The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Dutch was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
This article is a part of JoVE General. If you think this article would be useful for your research, please recommend JoVE to your institution's librarian.
Recommend JoVE to Your LibrarianCurrent Access Through Your IP Address
Current Access Through Your Registered Email Address
Abler, L. L., Mehta, V., Keil, K. P., Joshi, P. S., Flucus, C., Hardin, H. A., et al. A High Throughput in situ Hybridization Method to Characterize mRNA Expression Patterns in the Fetal Mouse Lower Urogenital Tract. J. Vis. Exp. (54), e2912, doi:10.3791/2912 (2011).
De ontwikkeling van het lagere urogenitale tractus (LUT) is een ingewikkeld proces. Deze complexiteit blijkt tijdens de vorming van de prostaat van de foetus mannelijk urethra, die zich baseert op androgene signalen en epitheliale-mesenchymale interacties 1,2. Inzicht in de moleculaire mechanismen die verantwoordelijk zijn voor de prostaat ontwikkeling kan uitwijzen groei mechanismen die ten onrechte zijn later in hun leven opnieuw tot leven gewekt om aanleiding te geven tot prostaat ziekten zoals benigne prostaathyperplasie en prostaatkanker.
De ontwikkelingslanden LUT is anatomisch complex. Tegen de tijd dat de prostaat ontluikende begint op 16,5 dagen na de conceptie (DPC), een groot aantal celtypen aanwezig zijn. Vaatstelsel, de zenuwen en het gladde spierweefsel verblijven binnen de mesenchymale stroma 3. Dit stroma omringt een meerlagig epitheel en geeft aanleiding tot de foetale prostaat via androgeenreceptor-afhankelijk paracriene signalen 4. De identiteit van de stromale androgeenreceptor-responsieve genen die nodig zijn voor de prostaat ontwikkeling en het mechanisme waarmee de prostaat ductaal epitheel vormen in reactie op deze genen niet volledig begrepen. De mogelijkheid om nauwkeurig te identificeren en te lokaliseren soorten cellen de expressie van specifieke factoren in hen is noodzakelijk om verder te begrijpen prostaat ontwikkeling. In situ hybridisatie (ISH) zorgt voor lokalisatie van mRNA's in een tissue. Zo kan deze methode worden gebruikt voor het patroon en de timing van expressie van signaalmoleculen en hun receptoren te identificeren, waardoor het ophelderen van de potentiële prostaat ontwikkeling toezichthouders.
We beschrijven hier een hoge doorvoersnelheid ISH techniek om mRNA expressie patronen te identificeren in de foetale muis LUT met behulp van trillende microtoom gesneden secties. Deze methode biedt een aantal voordelen ten opzichte van andere ISH protocollen. Het uitvoeren van ISH op dunne secties gehandeld op grond van een dia is technisch moeilijk, vriescoupes hebben vaak een slechte structurele kwaliteit, terwijl zowel de vriescoupes en paraffinecoupes resulteren vaak in een zwak signaal resolutie. Het uitvoeren van ISH op hele berg weefsel kan resulteren in een probe vangen. In tegenstelling tot onze high throughput techniek maakt gebruik van dik gesneden secties die gedetailleerde weefsel architectuur zichtbaar te maken. Gewijzigd microfugebuizen buizen een gemakkelijke bediening mogelijk van onderdelen tijdens de ISH procedure. Er kunnen maximaal 4 mRNA transcripten kan worden afgeschermd van een enkele 17.5dpc LUT met maximaal 24 mRNA transcripten gedetecteerd in een enkele run, waardoor de kosten en het maximaliseren van efficiency. Met deze methode kunnen meerdere behandelingsgroepen tot identiek en als een geheel worden verwerkt, zodat er geen voorkeur voor het interpreteren van data. De meeste pertinent voor prostaatkanker onderzoekers, deze methode zorgt voor een ruimtelijke en temporele locatie van de lage en hoge overvloed mRNA transcripten in de foetale muis urinebuis die aanleiding geeft tot de prostaat ductaal netwerk.
