Tejido análisis específico de un modelo de regeneración del folículo del pelo utilizando lentivirus para mediar ganancia o pérdida de función.
Artículo de método
* These authors contributed equally
Tejido análisis específico de un modelo de regeneración del folículo del pelo utilizando lentivirus para mediar ganancia o pérdida de función.
Morfogénesis del folículo piloso, un proceso complejo que requiere la interacción entre epitelios derivados de queratinocitos y el mesénquima subyacente, es un sistema de modelo atractivo para estudiar el desarrollo de órganos y la señalización específica de tejido. Aunque el desarrollo del folículo piloso es genéticamente tratable, análisis rápido y reproducible de los factores esenciales para este proceso sigue siendo un desafío. Aquí se describe un procedimiento para generar la sobreexpresión dirigida o shRNA mediada desmontables de factores utilizando lentivirus en una manera específica de tejido. Uso de una versión modificada de un modelo de la regeneración del cabello 5, 6, 11, se puede lograr robusta ganancia o pérdida de la función de análisis en los queratinocitos primarios de ratón o células dérmicas para facilitar el estudio de epitelio-mesenquimales vías de señalización que conducen a la morfogénesis del folículo piloso . Se describe cómo aislar frescas queratinocitos primarios de ratón y células dérmicas, que contienen células de la papila dérmica y sus precursores, entregar lentivirus contaiNing ya sea shRNA o de ADNc a una de las poblaciones de células, y las células se combinan para generar completamente formados folículos de pelo en la espalda de ratones desnudos. Este enfoque permite el análisis de tejidos específicos de los factores necesarios para generar los folículos pilosos en tres semanas y proporciona un compañero rápida y conveniente a los actuales modelos genéticos.
1. Preparar 0 a 2 días de edad ratones recién nacidos para la disección de piel
2. Diseccionar la piel de ratón
3. Lavar la piel con la solución e incubar Dispasa
4. Dermis Epidermis separada y
5. Disociar Pilas Ratón piel (mDCs) del tejido picado
6. Disociar queratinocitos Primarias (KC) de tejido picado
7. Infectar las células primarias con lentivirus que contienen shRNA o cDNA
El día de la infección diseccionar otro conjunto de pieles de ratón para preparar las KCs frescos, no tratados primarios o mDCs para combinar con células infectadas por virus en el día de injerto (paso 9).
8. Preparar células infectadas por injerto
9. Crear lecho de la herida y de la Cámara de Fix Volver a nu / nu ratones
Un día antes del injerto, esterilizar los instrumentos quirúrgicos con cámaras de silicio autoclave y estéril por inmersión en etanol al 70%. Vuelva a colocar la eta 70%nol con PBS estéril antes de usar las cámaras.
10. Retire Cámara Después de 7-9 días
11. Examine ratón para el crecimiento del pelo
Procedimiento Esquema
Día 1 (03.02 h): Sacrificio cachorros recién nacidos, quitar la piel y dejar actuar dispasa a 4 ° C durante la noche.
Día 2 (03.02 h): Aislar las células primarias de la piel yplaca a una densidad celular recomendada.
Día 3 (3-4 h): infectar células con lentivirus. Quite la piel del otro grupo de cachorros recién nacidos y dejar actuar dispasa a 4 ° C durante la noche.
Día 4 (08.06 h): Aislar las células primarias de la piel, contar y dejar en hielo. Recuperar lentivirus células infectadas por tripsinización y centrifugación, contar y combinar 7-10 x 10 6 células dérmicas y queratinocitos en 50-100 l de PBS por injerto. Crear lecho de la herida en el ratón, coloque la cámara, y aplique la mezcla de células lecho de la herida.
Procedimiento alternativo Outlines
Esquemas alternativos procedimiento acortará el procedimiento de cuatro días a tres.
En la Figura 1 se muestra el resultado de la dermis-específico desmontables shRNA lentiviral de Smoothened (Smo), un componente crítico de señalización de Shh, en un injerto de pelo 3 semanas de edad regenerativa. Injertos de control usando vector lentiviral solo muestran el crecimiento del cabello robusta (Figura 1A). Por el contrario, cutánea específica de caída de los resultados de DOM en pérdida de crecimiento del pelo (Figura 1B). Hematoxilina y eosina representa la etapa de folículos pilosos en el control y las condiciones experimentales (Figura 1C, D). El fenotipo de crecimiento del cabello de tratamientos similares puede ser variable entre los experimentos, incluyendo el control positivo con infección lentiviral vector solo. Por lo tanto injertos de control positivos siempre debe ser incluido en cada experimento como referencia como 30% de los injertos pueden fallar como resultado de la cicatrización o una inserción incompleta de injertos. En el caso de pruebas de una interacción entre dos factores tales como la sobreexpresión de cDNA de un factor de volverSCUE shRNA mediada desmontables de otro factor, uno siempre debe incluir injertos desmontables únicamente para manifestar el resultado de pérdida de función en cada experimento. Esto proporcionará una gama necesaria para determinar cómo un gen en particular perturba el folículo piloso vía regeneración y cómo dos genes interactúan.
