Utilizzando Murine inducibile telomerasi alleli in Studi di Tissue Degeneration / Regeneration e il cancro

Riepilogo

Telomere and telomerase play essential roles in ageing and tumorigenesis. The goal of this protocol is to show how to generate two murine inducible telomerase knock-in alleles and how to utilize them in the studies of tissue degeneration/regeneration and cancer.

Abstract

Perdita di integrità del genoma e la sua segnalazione danni al DNA associate e risposte checkpoint telomero disfunzione-indotta sono driver affermati che causano la degenerazione dei tessuti durante l'invecchiamento. Cancro, con tassi di incidenza aumentando notevolmente con l'età, è caratterizzata da lunghezza dei telomeri corti ed elevata attività della telomerasi. Per studiare il ruolo di telomeri erettile e la riattivazione della telomerasi in invecchiamento e cancro, il protocollo indica come generare due murine telomerasi inducibile knock-in alleli 4 Hydroxytamoxifen (4-OHT) -inducible TERT-Estrogen Receptor (mTERT-ER) e Lox -Stopper-Lox TERT (LSL-mTERT). Il protocollo descrive le procedure per indurre disfunzioni telomero e riattivare l'attività della telomerasi in mTERT-ER e LSL-mTERT topi in vivo. I dati rappresentativi mostrano che la riattivazione di attività della telomerasi può migliorare il tessuto fenotipi degenerative indotte da una disfunzione dei telomeri. In order di stabilire l'impatto della telomerasi riattivazione su tumorigenesi, abbiamo generato prostata modello di tumore G4 PB-Cre4 Pten ^{L / L} p53 ^{L / L} LSL-mTERT ^{L / L} e timo cellule T linfoma modello G4 Atm ^{- / -} mTERT ^{ER / ER} . I dati rappresentativi mostrano che la riattivazione della telomerasi nel contesto di instabilità genomica indotta da una disfunzione del telomero può migliorare notevolmente tumorigenesi. Il protocollo descrive inoltre le procedure utilizzate per isolare le cellule staminali neurali (NSC) da topi mTERT-ER e LSL-mTERT e riattivare l'attività della telomerasi in NSC in vitro. I dati mostrano che la riattivazione rappresentativi della telomerasi può migliorare la capacità di auto-rinnovamento e neurogenesi in vitro. Infine, il protocollo descrive le procedure per l'esecuzione dei telomeri FISH (ibridazione fluorescente in situ) sia FFPE mouse (fissati in formalina e Paraffin embedded) tessuti cerebrali e cromosomi in metafase delle cellule in coltura.

Introduzione

La telomerasi è un enzima responsabile del mantenimento dei telomeri. Si tratta di sequenze ripetitive alle estremità dei cromosomi che proteggono la loro integrità. I componenti principali della telomerasi holoenzyme sono una subunità trascrittasi inversa catalitica (TERT) ed una subunità RNA (TERC) che funge da modello per l'aggiunta del telomeric ripete ^1,2. Mentre generalmente soppressa nelle cellule somatiche differenziate, telomerasi mostra un'attività solida e svolge un ruolo importante nelle cellule germinali, le cellule tumorali e cellule staminali.

