בתאים שנבחרו באמצעות יודיד propidium ואת שטח פני התא סמן CD20. (א) לוח זה מציג את יודיד propidium ו CD20 מכתים עבור תערובת של תאים, שחלקם ectopically להביע CD20 ו PRB. שים לב כי תאים עם2N ו-DNA 4N (האוכלוסיות הנפוץ ביותר) מרוכזים על פני 200 ו - 400 סימנים על ציר ה-X. העמדה של + CD20 שער בוחר תאים מוכתמות לפחות 10X בהירים יותר רקע. (ב) גרף של ספירת תאים לעומת מכתים יודיד propidium מוצג עבור CD20 בתאי שלילי בפאנל כי הם מתרבים באופן אסינכרוני. (ג) גרף דומה מוצג עבור CD20 בתאי חיובי מהלוח כי כבר המושרה לעצור בהבעת PRB ומכילים תאים עם תוכן ה-DNA בעיקר 2N. זה מוכיח כי נעצרו תת אוכלוסייה ניתן להבחין בין תאים אחרים בתרבות זו באמצעות טכניקה זו מכתים.
באיור 3. עיכוב של התפשטות תאים על ידי p27KIP1. (א) PI-BrdU הניתוח משמש כדי למדוד את שלבי מחזור התא אוכלוסייה אסינכרונית של תאים מתרבים שהיו transduced עם vecto ריק retroviral pBABEr. (ב) ניתוח דומה של תאים transduced עם pBABE-p27. הערה העדרו של תאים בשלב-S ואת העוצמה גדולה יותר של האירועים G1 ו - G2 / M שערים. (ג) quantitation של תאים בשלבים השונים של מחזור התא באופן אסינכרוני מתרבים מלאה p27 בתאים לבטא.
איור 4. עיכוב של התפשטות תאים על ידי TGF-β1 (א) PI-BrdU ניתוח אסינכרוני מתרבים תאים MCF10A. (ב) ניתוח של תאים שטופלו PM 100 של TGF-β1 למשך 24 שעות. הערה הצטברות של תאים בעיקר בשלב G1 של מחזור התא. (ג) אימות של מכתים BrdU ידי החלפת נוגדן אנטי BrdU ראשוני עם שלט IgG הלא ספציפית בתאים מתרבים באופן אסינכרוני. (ד) quantitation גרפי של השלבים השונים במחזור התא A ו-B
איור 5. עיכוב של התפשטות תאים על ידי PRB. (א) ספירת תאים לעומת מכתים יודיד propidium של CD20 ותאי transfected גל SS-מוצג. זהו פקד חשוב transfection יכול לסנכרן חלקית תאים, עיבוד האוכלוסייה untransfected (CD20 - תאים) כמו שליטה בלתי הולמת עבור transfected תת אוכלוסיה. תאים transfected צריך להיות, לעומת תאים transfected באנלוגיה אחרים. (ב) מונה Cell לעומת גרף יודיד propidium של CD20 ו PRB transfected תאים. הערה נוכחות כמעט בלעדית של לשיא 2N. (ג) ייצוג גרפי של מחזור התא בשלב הפרופורציות נקבע מ B ו בשיטות עקומת הולם תוכנה מחזור רב.
מניסיוננו, הצלחה עם טכניקות אלה תלויה שולט מפתח כמה תנאי הניסוי. האחד הוא הקמת לשלוט באופן אסינכרוני מתרבים לשימוש בניסויים אלו. שליטה זו משרתת שלוש מטרות חשובות. ראשית, היא מבטיחה כי התנאים תרבות המשמש את כל דגימות ניסיוני מספיקות כדי לתמוך שגשוג מתמשך בהעדר טיפול. מדגם זה גם משרת את המטרה של בקרה חיובית על המתודולוגיה מכתים על מנת להבטיח כי BrdU או CD20 בתאים חיוביים ניתן להבחין כאשר הם נוכחים. לבסוף, מדגם זה משמש לכייל את cytometer לזרום. מדגם זה לשלוט יכול לשמש כדי להתאים את עוצמת propidium מכתים יודיד כדי לזהות תאים ו - 2N 4N ב 200 ו 400 בהתאמה. יתר על כן, רגישות הזיהוי של BrdU או CD20 יכול להיות מותאם כך אותות שליליים וחיוביים מרוכזים כפי שמוצג דמויות 1A ו-2A. כאשר כל הדגימות יש ריכוז דומה של תאים PI-Rפתרון Nase, ולאחר מכן התאמות כמה cytometer הם הצורך דגימות עוקבות מנוהלים. זה חשוב מסיבות באיור. 4B ו 5B שם הצטברות G1 חזקה יוצרת למעשה שיא G1 יחיד שיכול להתפרש בטעות G2 / M.
