Summary
Karyotyping היא טכניקה פשוטה ושימושית בשימוש נרחב לאיתור שינויים גנטיים. כאן אנו מתארים צעד אחר צעד להכנת פרוטוקול כרומוזום התפשטות בתאי גזע עובריים אנושיים לניטור מצב הכרומוזומים של תאים אלה נשמר בתרבות.
Abstract
למרות בתאי גזע עובריים אנושיים (hESC) הוכחו מציגים קריוטיפ דיפלואידי יציב 1, מחקרים רבים דיווחו כי בהתאם לתנאי התרבות הם הופכים נוטה לרכוש מומים כרומוזומליים כגון תוספת של שלם או חלקי כרומוזומים. ואכן, במהלך לתרבות לטווח ארוך, שינויים karyotypic הם נצפו כאשר אנזימטית או כימי דיסוציאציה משמשים 2,3,4, בעוד דיסקציה ידנית של המושבות עבור passaging שומרת קריוטיפ יציב 5. חוץ מזה, שינויים בסביבה, כגון הסרת תאים מזין גם נראה להתפשר על שלמות הגנטי של hESC 3,6. לאחר שינויים כרומוזומליים יכולים להשפיע על הפיזיולוגיה הסלולר, אפיון של שלמות הגנטי של hESC במבחנה הוא hESC בהתחשב מכריע ככלי חיוני במחקרים embryogenesis בדיקות סמים. יתר על כן, למטרות טיפוליות עתידיות שינויים כרומוזומליים הם חשש ממשי כפי שהוא מזוהה לעתים קרובות סרטן.
כאן אנו מציגים שיטה פשוטה ושימושית להשיג איכות גבוהה כרומוזום מתפשט עבור ניתוח בדיעבד של כרומוזום שנקבעו על ידי G-banding SKY, דגים או טכניקות CGH 7,8. אנו ממליצים לבדוק את מצב הכרומוזומים באופן שגרתי במרווחים של 5 קטעים על מנת לפקח על המראה של טרנסלוקציות ו aneuploidies
Priscila Britto ו Rafaela Sartore תרמו באופן שווה על הנייר.
Protocol
ציוד
- רקמות תרבות חממה, 37 מעלות צלזיוס, 5% CO 2
- סרכזת
- סט של micropipettors (100, 100μL)
- המים באמבטיה 37 ° C
- אמבט המים 90 מעלות צלזיוס להיות מקור של מים קיטור
- בניגוד שלב מיקרוסקופ
צעד ראשון
טיפול בתאי עם colcemid
בהליך זה השתמשנו קו hESC H9 תרבותי על fibroblasts העכבר עובריים (MEF) מומת עם mitomycin C (Sigma) ומתוחזק DMEM/F12 (Invitrogen) בתוספת החלפת בנוקאאוט 20% נסיוב (KSR, Gibco) ו 8ng/mL של גורם גדילה פיברובלסטים (FGF-2, R & D).
כדי לקבל מספר גדול של ממרחים metaphases, מומלץ להשתמש תרבויות עם מדד גבוה mitotic שבו יש חלוקת תאים רבים.
- קח את הבקבוק תרבות מן החממה, בזרימה למינרית, להוסיף Colcemid בריכוז סופי של 0.1 מיקרוגרם / מ"ל.
- מחזירים את הבקבוק אל האינקובטור ולחכות 3 שעות כל כך מעכב יכולה לגרום למעצר mitotic על metaphase, כאשר כרומוזומים מרוכזים היטב ניתן דמיינו בקלות מתחת למיקרוסקופ.
תיקון התאים
- קחו את המדיום ולהוסיף tripsin / EDTA 0.05% מספיק כדי לכסות את פני השטח לתאים. אפשר תאים כדי לדגור במשך 5 דקות בטמפרטורת החדר ולאחר מכן להשבית את האנזים או על ידי הוספת בינוני תרבות המכילה סרום או פשוט על ידי הוספת נסיוב לתאים.
