A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
אנו מציגים פרוטוקול פשוט לדמיין אזורים של מות תאים מתוכן (PCD) בעוברי עכברים ומבדילים (ES) תרבויות תאי גזע עובריות באמצעות צבע מסיס מאוד בשם LysoTracker.
מות תאים מתוכן (PCD) מתרחש אצל מבוגרים כדי לשמור על הומאוסטזיס רקמה נורמלית ובמהלך ההתפתחות עוברית לעצב רקמות ואיברים 1,2,6,7. במהלך פיתוח, כימיקלים רעילים או שינויים גנטיים יכולים לגרום לעלייה בPCD או לשנות דפוסי PCD כתוצאה מפרעות התפתחותיות ומומים מולדים 3-5. כדי להבין את האטיולוגיה של ליקויים אלה, המחקר של עוברים ניתן כהשלמה עם במבחני חוץ גופייה המשתמשים במיון תאי גזע עובריים (ES).
אפופטוזיס הוא צורה נחקרה היטב של PCD שכרוך הוא פנימי וחיצוני כדי להפעיל איתות מפל האנזים caspase. שינויים בתא אופייני כוללים blebbing קרום, התכווצות גרעינית, ופיצול ה-DNA. צורות אחרות של PCD אינן כרוכות בהפעלת caspase ועלולה להיות סוף התוצאה של autophagy הממושך. ללא קשר למסלול PCD, תאים מתים שיהיה צורך להסירו. אצל מבוגרים, התאים החיסוניים ביצועיםORM פונקציה זו, ואילו בעוברים, שבו המערכת החיסונית אינה מפותחת עדיין, ההסרה מתרחשת על ידי מנגנון חלופי. מנגנון זה כרוך תאים שכנים (נקרא "phagocytes לא מקצועי") לוקחים על phagocytic תפקידים שהם מכירים "לאכול אותי" אות על פני השטח של התא ולבלוע אותו 8-10 הגוססים. לאחר בליעה, הפסולת מובאת לlysosome לשפלה. לכן, ללא קשר למנגנון PCD, גידול בפעילות lysosomal יכול להיות מתואם עם מות תא מוגבר.
ללמוד PCD, assay פשוט לדמיין lysosomes ברקמות עבות ותרבויות מבדילות multilayer יכול להיות שימושי. צבע LysoTracker הוא מולקולה קטנה מסיסה מאוד שנשמרה בתאי subcellular חומציים כגון 11-13 lysosome. הצבע הוא נלקח על ידי דיפוזיה ודרך מחזור הדם. מאז חדירה היא לא מכשול, ויזואליזציה של ללמוד במכללת פרינסטון ברקמות עבות ותרבויות רבות שכבתיות הוא אפשרי 12,13 14 Tunel (תיוג סוף transferase dUTP כינוי המסוף deoxynucleotidyl), מוגבל לדגימות קטנות, חתכים ההיסטולוגיים ותרבויות monolayer כי ההליך דורש כניסה / החדירות של מסוף transferase.
בניגוד לאנילין כחול, שמפזר ונמס בממסים, LysoTracker האדום DND-99 ניתן לתקן, בהיר ויציב. כתמים יכולים להיות דמיינו עם מיקרוסקופ פלואורסצנטי או confocal הסטנדרטי בכל הר-או סעיף באמצעות תקשורת מימית או ממס המבוסס על הרכבת 12,13. כאן אנו מתארים פרוטוקולים באמצעות צבע זה להסתכל על ללמוד במכללת פרינסטון בעוברי עכברי null קיפוד קולי הרגיל ו. בנוסף, אנו מדגימים ניתוח של PCD במבדל תרבויות תאי גזע עוברי, ולהציג שיטת כימות פשוט. לסיכום, כתמי LysoTracker יכולים להיות רב כדי להשלים שיטות אחרות לאיתור PCD.
1. כתמי LysoTracker של עוברי עכברים
הערה: דגימת רקמה ניתן לקחת בכל צעד לgenotyping DNA, לעומת זאת, זה יכול להיות נוח ביותר לקחת דגימה בדיוק לפני האחסון, כך שעד שלב זה את כל הדגימות יכולות להיות תצווה מעובד. איסוף דגימת הרקמה מהזנב, האיברים, או הראש מכל עובר והכניס את כולם לצינורות נפרדים. Rehydrate דגימת הרקמה ולהתכונן לgenotyפינג.
