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Methodenartikel

Fluoreszierende In situ Hybridisierung und 5-Ethynyl-2'-Desoxyuridin-Markierung für stammähnliche Zellen in der Hydrozoenqualle Cladonema pacificum

3K Aufrufe

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DOI:

10.3791/64285

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3. August 2022

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In diesem Artikel

Zusammenfassung

Hier beschreiben wir ein Protokoll zur Visualisierung stammartig wuchernder Zellen in der Qualle Cladonema. Die Whole-mount-Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung mit einem Stammzellmarker ermöglicht den Nachweis stammähnlicher Zellen, und die 5-Ethynyl-2'-Desoxyuridin-Markierung ermöglicht die Identifizierung proliferierender Zellen. Zusammen können aktiv wuchernde stammartige Zellen nachgewiesen werden.

Zusammenfassung

Nesseltiere, einschließlich Seeanemonen, Korallen und Quallen, zeigen vielfältige Morphologie und Lebensstile, die sich in sitzenden Polypen und frei schwimmenden Medusen manifestieren. Wie etablierte Modelle wie Hydra und Nematostella zeigen, tragen Stammzellen und/oder proliferative Zellen zur Entwicklung und Regeneration von Nesseltierpolypen bei. Die zugrunde liegenden zellulären Mechanismen in den meisten Quallen, insbesondere im Medusa-Stadium, sind jedoch weitgehend unklar, und daher ist die Entwicklung einer robusten Methode zur Identifizierung spezifischer Zelltypen von entscheidender Bedeutung. Dieser Artikel beschreibt ein Protokoll zur Visualisierung stammartig proliferierender Zellen in der Hydrozoenqualle Cladonema pacificum. Cladonema medusae besitzen verzweigte Tentakel, die während ihres gesamten Erwachsenenstadiums kontinuierlich wachsen und die Regenerationsfähigkeit aufrechterhalten und eine einzigartige Plattform bieten, um die zellulären Mechanismen zu untersuchen, die von proliferierenden und / oder stammartigen Zellen orchestriert werden. Die Whole-mount-Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) unter Verwendung eines Stammzellmarkers ermöglicht den Nachweis stammähnlicher Zellen, während die Pulsmarkierung mit 5-Ethynyl-2'-Desoxyuridin (EdU), einem S-Phasenmarker, die Identifizierung proliferierender Zellen ermöglicht. Durch die Kombination von FISH- und EdU-Markierung können wir aktiv proliferierende stammartige Zellen an festen Tieren nachweisen, und diese Technik kann breit auf andere Tiere angewendet werden, einschließlich Nicht-Modell-Quallenarten.

Einleitung

Cnidaria gilt als basal verzweigter Metazoenstamm, der Tiere mit Nerven und Muskeln enthält, was sie in eine einzigartige Position für das Verständnis der Evolution der Tierentwicklung und -physiologie versetzt 1,2. Nesseltiere werden in zwei Hauptgruppen eingeteilt: Anthozoen (z. B. Seeanemonen und Korallen) besitzen nur Planulalarven und sessilile Polypenstadien, während Medusozoa (Mitglieder von Hydrozoa, Staurozoa, Scyphozoa und Cubozoa) typischerweise die Form von frei schwimmenden Medusen oder Quallen sowie Planulalarven und Polypen annehmen. Nesseltiere weisen häufig eine hohe Regenerationsfähigkeit auf....

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Protokoll

HINWEIS: Details zu allen Materialien, Reagenzien und Geräten, die in diesem Protokoll verwendet werden, finden Sie in der Materialtabelle .

1. Sondensynthese

  1. RNA-Extraktion
    1. Legen Sie drei lebende Cladonema-Medusen , die in künstlichem Meerwasser (ASW) kultiviert werden, in ein 1,5-ml-Röhrchen mit einer 3,1-ml-Transferpipette mit abgeschnittener Spitze und entfernen Sie so viel ASW wie möglich.
      HINWEIS: ASW wird hergestellt, indem eine Mischung von Mineralsalzen in Leitungswasser mit Chlorneutralisator aufgelöst wird; das endgültige spezifische Gewicht (S.G.) beträgt 1,018 oder ....

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Ergebnisse

Cladonema-Tentakel wurden als Modell verwendet, um die zellulären Prozesse der Morphogenese und Regeneration zu untersuchen15,16,17. Die Tentakelstruktur besteht aus einer Epithelröhre, in der sich stammartige Zellen oder i-Zellen im proximalen Bereich befinden, der als Tentakelkolben bezeichnet wird, und neue Zweige werden sequentiell an der Rückseite der distalen Region der Birne entlang der adaxialen Seite hinzugefüg.......

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Diskussion

Proliferierende Zellen und Stammzellen sind wichtige zelluläre Quellen in verschiedenen Prozessen wie Morphogenese, Wachstum und Regeneration21,22. Dieser Artikel beschreibt eine Methode zur Co-Färbung des Stammzellmarkers Nanos1 durch FISH- und EdU-Markierung in Cladonema medusae. Frühere Arbeiten mit EdU- oder BrdU-Markierung haben vorgeschlagen, dass proliferative Zellen in den Tentakelkolben16,17 lokalisieren,

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Offenlegungen

Die Autoren haben keine Interessenkonflikte offenzulegen.

Danksagungen

Diese Arbeit wurde von AMED unter der Fördernummer JP22gm6110025 (an Y.N.) und von der JSPS KAKENHI Grant Number 22H02762 (an Y.N.) unterstützt.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
2-MercaptoethanolWako137-06862
3,1 mL TransferpipetteThermo Scientific233-20S
5-Brom-4-chlor-3-indolyl-β-D-Galactopyranosid (X-Gal)Wako029-15043
Anti-DIG-PODRoche11207733910
Cladonema pacificum Nanos1 Forward Primer5'- AAGAGACACAGTCATTATCAAGC
GA-3'
Cladonema pacificum Nanos1 Reverse Primer5'-CGACGTGTCCAATTTTACGTGCT -3'
Cladonema pacificum Piwi Forward Primer5'- AAAAGAGCAGCGGCCAGAAAGA
AGGC -3'
Cladonema pacificum Piwi Reverse Primer5'- GCGGGTCGCATACTTGTTGGTA
CTGGC -3'
Click-iT EdU Zellproliferationskit für die Bildgebung, Alexa Fluor 488 FarbstoffInvitrogenC10337EdU-Kit
Coroline vonGEX Co. ltdN/AChlorneutralisator
DIG Nukleinsäure-Nachweiskit BlockierungsreagenzRoche11175041910Blockierungspuffer 
DIG-RNA-Markierungsmix Roche11277073910
DTTPromegaP117B
ECOS zuständige Zelle DH5αNIPPON GENE316-06233kompetente Zelle
Schnelles Gen-Gel/PCR-ExtraktionskitSchnelles GenFG-91302Gel-Extraktionskit
Schnelles Genplasmid-Mini-KitSchnelles GenFG-90502Plasmid-Miniprep
FormamidWako 068-00426
Heparin-Natriumsalz aus SchweinenSIGMA-ALDRICH H3393-10KU
Isopropyl-β-D(-)-thiogalactopyranosid (IPTG)Wako096-05143
LB AgarInvitrogen22700-025Agarplatte
LB Bouillon BaseInvitrogen12780-052LB medium
MaleinsäureWako134-00495
mini Quick Spin RNA SäulenRoche11814427001Aufräumkolonne
NaClWako 191-01665
NanoDrop OneC Mikrovolumen-UV-Vis-Spektralphotometer mit Wi-FiThermo ScientificND-ONEC-WSpektralphotometer
Polyoxyethlen (20) Sorbitanmonolaurat (Tween-20)Wako 166-21115
PowerMasher 2nippi 891300Homogenisator
Proteinase KNacarai Tesque29442-14
RNase-InhibitorTaKaRa2313A
RNeasy Mini KitQiagen74004Gesamt-RNA-Isolationskit
RQ1 RNase-freie DnasePromegaM6101
Kochsalzlösung Natriumcitrat Puffer 20x Pulver (20x SSC)TaKaRaT9172
SEA LIFEMarin TechN/AMischung aus Mineralsalzen
T3 RNA-Polymerase  Roche11031163001
T7 RNA-Polymerase Roche10881767001
TAITEC HB-100TAITEC0040534-000Hybridisierungs-Incuvator
TaKaRa Ex Taq TaKaRaRR001ATaq DNA-Polymerase
TaKaRa PrimeScript 2 1st strang cDNA Synthese KitTaKaRa6210AcDNA
Synthese Kit Target KlonTOYOBO TAK101pTA2
Vektor-tRNARoche10109541001
TSA Plus Cyanin 5AKOYA BiosciencesNEL745001KTTyramid-Signalamplifikationstechnik (TSA)
Zeiss LSM 880ZEISSN/Akonfokales Laser-Scanning-Mikroskop

Referenzen

  1. Leclère, L., Röttinger, E. Diversity of cnidarian muscles: Function, anatomy, development and regeneration. Frontiers in Cell and Developmental Biology. 4, 157(2017).
  2. Bosch, T. C. G., et al. Back to the basics: Cnidarians start to fire....

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Nachdrucke und Genehmigungen

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