1. التشريح المجهري للقوقعة
- تجهيز مجهر التشريح تحت غطاء التدفق الصفحي عن طريق مسح الأسطح بـ 70% ethanol ووضع قوالب الثلج.
- تجهيز 10-15 طبق بتري مقاس 35 mm تحت ظروف معقمة وملء نصفها (~2 ml) بمحلول الأملاح المتوازن لهانكس مع الكالسيوم (HBSS) المعقم.
- تجهيز طبقين بتري مقاس 35 mm تحت ظروف معقمة وملء نصفهما (~2 ml) بمحلول الفوسفات المنظم (PBS) المعقم بتركيز 1x.
- تعقيم الملاقط الدقيقة في أنبوب Falcon مخروطي سعة 50 ml يحتوي على 70% ethanol.
- في غرفة منفصلة عن غطاء التعقيم، استخدم مقص القزحية لقطع رؤوس 12-15 فأراً من سلالة Axin2LacZ/+ المبلّغة، بعمر 0-3 أيام بعد الولادة (P)، وضع الرؤوس في طبق بتري مقاس 60 mm فوق قالب ثلج.
- باستخدام ملاقط Dumont رقم 5 ومقص القزحية، يتم استئصال الفك السفلي واللسان، والقطع عبر قاعدة الجمجمة عند مستوى الحنك.
- إزالة الجلد الذي يغطي القحف وقطع قاعدة الجمجمة عن طريق إدخال المقص من الجزء السفلي للثقبة العظمى وصولاً إلى منتصف الحنك.
- إجراء شق آخر بمقص القزحية من الحافة المقطوعة للحنك إلى الجانب العلوي من القحف على كلا الجانبين، مع الحرص على عدم إتلاف المحفظة الأذنية.
- إتمام عزل العظم الصدغي عن طريق إجراء شقين بزاوية 45 درجة بدءاً من الجانب العلوي للثقبة العظمى وصولاً إلى القطع الإكليلي عند الحنك الصلب.
- وضع العظام الصدغية المعزولة في أطباق بتري مقاس 35 mm تحتوي على HBSS فوق قالب ثلج.
- جمع العظام الصدغية من حوالي 12-15 حيواناً تم التضحية بها، ليكون الإجمالي 24-30 عظماً صدغياً.
- نقل طبق بتري الذي يحتوي على العظام الصدغية المعزولة إلى غطاء التشريح المعقم الذي تم تجهيزه مسبقاً (1.1).
- نقل أربعة عظام صدغية إلى كل طبق بتري مقاس 35 mm مجهز مسبقاً ويحتوي على HBSS (1.2) ووضعها فوق قالب ثلج.
- بدء التشريح الدقيق باستخدام ملقطين رقم 55 لإزالة القشرة وجذع الدماغ والمخيخ بلطف من العظم الصدغي الذي يغطي المحفظة الأذنية.
- بدون إزالة المحفظة الأذنية، يتم إزالة أجزاء من المحفظة القوقعية بدءاً من مدخل العصب الدهليزي القوقعي إلى المحفظة الأذنية.
- بعد كشف قاعدة القوقعة، يتم سحب القوقعة والأنسجة المحيطة بها بلطف. ثم تتم إزالة أي جزء متبقٍ من العقدة الحلزونية والشريط الوعائي بدءاً من القاعدة.
- نقل القوقعة إلى طبق بتري مقاس 35 mm يحتوي على PBS فوق قالب ثلج.
- لضمان الحيوية المثلى للأنسجة، يجب أن يكون الوقت الإجمالي للتشريح أقل من 60 min.
- تكرار الخطوات المذكورة أعلاه لـ 3-5 فئران من النوع البري (WT) بعمر P0-P3 كضوابط لفئران Axin2-LacZ.
2. تفكيك الخلايا (معدل عن الطرق الموصوفة سابقاً)2,10
- ضع 50 μl من محلول PBS المعقم في مركز بئر في طبق زراعة غير مطلي يحتوي على 6 آبار.
