Мы вывели стратегии для обнаружения последовательного включения тимидина аналогов (CldU и ПИН) в тканях взрослых мышей количественно двух последовательных раундов деления клеток. Эта стратегия полезна для обнаружения обновления клеток долгоживущих тканей, онкогенных трансформации, или транзит-усилительных элементов.
Точное измерение деления клеток является фундаментальной проблемой в экспериментальной биологии, которая становится все более сложной, когда медленно делящиеся клетки, анализируются. Основанная методов обнаружения деления клеток включает прямой визуализации непрерывным микроскопии в клеточной культуре, размывание витальных красителей, таких как карбоксифлуоресцеина ди-aetate сукцинимидил эфира (CFSE), иммуно-обнаружение митогенных антигены, такие как Ki67 или PCNA, и тимидина аналогов. Тимидина аналоги можно обнаружить с помощью различных методов, включая радио-детектирования тритием тимидина, иммуно-обнаружения бром-дезоксиуридина (BrdU), хлор-дезоксиуридина (CldU) и йод-дезоксиуридина (ПИН) и химического обнаружения этинил-дезоксиуридина (EDU). Мы вывели стратегии для обнаружения последовательного включения различных аналогов тимидина (CldU и ПИН) в тканях взрослых мышей. Наш метод позволяет исследователям точно количественно двух последовательных раундов деления клеток. Благодаря оптимизации иммуноокрашивания протоколов наш подход может обнаружить очень низкие дозы тимидина аналогов вводят через питьевую воду, безопасную для управления мышам в течение длительных периодов времени. Следовательно, наш метод может быть использован для обнаружения обновления клеток в очень долгоживущих тканей. Оптимальное immunofluoresent результаты окрашивания могут быть достигнуты в нескольких типов тканей, в том числе поджелудочной железы, кожи, кишечника, печени, надпочечников, семенников, яичников, щитовидной железы, лимфатических узлов и мозга. Мы также применили этот метод для определения онкогенных преобразования в тканях. У нас есть дальнейшие применил эту технику, чтобы определить транзит-усилительных клетки способствуют росту и обновлению тканей. В этом смысле, последовательное введение аналогов тимидина представляет собой новый подход для изучения происхождения и выживания клеток, участвующих в тканевого гомеостаза.
1. Маркировка тканей с CldU и ПИН
2. Ткань Урожай, фиксации, и слайд-подготовка
3. Обезвоживание, пермеабилизации, и антиген поиска
4. Первичные и вторичные антитела
5. Работа с изображениями и анализ
6. Представитель Результаты
Мы последовательно помечены 6-недельных самок мышей с CldU в течение одной недели, а затем ПИН в течение двух недель, после чего немедленно жертву. Pancreata окрашивали для выявления CldU, ПИН, и инсулин (ткани антиген), а также DAPI. Островки были равномерно окрашенные с инсулином. CldU окрашенных ядер отличие от ПИН окрашенных ядер (рис. 2). Многие ядра за пределами островка были CldU ПИН совместно положительный (рис. 2, внизу справа, белые стрелки). Одного инсулина положительные ячейки было ядерное окрашивание для CldU и ПИН (рис. 2, внизу справа, пурпурный стрелкой).
Мыши. Все эксперименты с мышами проводились в соответствии с руководящими принципами IACUC комитета детской больнице Филадельфии. Женский B6.129 F1 мышей дикого типа были приобретены у Taconic (Germantown Нью-Йорк), который находится на объекте лабораторных животных при Детской больницы Филадельфии, и кормили мышей Диета 5015 от PMI Nutrition International (Richmond. штат Индиана).
Маркировка стратегии. Называя первое мероприятие деление клеток с CldU (отмечены зеленым в этой схеме), а второе деление клеток с потребителями инъекционных наркотиков (отмечен красным в этой схеме), последовательное деление клеток приводит к со-меченых клеток с обеих CldU и ПИН (зеленый / красный) .
Представитель результаты тимидина маркировки поджелудочной обновления клеток в мышах. Иммунофлуоресцентного образ мыши поджелудочной железы с островка Лангерганса в центре. Мышь был проникнут CldU в течение 1 недели, а затем ПИН в течение 2 недель в питьевой воде до немедленного жертвоприношения. Поджелудочная железа образец был обработан, как описано в протоколе. 40x цель изображений, с различными слоями отображается подходит для подсчета голосов. Объединенный изображения содержат DAPI (белый) CldU (зеленый), ПИН (красный), инсулин (желтый). (Верхний, левый) DAPI и инсулина. (Верхний правый) CldU и инсулина. (Ниже, слева), ПИН и инсулина. (Ниже, справа) CldU, ПИН, и инсулина. Шкала бар: 100 мкм.
Рисунок 1. Маркировка стратегии. Называя первое мероприятие деление клеток с CldU (отмечены зеленым в этой схеме), а второе деление клеток с потребителями инъекционных наркотиков (отмечен красным в этой схеме), последовательное деление клеток приводит к со-меченых клеток с обеих CldU и ПИН (зеленый / красный) .