הערה: חשוב לוודא כי השעיה תא בודד מושגת להשיג מתפשט metaphase טוב. - העברת התאים לצינור צנטריפוגה 15 מ"ל ו - 122 גרם ב צנטריפוגות במשך 5 דקות.
- בטל supernatant, והשאיר על 200 מ"ל, ו resuspend את הכדור בעדינות על ידי הקשה על הצינור, כפי שמוצג בסרטון. ודא התאים ניתק היטב, כך שאתה לא יכול לדמיין את כל הגושים בתמיסה.
- הבא תצטרך להוסיף 5 מ"ל של תמיסת hypotonic (KCl 75mm) מראש לחמם 37 ° C, לאט, על ידי הקיר צינור כמו בתיאור הבא. ראשית להוסיף 3 מ"ל, להפוך לצינור למצב אופקי פשוט לערבב את התאים עם פתרון hypotonic מכן להוסיף את שאר מ"ל 2 ו להתחמם ב 37 מעלות צלזיוס במשך 15 דקות.
הערה: בשלב זה הפתרון hypotonic יגרום לעלייה בנפח הסלולר לעזור לפענח את הכרומוזומים. זמן הדגירה חשוב לרכוש מתפשט כרומוזום טוב. אם העיתוי הוא ארוך מדי, קרום התא עשוי לפרוץ מוקדם מדי כרומוזומים יאבדו. אם קצר מדי, זה יכול להיות קשה להשיג מתפשט כרומוזום כי קרום התא לא יכול לשבש. - הוסף 3 טיפות של הפתרון מקבע (מתנול / חומצה אצטית קרחונית 03:01), להפוך את הצינור בעדינות כדי לערבב את הפתרון מקבע עם תאים צנטריפוגות ב 122 גר 'במשך 5 דקות ללא הפסקה.
הערה: הפתרון צריך להיעשות מקבע עתה.
הערה: חשוב להשתמש צנטריפוגה ללא הפסקה, כדי למנוע שחיקה התאים, מניעת אובדן של החומר. - בטל supernatant, והשאיר על 200 מ"ל, ו resuspend את הכדור בעדינות על ידי הקשה על החלק התחתון של הצינור.
הערה: שוב, לוודא התאים ניתק היטב, כך שאתה לא יכול לדמיין את כל הגושים בתמיסה. - מוסיפים את הראשון 3 מ"ל של תמיסת מקבע, לאט ליד הקיר צינור, תוך כדי לסובב את הצינור. הפוך את הצינור למצב אופקי פשוט לערבב את התאים, ולאחר מכן להוסיף עוד 2 מ"ל של הפתרון מקבע ליד הקיר צינור לקחת את התאים מטה. במלאי ב 4 ° C למשך הלילה.
הערה: תאים קבוע ניתן לאחסן פתרון מקבע במשך חודשים 4 ° C. מלבד הגנה על תאים במצב נפוח שלהם, הפתרון מקבע מסיר שומנים וחלבונים denatures. אירועים אלה להפוך את קרום התא שברירי, וכתוצאה מכך, להפוך את כרומוזום מתפשטת בקלות.
ניקוי שקופיות הזכוכית
לפני תחילת ביצוע מתפשט כרומוזום שלך לוודא כי השקופיות מנקים כמו שצריך אחרת אתם עלולים לאבד כמה גרעינים וגם metaphases. שלב זה הוא חשוב גם אם אתה רוצה לנסות כל טכניקה הכלאה 9.
- המקום שקופיות כוס המכילה HCl 6M לפחות 3 שעות בטמפרטורת החדר.
- לאחר תקופה זו, לשטוף במים זורמים שקופיות ברז למשך 10 דקות.
- שטפו את השקופיות במים מזוקקים ולתת להם להתייבש בטמפרטורת החדר.
- עכשיו השקופיות ניתן לאחסן לתוך אתנול 96% מיובשים עם ונטולת מוך מיד לפני השימוש.
הערה: לקבלת בשיטות הכלאה באתרו, השקופיות לא ניתן לאחסן יותר מ 2 ימים לתוך אתנול 96%
שלב השני
כביסה התאים
- למחרת, צנטריפוגה התאים ב 122 גר 'במשך 5 דקות ללא הפסקה.