mTERC e mTERT topi knockout forniscono grande in sistemi modello vivo per studiare le funzioni della telomerasi nelle cellule staminali e il cancro. Il mTERC e mTERT topi knockout (G1) non hanno mostrato alcun fenotipi evidenti a causa della lunga riserva dei telomeri nei topi ^3. Tuttavia, in serie incrociando mTERC e mTERT topi knockout a fine generazione (G5-G6) portato inprogressiva erosione dei telomeri e, infine, ha provocato una grave degenerazione dei tessuti altamente proliferative ^4. Tardo generazione (G5-G6) mTERC ^{- / -} mice sono infertile a causa degli alti tassi di apoptosi in testicoli e germe deplezione delle cellule. G5-G6 mTERC ^{- / -} mice anche esporre fenotipi degenerative nei tessuti altamente proliferative, tra cui il midollo osseo, intestino e pelle a causa di alti tassi di apoptosi e difettosa capacità di auto-rinnovamento nel tessuto staminali / progenitrici compartimenti cellulari ^4. Le cellule staminali ematopoietiche del midollo osseo del tardo generazione mTERC ^{- / -} mice perdita mostra di potenziale proliferativo, compromessa capacità di auto-rinnovamento, maggiore apoptosi e, infine esaurimento funzionale ^5,6. Allo stesso modo, progressivamente aumentato corpi apoptotici in cripte intestinali sono stati osservati in ogni successiva generazione di G1-G6 mTERC ^{- / -} mice ^7,8. Tha effetto deleterio dei telomeri disfunzionali non sembra essere limitata ai tessuti di alta cifra di affari in quanto sia la proliferazione delle cellule staminali neurali adulte in vitro e la neurogenesi in vivo sono stati gravemente deteriorati a fine generazione (G4-G5) mTERC ^{- / -} mice ⁹ . Il ruolo della telomerasi nelle cellule staminali è ulteriormente confermata dai risultati di una rara malattia genetica umana dyskeratosis congenita (DKC), che per certi versi assomiglia a invecchiamento precoce ^10,11. DKC è causata da mutazioni in TERC, TERT, e geni che codificano dyskerin, un nucleo telomerasi subunità, e altri dyskerin proteine ​​associate ^12. In media, i telomeri nei pazienti DKC sono più brevi del 99% di controlli appaiati per età. Il principale morbilità della malattia è dovuta ad anemia aplastica, che è causato da manutenzione difettosa delle cellule staminali ematopoietiche. Altri aspetti della malattia, come leucoplachia orale, distrofia ungueale, retardati mentalisu, testicoli atrofia e complicanze polmonari tutti suggeriscono funzioni delle cellule dei tessuti staminali e cellule progenitrici ^10, scoperte in stretto accordo con quelle deteriorate a fine generazione di topi knockout telomerasi. Pazienti DKC sono inclini alla sindrome mielodisplastica e hanno una maggiore prevalenza di neoplasie maligne della mucosa. Così, la carenza della telomerasi in pazienti umani ricapitola i difetti delle funzioni di cellule staminali tumorali e predisposizione che si osservano nella tarda generazione topi knockout telomerasi.

Telomeri brevi e un'elevata attività della telomerasi sono le caratteristiche distintive di cancro. Come le cellule normali o precancerose dividono, i risultati bassi o assenti di attività della telomerasi nella eventuale erosione dei telomeri e l'attivazione di punti di controllo cellulari simili a quelle provocate da DNA a doppio-break non recuperabili (DSB) ^13. Come DSBs classici, disfunzione telomerica ha mostrato di indurre p53 e associati risposte cellulari, quali la senescenza e / o apoptosis ^14,15. Su inattivazione mutazionale di p53, ciclo cellulare e la sopravvivenza delle cellule sono stati migliorati in cellule con telomeri disfunzioni, che fornisce un meccanismo mutatore pro-cancerogeni caratterizzata da traslocazioni e amplificazioni e delezioni regionali ^16,17. Allo stesso tempo, continua telomero disfunzione associata e instabilità cromosomica dilagante (anche in cellule nulle p53) sembrano vincolare piena progressione maligna di tali tumori. Ad esempio, in ritardo generazione G4-G5 mTERC ^{- / -} Ink4a / Arf ^{- / -} mice mostrava significativamente ridotta incidenza di linfoma rispetto ai Ink4a / Arf topi nullo a causa di logoramento dei telomeri. In un altro studio, le lesioni adenomatosi più avanzati in G4 mTERT ^{- / -} APC ^min topi sono stati notevolmente soppressi rispetto APC ^min topi a causa della notevole arresto della crescita ed apoptosi ^18,19. Ilosservazione che telomero disfunzione indotta instabilità genomica inibisce la progressione del tumore richiede speculazione che l'attivazione della telomerasi può consentire la progressione maligna in parte da reprimere instabilità genomica a un livello compatibile con la vitalità delle cellule del cancro e / o neutralizzazione p53-dipendente o meccanismi di checkpoint -indipendenti.