- انقل ما يصل إلى 20 قوقعة Axin2LacZ/+ إلى كل قطرة 50 μl من محلول PBS. يجب استخدام قطرة 50 μl جديدة من محلول PBS لكل مجموعة إضافية تزيد عن 20 قوقعة.
- قم بتدفئة مسبقة لحصص مقدارها 50 μl من التريبسين بتركيز 0.125% لمدة ~2 دقيقة في حمام مائي عند درجة حرارة 37°C.
- أضف 50 μl من التريبسين بتركيز 0.125% المُدفأ مسبقاً إلى محلول PBS الذي يحتوي على القواقع.
- ضع طبق الـ 6 آبار عند درجة حرارة 37°C لمدة 8 دقائق، مع الحرص على عدم هز الطبق.
- لإيقاف عملية التريبسين، أضف 50 μl من مثبط تريبسين فول الصويا إلى كل قطرة بحجم 100 μl.
- أضف 50 μl إضافية من الوسط الكامل (FM) (IGF-1 وEGF وbFGF وHS وأمبيسيلين في DMEM/F12)2
- باستخدام طرف ماصة غير حاد سعة 300 μl مع ماصة p200 مضبوطة على 125 μl، قم بتفتيت الخلايا برفق 80 مرة، مع الحرص على عدم تكوين فقاعات.
- بعد تفتيت كل قطرة، أضف 200 μl إضافية من الـ FM إلى كل بئر.
- مرر الخلايا عبر مصفاة خلايا Falcon الزرقاء بمسام 40 μm إلى بئر جديد.
- انقل الخلايا إلى أنابيب FACS قياسية من نوع Falcon (يتبقى حوالي 300 μl بعد التفتيت والترشيح).
- قسم الخلايا المستخلصة من قواقع النوع البري (wildtype) إلى ثلاثة أنابيب، مع تخفيف 100 μl باستخدام 300 μl من الـ FM في كل أنبوب. سيُستخدم أنبوب واحد كعينة تحكم فارغة، وسيتم صبغ أنبوب واحد بـ يوديد البروبيديوم (PI، بتركيز 1 μg/ml) فقط (لا يُضاف في هذه الخطوة)، بينما سيتم صبغ الأنبوب الأخير بـ 3-carboxyumbelliferyl β-D-galactopyranoside (CUG، انظر 2.15) للكشف عن الفلورة الخلفية.
- ضع 400 μl من الخلايا المفككة من قواقع Axin2-LacZ في كل أنبوب FACS. وكعينة تحكم بـ CUG فقط، خفف 10 μl من الخلايا في 390 μl من الـ FM (انظر الأنبوب F في الخطوة 2.15). أكمل حجم أي أنابيب متبقية إلى 400 μl.
- حضن الخلايا في حضانة رطبة عند درجة حرارة 37°C لمدة 10 دقائق.
- قم بتحضير محلول CUG:
- حضّر 200 μl من CUG لكل أنبوب FACS يتطلب الصبغ.
- خفف CUG في FM بنسبة 1:50 تحت غطاء سحب دخان مظلم مع تقليل التعرض للضوء إلى أدنى حد.
- قم بتدفئة CUG المخفف مسبقاً عند 37°C لمدة 3-5 دقائق.
- بعد ذلك، أضف 200 μl من CUG المخفف إلى كل أنبوب FACS مناسب. وبالنسبة للأنابيب غير المخصصة لإضافة CUG، أضف FM فقط (انظر 2.15).
- في هذه المرحلة، يجب أن يكون هناك خمس فئات من الأنابيب بالمحتويات التالية (لا تضف PI في هذه الخطوة):
- النوع البري - بدون CUG أو PI (من أجل التعويض، انظر الخطوات 3.5-6)
- النوع البري - مع PI فقط (من أجل التعويض)
- النوع البري - مع CUG وPI (كعينة تحكم مقابل خلايا Axin2-LacZ)
- Axin2-LacZ - مع CUG فقط (من أجل التعويض)
- Axin2-LacZ - مع CUG وPI (لفرز الخلايا الفعلي)
- Axin2-LacZ - مع CUG وPI (لتحليل الأحداث)
- احمِ جميع الأنابيب من الضوء واحضنها في حضانة رطبة عند درجة حرارة 37°C لمدة 25 دقيقة.