2. כתמי LysoTracker של התמיינות תרבויות ES
3. צופים בעוברים מוכתבים LysoTracker או תרבויות ES
4. כימות תוצאות באמצעות טכניקות הדמיה
5. נציג תוצאות
יש דפוס נורמלי של PCD במהלך התפתחות עוברית שיכול להשתנות כאשר גן גורם גדילה, כגון סוניק קיפוד (שש), יוסר 16,17. מאז LysoTracker הוא צבע מולקולה קטן שהוא diffusible מאוד, כל העובר יכול להיות דמיינו להעריך תחומים ללמוד במכללת פרינסטון אפילו עמוקה בתוך mesenchyme 12,13 איור 1 מציג את הדפוס המכתים LysoTracker לנורמלים וששישה -. / - עוברי עכברים מוטנטים ב 10.5dpc. בשלב זה, PCD הוא גדל מאוד שבשש - / - עובר מוטציה, בעיקר בגפיים וsomite Regions. חלקים של העובר ניתן הדמיה בכל הר-בהגדלה גבוהה יותר (1B) כדי להעריך את הדפוס הכללי. חלקים גזורים יכולים להיות גם מחולקים עם microtome רוטט (1C) או cryostat (DF) כדי לחשוף אזורי PCD ביתר פירוט.
ניתוח Tunel הוא עשה כמיטב בסעיפים דקים שם חדירה של מסוף transferase היא פחות בעייתית. מכתים LysoTracker וassay Tunel ניתן לעשות באותה הרקמה (איור 1D-G). תוצאות אלו מראות כי למרות שאין קורלציה של 1:1 בין LysoTracker קפדנית ומכתים Tunel, האזורים הכלליים של חפיפת PCD במידה ניכרת. בהגדלה גבוהה יותר, ניתן לראות שכתם puncta חיובי עם assay Tunel אבל לא עם צבע LysoTracker, puncta שכתם רק עם צבע LysoTracker, וpuncta שהחפיפה מכתימה.
כאשר EB היא מצופה על משטח מצופה ג'לטין, תאים מבדילים יהיו migratדואר החוצה. אחרי 10 ימים של התרבות, תאים יהיו מובחנים למגוון של סוגי תאים כוללים תאי עצב, תאי שריר, ושריר לב. התרבויות שמוצגות באיור 2 מכילות אוכלוסייה מעורבת של תאים מסוגים אלה, עם זאת אפשר להתאים פרוטוקולנו ללמוד ללמוד במכללת פרינסטון של תאים מסוג מסוים של ריבית. לדוגמה, EB יכולה להיות מטופלים עם חומצה רטינואית כדי לשפר את ההתמיינות של תאי עצב 19, ולאחר מכן את assay LysoTracker יכול לשמש להערכת מוות של תאים עצבי בתנאים שונים. בתרבות הנורמלית של תאי גזע עוברי בדיל, יש כמה תאים שעוברים PCD ואלה יכולים להיות מזוהים עם LysoTracker ו / או מבחני Tunel (2A איור). PCD יכול להיגרם על ידי מספר הסוכנים ציטוטוקסיות שונים כגון מי חמצן (H 2 O 2) שגורם לניזק חמצונים ויוזם את מסלול אפופטוטיים 20,21. מינון נמוך של H 2 O 2 מגביר שניהםLysoTracker ומכתים Tunel השוואה לשום טיפול, בעוד שתוצאות במינון גבוהה בהתכווצות תא וLysoTracker הנרחב וחיובי Tunel. בדומה לתוצאות בעובר, ניתן לראות שכתם puncta חיובי עם assay Tunel אבל לא עם צבע LysoTracker, puncta שכתם רק עם צבע LysoTracker, וpuncta שהחפיפה מכתימה. התוצאה של היישום של סוכן ציטוטוקסיות שגורם apopotosis בהשוואה לתנאים הגורמים להרעבת סרום autophagy (האיור 2D). תאים שעברו תקופה של רעב סרום (שעה 1) מפגינים דפוס שונה בי LysoTracker ומכתים Tunel לא מאוד לתאם. מכתים LysoTracker הוא גדל בהרבה בהשוואה לתרבויות שלא טופלו, אולם חיוביות Tunel היא ברמות נורמליות.