Al fine di studiare se la riattivazione della telomerasi può fermare o addirittura invertire l'invecchiamento delle cellule staminali, e se la riattivazione della telomerasi può promuovere la tumorigenesi sullo sfondo di instabilità genomica, abbiamo generato due inducibile alleli telomerasi murini. Il primo è a 4 Hydroxytamoxifen (4-OHT) -inducible TERT-Estrogen Receptor (mTERT-ER) fusion knock-in allele. In assenza di 4-OHT, topi omozigoti per mTERT-ER (designato mTERT ^{ER / ER)} sono l'attività della telomerasi carenti e sostengono stessi fenotipi citogenetiche e cellulari come mTERT convenzionale o mModello di knockout TERC. Al 4-OHT trattamento, l'attività della proteina TERT-ER può essere ripristinato a livelli paragonabili alla proteina TERT nativo ^{20, 21.} Il secondo allele è un romanzo TERT inducibile knock-in allele contenente un intronico cassette loxP-Stopper-loxP (LSL- mTERT); su asportazione di LSL Cre-mediata, mTERT è nuovamente espresso in meccanismi di controllo di espressione endogena ^22.

Protocollo

NOTA: Tutti i passaggi di questo protocollo sono stati approvati da UT MD Anderson Cancer Center.

1. Generazione di mTERT-ER Allele

1. Introdurre knock-targeting vettore contenente il ERT2-LBD (Ligand Binding Domain) a monte e nel telaio con la sequenza genomica mTERT (esone 1 a introne 2) e un Lox - PGK - Neo - Lox frammento (Figura 1A) in cellule ES di topo con elettroporazione.
2. Coltivare le cellule ES in neomicina per 6-10 giorni. Scegli cloni neomicina-resistente ed espandere in 48 pozzetti. Estrarre il DNA genomico utilizzando un kit commerciale e confermare il knock-in allele dalla macchia del sud.
3. Iniettare due linee ES con oltre il 95% cariotipo normale in C57BL / 6 blastocisti con un kit di micromanipolazione sotto un microscopio invertito. Impiantare le blastocisti nell'utero di madri surrogate ^23. Mate le chimere maschili di alta qualità (70-90%) a C57BL / 6 femaschi.
4. Confermare la genotipizzazione di eterozigoti animali mTERT-ERneo blot sud.
5. Mate gli eterozigoti animali mTERT-ERneo e animali EIIA-Cre per eliminare la cassetta neor. Mate gli animali eterozigoti per C57BL / 6 animali per almeno tre volte, e ulteriori inter-razza eterozigoti animali mTERT-ER per generare omozigosi.

2. Generazione di LSL-mTERT Allele

1. Introdurre il knock-in di targeting vettore contenente un loxP - tripla Stopper - Neo - frammento loxP e la sequenza genomica mTERT (tra esone 1 e introne 2, Figura 1B) in cellule staminali di topo con elettroporazione ^23.
2. Coltivare le cellule ES in neomicina per 6-10 giorni. Scegli cloni neomicina-resistente ed espandere in 48 pozzetti. Estrarre il DNA genomico utilizzando un kit commerciale e confermare il knock-in allele dalla macchia del sud ^23.
3. Inject due ES linee con oltre il 95% cariotipo normale in C57BL / 6 blastocisti con un kit di micromanipolazione sotto un microscopio invertito. Impiantare le blastocisti nell'utero di madri surrogate ^23. Mate le chimere maschili di alta qualità (70-90%) per C57BL / 6 femmine.
4. Confermare la genotipizzazione di eterozigoti animali LSL-mTERT blot sud.
5. Mate gli animali eterozigoti per C57BL / 6 animali per almeno tre volte, e in seguito inter-razza eterozigoti animali LSL-mTERT per generare omozigosi.

3. La riattivazione della telomerasi in mTERT-ER e Mice LSL-mTERT In Vivo

Per mTERT-ER

1. Sterilizzare tutti gli strumenti chirurgici prima dell'iniezione.
2. Anestetizzare topi con camera di isoflurano (4% per l'induzione, 2% per il mantenimento) in 50% (v / v) di ossigeno / 50% (v / v) miscela di monossido di diazoto. Oppure anestetizzare i topi da una miscela di ketamina-xylazina (100 mg / kg di peso corporeo + 10 mg / kg di peso corporeo).
3. Dopo aver raggiunto l'anestesia profonda, rimuovere l'animale anestetizzato dalla camera di induzione, e mantenere la testa all'interno del tubo collegato alla camera isoflurano (2%).
4. Pizzicare poggia piedi dei topi per assicurare l'animale è anestetizzato profondamente. Mettere unguento su entrambi gli occhi per evitare gli occhi secchi. Pulire la parte posteriore dei topi con la soluzione iodopovidone.
5. Iniettare il lento rilascio pellet 4-OHT con trochar precisione (10 G) sotto la pelle del dorso e spingere il pellet fino alla linea mediana tra le due spalle.
6. Sigillare l'incisione con clip ferita applicatore e controllare il mouse per il recupero dall'anestesia. Rimuovere i clips 10 giorni più tardi. Di calore supplementare non è necessario perché la procedura è terminata breve.
7. Periodo di trattamento con 4-OHT pellet dovrebbe essere ottimizzato secondo lo scopo dello studio.

