Name: sequential in vivo imaging of osteogenic stem/progenitor cells during fracture repair
Uploaded: 2014-05-23T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Sequential In vivo Imaging of Osteogenic Stem/Progenitor Cells During Fracture Repair at JoVE.com

Vi takker C. Park for å lese manuskriptet. Dette arbeidet ble støttet av den NIAMS henhold Award Antall K01AR061434 og leukemi og lymfom Society Fellowship Award (5127-09) til DP og tilskudd av National Institutes of Health til CPL og DTS Innholdet er utelukkende ansvaret til forfatterne og ikke nødvendigvis representerer de offisielle visningene av National Institutes of Health.

En. Mus og Forbehandling Merk: Alle mus ble opprettholdt i patogen frie forhold og alle protokoller ble godkjent av Institutional Animal Care og bruk Committee (IACUC) ved Massachusetts General Hospital. All kirurgi bør utføres under sterile hjelp autoklaveres sterilt utstyr. MX1-Cre 15, Rosa26-loxP-stop-loxP-EYFP (Rosa-YFP), og Rosa26-loxP-stop-loxP-tdTomato (Rosa-tomat), var kjøpt fra Jackson Laboratories. Osteocalcin-GFP mus ble gitt av Dr. Henry Kro...

<ol>
	<li>Harada, S., Rodan, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Control+of+osteoblast+function+and+regulation+of+bone+mass.">Control of osteoblast function and regulation of bone mass.</a> Nature. 423, 349-355 (2003).</li><li>Manolagas, S. C., Parfitt, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+old+means+to+bone.">What old means to bone.</a> Trends Endocrinol Metab. 21, 369-374 (2010).</li><li>Khosla, S., Riggs, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pathophysiology+of+age-related+bone+loss+and+osteoporosis.">Pathophysiology of age-related bone loss and osteoporosis.</a> Endocrinol Metab Clin North Am. 34, 1015-1030 (2005).</li><li>Friedenstein, A. J., Chailakhyan, R. K., Latsinik, N. V., Panasyuk, A. F., Keiliss-Borok, I. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stromal+cells+responsible+for+transferring+the+microenvironment+of+the+hemopoietic+tissues.+Cloning+in+vitro+and+retransplantation+in+vivo.">Stromal cells responsible for transferring the microenvironment of the hemopoietic tissues. Cloning in vitro and retransplantation in vivo.</a> Transplantation. 17, 331-340 (1974).</li><li>Mendez-Ferrer, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mesenchymal+and+haematopoietic+stem+cells+form+a+unique+bone+marrow+niche.">Mesenchymal and haematopoietic stem cells form a unique bone marrow niche.</a> Nature. 466, 829-834 (2010).</li><li>Park, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Endogenous+Bone+Marrow+MSCs+Are+Dynamic,+Fate-Restricted+Participants+in+Bone+Maintenance+and+Regeneration.">Endogenous Bone Marrow MSCs Are Dynamic, Fate-Restricted Participants in Bone Maintenance and Regeneration.</a> Cell Stem Cell. 10, 259-272 (2012).</li><li>Schindeler, A., McDonald, M. M., Bokko, P., Little, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bone+remodeling+during+fracture+repair:+The+cellular+picture.">Bone remodeling during fracture repair: The cellular picture.</a> Semin Cell Dev Biol. 19, 459-466 (2008).</li><li>Holstein, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapamycin+affects+early+fracture+healing+in+mice.">Rapamycin affects early fracture healing in mice.</a> Br J Pharmacol. 154, 1055-1062 (2008).</li><li>Maes, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Osteoblast+precursors,+but+not+mature+osteoblasts,+move+into+developing+and+fractured+bones+along+with+invading+blood+vessels.">Osteoblast precursors, but not mature osteoblasts, move into developing and fractured bones along with invading blood vessels.</a> Dev Cell. 19, 329-344 (2010).</li><li>Grcevic, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+fate+mapping+identifies+mesenchymal+progenitor+cells.">In vivo fate mapping identifies mesenchymal progenitor cells.</a> Stem Cells. 30, 187-196 (2012).</li><li>O'Neill, K. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-computed+tomography+assessment+of+the+progression+of+fracture+healing+in+mice.">Micro-computed tomography assessment of the progression of fracture healing in mice.</a> Bone. 50, 1357-1367 (2012).</li><li>Kovar, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Near-infrared-labeled+tetracycline+derivative+is+an+effective+marker+of+bone+deposition+in+mice.">Near-infrared-labeled tetracycline derivative is an effective marker of bone deposition in mice.</a> Anal Biochem. 416, 167-173 (2011).</li><li>Mayer-Kuckuk, P., Boskey, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+imaging+promotes+progress+in+orthopedic+research.">Molecular imaging promotes progress in orthopedic research.</a> Bone. 39, 965-977 (2006).</li><li>Lo Celso, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Live-animal+tracking+of+individual+haematopoietic+stem/progenitor+cells+in+their+niche.">Live-animal tracking of individual haematopoietic stem/progenitor cells in their niche.</a> Nature. 457, 92-96 (2009).</li><li>Kuhn, R., Schwenk, F., Aguet, M., Rajewsky, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inducible+gene+targeting+in+mice.">Inducible gene targeting in mice.</a> Science. 269, 1427-1429 (1995).</li><li>Duran-Struuck, R., Dysko, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Principles+of+bone+marrow+transplantation+(BMT):+providing+optimal+veterinary+and+husbandry+care+to+irradiated+mice+in+BMT+studies.">Principles of bone marrow transplantation (BMT): providing optimal veterinary and husbandry care to irradiated mice in BMT studies.</a> Journal of the American Association for Laboratory Animal Science: JAALAS. 48, 11-22 (2009).</li><li>Tu, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Osterix+overexpression+in+mesenchymal+stem+cells+stimulates+healing+of+critical-sized+defects+in+murine+calvarial+bone.">Osterix overexpression in mesenchymal stem cells stimulates healing of critical-sized defects in murine calvarial bone.</a> Tissue Eng. 13, 2431-2440 (2007).</li></ol>

