Method Article
Trophoblast giant cells (TGCs) play a key role in the placenta to ensure a healthy pregnancy. We present a protocol for assessing the transcriptional status of genes in TGCs by nascent fluorescent in situ hybridization on cryostat sections of post-implantation embryos or short-term cultures of embryonic day 7 ectoplacental cones.
A placenta deriva de uma linhagem extra-embrionária, o trofectoderma. No blastocisto murino-implantação peri, células trofectoderma murais diferenciar em células trofoblásticas gigantes primário (CTGs) enquanto o trofectoderma polar que recobre a massa celular interna continua a proliferar depois diferenciar em CTGs secundárias. CTGs desempenhar um papel fundamental no desenvolvimento da placenta e são essenciais para uma gravidez bem sucedida. Investigação de regulação da transcrição de genes específicos durante o desenvolvimento pós-implantação pode dar insights sobre o desenvolvimento CTGs. As células do cone ectoplacental (CPE) a partir de embriões em 7-7,5 dias de gestação (E7-7.5), derivado do trofectoderma polar, diferenciam-se em CTGs secundária 1. CTGs pode ser estudada in situ, em secções de criostato de embriões em E7, embora o número de CTGs é muito baixa nesta fase. Um meio alternativo de analisar CTGs secundário é a utilização de culturas de curto prazo de EPCs individuais a partir E7 embriãos. Propomos uma técnica para investigar o estado transcricional de genes de interesse in vivo e in vitro, ao nível de uma única célula utilizando hibridização in situ fluorescente (FISH ARN) para visualizar transcritos nascentes. Esta técnica fornece uma leitura direta da expressão gênica e permite avaliar o estado cromossômica de CTGs, que são células endoreplicating grandes. Com efeito, uma característica fundamental da diferenciação terminal de CTGs é que eles saem do ciclo celular e submetidos a vários ciclos de abordagem endoreplication.This pode ser aplicado para detectar a expressão de qualquer gene expresso a partir de autossomas e / ou cromossomas sexuais e pode fornecer informações importantes no desenvolvimento mecanismos, bem como doenças da placenta.
As células trofoblásticas gigantes mamíferos (CTGs) formar uma barreira entre os tecidos maternos e embrionárias. Eles mediar implantação e invasão do conceptus no útero e desempenham um papel crítico no desenvolvimento da formação da placenta. Eles produzem vários fatores de crescimento (citocinas) e hormônios da família e esteróides prolactina / Placentário Lactogen, necessária para o crescimento embrionário e sobrevivência. CTGs são grandes, mononucleadas e células poliplóides com um ciclo celular, o endocycle, que consiste em alternar fases S e G. Na verdade, CTGs são endoreplicating células, capazes de passar por várias rodadas de síntese de DNA, sem qualquer divisão 2. A fim de investigar o estado transcricional de genes in vivo, em CTGs em comparação com outros tipos de células embrionárias e extraembryonic, nascente PEIXES ARN pode ser realizada in vivo em secções criostáticas de 3 em estágios específicos pós-implantação. CTGs são facilmente reconhecíveis em seções devido a their grande tamanho e sua atividade transcricional gene pode ser gravado, mas o seu número em estágios pós-implante precoce é baixa. Escassez de CTGs no E7 seções embrionárias, levou-nos para realizar culturas de curto prazo de tecidos trophectodermal embrionárias para obter CTGs diferenciados, a fim de estudar a regulação da expressão de genes durante o desenvolvimento trofectoderma. Além disso, a fim de permanecer como fisiológico quanto possível, as linhas celulares estabelecidas ou seja trofectoderma células (TS) da haste não são sempre adequadas para investigar os mecanismos de desenvolvimento Geração de CTGs secundárias fornecer uma ferramenta valiosa para estudar gravidezes patológicas associadas a defeitos de CTGs devido ao gene anormal regulação em camundongos.