- Discard supernatant עוזב על 200 מ"ל. Resuspend גלולה מצליף בעדינות על ידי צינור ולאחר מכן להוסיף 5 מ"ל של תמיסת טרי מקבע (מתנול / חומצה אצטית קרחונית 03:01), לאט ליד הקיר צינור תוך סיבוב הצינור. חזור על שלב 2 לשטוף יותר פעמים עבור סכום כולל של שלושה שוטף.
הערה: הפתרון צריך להיעשות מקבע עתה.
הכנת שקופיות
- בצעד צנטריפוגה האחרון לעזוב כמות מספקת של פתרון homogenize התא גלולה ולקבל צפיפות מספקת של תאים השקופיות (ראה תרשים 1).
- הוסף 20-30 μL ההשעיה תא לשקופית יבש ונקי על ידי העברת פיפטה קרוב מאוד ובמקביל פני השטח. כמו מתאדה פתרון מקבע, את פני השטח של שקופיות הופך מגורען.
- מיד לחשוף את השקופית, עם הפנים כלפי מעלה, לתוך האדים של מים חמים (90 מעלות) למשך 30 שניות כדי לגרום לתאים לפוצץ.
הערה: ברגע זה, מתנול מ מתאדה פתרון מקבע, וכתוצאה מכך גדל ריכוז חומצה אצטית, אשר יחד עם המים מגרה את כרומוזום מתפשטת. - תראו מיקרוסקופ לעומת השלב רק כדי לבדוק אם הריכוז כמו גם את חלוקת התא הוא טוב (ראו תרשים 1).
- עכשיו השקופיות מוכנים לשמש כדי לבדוק את ערכה של כרומוזומים על ידי גישות cytogenetics כמו ה-G-banding (Giemsa) SKY, דגים, או CGH.
חשוב רמזים
איך לבחור metaphase נאותה כדי להיות מנותח
בחירת metaphases עגולים מבודדים (דמות 2D), אתה עשוי להימנע בהתחשב aneuploidies כוזבת רווח של כרומוזומים שנוצר על ידי שניים או יותר מרווחי מעורבבים יחד או אובדן של כרומוזומים שנוצר על ידי כרומוזום השיק. אז, להימנע מבחירת metaphases ליד גרעינים כי כמה כרומוזומים עשוי להיות מוסתר על ידי אותם (דמות 2 א ו -2). חוץ מזה, לחפש metaphases עגול להיות בטוח כי כל כרומוזום מופרד מן metaphase (דמות 2C).
מזין תאים קריוטיפ hESC
עבור ה-G-banding וניתוח SKY, נוכחות של תאים מזין בתרבות hESC לא להפריע התוצאות, כי התאים מזין אינם תחת מדינה חלוקת (מומת על ידי mitomycin C או הקרנה) ולא יהיה חלק מהאוכלוסייה metaphase. עם זאת, עבור היישום של טכניקה דגים גרעינים שלבי הביניים, הוא העדיף להפריד את האוכלוסייה hESC מתאי מזין ידי קצירת המושבות ידנית לפני trypsinization לניתוח FISH.
איור 1: איך לדעת את צפיפות התאים המתאימים השקופיות. תמונות של המיקרוסקופ שלב הניגוד אובייקטיבי 10x. (א) צפיפות התאים גבוהה מדי. החיצים מצביעים על metaphase מתפשטת קרוב מדי של גרעינים. (ב) שקופית עם צפיפות התאים טוב. חוגים מראים metaphases מתפשט מבודד גרעינים או metaphases אחרים. אנא לחץ כאן כדי לראות גרסה גדולה יותר של דמות 1.