העסקת כלים סטנדרטיים זמינים ב Adobe Photoshop, כתמי LysoTracker ניתן לכמת בשיטה פשוטה thresholdingשמאפשר לחשב את הרמה המכתימה הממוצעת עבור אוכלוסייה של תאים. איור 3A-B מראה כיצד תמונה לדוגמה נראית במהלך תהליך הכימות. החל עם תמונה בסיסית עם כתמי LysoTracker במסלול האדום והגרעינים DAPI המוכתמים בערוץ הכחול (הפנל 3A), המסלול האדום של תמונה זו היה thresholded להמיר את התמונה וללבנה שחורים ואת הפיקסלים הלבנים היו לאחר מכן נבחר ונספר (איור 3 א '). רמת thresholding נבחרה שמייצגת את הדפוס המכתים LysoTracker. כמו בכל שיטת כימות המשתמשת תמונות, חשוב להימנע מoverexposing התמונות שלך כמו זה עלול לגרום יתר מדגישים הבדלים. מספר הגרעינים בשדה אז ניתן לספור על ידי הסתכלות רק הערוץ הכחול (איור 3 ב ') וסימון הגרעינים באמצעות כלי ציור, כגון מכחול וסופרות (האיור 3B'). אחר כך אפשר להביע את הרמת דואר של הכתמה על ידי חישוב הרמה הממוצעת של כתמים לתא (מספר פיקסלים / ספירת גרעינים). אם רוצה להשתמש באלגוריתם זה לסינון גבוה דרך-put, חבילות הקרנה רוב יכולות למדוד בהירות בערוץ מסוים וגם יש פונקציה מזהה עצם שתספורנה גרעינים בשדה, אולם עבור יישומים אופייניים ביותר השיטה הידנית היא מהירה ו פשוט. כדי לתת דוגמה, אזור דגימה מדמויות 2A-C היה לכמת את התוצאות ולאשר כי הגדלת ריכוז של 2 2 תוצאות H O ברמה גבוהה יותר של כתמי LysoTracker (האיור 3C).
איור 1. מכתים LysoTracker ברגיל וששישה - עוברים - /. , א 'רגילים וששישה -. / - עוברי עכברים ב10.5 DPC, מוכתם בLysoTracker אדום, רכובים בVectashield וצלמו מתחתepiflourescence ביתור מיקרוסקופ. סוגריים מציינים את המיקום של forelimbs B, B 'Forelimb של רגילים וששישה -.. / - עוברים צלם בהגדלה גבוהה יותר. שימו לב לתחומים הנורמלים של מוות של תאים, כולל 'האזור האחורי נקרוטי' (מסומן בכוכבית) ואזור בmesenchyme הפרוקסימלי של ניצן הגפה (מסומן בחץ). גפי null שישה להפגין מכתים חזק בחלק המדיאלי ודיסטלי . C, C '. מדורים המדיאלי דרך ניצן forelimb של ניצני גפיים נורמלים ובאפס. שים לב לנוכחותם של כתמים בmesenchyme הפרוקסימלית (חץ) וAER (ראש החץ) של הניצן הנורמלי האיבר והכתמים החזקים בתוך mesenchyme הגב וגחון ודיסטלי בתוך ניצן איבר האפס. DF. אותו הסעיף (12 מיקרון, קפוא סעיף) היה צלם לLysoTracker ומכתים Tunel (רוש 1684795). הסעיף עובר דרך חלקו האחורי של השישה null mesenchyme. נקודות לראש החץ AER. שימו לב איך את הדפוס הכללי הוא דומה מאוד בשתי השיטות, אולם המכתים אינו חופף לחלוטין. G, G ". בהגדלה גבוהה יותר של AER וmesenchyme, אפשר לראות גם את נוכחותו של puncta שהן LysoTracker או Tunel חיובי רק כמו גם puncta שחפיפה מכתימה.
איור 2. מכתים LysoTracker בתאי גזע עוברי מובחנים. התמיינות תאים מצופים בשקופיות 8-קאמריות בהעדר LIF. כדי להראות עד כמה LysoTracker ומכתים Tunel להשוות, מסלול אפופטוזיס היה מושרה עם 2 מינונים שונים של H 2 O 2, ואילו מסלול autophagy היה מושרה באמצעות שעה 1 ברעב בסרום. תמונות אלו צולמו עם confocal מיקרוסקופ Zeiss LSM5-'':. תרבויות לא טופלו להראות קצת אפופטוזיס הרגיל כפי שצוין על ידי LysoTracker ומכתים Tunel. דפוס שימוש בשתי הטכניקות בעיקר החפיפה (חצים לבנים), לעומת זאת, אפשר לראות כמה שהם puncta LysoTracker (חצים אדומים) חיוביים רק ב-B'', CC ":. טיפול בכמויות הולכות וגדלות של H 2 O 2 ממריץ אפופטוזיס . המינון הנמוך מראה יותר LysoTracker וpuncta החיובי Tunel בהשוואה לתאים שלא טופלו. המינון הגבוה יותר גורם בLysoTracker עוד יותר וpuncta החיובי Tunel. חיצים לבנים לצביעה חופפת, ואילו חצים אדומים צבע על puncta שהם חיוביים לLysoTracker בלבד. כמו כן ניתן לראות שpuncta הם חיוביים רק להכתמת Tunel (חצים ירוקים) DD ":. רעב סרום יכול לגרום autophagy, שיכול לעורר הצטברות של חומר בlysosomes וautophagolysosomes. שים לב כמה יותר puncta LysoTracker גלויים בהשוואה לתרבויות שלא טופלו. Tunel puncta החיובי קיים (שרובם חופף LysoTracker הכתםing, חצים לבנים), לעומת זאת, המספר לא גדל מאוד בהשוואה לתנאים שלא טופלו. בנוסף, בתנאים רעבים סרום, LysoTracker בלבד puncta החיובי הוא תופעה שכיחה מאוד (חצים אדומים).