1. Synthese van een digoxigenine-11-UTP-gemerkte Riboprobe van een PCR gegenereerde Template
2. Voorbereiding van de Vibrating Microtoom Blade (Gebaseerd op eerder beschreven Protocol) 7
3. Dissection, opslag, en de voorbereiding van Urogenitale weefsels voor het snijden
5. Snijden Urogenitale weefsel met een Vibrating Microtoom (Gebaseerd op eerder beschreven Protocol) 7
6. Besteloverzicht Voorbereiding voor in situ hybridisatie
7. Embryo poeder Voorbereiding voor in situ hybridisatie (Gebaseerd op eerder beschreven Protocol) 8
8. In situ hybridisatie Dag 1
9. In situ hybridisatie Dag 2
10. In situ hybridisatie Dag 3
11. Representatieve resultaten:
De ruimtelijke oriëntatie van LUT weefsel in agarose bepaalt het vlak van weefselcoupes. Voor sagittale secties, is ten minste twee derde van de blaas uitgesneden en de resterende LUT weefsel is ingebed in agar zodanig dat de urethrale middellijn is parallel aan het vlakke oppervlak van de agar-plug (Figuur 1A). Kleine aanpassingen in het weefsel vliegtuig kan worden gemaakt door afschuinen de vlakke rand van de agarose stekker. Een vertegenwoordiger sagittale doorsnede van een 17.5dpc mannelijk LUT weefsel dat georiënteerd is op dit vlak is weergegeven in figuur 1B.
Proef manden te beschermen delicate weefsel secties tegen verlies en opeenhoping van stof en deeltjes tijdens de meerdaagse ISH procedure. Monster manden worden voorbereid door het smelten van polyester mesh aan het afgesneden uiteinde van een 1,5 ml microfugebuis (figuur 1C). Een klein gaatje is doorboord in het deksel van elk monster mand naar oplossing doorstroming in en uit de manden. Sample manden worden gesuspendeerd in ISH oplossingen door ze in 12mm gaten geboord in 24-putjes plaat deksels (figuur 1D). De gewijzigde plaat deksels ondersteuning manden als ze worden overgedragen tussen de 24-well platen tijdens de oplossing verandert.
Het is een uitdaging om niet-specifieke achtergrondkleuring te beperken tijdens de lange incubatieperiode nodig voor de detectie van lage overvloed mRNA's. De toevoeging van 0,2 mm natriumazide te proeven buffers en de daaropvolgende filtratie door 0.22μm filters bleek achtergrondkleuring (figuur 2) te beperken. Met behulp van de hier beschreven methode, lijkt er geen te zichtbare verschillen in achtergrond vlekken wanneer monsters worden geïncubeerd in kleurontwikkeling oplossing voor een langere periode (figuur 3).

Figuur 1. Voorbereiding van een muis lagere urogenitale (LUT) luchtwegweefsel sectie en microcentrifugebuis een mand voor ISH. Een LUT met een deel van de blaas, bekken plasbuis en de bijbehorende Wolffian en Mϋllerian duct-afgeleide structuur) is ingebed in een cilindrische stekker van 4% laag-melt agarose. (A) De stekker is verlijmd op een exemplaar montageschijf en (B) gesneden in 50μm secties met een trillende microtoom. (C) Een LUT sectie is overgebracht in een microcentrifugebuis mand die wordt bereid door piercing een gaatje in de buis deksel en de versmelting polyester mesh op het afgesneden onderkant van de buis. (D) De microcentrifugebuis wordt in 12 mm gaten geboord in een 24-wells plaat deksel, zodat weefselcoupes worden gesuspendeerd in bufferoplossing tijdens de ISH-protocol. Pijlpunten geven de LUT weefsel in de agarose stekker.

Figuur 2. Oprichting van 0,2 mm natriumazide in 0.22μm gefilterd oplossingen verbetert de kwaliteit van weefsels en vermindert achtergrondkleuring. 17.5dpc mannelijke muizen een lagere urogenitale traktaten (LUT) werden coupes in een sagittale vlak tot een dikte van 50μm. Weefselcoupes werden gekleurd door ISH met behulp van een probe gericht tegen twist homoloog 1. Buffers worden gebruikt voor het ISH werden ofwel (A) 0.22μm gefilterd en aangevuld met 0,2 mm natriumazide (NaAz) of (B) ongefilterd en niet aangevuld met NaAz. Pijlpunten geven achtergrondkleuring. Beelden werden vastgelegd met dezelfde vergroting. De resultaten zijn representatief kleurpatronen voor n = 3 nest-onafhankelijk muizen.