Рисунок 2. Представителю результаты тимидина маркировки поджелудочной обновления клеток в мышах. Иммунофлуоресцентного образ мыши поджелудочной железы с островка Лангерганса в центре. Мышь был проникнут CldU в течение 1 недели, а затем ПИН в течение 2 недель в питьевой воде до немедленного жертвоприношения. Поджелудочная железа образец был обработан, как описано в протоколе. 40x цель изображений, с различными слоями отображается подходит для подсчета голосов. Объединенный изображения содержат DAPI (белый) CldU (зеленый), ПИН (красный), инсулин (желтый). (Верхний, левый) DAPI и инсулина. (Верхний правый) CldU и инсулина. (Ниже, слева), ПИН и инсулина. (Ниже, справа) CldU, ПИН, и инсулина. Шкала бар: 100 мкм.
Наш подход к тимидина подход к маркировке обновления клеток имеет много потенциальных применений в области биомедицинских исследований. На сегодняшний день мы сосредоточены на поджелудочную железу, но мы так же применили эту стратегию для изучения обновления клеток кожи, кишечника, печени, надпочечников, почек, семенников, яичников, щитовидной железы, лимфатических узлов, кроветворения, и головной мозг 1. Потому что клетка оборота варьируется от ткани к ткани, маркировка стратегии должны быть настроены, чтобы получить наиболее убедительную информацию от органов, представляющих интерес. Моррисон и его коллеги использовали CldU и ПИН в течение 1 дня каждый маркировать кроветворения 2. Кун и коллеги используют CldU и ПИН в течение 4 дней каждый обнаружить деления клеток в миокард регенерирующим 3. В отличие от этого, мы использовали CldU и ПИН на срок до 9 месяцев общий для обозначения базально обновления клеток в панкреатических островков, ткани с минимальным оборотом клетки как животное возрасте 1,4-6. Наиболее очевидный потенциал применения наших маркировки стратегия проведения исследований, чтобы определить обновления клеток в тканях гомеостаза. Но наша методика имеет и ряд других потенциальных применений. Например, мы недавно применил этот метод для определения онкогенных преобразования в тканях, где основными областями повышенной репликации можно легко определить по увеличились включение CldU или ПИН 5. Моррисон и его коллеги использовали CldU и ПИН в течение 1 дня каждый, чтобы проверить на этикетке сохраняя поведение кроветворных стволовых клеток 2. Мы также применяется последовательная маркировка аналогом тимидина, чтобы определить транзит-усилительных клетки способствуют росту и обновлению тканей 1. В этом приложении последовательное введение аналогов тимидина представляет собой новый подход для изучения происхождения и выживания клеток, участвующих в тканевого гомеостаза.
Тимидина аналогов не должна быть использована без осторожности. Синтетические аналоги тимидина имеют потенциал токсичности для деления клеток, и их использование теоретически может нарушать обновления клеток у растущих животных. Тимидина аналогов были использованы в качестве агентов radiosensitizing для больных раком, и может замедлить обновления клеток. Таким образом, мы призываем следователей осторожно исследовать потенциальные токсические эффекты в тканях, представляющих интерес. Например, Trumpp и его коллеги обнаружили, что системные BrdU может заставить гемопоэтических стволовых клеток ввести клеточного цикла 7. Например, Раттер и его коллеги отметили, что высокие дозы аналогов тимидина являются токсичными для развивающихся поджелудочной железы 8. Совсем недавно Hellerstein и его коллеги из KineMed, Inc обнаружили, что BrdU администрации замедляет внутри островка распространения на 16-25% с помощью собственной тяжелой техникой маркировке воды 9. Вся подготовка островок используется Hellerstein и коллег содержится много других эндокринных и не эндокринных типов клеток, которые могут составлять целых 50% от общей подготовки островок. Тем не менее, мы находим, что длительная инфузия BrdU не влияет на бета-клеточной пролиферации у молодых взрослых мышей, если судить по выражению Ki67 4. Кроме того, долгосрочные администрации CldU и ПИН-видимому, не ухудшать бета расширения клеточной массы 1. Кроме того, бета ставки пролиферации клеток эквивалентны между мышами помечены BrdU в течение длительных периодов времени и мышей, которые только маркировку, указывающую на несколько часов (ставки приведены к эквивалентной периоды времени). Вместе взятые, эти результаты позволяют предположить, что мыши, можно смело переносить долгосрочных низких доз администрации тимидина аналогов. Тем не менее, мы не можем исключить потенциальную токсичность тимидина аналогов в рост клеток поджелудочной железы бета-тестирования. В результате, мы продолжаем выполнять элементы управления при маркировке мышей с аналогами тимидина, и призываем другие исследователи, чтобы сделать то же самое.
