RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
ar
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Kimberley A. Beaumont1,2, Andrea Anfosso1,2, Farzana Ahmed3, Wolfgang Weninger*1,4,5, Nikolas K. Haass*1,3,5
1The Centenary Institute, 2Sydney Medical School,University of Sydney, 3The University of Queensland Diamantina Institute, Translational Research Institute,The University of Queensland, 4Department of Dermatology,Royal Prince Alfred Hospital, 5Discipline of Dermatology,University of Sydney
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
نصف طريقتين تكميليتين باستخدام مؤشر دورة الخلية في كل مكان (FUCCI) وتحليل الصور أو قياس التدفق الخلوي لتحديد وعزل الخلايا في المناطق الداخلية G1 المحتجزة والخارجية للكفيريات ثلاثية الأبعاد.
تستخدم كرويات الورم ثلاثية الأبعاد (3D) في أبحاث السرطان كنموذج أكثر دقة للبيئة المكروية للورم في الجسم الحي ، مقارنة بزراعة الخلايا التقليدية ثنائية الأبعاد (2D). النموذج الكروي قادر على تقليد تأثيرات التفاعل بين الخلية والخلية ، ونقص الأكسجة والحرمان من المغذيات ، واختراق الأدوية. تتمثل إحدى سمات هذا النموذج في تطوير نواة نخرية ، محاطة بحلقة من الخلايا الموقوفة G1 ، مع خلايا متكاثرة على الطبقات الخارجية من الكروية. من المهم في مجال السرطان كيفية استجابة مناطق مختلفة من الكرة الكروية للعلاجات الدوائية وكذلك التلاعب الجيني أو البيئي. نصف هنا استخدام نظام مؤشر دورة الخلية في كل مكان (FUCCI) جنبا إلى جنب مع القياس الخلوي وتحليل الصور باستخدام البرامج التجارية لتوصيف حالة دورة الخلية للخلايا فيما يتعلق بموقعها داخل كرويات الورم الميلانيني. يمكن استخدام هذه الطرق لتتبع التغيرات في حالة دورة الخلية أو التعبير الجيني / البروتين أو قابلية الخلية للحياة في مناطق فرعية مختلفة من كرويات الورم بمرور الوقت وفي ظل ظروف مختلفة.
من المعروف أن الكروية متعددة الخلايا 3D كنموذج الورم لعدة عقود، إلا أنه في الآونة الأخيرة فقط أنهم جاءوا إلى استخدام أكثر شيوعا نموذجا في المختبر لكثير من السرطانات الصلبة. ويتزايد استخدامها في الإنتاجية العالية شاشات اكتشاف الأدوية كمادة وسيطة بين المجمع ومكلفة والنماذج الحية تستغرق وقتا طويلا وبسيط، وانخفاض تكلفة 2D نموذج أحادي الطبقة 1-6. دراسات في الثقافة 2D غالبا ما تكون غير قادرة على تكرارها في الجسم الحي. نماذج كروي من أنواع عديدة من السرطان قادرة على محاكاة خصائص النمو، والحساسية المخدرات، واختراق المخدرات، والتفاعلات خلية خلية، وتوافر المقيد من الأوكسجين والمواد المغذية وتطوير نخر أن ينظر في الجسم الحي في الأورام الصلبة 6-11. الكروية تطوير نواة نخرية، وهي منطقة هادئة أو G1 القبض المحيطة الأساسية، والخلايا المتكاثرة في محيط كروي 7. تطوير هذه المناطققد تختلف تبعا لكثافة الخلايا، ومعدل انتشار وحجم كروي 12. تم الافتراض بأن عدم التجانس الخلوية ينظر في هذه المناطق الفرعية المختلفة قد يسهم في علاج السرطان المقاومة 13،14. وبالتالي القدرة على تحليل الخلايا في هذه المناطق أمر حاسم لردود المخدرات فهم الورم بشكل منفصل.