Figuur 3. Achtergrond kleuringsintensiteit lijkt niet te verhogen met langdurige kleur ontwikkeling. 17.5dpc mannelijke muizen een lagere urogenitale traktaten (LUT) werden coupes in een sagittale vlak tot een dikte van 50μm. Secties werden gekleurd door ISH door het incuberen van hen in chromagen kleuroplossing voor (A) 9.5h met behulp van een sonde die de hoge overvloed transcript oestrogeen-receptor gerelateerde gamma (Esrrg) erkent, (B) voor het 43.5h het gebruik van een sonde die op de middellange overvloed erkent transcript bromodomain grenzend aan zinkvinger domein, 2A (Baz2a), of (C) voor 236h behulp van een sonde die de lage abundantie transcript vleugelloze-type MMTV integratie plaats familie, lid 10 bis (Wnt10a) erkent. Beelden werden vastgelegd met dezelfde vergroting. De resultaten zijn representatief kleurpatronen voor n = 3 nest-onafhankelijk muizen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Met behulp van de hier beschreven methode, is het mogelijk om mRNA te detecteren in alle belangrijke soorten cellen en weefsels compartimenten van de foetale mannelijke en vrouwelijke muizen LUT's mogelijk is inclusief de mesenchymale pads, urotheel, glad spierweefsel, prostaat knoppen, ejaculatie kanaal, en de vagina. De 50μm secties die in dit protocol hebben het voordeel dat ze dik genoeg zijn om weefsel architectuur (zoals de bloedvaten) op te lossen, maar zijn dun genoeg om te probe vangen, dat is een methodologisch probleem voorkomende gedurende het hele-mount ISH te vermijden. Elke nieuwe riboprobe wordt beoordeeld op positieve controle weefsel, waar de vlekken is beoordeeld in een eerder gepubliceerde studie. Wij zorgen ervoor dat de kleurpatronen te specifiek zijn in deze weefsels. Een ander voordeel van onze methode is dat de patronen van meerdere mRNA's kan worden beoordeeld in aangrenzende weefsel uit dezelfde LUT weefsel. Bovendien kan deze methode worden gecombineerd met immunohistochemische technieken om cel-specifieke eiwit markers te visualiseren en te celtypen gekleurd door de ISH-protocol te identificeren. Deze methode is onverenigbaar met de traditionele tegenkleuring methoden, zoals nucleaire tegenkleuring met Fast Red of hematoxyline. Maar we hebben met succes tegengekleurd monsters met fluorescerende nucleaire vlekken, waaronder 4 ',6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) en propidiumjodide.
De hier beschreven methode bevat een aantal verbeteringen ten opzichte van een die eerder werd beschreven 7. Bijna alle van de buffers en reagens voorraad oplossingen in de huidige manuscript worden voorbereid op voorhand en kan worden opgeslagen voor lange tijd, waardoor de efficiëntie toeneemt. De toevoeging van 0,2 mm natriumazide de meeste reagentia en hun filtratie door 0.22μm membranen vermindert sterk niet-specifieke achtergrond kleuring, verhoogt reagens shelf-life, en minimaliseert accumulatie van deeltjes op de weefselcoupes tijdens de ISH procedure. Dit manuscript beschrijft ook de fabricage van doorlatende microcentrifugebuis manden die weefselcoupes bevatten tijdens ISH en een aangepaste multi-en cultuur plaat deksel dat de manden houdt tijdens buffer veranderingen. We vonden dat deze apparaten, die gemakkelijk worden vervaardigd in het lab, monster verlies te verminderen, het minimaliseren van weefselsectie schade tijdens de verwerking, en de efficiëntie verbeteren. Bovendien is het gebruik van een afsluitbare plastic container als een bevochtigingskamer helpt bij de bescherming tegen verdamping. Dit is vooral belangrijk voor weefselcoupes in perifere monster putten, waar de zogenaamde 'edge effect' kan een experimentele variabele te introduceren. Tijdens het gebruik van vocht kamers, hebben we niet waargenomen aanzienlijke vlekken kwaliteit van verschillen in perifeer ten opzichte van innerlijke monster putten.
Hoewel dit protocol is een efficiënt mechanisme om mRNA expressie te bestuderen in muizen LUT weefsels, zijn er een aantal beperkingen met deze methode. Efficiëntie van mRNA detectie varieert tussen riboprobes en absolute rijkdom van mRNA's niet kan worden bepaald. Een andere beperking is dat de kleurpatronen kan variëren afhankelijk van de sectie vliegtuig. Te minimaliseren deze beperkingen, beoordelen we elk mRNA patroon in meerdere secties van meerdere nest-onafhankelijk foetussen.