Reguleringen av skjelett stamceller kan være av stor betydning for å definere bedre metoder for å oppnå ben regenerering. Kvantitativ og sekvensiell avbildning på cellenivå har vært teknisk utfordrende. Selv om musen lang beinbrudd modellen har vært mye brukt og passer for biomekaniske studier 17, har sin dype vev beliggenhet, ujevn brudd størrelse, mykt vev skade, og anvendelsen av stabiliserende fixators begrenset sekvensiell intra bildebehandling. Her er en metode for å overvinne disse begrensnin...

Degenerative bein sykdommer og aldersrelaterte beintapet fører til en høy risiko for osteoporotiske brudd har blitt en stor utfordring i folkehelse en. Bone vedlikehold styres av bendannende osteoblaster og bein-resorbing osteoklaster. Defekter av bein forming celler er en viktig årsak til aldersrelatert bentap og degenerative bein sykdommer 2,3. Mens omfattende forskning har fokusert på forbedring av bruddtilheling, til oppdagelsen av pålitelige narkotika kurere degenerative bein sykdommer og for å reversere den svakhet av osteoporotiske brudd er fortsatt en viktig sak. Således studere kilden til skjelettdannende celler og deres kontrollmekanismer i benet regenerering og reparasjon tilveiebringer en ny innsikt for å øke skjelett regenerering og omvendt bentap sykdommer. Eksistensen av multipotente mesenchymale celler i benmargen er foreslått basert på identifisering av clonogenic populasjoner som kunne annerledesIate inn osteogent, adipogenic og chondrogenic linjene ex vivo fire. Nylig, flere studier har rapportert at skjelett / mesenchymale stamceller (SSCS / MSCS) er en naturlig kilde til osteoblaster og er kritiske for bein omsetning, ombygging, og brudd reparasjon 5,6 . I tillegg er våre avstamning-tracing studie viste at modne osteoblasts har en uventet kort halveringstid (~ 60 dager) og blir kontinuerlig etterfylles av sine stilk / stamceller i både normale homeostatiske og brudd reparasjon forhold seks. Imidlertid er in vivo identiteten av stamceller, og hvor slike celler reagerer på brudd skade og leverer bendannende celler er uklar. Derfor er det viktig å utvikle en fremgangsmåte som er i stand til å analysere migrering, proliferasjon og differensiering av endogene SSCS / MSC på under fysiologiske forhold. Fracture reparasjon er en multi-mobilnettet og dynamisk prosess regulert av en rekke kompleksecytokiner og vekstfaktorer 7. Den mest populære metode for fraktur-studier er å bruke en dyremodell med lang benbrudd og for å analysere ben ved ben seksjonering og immunofluorescent teknikker 8-10. Denne reparasjonsprosessen kan overvåkes av flere bildeteknikker inkludert mikro-CT 11, nær-infrarøde fluorescens 12, og kjemiluminescens avbildning 13.. Imidlertid har hver teknikk visse begrensninger, og det har ikke vært noen effektiv måte å overvåke SSCS / MSC-funksjon på cellenivå in vivo. Nylig har konfokal / to-foton intravital mikros blitt utviklet og brukt for å detektere transplanterte kreftceller og hematopoetiske stamceller i forbindelse med deres benmarg mikromiljøet selv ved encellede oppløsning i levende dyr 14. Ved å kombinere denne teknologien med en rekke avstamning tracing modeller, var vi i stand til å definere at osteogent stilk / stamceller kan være genetisk preget av forbigående acaktiverings av myxoviruset motstand -1 (MX1) promoter og MX1-indusert stamfedre kan opprettholde de fleste modne osteoblaster over tid, men deltar ikke i den generasjonen av chondrocytes i voksen mus seks. I tillegg viste vi at MX1-merket OSPCs forsyne flertallet av nye osteoblaster i bruddtilheling seks. Her, ved hjelp av osteo-avstamning sporing modeller og intramikroskopi, er en protokoll for å definere in vivo kinetikk av MX1 + osteogenic stilk / stamceller i brudd reparasjon. Denne protokollen tilbyr sekvensiell avbildning å spore flytting av osteogenic stilk / stamfedre til bruddsider og kvantitativ måling av osteoprogenitor ekspansjon i tidlig reparasjonsprosessen. Denne fremgangsmåten kan være nyttig i flere sammenhenger, inkludert evalueringen av terapeutiske kandidater for å forbedre ben reparasjon.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="829">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">C57BL/6J (H-2b)</td>