ويستند (FUCCI) نظام مضان ubiquitination مؤشر دورة الخلية على أحمر (Kusabira أورانج - KO) والأخضر (الأعظمي الأخضر - AG) العلامات الفلورية من Cdt1 وgeminin، والتي تدهورت في مراحل مختلفة من دورة الخلية 15. وبالتالي نواة الخلية تظهر حمراء في G1، الأصفر في أوائل S والخضراء في S / G2 / M المرحلة. وصفنا هنا طريقتين التكميلية على حد سواء باستخدام FUCCI لتحديد دورة الخلية، جنبا إلى جنب مع استخدام برامج التصوير أو تدفق نشر صبغة الخلوي فحص لتحديد ما إذا كانت الخلايا الموجودة في مركز اعتقال G1 أو proliferatin الخارجيز حلقة، والمسافة من الخلايا الفردية من على حافة كروي. وقد وضعت هذه الأساليب لدينا في المنشور السابق، حيث أثبتنا أن خلايا سرطان الجلد في مناطق ميتة في وسط كروي و / أو في وجود العلاجات المستهدفة تكون قادرة على البقاء في اعتقال G1 لفترات طويلة من الزمن، ويمكن إعادة دخول دورة الخلية عندما تنشأ ظروف أكثر ملاءمة 7.
1. FUCCI تنبيغ والثقافة خلية
2. 3D كروي تشكيل (كما هو موضح سابقا 3،9)
3. الجسم الشبه الكروي Vibratome باجتزاء
4. متحد البؤر الحصول على الصور
5. هويشت صبغ إنتشار الفحص عن تدفق الفرز
6. تحليل تدفق الخلوي من هويشت الملون FUCCI الأجسام الشبه الكروية
تحليل 7. صورة من أقسام FUCCI كروي
هناك عدة طرق لإنتاج الأجسام الشبه الكروية الورم، ويستخدم هذا البروتوكول طريقة نمو غير ملتصقة، حيث يتم استزراع الخلايا على أجار أو 3،7،9 الاغاروز الشكل يظهر 1 مثال على كروي C8161 سرطان الجلد بعد 3 أيام على أجار. الكروية C8161 شكل الكروية العادية الحجم التي يبلغ قطرها 500-600 ميكرون (يعني = 565، SD = 19، ن = 3) بعد 3 أيام. خطوط الخلايا سرطان الجلد الأخرى التي ستشكل الكروية وتشمل: WM793، WM983C، WM983B، WM164، 1205lu (الكروية شكلت مع هذا الخط الخلوي غير منتظمة وأقل كثافة 19).
من أجل تصور دورة الخلية من الخلايا الفردية ضمن نموذج كروي 3D، تم transduced خلايا سرطان الجلد C8161 مع نظام FUCCI 7،15. نظرا لحجم كبير من الكروية (تصل إلى 1 مم في القطر بعد 3 أيام على الاغاروز و 24 ساعة في نمو الكولاجين لC8161)، باجتزاء هو الخيار الأفضل لتصور الخلايا في وسط كروي. كاملقد يمكن تصوير الكروية (حية أو ثابت) بواسطة المجهر متحد البؤر، ولكن التصوير متحد البؤر هو فقط قادرة على اختراق ما يصل الى حوالي 150 ميكرون، وبالتالي شريحة البصرية الوسطى من كروي لا يمكن الحصول عليها في الكروية التي يبلغ قطرها أصغر من 300 ميكرون. الشكل 2A، B و C يدل على سبيل المثال من خلال قسم كروي C8161 FUCCI. A الأساسية النخر، وتحيط بها خلايا G1 القبض، مع التدرج من الخلايا المتكاثرة في الطبقات الخارجية هو واضح. لتحديد وقياس الخلايا استنادا موقفهم في حالة كروي ودورة الخلية، تم إجراء تحليل صورة شبه الآلية. ويبين الشكل 2D في FUCCI أقنعة الخلية وكروي مخطط، ويبين الشكل 2E الكمي لأعداد الأحمر (G1) و(S / G2 / M) خلايا خضراء أو صفراء إما أقل من 80 ميكرون من حافة كروي (خلايا الخارجي) أو أكبر من 80 ميكرون من حافة كروي (الخلايا الداخلية). هذا quantificatiيظهر على أن الخلايا الحمراء في G1 يتم إثراء كبيرا في المنطقة الداخلية للكروي، كما هو متوقع.