- حضّر محلول HEPES + مصل بقري جنيني (FBS) طازج لإيقاف التفاعل بعد التحضين:
- خفف 400 μl من FBS المذاب حديثاً في 10 ml من محلول HEPES المعقم بتركيز 10 mM (في PBS) في أنبوب Falcon سعة 15 ml.
- ضع الأنبوب على الثلج حتى اكتمال الخطوة 2.16.
- أضف 1.8 ml من محلول HEPES المبرد بالثلج إلى كل أنبوب FACS تحت غطاء سحب دخان معقم مع إطفاء الأنوار لتقليل التعرض للضوء.
- قم بطرد الخلايا مركزياً بسرعة 1200rpm لمدة 5 دقائق.
- أزل السائل الطافي وأعد تعليق الخلايا في 300 μl من الـ FM، واجمع كل الحصص لعينة الفرز (Axin2-LacZ المصبوغة بـ CUG وPI).
- أضف PI إلى كل أنبوب للوصول إلى تركيز نهائي قدره 1 μg/ml.
- ضع الخلايا على الثلج واحمهِا من الضوء.
3. قياس التدفق الخلوي
- نستخدم جهاز BD Aria II مجهزاً بأجهزة ليزر بطول موجي 488-nm و 633-nm و 407-nm. تم الكشف عن CUG باستخدام الليزر البنفسجي 407-nm، والكشف عن PI باستخدام الليزر الأزرق 488-nm في مرفق Stanford Shared FACS.
- يتطلب الأمر مشغلاً مدرباً على جهاز قياس التدفق الخلوي. انتقل إلى الخطوة التالية بعد تسخين أجهزة الليزر، ومعايرة كواشف جهاز قياس التدفق الخلوي وفقاً لتعليمات الشركة المصنعة، وضبط معلمات الفرز المثلى. ومن خلال خبرتنا، وجدنا أن استخدام فوهة بحجم 100 μm يحسن من حيوية الخلايا للتجارب اللاحقة.
- تم استخدام المعلمات التالية: حد العتبة عند 5,000 حدث، ومعدل تدفق أقل من 3,000 حدث/ثانية، والتشتت الأمامي (FSC) عند 125 فولت والتشتت الجانبي (SSC) عند 250 فولت، واستُخدمت قناة PE-Cy5 لـ PI وقناة Cascade Blue لـ CUG.
- قم بشطف غرفة جهاز قياس التدفق الخلوي بـ 70% ethanol و PBS مرتين لكل منهما بهذا الترتيب.
- ابدأ التحليل باستخدام خلايا النوع البري غير المصبوغة (الأنبوب A في الخطوة 2.15). اجمع 1,000 حدث لتحديد توزيع الخلايا على مخطط FSC مقابل SSC. إذا لم يكن التشتت مرغوباً، فقم بتعديل معلمات FSC و SSC.
- أجرِ عملية التعويض باستخدام خلايا النوع البري غير المصبوغة (الأنبوب A)، وخلايا النوع البري المصبوغة بـ PI (الأنبوب B)، وخلايا Axin2-LacZ المصبوغة بـ CUG (الأنبوب D). سيتيح التعويض تمييزاً أكثر دقة للإشارات بين أطوال موجات الليزر المختلفة.
- ابدأ التحليل باستخدام خلايا النوع البري المصبوغة بـ PI و CUG (الأنبوب C) واضبط معلمات البوابات (gating parameters) لـ:
- استبعاد الحطام بناءً على مخطط FSC مقابل SSC.