Per LSL-mTERT

1. Tamoxifene (10 mg / ml, disciolto in olio di mais) viene iniettata per via intraperitoneale due giorni consecutivi (200 ul / 25 g / giorno).

4. Isolamento delle cellule staminali neurali e la riattivazione della telomerasi in vitro

1. I topi vengono sacrificati con anidride carbonica e il cervello vengono rimossi. Seguire il protocollo di disponibile in commercio kit dissociazione tessuto neurale come per fabbricante.
2. Risospendere la polvere liofilizzata nel flaconcino etichettato Soluzione 4 con 1 ml di mezzo di coltura cellulare per Soluzione 4. Non vortex. Questa soluzione deve poi essere aliquotati e conservati a -20 ° C per un uso successivo.
3. Pre-Riscaldare la miscela a 37 ° C per 15 min prima dell'uso.
4. Fai Enzyme Mix 1: Soluzione 1 (50 ml) e Soluzione 2 (1.900 ml). Fai Enzyme Mix 2: Soluzione 3 (20 microlitri) e Soluzione 4 (10 microlitri).
5. Preparare 1.950 ml mix enzima 1 fino a 400 mg di tessuto e vortex. Pre-riscaldare la miscela a 37 ° C per15 min prima dell'uso.
6. Estrarre il cervello di topo di 1 giorno, e mantenere le forebrains rimuovendo i bulbi olfattivi e il cervelletto. Mantenere i tessuti prosencefalo in 1 ml di terreno di coltura freddo, in quanto la rimozione e conservare in 4 ° C. Assicurati di elaborare il tessuto neurale entro 1 ora.
7. Determinare il peso del tessuto per assicurarsi che il limite di 400 mg per digestione non venga superata. Posizionare il cervello sul coperchio di un piatto Petri del diametro di 35 mm, e schiacciare il cervello utilizzando un bisturi.
8. Usando una pipetta 1 ml, aggiungere 1 ml di HBSS (w / o Ca / Mg) e pezzi pipetta di nuovo in un tubo da 15 ml. Risciacquare con HBSS (w / o Ca / Mg). Centrifugare a 300 xg per 2 minuti a temperatura ambiente ed aspirare accuratamente il surnatante.
9. Aggiungere 1.950 ml di miscela enzimatica pre-riscaldata (1 Soluzioni 1 e 2) per fino a 400 mg di tessuto. Incubare nel tubo 15 ml per 15 minuti a 37 ° C, miscelazione o agitazione invertendo il tubo ogni 5 min.
10. Preparare 30 microlitri enzima mix 2 per campione di tessuto con l'aggiunta di 20 & #956; l di Soluzione 3-10 ml di soluzione di 4. Poi aggiungi a campione. Capovolgere delicatamente per mescolare. Non fare vortex.
11. Dissociarsi tessuto meccanicamente un ampio a punta, incendio lucidato pipetta Pasteur pipettando su e giù per 10 volte lentamente. Evitare la formazione di bolle d'aria.
12. Incubare a 37 ° C per 10 minuti, invertendo il tubo ogni 3 min.
13. Ripetere il passo 4.11 e passo 4.12 se i tessuti sono più grandi di 200 mg.
14. Applicare la sospensione cellulare ad un filtro cella di 70 micron, collocato su un tubo da 50 ml. Applicare 10 ml di PBS attraverso filtro cellulare. Eliminare filtro cellulare e sospensione cellulare centrifugare a 300 g per 20 min a temperatura ambiente. Aspirare il surnatante completamente.
15. Risospendere le cellule con supporto di cellule staminali per il volume richiesto per ulteriori applicazioni.
16. Per attivare la telomerasi in LSL-mTERT NSC, trattare le cellule con 100 micron 4 OHT per due giorni. Per attivare la telomerasi in mTERT-ER NSC, mantenere le cellule in terreno di coltura con 100 micron 4-OHT.