Células trofoblásticas do cone ectoplacental (EPC) são precursores de CTGs secundário 4. Diferenciação espontânea de EPCs cultivadas para CTGs secundário foi relatado anteriormente 5. No entanto, em contraste com CTGs primárias, estudos sobre a diferen TGC secundáriociação permaneceram limitadas, presumablydue às dificuldades de isolar explantes EPC livres de quaisquer tecidos maternos ou embrionárias. Nós adaptamos esses métodos, a fim de realizar RNA FISH em CTGs secundários derivados de embrião humano no E7, um estágio de pós-implantação de desenvolvimento, onde CTGs são muito poucos, mas poderia ser gerada a partir de precursores de EPC. PEIXES ARN para analisar transcritos primários nucleares nunca foi feito ao nível do nível de uma única célula em CTGs secundárias. Isto permite uma análise precisa da transcrição e foi usado para demonstrar a instabilidade epigenética de CTGs em fases pós-implante 3.
Um exemplo clássico da epigenética em mamíferos, a inativação do cromossomo X (ICX) é estudada no laboratório Heard 6. Neste processo, um dos cromossomas X 2 na fêmea é inactivado. O não-codificante XIST transcrição reveste o cromossoma X, a partir do qual ele é expresso em células do sexo feminino e provoca o silenciamento da maioria dos genes. Utilizando ARN FISH,transcritos nascentes de genes ligados ao X pode ser investigado como pode a acumulação de Xist ARN no cromossoma X inactivo (XI). Descrevemos aqui um procedimento para executar RNA FISH em seções de embriões pós-implantação e em culturas de curto prazo da EPC. Este protocolo adaptado a partir dos que foram utilizados para estudar ICX em diferenciação de células estaminais embrionárias fêmeas e embriões pré-implantação 7-11. Nós fornecemos exemplos de ICX em embriões femininos in vivo, assim como in vitro CTGs.
procedimentos com animais foram realizados de acordo com o cuidados com os animais institucional aprovado e usar comitê dos protocolos Institut Curie (CEEA-IC) (C 75-05-18). O trabalho também foi realizado sob a aprovação do Ministério do Ensino Superior e da Investigação francês para o uso de Organismos Geneticamente Modificados (número do contrato 5549CA-I).
1. Preparação de secções de criostato
2. Preparação de CTGs Secundário
3. RNA FISH
NOTA: Os protocolos são baseados naqueles descritos para células-tronco embrionárias (CES) em Chaumeil et al, 8 e Pollex e Heard 13..
4. Microscopia e Análise
CTGs podem ser identificados em secções de E7 por coloração DAPI, devido à sua localização no conceptus e o seu tamanho grande. Isto é ilustrado na Figura 1A em um corte longitudinal. ARN de FISH foi realizada em tais secções embrionárias, a fim de estudar a inactivação do cromossoma X nesta linhagem extra-embrionárias.
Várias lâminas ou lamelas podem ser processadas ao mesmo tempo. Ao utilizar diferentes corantes para rotular o ARN de diferentes genes, pode-se detectar transcritos primários diferentes no mesmo núcleo. Pelo menos 2 sondas podem ser misturados em conjunto, por exemplo, acoplado a Xist SG (sinal verde) e acoplado a ATRX SR (sinal vermelho). Um exemplo de uma TGC fêmea é mostrado na Figura 1B, onde 2 outras linhagens são representados, o embrião propriamente dito (E) e endoderma visceral (VE). Um núcleo TGC é mostrada Xist com ARN cobrindo o Chrom Xosome que é inativado (Xi), enquanto o outro cromossomo X que está ativa (Xa) exibe alguns pontinhos. Genes ATRX transcritos primários ligados ao X são expressos a partir do cromossoma X activo (não decorado por Xist) em várias cópias, devido a endoreplication. Isto ilustra monoalélicos expressão por exemplo, inactivação de ATRX em um cromossomo X.
Desde CTGs são heterogéneos no tamanho, como ilustrado na Figura 2B, só as mais importantes são registados. Três sondas podem também ser utilizadas, tal como ilustrado na Figura 2C para CTGs secundárias. Neste caso, Xist -SG (verde), dois genes ligados ao X: G6PD -SR (vermelho) e Huwe1-Cy (magenta) foram analisadas ao mesmo tempo no mesmo núcleo. Enquanto G6PD é monoallelically expressa como mostrado aqui (e previamente mostrado na CTGs secundárias 3) Huwe1 é biallelically expressa demonstrando a sua property escapar XCI. Endoreplication, com vários pontinhos seja, transcrições de nascentes cópias, também é evidente.