- استبعاد الثنائيات (doublets) والتجمعات باستخدام مخطط FSC-height مقابل FSC-area.
- استبعاد الخلايا الميتة بناءً على مخطط FSC-area مقابل PE-Cy5-area.
- إعداد مخطط FSC-area مقابل Cascade Blue-area مع وضع أي بوابة.
- بعد ذلك، حلل 10,000 حدث من أنبوب عينة الفرز الذي يحتوي على خلايا Axin2-LacZ المصبوغة بـ PI و CUG (الأنبوب F).
- يجب تطبيق جميع البوابات التي تم ضبطها باستخدام خلايا النوع البري هنا.
- باستخدام مخططات خلايا النوع البري، أنشئ بوابات للخلايا ذات الفلورة العالية لـ Cascade Blue (Cascade Blue-high) بحيث تمثل أقل من 1% من إجمالي عدد الأحداث.
- هذه البوابات نفسها للخلايا عالية Cascade Blue تشمل الآن حوالي 15-20% من الخلايا في عينة Axin2-LacZ، مما يجعل هذه الخلايا عالية التعبير عن Axin2 (Axin2-high).
- باستخدام مخطط تحليل خلايا Axin2-LacZ، أنشئ بوابة لأقل 15-20% من الخلايا من حيث الفلورة، والتي ستسمى من الآن فصاعداً خلايا منخفضة التعبير عن Axin2 (Axin2-low).
- بناءً على استراتيجية تحديد البوابات المذكورة سابقاً، افرز الخلايا في أنابيب FACS تحتوي على 500 μl FM، أنبوب واحد لخلايا Axin2-high والآخر لخلايا Axin2-low. تأكد من وضع أنابيب الجمع في غرفة مبردة عند 4°C أثناء عملية الفرز.
- سجل عدد الخلايا التي تم عدها بواسطة جهاز قياس التدفق الخلوي لكل مجموعة خلوية.
4. النتائج التمثيلية (انظر الشكل 2):
باستخدام البروتوكول المذكور أعلاه، نستعيد عادةً 40-45% من الخلايا الخالية من الحطام من القوقعتين في كل من النوع البري و Axin2LacZ/+ (الشكلان 2A و B)، مع خلو حوالي 70% منها من الأزواج الخلوية (انظر الشكلين 2A' و B'). معظم الخلايا المفرزة كانت حيوية ولم تمتص PI (~95%) (الشكلان 2A'' و B''). في المتوسط، تُعتبر أعلى ~20% من الخلايا الموجبة لـ CUG خلايا موجبة لـ Axin2-LacZ (الشكل 2B''')، وهو ما يعادل حوالي 15,000 خلية ذات تعبير عالٍ لـ Axin2-LacZ لكل 10-12 حيواناً.
كشف تحليل إعادة الفرز باستخدام قياس التدفق الخلوي للخلايا ذات التعبير العالي عن Axin2 عن نقاوة تزيد عن 93% في قناة Cascade Blue. ومن أجل المزيد من التأكيد على هوية هذه الخلايا، أجرينا صبغاً مناعياً بعد الفرز لكل من الخلايا ذات التعبير العالي عن Axin2 والخلايا ذات التعبير المنخفض عن Axin2 باستخدام أجسام مضادة لـ β-galactosidase، ووجدنا أن الخلايا ذات التعبير العالي عن Axin2 احتوت على ~93.4% من الخلايا الموجبة لـ β-galactosidase (تم تحليل أكثر من 1,500 خلية) وأن الخلايا ذات التعبير المنخفض عن Axin2 احتوت على ~4.8% من الخلايا الموجبة لـ β-galactosidase.