La eliminación de la cámara (Figura 2A) se debe hacer con cuidado. El injerto recién formado debe ser ligeramente opaco con una superficie mate (Figura 2B). El injerto puede adherirse a la cámara, por lo que levantando suavemente un lado es importante asegurarse de que el injerto permanece unida al lecho de la herida. El injerto es bastante estable después de tres días, y debe presentar poca dificultad cuando se retira el vendaje. El crecimiento del cabello sólido debe ser observada después de tres semanas (Figura 2C). La omisión de cualquiera de mDCs o KCS resultará en un sitio de la herida se recuperaron sin pelo (Figura 2D) 11. La muerte celular o pérdida de células en uno de lostipos de células también da como resultado ningún pelo, en contraste con la regeneración del cabello reducida en dermo-Smo desmontables como se muestra en la Figura 1B.
Para garantizar un ensayo de éxito, es fundamental para lograr mayor que 90% de infección viral de las células con sobreexpresión apropiado o eficiencia desmontables antes del injerto. Debido a las limitaciones de tiempo del procedimiento de injerto, se recomienda Eliminación de perturbaciones eficiencias de infección viral antes de iniciar un experimento de injerto, y siempre guardar una pequeña porción de las células en el día de injerto procedimiento para verificar la pérdida o ganancia de expresión. Título lentiviral variará dependiendo de la construcción utilizada y debe ser determinado antes de la infección para conseguir 90-100% de eficiencia. Nos supervisar la eficiencia de la infección viral con GFP coexpressed a partir del vector lentiviral. En forma rutinaria realizar PCR cuantitativa y / o Western blot para determinar el alcance de desmontables o sobreexpresión. Utilizando la expresión de doble vectores con marcadores fluorescentes para etiquetarlas células infectadas viralmente proporciona una manera de informar perdurance de señal y el número de células que expresan los constructos en los injertos maduros. Usamos GFP dirigido por un promotor CMV del vector lentiviral pSicoR-CMV-GFP 10 en combinación con Smo shRNA. En la figura 3, se muestra un 3 semanas de edad dermo-injerto específico donde se lentivirally GFP-expresado en la papila dérmica de un folículo piloso representante.

Figura 1. El análisis histológico de crecimiento del folículo piloso. (A) Vista de injerto de control de la regeneración del cabello con células dérmicas infectadas con el vector lentiviral vacío y queratinocitos no tratados. (B) desmontables Smoothened utilizando shRNA lentiviral en células dérmicas combinados con los resultados queratinocitos no tratados en la pérdida de los folículos pilosos. (C) Hematoxilina y eosina tinción muestra f cabello anágenoollicles en los injertos de control se extienden hacia abajo en la dermis y (D) Smoothened de folículos pilosos siendo desmontables retraso en el crecimiento y en gran parte ausente. Todas las imágenes son tres semanas después del injerto. La barra de escala indica 100 micras.

Figura 2. Injerto de células primarias. (A) nu / nu ratón con suturados alojamiento de cámara primarios células dérmicas y queratinocitos. (B) la eliminación de la cámara expone la piel recién formada que es opaco y opaco en el carácter. (C) pelos completamente crecido sobre injerto usando silvestre primaria Tipo de células dérmicas y queratinocitos a las tres semanas después del injerto. (D) Adición de células dérmicas primarias sin queratinocitos conduce a ningún pelo después de tres semanas. Se observan resultados similares con la adición de queratinocitos primarios sin células dérmicas.

Figura 3. Mantenimiento de la expresión de GFP en papila dérmica. Confocal imágenes de papila dérmica de un injerto de 3 semanas de edad regenerado. GFP se expresó en la población de células dérmicas de un vector lentiviral y detectado en la papila dérmica (verde). Versican (rojo) demarca la papila dérmica y los núcleos se etiqueta con Hoechst (azul). Nota GFP se expresa específicamente en las células dérmicas, pero no en los queratinocitos circundantes. La barra de escala indica 20 m.
Ensayos de pelo reconstitución proporcionar un modelo de regeneración de órganos única para examinar el mecanismo de formación de novo folículo del cabello. Aquí se describe un ensayo de cámara de pelo modificado útil para determinar la función de genes en la formación de folículos pilosos. Nuestro ensayo se basa en el ensayo de reconstitución cámara informó cabello 5, 6,11, que se modificó para introducir una técnica de expresión lentiviral para lograr la sobreexpresión del gen o una caída en cualquiera de los tipos de células dérmicas o epidérmicas. Nuestro ensayo proporciona una alternativa rápida a la generación de tejidos específicos de knockout genético. Este ensayo nos permite demostrar la función de genes en la formación del folículo piloso en tan sólo tres semanas después de infectar células primarias con lentivirus a la colección del injerto. Nuestro ensayo pueden ser aplicados a las interacciones genéticas utilizando combinación shRNA / entrega de ADNc por lentivirus en un tipo de célula 12, así como permite el examen de la señalización entre el typ célula dérmica y epidérmicaes.