איור 3. שיטת כימות כדי להעריך את הרמה של הכתמה באוכלוסייה של תאים באמצעות Adobe Photoshop. : חלק מאיור 2A נבחר וLysoTracker (מסלול אדום) והמכתים DAPI (גרעינים, כחול ערוץ) מוצגים בלוח זה ":. המסלול האדום של 3A הדמות היה thresholded כדי להמיר אותו ושחור לבן תמונה. הפיקסלים הלבנים אז ניתן לבחור וספרו באמצעות פונקצית ההיסטוגרמה B-B ":. הערוץ הכחול מראה את הגרעינים ותוך לספור אותם, התמונה יכולה להיות מוערת עם פונקצית ציור כגון מכחול C:. זוהי לשעברכימות שפע של מדגם מפנלי 2A-C. הנתונים מוצגים כפיקסלים לגרעינים. לחץ כאן לצפייה בדמות גדולה.
סימני היכר חשובים של אפופטוזיס כוללים זיהוי של ניזק לדנ"א עם assay Tunel, יחד עם זיהוי של פעילות caspase (מזוהה עם בז או מולקולה מחייבת כגון ZVAD-fmk), תצפית של שינויים תאיים, ומצגת של phosphatidylserine (PS ) על פני הקרום (זוהה על ידי Annexin V מחייב). יש כמה חסרונות בכל אחד מהמבחנים האלה. לדוגמה,...
אין ניגודי האינטרסים הכריזו.
אנו מודים לחברי מריאני המעבדה לעזרת עריכת הפרוטוקול. עבודה זו מומנה על ידי מענק הדרכה CIRM דוקטורים (JLF), התמחות גשרי CIRM (TZTT), רוברט ומאי ר רייט קרן (FVM), ובאוניברסיטת הדרום קליפורניה (FVM).
Name | Company | Catalog Number | Comments | ||||||||||||||
שם המגיב | חברה | מספר קטלוגים | |||||||||||||||
LysoTracker האדום DND-99 | Invitrogen | # L-7528 | |||||||||||||||
הנקס BSS | Invitrogen | 14025-076 | |||||||||||||||
Paraformaldehyde | EMD | EM-PX0055-3 | |||||||||||||||
Vectashield | וקטור | H-1200 | |||||||||||||||
DMEM | Cellgro | 10-013-CV | |||||||||||||||
חומצות אמינו לא חיוניות | Cellgro | 25-025-CI | |||||||||||||||
פירובט נתרן | Cellgro | 25-000-CI | |||||||||||||||
FBS | Hyclone | SH30071.02 | |||||||||||||||
עט דלקת | Invitrogen | 15140-122 | |||||||||||||||
ב-Mercaptoethanol, 50 מ"מ | Invitrogen | 21985-023 | |||||||||||||||
שקופיות LabTek-II הקאמריים (8-גם) | Nalge Nunc הבינלאומי | 154534 | |||||||||||||||
0.1% ג'לטין | Millipore | ES-006-B | |||||||||||||||
PBS של Dulbecco (D-PBS) | Cellgro | 21-031-CV | |||||||||||||||
מתכוני פתרונות 4% Paraformaldehyde עבור 100 מ"ל:
אזהרה: Paraformaldehyde בצורה "ציצית" (דחוס כדורים קטנים) היא פחות האבקה ולכן ניתן למדוד מחוץ למכסת מנוע. עם זאת אתה עדיין צריך ללבוש מסיכת אבק מגן (N95לפחות) במהלך טיפול. EB תרבות מדיה עבור 500 מ"ל EB מדיה:
|
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