Figura 1. expressão transcrito primário em CTGs de E7 seção embrionária do sexo feminino. (A) Corte longitudinal do concepto E7 coradas com DAPI. O embrião e tecidos extra-embrionárias são cercados pelo tecido mãe, a decídua. A localização dos diferentes linhagens é feito mediante a coloração DAPI com objectiva 5X. CTGs são identificados devido ao seu grande tamanho. Ch, chorion, E, embrião, EPC, cone ectoplacental, VE, endoderme visceral, TGC, as células trofoblásticas gigantes. Barra de escala = 100 pm. (B) Maior ampliação da área de box-in em A (objetiva 63X) RNA FISH. ATRX transcrito primário em RNA vermelho e Xist em verde são visualizados no 3 linhagens = E, VE, TGC. Scale barra = 10 mm. Exemplo de um in vivo TGC onde ATRX é monoallelically expressa (Xa, ponta de seta) e em silêncio sobre o Xist -Revestido cromossomo X (Xi); vários sinais ATRX visto na Xa são devido a endoreplication. clone ATRX = ONT RP23-260I15. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2. expressão transcrito primário em CTGs secundários derivados de EPC. (A) Vista geral de crescer CTGs secundário (objectivo x5). Barra de escala = 100 pm. (B) Asterisk indicam exemplo de CTGs de acordo com seu tamanho (objetiva de 10X). Barra de escala = 60 mm. (C) Exemplo de uma fêmea secondary TGC RNA FISH com o uso de 3 sondas (doma Xistem em verde, cobrindo o cromossomo X inativado: Xi) mostrando endoreplication da G6PD e Huwe1 transcritos primários (vários pontinhos, em vermelho e magenta). Enquanto G6PD é expressa monoallelically, expressão Huwe1 é bialélico neste núcleo Huwe1 = clone BAC RP24-157H12;. G6PD = BAC clone RP23-13D21. Xi = seta; Xa = seta (objetiva 63X). Barra de escala = 10 mm. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
ARN nascente FISH é um método fácil e sensível para a análise de células isoladas de actividade de transcrição em tecidos embrionários, em diferentes estádios de desenvolvimento. O poder dessa abordagem é a capacidade de identificar diferentes linhagens embrionárias em qualquer fase particular de acordo com critérios morfológicos. No entanto, este também exige que o fundo mínimo de fluorescência está presente. Qualquer fundo torna a identificação de diferentes regiões embrionárias e tipos de células de desafio. Para assegurar fundo mínima, existem dois passos críticos neste protocolo. A primeira é a qualidade do criocorte e o segundo é a eficiência (relação sinal-ruído) do ARN de peixe, que depende do nível de expressão do gene e a qualidade da sonda. Para este último, as sondas são, por conseguinte, sempre testada em células cultivadas sobre lamelas de cobertura (células estaminais embrionárias ou células somáticas) anteriores para uso em secções.
Neste protocolo, nós fornecemos the técnicas necessárias para realizar a análise de FISH ARN em CTGs a partir de dois tipos diferentes de preparação da amostra (secções em criostato e culturas primárias de explantes embrionárias). Tal análise única célula permite mudanças dinâmicas na expressão do gene em diferentes estágios de pós-implantação a ser avaliadas.
Os métodos que descrevemos para gerar CTGs secundário (em E7-7.5 estágios pós-implantação) foram utilizados em nosso laboratório para estudar os padrões de inativação do cromossomo X de uma linhagem extra-embrionária, que é constituído de CTGs em estágios pós-implantação. desenvolvimento extra-embrionárias em roedores depende da diferenciação de CTGs. Com efeito, CTGs são essenciais para o desenvolvimento da placenta e, assim, embrionária. Defeitos na diferenciação TGC causar letalidade embrionária (para revisão ver referência 15). A atividade transcricional de CTGs usando RNA FISH nos permitiu demonstrar um estado de inativação do cromossomo X incomum de tal tipo de células durante o desenvolvimento do mouse 3.