Nuestro ensayo de pelo es el más adecuado para la detección de fenotipos fuertes ganancia o pérdida de función en la regeneración del folículo piloso, mientras que los defectos sutiles son más difíciles de observar. Hemos demostrado con éxito la función dérmica gen específico de unos pocos genes utilizando nuestro ensayo regeneración del cabello 1,12. Basado en el marcador GFP co-expresó a partir del vector lentivirus expresar shRNA 10, hemos demostrado que la expresión de shRNA células donantes dérmicos persistió en los injertos de pelo regeneradas. GFP-positivas las células estaban presentes en la papila dérmica (DP) de los folículos pilosos regeneradas (Figura 3). Las células DP probable constaba de diferentes niveles de gen desmontables como células expresaron niveles variables de GFP, por lo tanto el fenotipo del folículo del pelo observada fue de un rango de genética hypomorph a null.
Una mejora para esta prueba será establecer una selección rápida y eficiente para los altos células que expresan shRNA antes grafting como el uso de FACS para purificar fuertes que expresan GFP-células. Una alternativa es sustituir las células mutantes knockout o condicional en este ensayo 9. Por otra parte, un sistema de cultivo que puede preservar la función DP celular es muy útil como potencia DP se pierde gradualmente una vez que las células dérmicas primarias se pasan. Sistemas de cultivo potenciales incluyen el uso de biomateriales derivados de nicho artificial o cultivos de agregación 2,7,8,13. Otra mejora será generar un método fiable epidérmico congelación celular con una velocidad de células de alta recuperación ya que esto reducirá el uso de la segunda serie de crías de ratón (paso 7) para generar queratinocitos frescas en dérmico específico de pérdida o de ganancia de- estudios de función.
Este ensayo pelo cámara produce densidad de folículos pilosos y calidad similar a la piel de un ratón normal, aunque el crecimiento del pelo es un poco menos sincronizados y orientación folículo es más aleatoria. A pocas limitaciones del ensayo de regeneración del cabello genética incluídoe el requisito de gran cantidad de lentivirus y el número de células, y es una labor muy intensa en términos de métodos quirúrgicos en comparación con otras formas de ensayos de reconstitución del cabello tales como el parche y ensayos de solapa 3,4,14. Sin embargo, la calidad de los folículos pilosos y de escala de tiempo para detectar el crecimiento del cabello es superior a otros ensayos 4. Nuestro ensayo dirigido la regeneración capilar proporciona un compañero rápido y cómodo a los actuales modelos genéticos.
No hay conflictos de interés declarado.
Este trabajo fue apoyado por el NIH NRSA 1F32CA14208701 (SXA) y NIH subvenciones AR052785 AR046786 y (AEO y W. MW-).
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Nombre | Empresa | Catálogo | Comentarios |
| PBS | Invitrogen | 14190-144 | |
| HBSS | Invitrogen | 14170-122 | |
| DMEM | Invitrogen | 11995-065 | |
| 0,25% de tripsina-EDTA | Invitrogen | 25200-056 | |
| Cnt-07 | Celular N Tec | CnT-07 | |
| AMINOMAX-C100 | Invitrogen | 17001-074 | |
| AMINOMAX-C100 Suplemento | Invitrogen | 12556-015 | |
| FBS | Invitrogen | 26140-079 | |
| Penicilina / Estreptomicina | Invitrogen | 15140-122 | |
| Fungizone | Invitrogen | 15290-018 | |
| Gentamicina | Invitrogen | 15710-064 | |
| Dispasa | Roche | 4942078001 | |
| La colagenasa, Tipo 1 | Sigma | C-0130 | |
| Polybrene | Sigma | 107689-10G | |
| Placa de cultivo de tejido | Fisher Scientific | 08-772E | |
| Tijeras de disección | Fisher Scientific | 11-999 | |
| Fórceps | Fisher Scientific | 10-275 | curva |
| Scalpal | Medex Supply | GRF-2975 # 10 | Tamaño no. 10 |
| 70 micras de tinción celular | VWR | 21008-952 | |
| 15 ml tubos cónicos de centrífuga | Fisher Scientific | 14-959-49D | |
| Hisopos de alcohol | Fisher Scientific | 1368063 | |
| Calibre 23 aguja | Fisher Scientific | 14-821-13F | |
| Ojo lubricante | CVS | 8883660 | |
| Providona-Lodine hisopos | Fisher Scientific | NC0116841 | |
| Silicio Cámaras | Renner GmbH | F2U, 30268 | |
| Suturas | Acuderm | SUP3524 | |
| Vendaje flexible | Fisher Scientific | 22-363-100 | |
| Apósito no adherente | Telfa | 1050 | |
| Materiales | |||
Solución de lavado PBS Dispasa solución HBSS Medios neutralizantes HBSS La colagenasa solución 0,25% (w / v) de colagenasa, Tipo 1 ONTENIDO "> 100 ug / ml de penicilina / estreptomicina2,5 g / ml de Fungizone 50 ug / ml de gentamicina Polybrene solución HBSS |