			<td style="width:140px;">Jackson Laboratories (Bar Harbor, ME)</td>
			<td style="width:195px;">000664</td>
			<td style="width:279px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Ketamine Hydrochloride Injection</td>
			<td style="width:140px;">Bionichepharma</td>
			<td style="width:195px;">67457-001-10</td>
			<td>&#160;Vial size: 10 ml (50 mg/ml)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Xylazine Sterile Solution</td>
			<td style="width:140px;">Lloyd Inc.</td>
			<td style="width:195px;">NADA# 139-236</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Buprenorphine Hl</td>
			<td style="width:140px;">BEDFORD LAB</td>
			<td style="width:195px;">NDC 55390-100-10</td>
			<td>Vial: 0.3 mg/ml, Doses: 0.05-0.1 mg/kg</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">DPBS, 1X</td>
			<td style="width:140px;">CORNING cellgro</td>
			<td style="width:195px;">21-031-CV</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Alcohol Prep Pads (70% Isopropyl alcohol)</td>
			<td style="width:140px;">Kendall WEBCOL</td>
			<td style="width:195px;">5110</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Fine Surgical Scissor</td>
			<td style="width:140px;">F.S.T</td>
			<td style="width:195px;">14568-09</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Extra fine Forceps</td>
			<td style="width:140px;">F.S.T</td>
			<td style="width:195px;">11150-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">VICRYL*Plus Suture</td>
			<td style="width:140px;">Ethicon</td>
			<td style="width:195px;">VCP490G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Qtracker 705 non-targeted quantum dot</td>
			<td style="width:140px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:195px;">Q21061</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Methocel 2%</td>
			<td style="width:140px;">OmmiVision</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">pIpC (Polyinosinic-polycytidylic acid)&#160;&#160;</td>
			<td style="width:140px;">Sigma</td>
			<td style="width:195px;">P0913-50MG</td>
			<td>100 &#956;l (2.5 mg/ml in PBS) for 10 g of mouse</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Mai Tai Tunable Ultrafast Lasers</td>
			<td style="width:140px;">Spectra Physics</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Dual Calypso 491 + 532 nm DPSS laser</td>
			<td style="width:140px;">Cobolt AB</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Radius-635 HeNe laser</td>
			<td style="width:140px;">Coherent</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

sequential in vivo imaging of osteogenic stem/progenitor cells during fracture repair

Bone svinger over kontinuerlig og er sterkt regenerativ etter skade. Osteogene stammen / stamceller har lenge vært antatt å eksistere, men in vivo demonstrasjon av slike celler har nylig blitt oppnådd. Her er in vivo imaging teknikker for å undersøke hvilken rolle endogene osteogenic stilk / stamceller (OSPCs) og deres avkom i bein reparasjon gitt. Ved hjelp av osteo-avstamning celle tracing modeller og intra avbildning av indusert mikrofrakturer i calvarial bein, kan OSPCs observeres direkte i løpet av de første dagene etter skade, hvor kritiske hendelser i tidlig reparasjonsprosessen oppstår. Skadeloka kan sekvensielt avbildes avsløre at OSPCs omplassering til skaden, øke i antall og differensiere i bein forming osteoblaster. Disse metodene gir et middel for å undersøke hvilken rolle stamcelle-indre og ytre molekylære regulatorer for bein regenerering og reparasjon.

<html> Den stabiliserte lang beinbrudd modellen har vært populært i bruddstudier. Det lange ben eller store bruddmodeller forårsake multiple skader vev, og derfor er det en begrensning i kvantitativ måling av ben cellefunksjon. Vi har utviklet en minimal invasiv skade (mm diameter med minimal eller ingen invasjon i dura mater mindre enn 1) på frontpartiet calvarial ben med nål boring (figurene 1A-1C). Vi valgte en topp utsikt over calvarial frontal bein for in vivo direkte avbildning av mi...

