Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Этот протокол адаптирует измерения клеточного цикла для использования в платформе массовой цитометрии. Благодаря многопараметрическим возможностям массовой цитометрии прямое измерение включения йода позволяет идентифицировать клетки в S-фазе, в то время как маркеры внутриклеточного цикла позволяют характеризовать состояние каждого клеточного цикла в различных экспериментальных условиях.
Регуляция фазы клеточного цикла является важным аспектом клеточной пролиферации и гомеостаза. Нарушение регуляторных механизмов, регулирующих клеточный цикл, является особенностью целого ряда заболеваний, в том числе онкологических. Изучение клеточного цикла требует способности определять количество клеток в каждой части прогрессии клеточного цикла, а также четко разграничивать каждую фазу клеточного цикла. Появление массовой цитометрии (MCM) обеспечивает огромный потенциал для высокопроизводительного анализа отдельных клеток посредством прямых измерений элементарных изотопов, а разработка метода измерения состояния клеточного цикла с помощью MCM еще больше расширяет полезность MCM. Здесь мы описываем метод, который непосредственно измеряет 5-йодо-2'-дезоксиуридин (IdU), аналогичный 5-бром-2'-дезоксиуридину (BrdU), в системе MCM. Использование этого MCM на основе IdU дает несколько преимуществ. Во-первых, IdU быстро включается в ДНК во время ее синтеза, что позволяет надежно измерять клетки в S-фазе с инкубацией всего за 10-15 минут. Во-вторых, IdU измеряется без необходимости вторичных антител или необходимости деградации ДНК. В-третьих, окрашивание IdU можно легко комбинировать с измерением циклина B1, фосфорилированного белка ретинобластомы (pRb) и фосфорилированного гистона H3 (pHH3), что в совокупности обеспечивает четкое разграничение пяти фаз клеточного цикла. Комбинация этих маркеров клеточного цикла с большим количеством параметров, возможных с MCM, позволяет комбинировать их со многими другими показателями.
Масс-цитометрия позволяет обнаруживать около 40 параметров, используя преимущества высокого разрешения и количественного характера масс-спектроскопии. Антитела, меченные металлами, используются вместо флуорофорных конъюгированных антител, которые допускают большее количество каналов и производят минимальный побочный эффект 1,2. MCM имеет преимущества и недостатки в отношении анализа клеточного цикла по сравнению с проточной цитометрией. Одним из основных преимуществ MCM является то, что большое количество параметров позволяет одновременно измерять состояние клеточного цикла в большом количестве иммунофенотипически различных типов Т-клеток в очень гетерогенных образцах. MCM успешно используется для измерения состояния клеточного цикла при нормальном кроветворении в костном мозгечеловека 3 и трансгенных мышиных моделях дефицита теломеразы4. Анализ состояния клеточного цикла при остром миелоидном лейкозе (ОМЛ) показал, что клеточный цикл коррелирует с известными реакциями на клиническую терапию, обеспечивая понимание in vivo функциональных характеристик, которые могут информировать о выборе терапии5. Вторым преимуществом массового цитометрического анализа клеточного цикла является возможность измерения большого количества других функциональных маркеров, которые могут быть коррелированы с состоянием клеточного цикла. Недавняя работа смогла коррелировать синтез белка и РНК с состоянием клеточного цикла с помощью IdU и меченных металлами антител к BRU и рРНК6. Такой высокопараметрический анализ, измеряющий состояние клеточного цикла в многочисленных популяциях в континууме дифференцировки, был бы практически невозможен с современной технологией проточной цитометрии. Основным недостатком MCM является отсутствие сопоставимых красителей ДНК или РНК, используемых во флуоресцентной проточной цитометрии (например, DAPI, Hoechst, Pyronin Y и т. Д.). Флуоресцентные красители могут давать относительно точные измерения содержания ДНК и РНК, но эта точность возможна только благодаря изменениям флуоресцентных свойств этих красителей, которые происходят при интеркаляции между нуклеотидными основаниями. Таким образом, анализ MCM не может измерить содержание ДНК или РНК с аналогичной точностью. Вместо этого массовый цитометрический анализ клеточного цикла основан на измерениях белков, связанных с состоянием клеточного цикла, таких как циклин B1, фосфорилированный белок ретинобластомы (pRb) и фосфорилированный гистон H3 (pHH3) в сочетании с прямым измерением атома йода от включения IdU в клетки S-фазы. Эти два подхода к измерению дают очень похожие результаты во время нормальной клеточной пролиферации, но потенциально могут быть диссонирующими, когда прогрессирование клеточного цикла нарушается.