من أجل تحديد ويحتمل أن تكون فرز الخلايا استنادا الوضع دورة الخلية والموقف في كروي، تم استخدام هويشت صبغ نشر الفحص في تركيبة مع نظام FUCCI. الحضانة من الكروية بأكملها مع نتائج صبغ هويشت في انتشار محدود من الصبغة إلى الطبقات الخارجية للكروي، وهذا يمكن أن تستخدم لفصل هويشت خلايا الطبقة الخارجية الإيجابية من هويشت خلايا كروي الداخلية السلبية عن طريق التدفق الخلوي. ويبين الشكل 2F تغلغل هويشت تصل إلى حوالي 80 ميكرون من حافة كروي. تم الحصول على المسافة الإيجابية هويشت من 80 ميكرون من حافة طريق تحليل البصري للأقسام كروي وتعظيم الاستفادة من الوقت تركيز الصبغة والحضانة بحيث تغلغل هويشت شهد عن كثب الخلايا المتكاثرة في الطبقات الخارجية (التي توجد إلى حد كبير أقلمن 80 ميكرون من حافة)، ولم تخترق G1 القبض area.The فترة حضانة مع هويشت قد تكون متنوعة للحصول على أعمق أو ضحالة الاختراق. مثال متفاوتة هويشت اختراق على مر الزمن في موضح في الشكل (3). ويبين الشكل 4A مثال على النابضة لهويشت السكان العالية والمنخفضة، في حين أن الشكل 4C وD يدل على النابضة لFUCCI خلايا الدم الحمراء، الصفراء والخضراء. الشكل 4B يبين الكمي لعدد من الأحمر (G1) و (S / G2 / M) خلايا خضراء أو صفراء إما في هويشت عالية (خلايا الخارجي) أو هويشت (الخلايا الداخلية) منخفضة. مرة أخرى تظهر هذه التقنية أن خلايا الدم الحمراء في G1 يتم إثراء كبيرا في المنطقة الداخلية للكروي (راجع. تشابه لتحليل الصورة في الشكل 2E).

الشكل1: C8161 كروي المرحلة التمثيلية النقيض من الصورة التي اتخذت في 10X التكبير من كروي C8161 بعد 3 أيام الثقافة على أجار. يساوي شريط مقياس 100 ميكرون. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: C8161 FUCCI كروي تحليل الصور صورة الممثل من C8161 FUCCI كروي vibratome القسم الذي اتخذ في 20X التكبير. كان كروي مثقف لمدة ثلاثة أيام على الاغاروز، ثم 24 ساعة إضافية في مادة الكولاجين. متحد البؤر Z-شريحة من (A) الأعظمي الأخضر، (B) Kusabira Orange2 و (C) FUCCI تراكب. على نطاق وبار = 100 ميكرون. (D) الأحمر والأخضر أقنعة كائن تم إنشاؤه في Volocity، مع مخطط كروي في الرمادي. ARالصف يشير 80 ميكرون المسافة من الحافة كروي. (E) الكمي لأعداد الأحمر (G1) والأصفر (S / G2 / M) خلايا خضراء / داخل الداخلية (> 80 ميكرون من حافة كروي) والخارجي (<80 ميكرون من حافة كروي) المناطق. أشرطة الخطأ تمثل SD من 4 أقسام كروي من 2 تجارب مستقلة. (F) الاختراق من 10 ميكرومتر هويشت صبغ بعد 1.5 ساعة الحضانة. على نطاق وبار = 100 ميكرون. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 3: C8161 كروي هويشت صبغ إنتشار الوقت دورة متحد البؤر الممثل الصور ض شريحة من منتصف كله C8161 الكروية مثقف على الاغاروز لمدة 4 أيام وحضنت مع 10 ميكرومتر هويشت عن الأوقات المحددة. التي اتخذت في 10X التكبير. أشرطة بيضاء تشير إلى عمق الاختراق هويشت تقريبي. لاحظ أن الكروية C8161 الاغاروز هي أكثر كثافة من الكروية C8161 التي تم زرعها في الكولاجين لمدة 24 ساعة في الشكل 2، مما أدى إلى أقل صبغ اختراق في النقطة الزمنية نفسها. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 4: C8161 FUCCI كروي تحليل تدفق (A) مثال هويشت النابضة العالية والمنخفضة بعد الحضانة من 20 الكروية مع 10 ميكرومتر هويشت. الخط الأزرق يشير إلى مراقبة غير ملوثين، الخط الأخضر يشير إلى السيطرة هويشت الملون بالكامل. (B) الكمي لأعداد / خلايا صفراء حمراء وخضراء داخل الداخلي (منخفض هويشت) والخارجي (هويشت عالية) صopulations. أشرطة الخطأ تمثل SD من 8 تجارب مستقلة (بما في ذلك فرز الحية وتحليل الخلية ثابت). مثال FUCCI النابضة لالداخلي (C) والخارجي (D) السكان كروي. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
ساهم PerkinElmer في تكاليف النشر.