Deze methode kan worden geoptimaliseerd voor het visualiseren van mRNA-expressie patronen in andere muis weefsels soorten of andere soorten. Een dergelijke wijziging vereist dat de microtoom mes amplitude en snelheid worden geoptimaliseerd tijdens het weefsel snijden en dat proteinase K concentratie geoptimaliseerd worden tijdens de ISH procedure. Bovendien is het noodzakelijk om de anti-digoxigenine antilichaam pre-embryo's te absorberen met poeder van dezelfde soort weefsel dat wordt beoordeeld door ISH. Hoewel deze methode is niet bruikbaar voor weefselcoupes dunner dan 40 micron, omdat de onderdelen uit elkaar vallen tijdens de ISH kleuring, kan het worden aangepast voor gebruik in high-throughput hele-mount ISH vlekken. We hebben gebruik gemaakt van deze methode met succes om hele-mount ISH te voeren op foetale en neonatale muis prostaat en foetale gonaden en nieren. Voor de hele-mount ISH kleuring, is het nodig te optimaliseren proteinase K weefsel spijsvertering, alsmede de hoeveelheid en de duur van wast na een nacht antilichaam incubatie op de achtergrond verkleuringen die veroorzaakt zijn door de sonde vangen te verminderen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Geen belangenconflicten verklaard.
De auteurs willen dr. Lan Yi, Cancer Institute van de New Jersey, bedanken voor technische bijstand bij de voorbereiding van weefsel manden. Dit werk werd gefinancierd door National Institutes of Health Subsidies DK083425 en DK070219.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Anti-Digoxigenin antibody, Fab fragments | Roche Group | 11214667001 | |
| Blocking reagent | Roche Group | 11096176001 | |
| BM Purple AP substrate, precipitating | Roche Group | 11442074001 | |
| Bovine Serum Albumin | Fisher Scientific | BP1600-100 | |
| Cell culture plate, 24 well | Corning | 3524 | |
| Digoxigenin 11-UTP | Roche Group | 1277073910 | |
| dNTPs | Roche Group | 11969064001 | |
| Double-edged razor blade | Wilkinson Sword | Classic Model | |
| Eliminase RNase remover | Decon Laboratories | 1102 | |
| Formamide | Sigma-Aldrich | F5786-1L | |
| Gel extraction kit | Qiagen | 28704 | |
| Glutaraldehyde, 25% solution in H2O | Sigma-Aldrich | G6257-100ML | |
| Heparin, sodium salt | Sigma-Aldrich | H3393 | |
| Hydrogen peroxide, 30% solution in H2O | Fisher Scientific | BP2633-500 | |
| Levamisole | Sigma-Aldrich | L9756 | |
| Loctite 404 quick set instant adhesive | Henkel Corp | 46551 | |
| Magnesium chloride | Fisher Scientific | M33-500 | |
| Maleic acid | Sigma-Aldrich | M0375-500G | |
| Microcentrifuge tubes, 1.5mL | Biologix Research Company | BP337-100 | |
| Millicell culture plate insert | EMD Millipore | PICM01250 | |
| Molecular grinding resin | G-Biosciences | 786-138PR | |
| Paraformaldehyde, 4% solution in phosphate buffered saline | Affymetrix | 19943 | |
| Phosphate buffered saline, without Ca & Mg | MP Biomedicals | ICN1760420 | |
| Polyester mesh, 33 micron, 12†x 24†| Small Parts, Inc. | CMY-0033-D | |
| Proteinase K solution, 20mg/ml | Amresco | E195-5ML | |
| QIAshredder Columns | Qiagen | 79654 | |
| Q solution | Qiagen | Provided with Taq DNA polymerase | |
| RNase | Sigma-Aldrich | R6513 | |
| RNase inhibitor | Roche Group | 03335399001 | |
| RNeasy mini kit | Qiagen | 74104 | |
| RNEASY mini kit | Qiagen | 74104 | |
| RQ1 RNase-free DNase | Promega Corp. | M6101 | |
| SeaPlaque low-melt agarose | Lonza Inc. | 50101 | |
| Sheep serum | Sigma-Aldrich | S2263-500mL | |
| Stericup filter unit, 0.22m, polyethersulfone, 500mL | EMD Millipore | SCGPU05RE | |
| Sodium azide, granular | Fisher Scientific | S227I-100 | |
| Sodium chloride | Fisher Scientific | BP358-212 | |
| Sodium dodecyl sulfate | Fisher Scientific | S529-500 | |
| SSC, 20X solution | Research Products International Corp. | S24022-4000.0 | |
| SuperScript III first-strand synthesis system | Invitrogen | 18080-051 | |
| T7 RNA polymerase | Roche Group | 10881767001 | |
| Taq DNA polymerase | Qiagen | 201203 | |
| Tris-HCl | Fisher Scientific | BP153-1 | |
| Tween 20 | Fisher Scientific | BP337-100 | |
| Vibrating microtome with deluxe specimen bath | Leica Microsystems | VT1000A | |
| Yeast tRNA | Roche Group | 109495 |