5. telomeri FISH

1. Preparare i cromosomi in metafase da cellule in coltura.
2. Per FFPE (formalina imbevuti di paraffina fissati) sezioni di tessuto, Deparaffinare in xilene e reidratare in serie etanolo per 5 minuti ciascuno (100%, 90%, 70%, il 50% di etanolo) e PBS per 5 min.
3. Post-fix in metanolo: acido acetico (3: 1) per 1-2 ore. Disidratare in serie etanolo freddo per 5 minuti ciascuno (70%, 90%, 100% etanolo) e asciugare all'aria. Lavare in 1x PBS a 37 ° C per 5 min.
4. Denaturare cromosomi in formaldeide al 4% a 37 ° C per 2 min. Disidratare in serie etanolo freddo 5 min ciascuna (70%, 90%, 100% di etanolo) e aria secca.
5. Applicare i 12 ei 25 microlitri della miscela di ibridazione PNA per ogni diapositiva. (Mix Ibridazione: 70% formammide, 0.06x SSC, 0,2% di BSA, / ul tRNA, 0,5 ng / ml o telomeri centromero sonde 0,5 ng)
6. Sigillare il vetrino con mastice. Post-denaturare preparazioni cromosomiche e sezioni di tessuto a 80 ° C per 4 min. ibridazione a temperatura ambiente oa 37 ° C per 2-4 ore in camera umida.
7. Lavare a temperatura ambiente con tampone di lavaggio 2 x 15 min. (Tampone di lavaggio: 70% formammide, 0.06x SSC, pH 7,2). Lavare a temperatura ambiente 3 x 5 minuti con PBST. Scivoli Counter-macchia con DAPI o fluorescenza lontano rosso per l'esame microscopico.

Risultati

Le strategie per generare murino mTERT-ER e LSL-mTERT knock-in alleli sono stati descritti in Figura 1A e 1B. In particolare, un loxP - Stopper triplo - Neo - frammento loxP è stato inserito tra esone 1 e esone 2 di mTERT locus per generare LSL-mTERT allele. Per generare mTERT-ER allele, dominio ERT2-LBD in cornice con il gene mTERT è stato inserito nel N-terminale dell'esone 1. Abbiamo dimostrato che quando la telomerasi è stata transitoriamente riattivata nei topi disfunzione telomeri trattandoli con pellet 4 OHT per 4 settimane, il fenotipo degenerativo potrebbero essere migliorati in diversi organi quali cervello (Figura 2A) e testicoli (Figura 2B). Al fine di determinare l'impatto della telomerasi riattivazione in cellule coltivate in vitro, abbiamo isolato cellule staminali neurali (NSC), dalla fine di generazione G4 LSL-mTERT e G4 mTERTTopi -ER. Abbiamo dimostrato che quando la telomerasi è stato riattivato in telomeri disfunzionali NSC, la capacità di auto-rinnovamento delle cellule staminali neurali è stato notevolmente aumentato (figura 3A), in neurogenesi vitro è stato anche migliorato in modo significativo (Figura 3B). Per determinare gli effetti della telomerasi riattivazione sulla tumorigenesi nel contesto della disfunzione telomerica, abbiamo generato PB-Cre4 Pten ^{L / L} p53 ^{L / L} LSL-mTERT ^{L / L} (modello di tumore della prostata) e Atm ^{- / -} mTERT ^{ER / ER} (timo cellule T modello linfoma) coorti ritardo generazione. Quando telomerasi è stato riattivato da un trattamento con tamoxifene in questi topi con l'iniezione (figura 4A) o pellet 4 OHT per 8 settimane (Figura 4B), la tumorigenesi è stata notevolmente migliorata sia in modello di tumore della prostata (4A) e timo modello linfoma a cellule T ( Figura 4B). Infine, abbiamo riportato i protocolli di esecuzione dei telomeri FISH su topo FFPE tessuti cerebrali (Figura 5) e cromosomi in metafase (Figura 5, nel riquadro).

Figura 1: (A) mTERT-ER knock-in strategia. TV, il targeting vettoriale; WT, wild type allele; KI, knock-in allele; LA, braccio sinistro; RA, braccio destro; E1, esone 1; E2, esone 2; neo, PGK promoter-driven gene resistente neomicina; ER, recettore degli estrogeni modificato (ERT2) ligando dominio di legame; DT, dyphteria gene della tossina. (B) LSL-mTERT strategia knock-in. TV, il targeting vettoriale; WT, wild type allele; KI, knock-in allele; LA, braccio sinistro; RA, braccio destro; E1, esone 1; E2, esone 2; neo, PGK promoter-driven gene resistente neomicina; STOPPER, tre sequenze di arresto trascrizionali ripetitive; DT, dyphteria gene della tossina.