نصف طريقتين تكميليتين باستخدام مؤشر دورة الخلية في كل مكان (FUCCI) وتحليل الصور أو قياس التدفق الخلوي لتحديد وعزل الخلايا في المناطق الداخلية G1 المحتجزة والخارجية للكفيريات ثلاثية الأبعاد.
نشكر السيدة Danae Sharp والسيدة Sheena Daignault على المساعدة الفنية. نشكر الدكتور أتسوشي مياواكي ، RIKEN ، مدينة واكو ، اليابان ، على توفير تركيبات FUCCI ، والدكتورة مينهارد هيرلين والسيدة باتريشيا برافورد ، معهد ويستار ، فيلادلفيا ، لتوفير خطوط الخلايا ، ومرفق التصوير وقياس التدفق الخلوي في معهد Centenary للدعم الفني المتميز. نشكر السيد كريس جونسون والدكتور أندرو بارلو على الدعم الفني لبرامج Volocity. N.K.H. هو زميل كاميرون في معهد أبحاث سرطان الجلد وسرطان الجلد ، أستراليا. K.A.B. هو زميل في معهد السرطان في نيو ساوث ويلز (13 / ECF / 1-39). دبليو دبليو هو زميل في معهد السرطان في نيو ساوث ويلز (11 / CDF / 3-39). تم دعم هذا العمل من خلال منح المشروع RG 09-08 و RG 13-06 (مجلس السرطان في نيو ساوث ويلز) ، 570778 و 1051996 (مخطط أبحاث السرطان التعاوني المدفوع بالأولوية / Cancer Australia / Cure Cancer Australia Foundation) ، 08 / RFG / 1-27 (معهد السرطان نيو ساوث ويلز) ، و APP1003637 و APP1084893 (المجلس الوطني للصحة والبحوث الطبية).
| Hoechst 33342 | Life Technologies | H3570 | |
| agarose نقطة انصهار منخفضة | Life Technologies | 16520-050 | لتقسيم |
| أجار نبيل   ؛ | سيجما | A5431 | لصنع الكرويات |
| الاغاروز للأكرويات | فيشر Scientific | BP1356-100 | لصنع الأكروية |
| 0.05٪ تريبسين / EDTA | Life Technologies | 25300-054 | |
| HBSS | Life Technologies | 14175-103 | |
| 10٪ فورمالين | سيجما | HT5014-1CS | تحذير: ضار ، أكال. استخدام معدات الحماية الشخصية ، قم & nbsp ؛ لا أبخرة التنفس (افتح في خزانة الدخان). |
| يعيش / ميتا بالقرب من IR | Life Technologies | L10119 | |
| اهتزاز | المنتجات التقنية الدولية ، Inc | ||
| كوب كولتور | Thermo-Fisher Scientific | SIE936 | قالب لتقسيم |
| الدم | الكروي Sigma | Z359629 | |
| لوحة ثقافة الأنسجة 96 جيدا | Invitro | FAL353072 | |
| كولاجيناز | سيجما | C5138 | |
| مجهر متحد البؤر | Leica | TCS SP5 | |
| محلل مقياس التدفق الخلوي | Becton Dickinson | LSRFortessa | |
| volocity | PerkinElmer | برنامج التصوير | |
| flowjo | برنامجقياس التدفق | الخلوي Tree Star | |
| Vacuum Grease | Sigma | Z273554 | |
| Mounting | Media Vector مختبرات | H1000 | |
| FUCCI (المنشآت التجارية) Life | Technologies | P36238 | تعداء عابر فقط |
| مصفاة الخلية 70 956 ؛ م | في المختبر | FAL352350 | |
| أنابيب مستديرة القاع 5 مل (معقمة) | في المختبر | FAL352003 | |
| أنابيب مستديرة القاع 5 مل (غير معقمة) | في المختبر | FAL352008 |