Измерение количества клеток в каждой фазе клеточного цикла важно для понимания нормального развития клеточного цикла, а также нарушения клеточного цикла, которое обычно наблюдается при раке и иммунологических заболеваниях. MCM обеспечивает надежное измерение внеклеточных и внутриклеточных факторов с использованием метенных металлом антител; однако измерение S-фазы было ограничено, поскольку интеркалятор ДНК на основе иридия не мог различать 2N и 4N ДНК. Чтобы определить фазы клеточного цикла, Бехбехани разработал метод, в котором используется IdU с массой 127, который попадает в диапазон массового цитометра и позволяет напрямую измерять клетки в S-фазе3. Это прямое измерение обходит необходимость во вторичных антителах или использовании денатурирующих ДНК агентов, таких как кислота или ДНКаза. В сочетании с маркерами внутриклеточного цикла он обеспечивает высокое разрешение распределения клеточного цикла в экспериментальных моделях.
Этот протокол адаптирует измерения клеточного цикла из общих протоколов проточной цитометрии для MCM. Наши методы обеспечивают удобный и простой способ включения параметров клеточного цикла. Для включения образцов IdU in vitro требуется всего от 10 до 15 минут инкубации при 37 ° C, что короче, чем у большинства протоколов окрашивания BrdU, которые рекомендуют время инкубации в несколько часов 3,7. Образцы, включенные в IdU и BrdU, могут быть зафиксированы с помощью протеомного стабилизатора, а затем храниться в течение некоторого времени в морозильной камере с температурой -80 °C. Это позволяет архивировать большое количество образцов, окрашенных IdU, для пакетного анализа без снижения качества образцов.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
1. Подготовка запасов IdU
2. Инкубация IdU и сохранение образцов
3. Окрашивание образцов для массовой цитометрии
4. Работа масс-цитометра
ПРИМЕЧАНИЕ: Операция массовой цитометрии может быть специфической для машины. Перед началом работы всегда рекомендуется ознакомиться с руководством пользователя CyTOF. Кроме того, в настоящее время есть две статьи JoVE, посвященные запуску и техническому обслуживанию машин 9,11.
5. Анализ данных
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Используя клетки HL-60 и аспират костного мозга человека, можно показать, как экспериментальные условия могут влиять на распределение и анализ клеточного цикла. Во-первых, необходимо разработать стратегию стробирования, чтобы продемонстрировать, как формируются фазы клеточного цикла.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Представленные здесь примеры демонстрируют, как использовать платформу MCM для анализа распределения клеточного цикла. Также было продемонстрировано, что анализ клеточного цикла чувствителен к экспериментальным условиям, таким как время и температура, что является важным соображение...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Доктор Бехбехани получает поддержку в поездках от Fluidigm. Fluidigm также закупила реагенты и материалы для лабораторного использования.
Авторы хотели бы поблагодарить Палака Сехри, Хусама Алхалайле, Сяочи Чанга и Джастина Либергера за их экспериментальную поддержку. Эта работа была поддержана Программой стипендий Pelotonia. Любые мнения, выводы и заключения, выраженные в этом материале, принадлежат автору (авторам) и не обязательно отражают мнения Программы стипендий Pelotonia».
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Bovine Serum Albumin (BSA) | Sigma | A3059 | Component of CSM |
Centrifuge | Thermo Scientific | 75-217-420 | Sample centrifugation |
Cleaved-PARP (D214) | BD Biosciences | F21-852 | Identification of apoptotic cells |
Cyclin B1 | BD Biosciences | GNS-1 | G2 Resolution |
Dimethylsulfoxide (DMSO) | Sigma | D2650 | Cryopreservative |
EQ Four Element Calibration Beads | Fluidigm | 201078 | Internal metal standard for CyTOF performance |
FACS Tube w/ mesh strainer | Corning | 08-771-23 | Cell strainer to remove clumps/debris before CyTOF run |
Fetal Bovine Serum (FBS) | VWR | 97068-085 | Cell culture growth supplement |
Helios | Fluidigm | CyTOF System/Platform | |
Heparin | Sigma | H3393 | Staining additive to prevent non-specific staining |
IdU (5-Iodo-2′-deoxyuridine) | Sigma | I7125 | Incorporates in S-phase |
Ki-67 | eBiosciences | SolA15 | Confirmation of G0/G1 |
MaxPar Multi Label Kit | Fluidigm | 201300 | Metal labeling kit, attaches metals to antibodies |
Microplate Shaker | Thermo Scientific | 88880023 | Mixing samples during staining |
Paraformaldehyde (PFA) | Electron Microscopy Services | 15710 | Fixative |
pentamethylcyclopentadienyl-Ir(III)-dipyridophenazine | Fluidigm | 201192 | Cell identification during CyTOF acquisition |
p-H2AX (S139) | Millipore | JBW301 | Detection of DNA damage |
p-HH3 (S28) | Biolegend | HTA28 | M-phase Resolution |
Phosphate Buffered Saline (PBS) | Gibco | 14190-144 | Wash solution for cell culture and component of fixative solution |
p-Rb (S807/811) | BD Biosciences | J112906 | G0/G1 Resolution |
Proteomic Stabilizer | SmartTube Inc | PROT1 | Sample fixative |
RPMI 1640 | Gibco | 21870-076 | Cell culture growth medium |
Sodium Azide | Acros Organics | AC447810250 | Component of CSM/Antibody buffer, biocide |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
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