איור 2: איך לבחור metaphase נאותה כדי להיות מנותח. הכרומוזומים הם מוכתמים DAPI ותמונות מתקבל על ידי מיקרוסקופ פלואורסצנטי ב אובייקטיבית 100x. (א) (ב) להימנע metaphases ליד גרעינים (מסומנת בחצים) (C) metaphases לא עגול כי הכרומוזומים מופרדים נוכח (עיגול). (ד) metaphase עגול הוא metaphase טוב כדי להיות מנותח. אנא לחץ כאן כדי לראות גרסה גדולה יותר של הדמות 2.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
הכנת ממרחים כרומוזום הוא שלב קריטי לניתוח מוצלח של מצב גנטי של תאים עובריים באופן שגרתי על ידי טכניקות כמו ה-G-banding, טכניקות מתוחכמות יותר כגון דגים, SKY ו - CGH.
הליך זה יכול להיות מיושם על סוגי תאים רבים על ידי שינוי תקופת הדגירה colcemid, אשר תלוי באורך מחזור התא. עבור מושבות של תאים עובריים, נחכה 3 שעות ואילו גופים embryoid (EB) זמן זה יכול להיות עד 6 שעות.
במקרה של עובד עם אגרגטים תאים (כמו גופים embryoid) תצטרך לנתק היטב כדי להשיג פתרון תא בודד. במקרה זה, לאחר טריפסין מכני דיסוציאציה, אתה יכול לעשות שימוש מסננת תא 40μm ניילון (BD Biosciences) ולאחר מכן לתת רצף הנוהל (משלב 4 בנושא הנהלים).
בהליך המתואר כאן ראוי לציין כי ההשעיה התא הוא ירד "מקרוב" על השקופיות כדי למנוע התפשטות מוגזמת של הכרומוזומים וכתוצאה מכך הדור של חפצים.
אנו מאמינים כי פרוטוקול זה הוא כלי שימושי ופשוט להיות מיושם באופן שגרתי לא רק על ידי מעבדות עוסקים בתאי גזע עובריים אלא על ידי חוקרים אחרים המעוניינים ללמוד יציבות כרומוזומלית בתאי גזע אחרים.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 15 ml centrifuge tube | Techno Plastic Products | 91015 | |
| Colcemid Karyo MAX | GIBCO, by Life Technologies | 15212-012 | |
| EDTA | Isofar | 721 | |
| Glacial acetic acid | Isofar | 100 | |
| Methanol | Isofar | 208 | |
| Potassium Chloride (KCl) | Merck & Co., Inc. | 104.931.000 | |
| Slide | Bioslide | 7105-1 | |
| Tripsin | Sigma-Aldrich | T4799 |
References
- Thomson, J. A. Embryonic stem cell lines derived from human blastocysts. Science. 282 (5391), 1145-1145 (1998).
- Draper, J. S. Recurrent gain of chromosomes 17q and 12 in cultured human embryonic stem cells. Nat Biotechnol. 22 (1), 53-53 (2004).
- Maitra, A. Genomic alterations in cultured human embryonic stem cells. Nat Genet. 37 (10), 1099-1099 (2005).
- Mitalipova, M. M. Preserving the genetic integrity of human embryonic stem cells. Nat Biotechnol. 23 (1), 19-19 (2005).
- Buzzard, J. J., Gough, N. M., Crook, J. M., Colman, A. Karyotype of human ES cells during extended culture. Nat Biotechnol. 22 (4), 381-381 (2004).
- Caisander, G. Chromosomal integrity maintained in five human embryonic stem cell lines after prolonged in vitro culture. Chromosome Res. 14 (2), 131-131 (2006).
- Imreh, M. P. In vitro culture conditions favoring selection of chromosomal abnormalities in human ES cells. J Cell Biochem. 99 (2), 508-508 (2006).
- Robin-Wesselschmidt, J. L. Human Stem Cell Manual. Loring, J. F., Robin-Wesselschmidt, J. L., Robin-Wesselschmidt, S. chwartz , Elsevier's Science & Technology Rights. California. 59-59 (2007).
- Rooney, D. E. Human Cytogenetics. , Third Edition, Oxford University Press. (2001).
- Heslop-Harrison, P., Schwarzacher, T. Practical in situ hybridization. Heslop-Harrison, P., Schwarzacher, T. , BIOS Scientific Publishers. Oxford. 51-51 (2000).