Os métodos aqui apresentados, para obter e estudar CTGs secundárias pode ser aplicado para estudar vias moleculares no desenvolvimento das importantes tecidos extra-embrionárias que fazem parte de, tanto em ratos normais e mutantes. Estas abordagens podem ser adaptados para investigar o desenvolvimento TGC em outros mamíferos. Nossa análise envolveu o uso de embriões selvagens tipo de rato que nos permite avaliar a atividade transcricional de vários genes em in vivo CTGs e em in vitro CTGs derivados de explante EPC. Este método pode ser estendido para a análise de ratinhos transgénicos e / ou por adição de moléculas de inibidor no meio de cultura. Temos utilizado com sucesso este método de RNA FISH em outro tipo de CTGs, como CTGs primários que aparecem em um estágio inicial de desenvolvimento rato, blastocistos E3.0, que podem ser cultivados individualmente por 4-5 dias durante o qual desenvolvidos conseqüência, os ICM estar rodeado por grandes CTGs primários 16,17. transcritos nascentes para diferentesgenes, bem como Xist poderia ser visualizados e quantificados utilizando a abordagem FISH mesma RNA 3.
Imunofluorescência combinadas e ARN peixe também pode ser realizada em secções de crióstato, bem como in vitro em cultura CTGs 3. Isto demonstra que o método é bastante robusta, como transcritos primários são altamente susceptíveis à degradação e não é um requisito absoluto de RNase compostos livres. IF / RNA FISH fornece informações adicionais sobre os níveis de transcrição, localização celular e expressão da proteína, ao mesmo tempo em uma determinada célula. Embora, as secções de tecido embebidas em parafina foram previamente utilizados para detectar o ARN nascente em tumores humanos, mantendo a morfologia do tecido 18, nas nossas mãos, as secções do crióstato são mais apropriados para preservar tanto o ARN nascente e os epítopos necessários para a detecção de anticorpos durante imunofluorescência .
Em adição ao ARN de FISH, seguindo immunofluorescence, DNA cromossómico de FISH também pode ser realizada em CTGs secundárias usando sondas marcadas com fluorocromos, semelhantes aos utilizados para o ARN PEIXES 3. As sondas fluorescentes podem ser tanto plasmídeos fosmids / ou BACs, dUTPs marcados com fluorescentes como usado aqui, e descritos em Chaumeil et ai., 8. Alternativamente, os oligonucleótidos marcados com fluorescência pode ser utilizado 19. Uma vez que o ADN FISH não requer Strand-especificidade, as sondas de oligonucleótidos podem ser concebidas para atingir qualquer uma das duas cadeias complementares na região alvo. As sondas de DNA ramificado, em que a amplificação do sinal é conseguida por dois ciclos sequenciais de sondas específicas e amplificador também pode ser utilizada para melhorar a relação sinal-ruído de 20 sinais de FISH. Alternativamente, as sondas de ARN, tais como ribossondas podem ser usados, embora em nossas sondas baseadas em ADN garantir um melhor compromisso entre a qualidade do sinal, a especificidade e a facilidade de utilização.
Finalmente, acquisiti imagem 3Dem é essencial, a fim de obter a informação espacial requerida nestas células grandes, e pode ser realizada utilizando uma variedade de microscópios de fluorescência, tal como o microscópio ApoTome, ou microscópios de epifluorescência, com desconvolução, tais como o DeltaVision (GEH), ou outros microscópios adequado para secções de tecido de imagem, e grandes (> 20 mm) CTGs. Deve notar-se que, para os loci de ADN de cópia única, o sinal detectado ponteada por FISH ARN nascente ou FISH ADN pode não ser prontamente detectados por microscopia confocal.
Em conclusão, os métodos aqui descritos devem ser úteis tanto para a análise pormenorizada de TGS num contexto de desenvolvimento, mas também em outras situações de doença. Muitos genes que estão envolvidos no desenvolvimento e na função TGC em roedores são conservadas entre roedores e seres humanos, tais como factores de transcrição, proteases e moléculas de adesão celular 21. Rato CTGs são um modelo celular para genes que estudam que regulam o desenvolvimento de uma placentad, portanto, dar insights sobre doenças da placenta humana. Além disso, devido ao facto de que estas células são endoreplicating e uma vez que algumas células cancerosas envolver programas endocycle, além de processos de amplificação de genes, os métodos que descrevem deve também ser útil nas investigações de células individuais necessários para explorar mecanismos que conduzem ao genoma instabilidade em células cancerosas .