Наша методика последовательной маркировки аналог тимидина не без ошибок и технических проблем. В результате, контроль слайды особенно важны. Мы сформировали контроль слайды, которые состоят из различных тканей с 1) Мыши, которые были только маркированы CldU;.. 2) Мыши, которые были только помечены с потребителями инъекционных наркотиков;. 3) Мыши, которые были последовательно помечены CldU а затем ПИН;. 4) Мыши, которые были помечены последовательно в обратном порядке, сначала с ПИН, а затем CldU;. 5) Мыши, которые макет помечены только воду. При обучении на этикетке с CldU и ПИН, следователи должны всегда выполнять весь протокол со всеми 5 выше набора слайдов из тканей, представляющих интерес.
Незначительные перекрестной реактивности между CldU и ПИН печально, но неизбежным недостатком маркировки с обоими тимидина аналогов. CldU и ПИН методика основана на различиях в сродство между антисыворотки, которые первоначально были производным от BrdU у разных видов (мыши и крысы). Наш протокол, в то время как громоздкие, предназначена для сведения к минимуму такой перекрестной реактивности. Следовательно, призывают к осторожности среди исследователей, которые считают, пропуская шаг (ы) протокол. В частности, мы имеемстолкнулись с проблемами со средним антисыворотки, которые крест реактивной между мыши и крысы. Это может быть сведен к минимуму за счет использования сыворотки Джексон, который полностью кросс-адсорбированная между мыши и крысы.
Иногда мы не в состоянии адекватно обнаружить тимидина. В таких случаях крайне важно использовать слайды контроль чтобы определить, какой реагент или шаг не работала. Трудности, как правило, из-за плохой аликвоты сыворотки, сухие слайды, или неадекватного ядерной пермеабилизации. Мы не смогли успешно этикетку развивающихся эмбрионов с потребителями инъекционных наркотиков. Таким образом, не все ткани могут быть проницаемы для ПИН.
Альтернативы CldU и ПИН для двойной маркировки аналога тимидина на горизонте. Эду (5-этинил-2 дезоксиуридина) может быть субстратом для меди катализируемой нажмите химии обнаружения 10,11. Методы обнаружения EDU не требуют разделения цепей ДНК, и, таким образом, очень поддаются анализу с помощью проточной цитометрии 12. EDU совместимо, но не пересекают реакцию с BrdU 10. EDU была использована для количественного обновления клеток различных тканей мыши в том числе бета-клеток поджелудочной железы 13, кишечных клеток L 14 и Эпидермис 15. EDU является довольно дорогим на данный момент ($ 1000 США за 500 мг). Тем не менее, Эду обнаружения представляется гораздо более чувствительны, чем BrdU обнаружения 10. Таким образом, это может быть экономически целесообразным объединить EDU и BrdU вместо CldU и ПИН. Этот метод может также позволить обнаружение трех раундов деления клеток у мышей трижды, предназначенного для EDU, CldU и ПИН.
Таким образом, наша методика последовательной маркировки аналог тимидина является новый подход к выявлению обновления клеток. Мы надеемся, что наш подход позволяет другим ученым для более точного количественного клеточного деления, и ожидать, что оно откроет новые парадигмы в тканевого гомеостаза.
Поддержка JDRF, NIH (R01-DK081469), штата Пенсильвания (Центр передовых технологий в регенеративной медицине грант 4100043362), март Dimes (Василий О'Коннор Starter научный сотрудник Award), и Университета Пенсильвании пилотных DERC и технико-экономическое гранта (DK19525).
Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
---|---|---|---|---|
Name | Company | Catalog Number | Comments | |
5-chloro-2-deoxyuridine (CldU) | MP Biomedical | 0210547891 | ||
5-Iodo-2-deoxyuridine (IdU) | MP Biomedical | 0210035701 | ||
4% Paraformaldehyde | USB | 19943 | ||
10% Buffered Formalin | Fisher Scientific | 23-427-098 | ||
XYLENES | VWR | EM-XX0060-4 | ||
Ethanol, Anhydrous (Histological) | Fisher Scientific | A405P-4 | ||
PBS, 10X Powder Concentrate | Fisher Scientific | BP665-1 | ||
Triton –X-100 | Fisher Scientific | BP151-500 | ||
Hydrochloric Acid | VWR | BDH3028-2.5LG | ||
Normal Donkey Serum | Jackson ImmunoResearch | 017-000-121 | ||
Mouse Anti BrdU | BD Pharmingen | 347580 | ||
Rat mab anti BrdU | Accurate Chemical | OBT0030 | ||
Cy2 donkey anti-rat | Jackson Immuno | 712-225-153 | Fully adsorbed secondaries from Jackson (minimal cross reactivity). | |
Cy5 donkey anti-mouse | Jackson immuno | 715-175-151 | See above | |
Glass Cover Slips | Sigma-Aldrich | C9056-1CS | ||
YFP Filter | Chroma | 49003 ET EYFP | Reduces auto-fluorescence in Cy2 channel | |
Cy3 Filter | Chroma | 49004 ET Cy3 | ||
Cy5 Filter | Chroma | 49006 ET Cy5 | ||
ORCA ER Microscope Camera | Hamamatsu | C4742-95-12ER | Excellent detection of fluorophores | |
ProLong Gold antifade reagent | Invitrogen | P36930 | Do not use Vectashield (toxic to cyanine dyes). |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены