该协议提出对蛋白质表达的原位分析进行定量,单细胞研究在小鼠植入前胚胎沿袭规范的方法。必要的囊胚的汇编程序,整个安装蛋白的免疫检测,在一个共焦显微镜,和核分割和图像分析的样品的成像进行描述。
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该协议提出对蛋白质表达的原位分析进行定量,单细胞研究在小鼠植入前胚胎沿袭规范的方法。必要的囊胚的汇编程序,整个安装蛋白的免疫检测,在一个共焦显微镜,和核分割和图像分析的样品的成像进行描述。
这个协议提供了一个方法来进行定量,原位单细胞蛋白表达的分析,以研究谱系规范 在小鼠植入前胚胎。描述所需胚胎收集,免疫荧光,在共聚焦显微镜成像,和图像分割和分析的过程。此方法允许在胚胎的所有单元中的多个核标志物的表达和空间(XYZ)的定量的坐标。这需要MINS,专门为着床前胚胎和胚胎干细胞(ESC)的菌落的共焦图像的分析开发出一种图像分割的软件工具的优点。 MINS执行通过X,Y和Z维度的无监督核分割,并以最小的用户输入的所有信道产生在三维空间上单元位置信息,以及核荧光水平。虽然该协议已经为图像的分析而优化植入前阶段的小鼠胚胎的,它可以容易地适应于呈现良好信噪比并且其中高核密度带来了障碍的图像分割(例如,胚胎干细胞中的表达分析的任何其他样品的分析(ESC )菌落,分化培养中的细胞,其它物种或阶段等 )的胚胎。
鼠标植入前胚胎是一个范例来研究细胞命运说明书和哺乳动物从头上皮的研究出现和体内的多能性的维持,以及一个模型。哺乳动物发育的胚胎植入前阶段致力于建立三种细胞谱系构成囊胚,即多能性外胚层 - 这引起了大多数体细胞组织和生殖细胞 - 和两个胚谱系,滋养外胚层(TE)和原始内胚层(PRE)(图1A)1,2。这个协议描述的步骤(1)收获并修复植入前阶段的小鼠胚胎,(2)执行免疫荧光标记的感兴趣的蛋白质,(3)进行整个安装使用共聚焦显微镜用z-切片功能和成像(4)执行共聚焦图像和随后的定量图像分析的核分割。这条管道可以牛逼他无偏蛋白水平的测量小区标识的分配来表征原位细胞亚群。这种协议可以在少至3来进行-第4天为一个单一垫料(通常最多10个小鼠胚胎),从胚胎收集到数据分析(图1B)。几个窝的同时分析会增加成像和数据分析时间负担,从而延长了协议的总长度。
植入前阶段的小鼠胚胎是一个听话的实验系统,其中,由于其体积小,定型形态3, 在单细胞分辨率的细胞过程TOTO成像非常适合。开展胚胎的统计相关数字的公正,制度层面的分析,自动的,定量分析的管道是可取的。然而,由于内细胞团的囊胚(ICM)的高核密度( 图1A,2D),传统的图像分割平台不能提供足够的精度,以建立一个自动化或半自动化的工作流程。在另一方面,手动分割准确,还不允许细胞和胚胎的大型队列的处理,也不是适合重复性的,公正的决心小区身份的 - 学习发育阶段时,这是特别重要的地方标记模式表达还没有完全解决的(例如,不表现出跨越人口二进制分布)。我们最近开发并验证了小鼠植入前阶段的胚胎,并为实现高精度的小鼠胚胎干细胞(ES细胞)的量身定制的图像分割方法,同时需要很少的用户输入4-8。
这里提出的分析管道围绕基于MATLAB的图像分割工具,模块化交互式核分割(分)4。敏思performs无监督核分割上共焦的Z堆叠的大批量的用户已经建立图片属性的最少数量后,利用图形用户界面(GUI)(表1)4。这条管道已被证明有效的高通量数据对野生型蛋白表达和细胞定位的产生,处理实验和转基因胚胎和胚胎干细胞5-7。在本协议中,我们描述的MIN到植入前阶段的胚胎图像分割中的应用。有关胚胎干细胞的敏思性能的例子请参考4,7。自动核分割步骤显著降低了小区识别处理时的负担,而空间和荧光强度测量允许小区身份的无偏测定和基因表达结构域和细胞位置的三维地图的产生在胚胎(图1C )。此外,该工作流程的可扩展性使其适用于个别窝的分析,通过实验处理的胚胎,或不同的遗传背景5,6胚胎的大同伙。敏思是免费提供的http://katlab-tools.org(软件需要MATLAB许可证)。
没有开发迄今方法允许对小鼠植入前胚胎蛋白质表达和细胞定位这样深入的数据的生成。所有的尝试到目前为止在量化这些类型的数据已被限制为手动判定和对于不同人群的细胞数的定量在胚胎(或者完全手动,或软件辅助)9-19。 (结合敏思软件)这种方法已经被量身定做和鼠标胚胎植入前胚胎干细胞和测试;不过其上具有高的核密度的其它系统的性能,虽然尚未检验,预计是等价的。
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伦理学声明:所有动物的工作,包括饲养,繁殖和牺牲被批准为纪念斯隆 - 凯特琳癌症中心的机构动物护理和使用委员会(IACUC),协议#03-12-017。
1.胚胎收集
注 :所有动物的工作必须已通过机构和地方当局以及符合当地和制度规则。
2.免疫
3.共焦成像
注意:单个共焦显微镜的配置将需要特定的采集参数进行调整以代替系统和软件。但是,下面的部分提供了一组一般的规律可循,应该是适用于任何给定的安装。
4.图像分析和数据预处理
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为了便于数据解释和介绍,应注意不要收集和操作过程中损坏的胚胎,使所有的细胞和它们的相对位置可分析图2A - D示出了在具有扩展腔的不同阶段的完整胚泡的例子。如果出现损坏,格外小心,应注意分析和解释结果时。
使用该协议生成的数据的质量和可靠性依赖于固定的质量和用于检测所关注的蛋白质的抗体的信噪比。总是用新鲜固定液和测试新的抗体,以适当的阳性和阴性对照,在开始一组实验之前, 图2A示出良好的抗体的例子为一些核蛋白质。 图2B示出为例为细胞质蛋白(DAB2)良好的抗体即图2C示出一个坏染色,具有低信噪比,其中所述样品固定为仅10分钟的一个例子。在这种情况下,用于GATA4的抗体(Santa Cruz,SC-1237)需要O / N固定提供了有力的信号(见24固定O / N和沾有这种抗体胚胎的情况下)。后...
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本协议描述在植入前阶段的小鼠胚胎进行全挂载免疫荧光定量分析的方法。一个强大的免疫协议22后跟高分辨率,整个安装使用定制的软件4聚焦成像和图像分割。而免疫协议的选择不是关键,我们发现这里呈现22是快速,可靠,并为许多我们已经测试了抗体的提供可靠的信号之一。其它协议可遵循,条件是它们的应用是在整个等效实验一致。虽然许多因素会影响每个单独的实验的实验之间的结果,并直接比较不一定可能的,我们已经发现,在重复追求一致性和执行足够技术重复大大降低可变性。因此,一旦进行了优化,固定和immunolabelin克试剂和方案,以及摄像条件应保持等效实验之间恒定。
1)质量差染色,以暗信号,以及2)不理想的分割,具有很多错误(即,过冲和下分割):这协议秋季的应用过程中可能出现成两组的主要问题。低质量免疫通常是由于样品的定影不当或不适合于整个安装免疫的抗体。确保PFA是新鲜的(无论是新鲜制备或者从-20ºC解冻RT不超过前一个星期)。由于植入前胚胎的体积小,10分钟内固定PFA应该足够了。然而,我们已经发现某些抗体具有...
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作者声明没有利益冲突。
作者要感谢 Stefano Di Talia、Alberto Puliafito、Venkatraman Seshan 和 Panagiotis Xenopoulos 在数据处理、分析和表示方面的投入,感谢 Berenika Plusa 在免疫荧光方案和抗体检测设计方面的帮助,以及 Hadjantonakis 实验室的成员对手稿和本方案开发的评论。我们实验室的工作得到了美国国立卫生研究院 R01-HD052115 和 R01-DK084391 以及 NYSTEM N13G-236 的支持。
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| <强>胚胎收集 | |||
| 插头检查的钝探针 | Roboz | RS-9580 | |
| 镊子 | Roboz | RS-4978 | |
| 手术剪刀 | Roboz | RS-5910 | |
| 玻璃巴斯德移液器 | Fisher | 13-678-20C | |
| 预装吸气管和口器 | Sigma | A5177 | |
| 更长的橡胶管 | Fisher | 14-178-2AA | |
| M2 | Millipore | MR-015-D | |
| FHM | Millipore | MR-024-D | |
| 酸性酪蛋白溶液 | Millipore | MR-004-D | |
| 青霉素/链霉素 | Gibco | 15140 | |
| 牛血清白蛋白 | Sigma | A9647 | |
| 4 孔板 | Nunc/Thermo-Fisher | 12-566-300 | |
| <强>免疫荧光 | |||
| 96 孔 U 型底板 | Fisher | 14-245-73 | |
| Triton X-100 | Sigma | T8787 | |
| 甘氨酸 | Sigma G7403 | ||
| 马血清 | Sigma | H0146 | |
| <强>一抗 | <强>浓度 | ||
| CDX2 | Biogenex | AM392-5M | 1:200 |
| GATA6 | R&D | AF1700 | 1:100 |
| GATA4 | Santa Cruz | sc-9053 | 1:100,10 分钟固定 |
| GATA4 | Santa Cruz | sc-1237 | 1:100,O/N 固定 |
| SOX17 | R&D | AF1924 | 1:100 |
| Nanog | ReproCELL | RCAB0002P-F | 1:500 |
| OCT4 | Santa Cruz | sc-5279 | 1:100,10 分钟至 O/N 固定 |
| DAB2 | BD | BD BD-610464 | 1:200 |
| 二抗 | Life Technologies | 各种 | 1:500 |
| Hoechst 33342 | Life Technologies | H3570 | |
| 成像 | |||
| 35 mm 玻璃底培养皿 | MatTek | P35G-1.5-14-C | |
| Segmentation | |||
| 运行 64 位 Windows作系统 | 的计算机 n/a | 验证 http://katlab-tools.org 的最低系统要求,Lou et al., (2014) Stem Cell Reports | |
| MATLAB (软件) | Mathworks | n/a | |
| MINS (软件) | 免费 | n/a | http://katlab-tools.org |
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