Figura 2: i dati rappresentativi per mostrare telomerasi riattivazione migliora fenotipi degenerative degli organi Immagini rappresentative del cervello (a sinistra). e testicoli (a destra) del G0 e G4 mTERT-ER topi trattati con placebo o 4 OHT per 4 settimane. Barre di scala indicano 50 micron. Re-print con il permesso di ^20. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 3:. Dati rappresentativi per mostrare telomerasi riattivazione aumenta self-renewal e neurogenesi delle cellule staminali neurali in vitro (A) Immagini rappresentative della cellule staminali neuralis isolato dal G4 LSL-mTERT (pannello superiore) e G4 mTERT-ER (pannello inferiore) che cresce in media di cellule staminali trattate con veicolo o 4-OHT. (B) Immagini rappresentative della neurogenesi in vitro (TUJ1 +) delle cellule staminali neurali isolate da G4 mTERT-ER coltivate in terreno di differenziamento (con 1% FBS) trattati con veicolo o 4-OHT. Barre di scala indicano 100 micron.

Figura 4:. Dati rappresentativi per mostrare telomerasi riattivazione aumenta tumorigenesi sullo sfondo di instabilità genomica (A) Immagini rappresentative di tumori della prostata sezionati da G0 PB-Cre4 Pten ^{L / L} p53 ^{L / L} LSL-mTERT ^+/-, G4 PB Cre4 Pten ^{L / L} p53 ^{L / L} LSL-mTERT^{- / -,} E G4 PB-Cre4 Pten ^{L / L} p53 ^{L / L} LSL-mTERT ^{L / L} trattato con tamoxifene. Re-stampa con il permesso di ^22. (B) Immagini rappresentative della linfomi T-cellule del timo sezionati da G0 Atm ^{- / -} mTERT ^{+ / ER,} G4 Atm ^{- / -} mTERT ^{ER / ER} trattati con il veicolo, e G4 Atm ^{- / -} mTERT ^{ER / ER} trattato con 4- OHT per 8 settimane. Barre di scala indicano 1 cm.

Figura 5: Immagini rappresentative della telomerica e FISH centromeric sul mouse FFPE tessuto cerebrale e metafase (nel riquadro). Il rosso indica DNA, verde indica telomeri colorazione, e ciano indica centromere colorazione. Barre di scala indicano 1 mm.

Discussione

Qui riportiamo la generazione di due alleli inducibili telomerasi murino e come riattivare telomerasi in vivo e in vitro. Il passo fondamentale per riattivare l'attività mTERT-ER è quello di mantenere una concentrazione continua di tamoxifene, così abbiamo scelto di usare 4-OHT pellets tempo a rilascio fabbricati da Ricerca Innovativa of America. Il pellet tenere rilasciando 4OHT ad un livello stabile di sangue di 1 ng / ml per un massimo di 60 giorni. In uno studio precedente, abbiamo dimostrato che riattivando l'attività della telomerasi con questa strategia è stato in grado di migliorare i fenotipi degenerative come l'esaurimento delle cellule staminali, compromissione delle risposte lesioni dei tessuti e insufficienza d'organo in più organi che sono stati indotti da una disfunzione dei telomeri in G4 mTERT ^{ER / ER} topi ^20.

Altro che studiare la funzione della telomerasi nell'invecchiamento, questi due alleli telomerasi inducibili possono anche essere usati per studiare il cancro. Studi precedenti hanno presovantaggio di questi alleli per esplorare il ruolo del telomero attrito e la riattivazione della telomerasi nel plasmare i genomi e impatto sulla biologia delle cellule T linfoma timica ²¹ e il cancro alla prostata ^22. Questi due studi hanno dimostrato che la disfunzione dei telomeri in tarda generazione G4 Atm ^{- / -} mTERT ^{ER / ER} e G4 PB-Cre4 Pten ^{L / L} p53 ^{L / L} LSL-mTERT ^{L / L} topi fornisce un meccanismo alimentando l'acquisizione dei primi eventi mutageni per tumore iniziazione, ma prevenire la progressione dei tumori maligni completamente. Quando telomerasi è stata riattivata nel contesto di instabilità genomica telomero disfunzione indotta, di controllo del danno al DNA e rampante instabilità cromosomica sono stati soppressi, che ha permesso la piena progressione dei tumori maligni, con nuove proprietà biologiche, come metastasi ossee del cancro alla prostata ²¹ e infiltrazione cervello thymic linfoma ^21. Fenomeni simili sono stati osservati anche in altri tipi di cancro, tra cui il cancro del colon e del pancreas (comunicazioni personali con Drs. Haoqiang Ying, Adam Boutin e Ronald DePinho).