Watch this Scientific Journal Video about Sequential In vivo Imaging of Osteogenic Stem/Progenitor Cells During Fracture Repair at JoVE.com

Sequential In vivo Imaging of Osteogenic Stem/Progenitor Cells During Fracture Repair

Kvantitativ måling av benet progenitor-funksjonen i bruddheling krever høy oppløsning serieavbildningsteknologi. Her er protokoller gitt for å bruke intramikroskopi og osteo-avstamning sporing å sekvensielt bilde og kvantifisere migrasjon, spredning og differensiering av endogene osteogenic stilk / stamceller i prosessen med å reparere beinbrudd.

Sekvensiell<em&gt; In vivo</em&gt; Imaging av osteogent Stem / stamceller under brudd Repair

Bone turns over continuously and is highly regenerative following injury. Osteogenic stem/progenitor cells have long been hypothesized to exist, but in ...

Research

JoVE Journal

Medicine

Sequential In vivo Imaging of Osteogenic Stem/Progenitor Cells During Fracture Repair

In vivo Dual Substrate Bioluminescent Imaging

In vivo Dual Substrate Bioluminescent Imaging

Our understanding of how and when breast cancer cells transit from established primary tumors to metastatic sites has increased at an exceptional rate ...

3D-Neuronavigation In Vivo Through a Patient's Brain During a Spontaneous Migraine Headache

3D-Neuronavigation In Vivo Through a Patient's Brain During a Spontaneous Migraine Headache

3D-nevronavigasjon<em&gt; I Vivo</em&gt; Gjennom en pasientens hjerne Under en Spontan Migrene Hodepine

A growing body of research, generated primarily from MRI-based studies, shows that migraine appears to occur, and possibly endure, due to the alteration ...

In vivo 19F MRI for Cell Tracking

In vivo 19F MRI for Cell Tracking

In vivo 19 F MR for Cell Tracking

In vivo 19F MRI allows quantitative cell tracking without the use of ionizing radiation. It is a noninvasive technique that can be applied to humans. ...

In Vivo Dynamics of Retinal Microglial Activation During Neurodegeneration: Confocal Ophthalmoscopic Imaging and Cell Morphometry in Mouse Glaucoma

In Vivo Dynamics of Retinal Microglial Activation During Neurodegeneration: Confocal Ophthalmoscopic Imaging and Cell Morphometry in Mouse Glaucoma

In vivo Dynamics of Netthinne mikrogliaceller Aktivering Under Nevrodegenerasjon: Confocal oftalmoskopiske Imaging og Cell morfometri i Mouse Glaukom

Microglia, which are CNS-resident neuroimmune cells, transform their morphology and size in response to CNS damage, switching to an activated state with ...

In Vivo Imaging and Tracking of Technetium-99m Labeled Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells in Equine Tendinopathy

In Vivo Imaging and Tracking of Technetium-99m Labeled Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells in Equine Tendinopathy

In vivo avbilding og sporing av Technetium-99m Merket Bone Marrow stamceller i Equine tendinopati

Recent advances in the application of bone marrow mesenchymal stem cells (BMMSC) for the treatment of tendon and ligament injuries in the horse suggest ...

Studying Pancreatic Cancer Stem Cell Characteristics for Developing New Treatment Strategies

Studerer Bukspyttkjertelkreft Stem Cell Kjennetegn for å utvikle nye behandlingsstrategier

Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) contains a subset of exclusively tumorigenic cancer stem cells (CSCs) which have been shown to drive tumor ...

Depletion of Mouse Cells from Human Tumor Xenografts Significantly Improves Downstream Analysis of Target Cells

Nedbryting av museceller fra menneske tumorxenotransplantater forbedrer Nedstrøms Analyse av Target Cells

The use of in vitro cell line models for cancer research has been a useful tool. However, it has been shown that these models fail to reliably mimic ...

In Vivo Evaluation of Fracture Callus Development During Bone Healing in Mice Using an MRI-compatible Osteosynthesis Device for the Mouse Femur

In Vivo Evaluation of Fracture Callus Development During Bone Healing in Mice Using an MRI-compatible Osteosynthesis Device for the Mouse Femur

I Vivo Evaluering av brudd Callus utvikling i bein Healing i mus bruker en MRI-kompatibel Osteosynthesis enhet for musen Femur

Endochondral fracture healing is a complex process involving the development of fibrous, cartilaginous, and osseous tissue in the fracture callus. The ...

Middle Cerebral Artery Occlusion Allowing Reperfusion via Common Carotid Artery Repair in Mice

Arteria cerebri okklusjon tillater Reperfusion via vanlige arteria carotis reparasjon i mus

The ischemic stroke is a major cause of adult long-term disability and death worldwide. The current treatments available are limited, with only tissue ...