الأشكال والجداول:

الشكل 1. النموذج التجريبي. يوضح الشكل أعلاه الاستراتيجية التجريبية العامة والتقنيات كما هو موضح في قسم البروتوكول. يتم حصاد القواقع من الفئران من النوع البري وفئران Axin2LacZ/+ وتفكيكها إلى خلايا مفردة، والتي عولجت بعد ذلك باستخدام CUG، وهو مادة ركيزة فلورية لإنزيم β-galactosidase. ثم تم فصل الخلايا ذات التعبير العالي والمنخفض لـ Axin2-LacZ عن طريق قياس التدفق الخلوي. انقر هنا لعرض نسخة بالحجم الكامل من هذه الصورة.

الشكل 2. استراتيجيات تحديد البوابات (Gating Strategies). يوضح هذا الشكل استراتيجيات تحديد البوابات المستخدمة في قياس التدفق الخلوي. أ) يتم هنا تحليل الخلايا المفككة من النوع البري التي خضعت لنفس المعاملة التي تعرضت لها خلايا Axin2-LacZ باستخدام إجمالي 10,000 حدث. توضح اللوحة الأولى منطقة التشتت الجانبي (SSC-A) مقابل منطقة التشتت الأمامي (FSC-A). هنا، تظهر مجموعة متميزة من الأحداث بحجم أكبر بكثير من تلك الأحداث القريبة من المحور y، وتسمى هذه الأحداث "سالبة الحطام" (Debris Negative). تقوم البوابة التالية، 'A، بتحليل خلايا "سالبة الحطام" من اللوحة A، والتي تمثل 43.8% من إجمالي عدد الأحداث (انظر الجدول أدناه). في هذه اللوحة، يُستخدم ارتفاع التشتت الأمامي (FSC-H) مقابل FSC-A لاستبعاد الثنائيات (doublets)، حيث يتم استبعاد الأحداث التي تنحرف عن الطبيعة الخطية المتوقعة للمخطط. ينتج عن هذا التحضير عادةً حوالي 70% من الأحداث داخل البوابة المحددة، ويتم استبعاد الخلايا المتبقية. في اللوحة ''A، يُستخدم يوديد البروبيديوم (PI)، كما يتم الكشف عنه بواسطة قناة PE-Cy5، لوسم الخلايا الميتة (5.3%). في اللوحة التالية ('''A)، تُستخدم قناة Cascade blue للكشف عن الركيزة الفلورية CUG، وهنا تشمل بوابات LacZ-high أقل من 1% من إجمالي الأحداث. ب) يتم هنا تحليل الخلايا المفككة من فئران Axin2-LacZ المعالجة بـ CUG وPI باستخدام إجمالي 10,000 حدث. يتم تطبيق بوابات مطابقة لتلك الموجودة في اللوحة A هنا. تظهر 'B أن 29.5% من الخلايا استُبعدت كثنائيات، بينما توضح ''B أن 5.4% غير حيوية. تم رسم البوابات الأولية للخلايا ذات التعبير العالي (LacZ-high) والمنخفض (LacZ-low) باستخدام اللوحة '''B، حيث تم تعيين LacZ-high مبدئيًا بنسبة 19.7% وLacZ-low بنسبة 20.4%. انقر هنا لعرض نسخة كاملة الحجم من هذه الصورة.
| | | رقم الحدث | نسبة مئوية |
| A | تحليل النوع البري | 10,000 | |
| أ' | خالٍ من الحطام | 4,381 | 43.80% |
| أ'' | سالب المزدوج | 3,116 | 71.10% |
| أ''' | سالب لـ PI | 2,951 | 94.70% |
| | عالية التعبير عن LacZ | 16 | 0.54% |
| | منخفض LacZ | 2,790 | 94.50% |
| B | تحليل Axin2-LacZ | 10,000 | |
| ب' | خالٍ من الحطام | 4,218 | 42.2% |
| ب'' | سالب المزدوج | 2,973 | 70.50% |
| ب''' | سالب PI | 2,813 | 94.6% |
| | مستوى عالٍ من LacZ | 553 | 19.70% |
| | منخفض LacZ | 573 | 20.40% |
الجدول 1. التحليلات الكمية لاستراتيجيات تحديد البوابات في الشكل 2.