Poiché le proteine ​​TERT-ER può essere facilmente attivata tra on e off membri a seconda che gli animali sono trattati con tamoxifen o veicolo, i modelli tumorali generati da mTERT-ER allele possono essere utilizzati per testare una terapia anti-telomerasi. Nello studio precedente, i tumori generati in G4 Atm ^{- / -} mTERT ^ER animali ^{/ ER} sono stati rilasciati dal 4-OHT; sulla telomerasi esaurimento, alla fine si è ridotto a causa di tumori al ripristino di telomeri disfunzione indotta checkpoint ^21. Tuttavia, alcuni dei tumori resistenza acquisita in risposta a telomerasi estinzione attivando un allungamento dei telomeri alternativo (ALT) Meccanismo. Ulteriore caratterizzazione di questi tumori ALT + resistenti mostrato che they avere la trascrizione aberrante di geni coinvolti nella biologia mitocondriale e la difesa ossidativa tra cui il principale regolatore di mitocondriale sintesi e ossidativo difesa PGC-1β. Knockdown di PGC-1β o SOD2 (un altro regolatore di difesa ossidativo) elimina significativamente cellule ALT + tumorali mentre continuano le cellule telomerasi + tumorali rimangono relativamente intatte ^21.

Un limite di questi due alleli knock-in è che possono permettersi solo riattivazione della telomerasi a livello endogeno perché sono nel locus nativo del gene telomerasi. Nella maggior parte dei tumori umani, la telomerasi è in realtà iperespresso ad un livello molto più alto. Al fine di migliorare il livello di telomerasi, una modifica che possiamo considerare è quello di inserire il costrutto mTERT-ER con un promotore forte come PGK (fosfoglicerato chinasi) promotore in Rosa26 locus.

In conclusione, questi due nuovi inducibile alleli telomerasi murini forniscono genet senza precedentistrumenti ic per studiare le funzioni di telomerasi nell'invecchiamento e omeostasi tissutale e la progressione del tumore, specialmente sotto lo sfondo di pre-acquisito telomero disfunzione indotta instabilità genomica. L'allele mTERT-ER può essere utilizzato anche per studiare la terapia anti-telomerasi attraversando in altri modelli murini di tumore-incline.

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
Leica AM6000 Micromanipulation Kit	Leica	Per quote
Leica DMI6000 B inverted microscope	Leica	Per quote
Neomycin	Life technologies	21810031
isoflurane vaporizer	Veterinary Anesthesia Systems	911103
isoflurane	Henry Schein	1005796
ketamine-xylazine mixture	Sigma-Aldrich	K113-10ML
4-OHT powder	Sigma-Aldrich	H7904-5MG
Tamoxfien	Sigma-Aldrich	T5648-1G
4-OHT pellet	Innovative Research of America	Custermized
Precision Trochar (10 Gauge)	Innovative Research of America	MP-182
wound clip applier	Fischer Scientific	01-804
clip	Fischer Scientific	01-804-5
Neural Tissue Dissociation Kit	Miltenyi Biotec	130-092-628
HBSS	Life technologies	14025092
PBS	Life technologies	10010023
xylene	Fischer Scientific	X3P-1GAL
methanol	Fischer Scientific	A-433S4
acetic acid	Fischer Scientific	A38-500
ethanol	Fischer Scientific	22-032-104
formamide	Fischer Scientific	F84-1
PNA telomere probe	Panagene	F1001-5
PNA centromere probe	Panagene	F3003-5
20X SSC	Fischer Scientific	BP1325-4
BSA	Sigma-Aldrich	A2153-10G
tRNA	Sigma-Aldrich	R5636-1ML
Tween 20	Fischer Scientific	BP337-100
rubber cement	Walmart	Elmer's
DAPI	Sigma-Aldrich	D9542