The authors have nothing to disclose.
Agradecemos Sophie Gournet para obter ajuda com ilustrações, Julie Chaumeil para a leitura do manuscrito, a instalação de alojamento dos animais e da plataforma de imagem da Unidade. Este trabalho recebeu apoio no âmbito do programa «Investissements d'Avenir» lançado pelo Governo francês e implementado pela ANR com as referências ANR-10-LabX-0044 e PSL ANR-10-IDEX-0001-02, o EpiGeneSys FP7 não. 257082 Rede de Excelência para EH, uma ERC Avançada Investigator adjudicação, no. 250367 e da UE FP7 SYBOSS conceder nenhuma. 242129 a EH Os autores gostariam de reconhecer o Celular e Tecidual plataforma de imagem da Genética e Departamento de Biologia do Desenvolvimento (UMR3215 / U934) do Institut Curie, membro da France-BioImaging (ANR-10-InsB-04), para obter ajuda com a luz microscopia.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Stereomicroscope | Nikon | SMZ 1500 | |
Stereomicroscope | Zeiss | Stemi SV6 | |
Scissors Pascheff-Wolff | Moria | MC19 | |
Dumont #5 forceps | Roth | PK78.1 | |
4-well tissue culture dishes | Nunc | 176740 | |
60 mm Petri dishes Falcon | Dutsher, France | 353004 | |
100 mm Petri dishes Falcon | Dutsher, France | 353003 | |
Coverslips 18 mm x 18 mm | VWR | 631-1331 | |
Coverslips 22 mm x 22 mm | VWR | 631-0125 | |
12 mm glass round coverslips | Harvard apparatus | 64-0712 | |
Slides Superfrost plus | VWR | 631-9483 | |
4-slide Transport box Lockmailer | Dutsher, France | 40684 | |
Cryotubes 1.8 ml Corning | Fisher Science | 10418571 | |
Glass Coplin staining jars | Fischer Scientific | W1561L | |
TissueTek O.C.T compound | VWR | 4583 | |
RPMI 1640 medium | Invitrogen | 61870 | |
Phosphate buffered saline (PBS) | Sigma-Aldrich | D1408 | 10x is used |
Water | Sigma-Aldrich | W3500 | |
Paraformaldehyde | Panreac Quimica, Spain | 141451 | 3% in PBS |
Triton-X-100 | Euromedex | 2000-A | 0.5% final |
Vanadyl ribonucleoside complex (VRC) | New England Biolabs, USA | S1402S | |
Sodium dextran sulfate | Sigma-Aldrich | D8906 | |
Bovine serum albumin (BSA) | New England Biolabs, USA | B9001S | |
Formamide | Sigma-Aldrich | 47671-1L-F | aliquots kept at -20 °C |
Illustra TempliPhi Kit Construct (Kit MDA) | Dutsher, France | 25-6400-80 | |
Nick translation kit | Abbott, USA | 07J00-001 | |
20x SSC buffer concentrate | Sigma-Aldrich | S6639 | |
Spectrum green dUTP | Abbott, USA | 02N32-050 | |
Spectrum red dUTP | Abbott, USA | 02N34-050 | |
Cy-5 dUTP | Dutsher, France | PA55022 | |
Mouse Cot-1 DNA | Invitrogen | 18440016 | |
DNA, MB grade | Invitrogen | Roche | DNA from fish sperm |
4′,6-diamidino-2-phenylindole dihydrochloride | Sigma-Aldrich | D9564 | DAPI |
Glycerol | Sigma-Aldrich | G9012 | |
p-phenylenediamine | Sigma-Aldrich | 695106 | |
Centrifuge 5417R | Eppendorf, Germany | molecular biology grade | |
Eppendorf concentrator plus | Eppendorf | ||
Eppendorf Thermomixer comfort | Eppendorf | ||
Liquiport Liquid pump | KNF Neuberger, Trenton, USA | ||
Shake'N'Bake Hybridization oven | Boekel Scientific, USA | ||
Cryostat | Leica | CM3050 |
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