הניסויים נציג גם לעשות נקודות חשובות אחרות. קודם כל, הם מראים כי ספיגת BrdU וסימון יכול להשתנות בין סוגי תאים. מסיבה זו חשוב באופן אמפירי לקבוע את אורך הפולס ותנאי מכתים צריכה מספקת לזהות תאים ב-S שלב. באופן כללי, סוגי תאים כפולים, כי בתרבות בתוך 24 שעות או פחות יכול להיות מתויג עם BrdU בעוד שעה. איטית יותר סוגי תאים הגוברת עשויה לדרוש פולסים ארוכים שינויים מכתים התנאים נוגדן ומשך. תאים MCF10A הם דוגמה מצוינת לעניין זה כפי שהם כונו עם BrdU במשך ארבע שעות ו מוכתם ריכוז פעמיים רמת נוגדנים עבור ארבע פעמים, כל עוד. החוקריםצריך להיזהר שלא יעלה על 6 שעות של BrdU תיוג אפילו עם תאים לאט לאט גדל כמו זה יכול בטעות לגרום הכללת G2 / M בתאים באוכלוסייה S-שלב. שנית, להשוות את ההשפעות של ביטוי p27KIP1 עם אלה של TGF-β1, ברור כי p27 יכול לגרום הצטברות באחת G1 או G2 / M שלבים תוך TGF-β1 איתות משרה מעצר G1. אמצעים מסורתיים של גילוי התפשטות כגון התאגדות H-3 Thymidine והספירה הנצנץ לא מסוגלים להבחין בין האפשרויות הללו.
בפרוטוקול החלופית שלנו אנחנו מדגימים את הזיהוי של האוכלוסייה משנה של תאים באוכלוסייה untransfected יותר. חשוב לקבוע באופן אמפירי את הכתב המתאים ביותר לאיתור תאים transfected. מניסיוננו כמה סוגי תאים או משטח להביע תא סמנים גרוע, או לא יכול כראוי תעבורת להם קרום הפלזמה, וכתוצאה מכך חוסר יכולת לזהות תאים transfected. Likewise, לא כל התאים לסבול את הטופס קרום כבול של ה-GFP. בחירת הכתב המתאימה ביותר צריך להיעשות על ידי הערכת יעילות transfection של הכתב, כמו גם את עוצמת יחסי הביטוי בהשוואה לקבוצת הביקורת untransfected. באופן אידיאלי, הביטוי Heterologous של מולקולות אלה יהיה נסבל היטב וזה מרמז כי סמנים יש מעט שום השפעה על חלוקת מחזור התא.
מגבלה אחת של סוגים אלה של גישות cytometry הזרימה היא כי הם רק מסוגלים להקים שכיחותם היחסית של שלבי מחזור התא בהשוואה זה לזה. מסיבה זו היא רב משמעית אם הביטוי של p27 באיור 3 באמת גורם מעצר G1 ו - G2 / M, או אם הוא רק מאט את התקדמות דרך שלבים אלה ביחס שלב-S. אפשרויות אלה יכולים להיחקר יותר על ידי טיפול מדגם מקביל של תאים עם מעכב mitotic כגון nocodazole, או G1 / S מעכב כמו aphidicolin. מאז תרופות אלו ליצור Dominaמעצר NT ב-M-שלב מוקדם או S-שלב בהתאמה, תאים מתרבים לאט יצטברו בנקודת המושרה סמים מעצר. עבור תאים למשל נעצר G1 כי הביטוי PRB יישאר G1 למרות הטיפול nocodazole בעוד התאים לשלוט יצברו ב-M-שלב 13.
יחדיו, גישות אלו ניסיוני להציע מתודולוגיה גמישה ניתן ליישם במגוון רחב של היונקים מחזור התא שאלות מחקר. הם יכולים בקלות לזהות שינויים התקדמות מחזור התא ולכמת הבדלים בהשוואה שולטת.
המחברים אין לחשוף.
המחברים מבקשים להודות המכון הקנדי לבריאות מחקר (CIHR) והחברה הקנדית למלחמה בסרטן למימון מחקר מחזור התא במעבדה שלהם. MJC הוא מקבל המלגה MD / PhD מן CIHR. MJC ותואר שני חברי ההכשרה CaRTT.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
שם מגיב / ציוד | חברה | מספר קטלוגי | הערות (אופציונלי) |
---|---|---|---|
התפשטות תאים תיוג מגיב | GE Amersham | RPN201 | |
Anti-BrdU נוגדנים | BD Biosciences | 347580 | |
אנטי עכבר FITC נוגדנים מצומדות | וקטור Labs | FI-2000 | |
מסננים מסננים Cell | BD פלקון | 352235 | |
Anti-CD20 נוגדנים | BD Biosciences | 347673 | |
מחזור רב תוכנה | הפניקס תזרים מערכות | N / A |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved