1. מיקרו-דיסקציה של השבלול
- הכן את מיקרוסקופ הדיסקציה תחת מpostgresql-מנשף על ידי ניגוב המשטחים באתנול 70% והצבת קוביות קרח.
- הכינו 10–15 צלחות פטרי בקוטר 35 מ"מ תחת תנאים סטריליים ומלאו אותן עד מחציתן (~2 מ"ל) בתמיסת HBSS (Hank's Balanced Salt Solution) סטרילית עם סידן.
- הכינו שתי צלחות פטרי בקוטר 35 מ"מ תחת תנאים סטריליים ומלאו אותן עד מחציתן (~2 מ"ל) בתמיסת PBS (phosphate buffered solution) סטרילית בריכוז 1x.
- עקרו פינצטות מיקרוסקופיות בתוך מבחנת Falcon קונית של 50 מ"ל עם אתנול 70%.
- בחדר נפרד ממבנה העבודה הסטרילי (sterile hood), השתמש במספרי איריס כדי לבצע עקירה של הראש (decapitation) ל-12-15 עכברי Axin2 בגיל 0-3 ימים לאחר הלידה (P).LacZ/+ עכברי דווח (reporter mice) והנח את הראשים על צלחת פטרי בנפח 60 מ"מ על גבי בלוק קרח.
- באמצעות פינצטה Dumont מס' 5 ומספרי איריס, יש להסיר את הלסת התחתונה ואת הלשון ולחתוך דרך בסיס הגולגולת בגובה החיך.
- הסר את העור המכסה את כיפת הגולגולת (calvaria) וחתוך את בסיס הגולגולת על ידי החדרת המספריים מהחלק התחתון של הפורמן מגנום (foramen magnum) עד למרכז החיך.
- בצעו חתך נוסף באמצעות מספרי איריס מקצה החתך של החיך אל החלק העליון של כיפת הגולגולת (calvaria) משני הצדדים, תוך הקפדה שלא לפגוע בקפסולה האוזנית (otic capsule).
- בידוד מלא של עצם הרקה באמצעות ביצוע שני חתכים בזווית של 45 מעלות, המתחילים מההיבט העליון של הפורמן מגנום (foramen magnum) ונמשכים עד לחתך הקורונלי בחיך הקשיח.
- הנח את עצמות הרקה המבודדות בצלחות פטרי בנפח 35 ממ" שמכילות HBSS על גבי בלוק קרח.
- אספו עצמות רקה מ-12–15 בעלי חיים שעברו הקרבה, לסך הכל 24–30 עצמות רקה.
- העבר את צלחת הפטרי עם עצמות הרקה המבודדות למכסה חיטוי לניתוח שהוכן מראש (1.1).
- העבירו ארבע עצמות רקה לכל צלחת פטרי בנפח 35 מ"מ שהוכנה מראש ומכילה HBSS (1.2), והניחו על בלוק קרח.
- התחילו במיקרו-דיסקציה באמצעות שתי פינצטות מסוג #55 כדי להסיר בעדינות את הקורטקס, גזע המוח והמוחון בעצם הרקה המכסה את הקפסולה האוטיקה (otic capsule).
- ללא הסרת הקפסולה האוטיקה (otic capsule), השב אטו של חלקי קפסולת השבלול (cochlear capsule), החל מנקודת הכניסה של העצב הווסטיבולוקוכלארי (vestibulocochlear nerve) אל הקפסולה האוטיקה.
- לאחר חשיפת בסיס השבלול (cochlea), משוך בעדינות את השבלול והרקמות שסביבו החוצה. הסר את שארית הגנגליון הספירלי (spiral ganglion) ואת ה-stria vascularis, החל מהבסיס.
- העבר את השבלול (cochlea) לפיתרי (Petri dish) של 35 מ"מ המכיל PBS על גבי בלוק קרח.
- על מנת להבטיח חיוניות אופטימלית של הרקמה, משך הזמן הכולל של הניתוח צריך להיות קצר מ-60 דקות.
- חזור על השלבים לעיל עבור 3-5 עכברים מסוג בר (WT) בגילאי P0-P3, כביקורות עבור עכברי Axin2-LacZ.
2. פירוק תאים (שונה משיטות שתוארו בעבר)2,10
- העבירו 50 μl של PBS סטרילי למרכז של באר בצלחת תרבית עם 6 בארות ללא ציפוי.
- העבירו עד 20 cochleae של Axin2LacZ/+ לתוך כל טיפה של 50 μl של PBS. יש להשתמש בטיפה חדשה של 50 μl PBS עבור יותר מ-20 cochleae.
- חממו מראש מנות (aliquots) של 50 μl של 0.125% trypsin למשך כ-2 דקות באמבט מים של 37°C.
- הוסיפו 50 μl של 0.125% trypsin שחומם מראש ל-PBS המכיל את ה-cochleae.
- הניחו את צלחת 6-הבארות ב-37°C למשך 8 דקות, תוך הקפדה לא לנער את הצלחת.
- כדי להפסיק את ה-trypsinization, הוסיפו 50 μl של מעכב טריפסין מסויה (soybean trypsin inhibitor) לכל טיפה של 100 μl.
- הוסיפו 50 μl נוספים של Full Media (FM) (IGF-1, EGF, bFGF, HS, ampicillin ב-DMEM/F12)2
- באמצעות טיפ קהה של 300 μl עם pipetteman p200 המכוון ל-125 μl, בצעו טריטורציה (trituration) עדינה של התאים 80 פעמים, תוך הקפדה לא ליצור בועות.
- בעקבות טריטורציה של כל טיפה, הוסיפו 200 μl נוספים של FM לכל באר.
- העבירו את התאים דרך מסנן תאים כחול של Falcon של 40 μm לבאר חדשה.
- העבירו את התאים לשפופרות FACS סטנדרטיות של Falcon (נשארים כ-300 μl לאחר הטריטורציה והסינון).
- פצלו את התאים מ-cochleae של wildtype לשלוש שפופרות, תוך דילול של 100 μl עם 300 μl FM בכל שפופרת. שפופרת אחת תשמש כביקורת blank, אחת תיצבע ב-propidium iodide (PI, 1 μg/ml) בלבד (לא להוסיף בשלב זה), ואילו האחרונה תיצבע ב-3-carboxyumbelliferyl β-D-galactopyranoside (CUG, ראו 2.15) כדי לזהות פלואורסצנציית רקע.
- הניחו 400 μl של תאים מופרדים מ-cochleae של Axin2-LacZ בכל שפופרת FACS. כביקורת CUG בלבד, דללו 10 μl של תאים ב-390 μl FM (ראו שפופרת F בשלב 2.15). השלימו את הנפח של שאר השפופרות ל-400 μl.
- דגרו את התאים באינקובטור לח ב-37°C למשך 10 דקות.
- הכינו תמיסת CUG:
- הכינו 200 μl של CUG עבור כל שפופרת FACS הדורשת צביעה.
- דללו CUG ב-FM ביחס של 1:50 במנדף חשוך עם חשיפה מינימלית לאור.
- חממו מראש את ה-CUG המדולל ב-37°C למשך 3-5 דקות.
- לאחר מכן, הוסיפו 200 μl של CUG מדולל לכל שפופרת FACS מתאימה. עבור שפופרות שאינן מיועדות ל-CUG, הוסיפו FM בלבד (ראו 2.15).
- בשלב זה, צריכות להיות חמש קטגוריות של שפופרות עם התכנים הבאים (אין להוסיף PI בשלב זה):
- Wildtype - ללא CUG או PI (עבור קומפנסציה, ראו שלבים 3.5-6)
- Wildtype - עם PI בלבד (עבור קומפנסציה)
- Wildtype - עם CUG ו-PI (עבור ביקורת מול תאי Axin2-LacZ)
- Axin2-LacZ - עם CUG בלבד (ע עבור קומפנסציה)
- Axin2-LacZ - עם CUG ו-PI (עבור מיון תאים בפועל)
- Axin2-LacZ - עם CUG ו-PI (עבור ניתוח אירועים)
- הגנו על כל השפופרות מאור ודגרו אותן באינקובטור לח ב-37°C למשך 25 דקות.
- הכינו תמיסת HEPES + Fetal Bovine Serum (FBS) טרייה לעצירת התגובה לאחר הדגירה:
- דללו 400 μl של FBS שהופשר acabado ב-10 ml של HEPES סטרילי 10 mM (ב-PBS) בשפופרת Falcon של 15 ml.
- הניחו את השפופרת על קרח עד לסיום שלב 2.16.
- הוסיפו 1.8 ml של תמיסת HEPES קרה (קרח) לכל שפופרת FACS תחת מנדף סטרילי כאשר האורות כבויים כדי למזער את החשיפה לאור.
- סובבו את התאים בצנטריפוגה במהירות 1200rpm למשך 5 דקות.
- הסירו את העליון (supernatant) והשביו את התאים שוב ב-300 μl FM, איחדו את כל המנות עבור דגימת המיון (Axin2-LacZ הצבועים ב-CUG ו-PI).
- הוסיפו PI לכל שפופרת כדי להגיע לריכוז סופי של 1 μg/ml.
- הניחו את התאים על קרח והגנו עליהם מאור.
3. ציטומטריה של זרימה (Flow Cytometry)
- אנו משתמשים במכשיר BD Aria II המצויד בלייזרים של 488-nm, 633-nm ו-407-nm. זיהוי של CUG בוצע באמצעות הלייזר הסגול 407-nm וזיהוי של PI בוצע באמצעות הלייזר הכחול 488-nm במתקן ה-FACS המשותף של סטנפורד.
- נדרש מפעיל מיומן של ציטומטר זרימה. יש להמשיך לשלב הבא לאחר חימום הלייזרים, כיול הגלאים של הציטומטר לפי הוראות היצרן וקביעת פרמטרי מיון אופטימליים. מניסיוננו, מצאנו כי שימוש בדיזה של 100 μm מייעל את חיות התאים עבור ניסויים עוקבים.
- הפרמטרים הבאים שימשו את התהליך: סף (threshold) של 5,000 אירועים, קצב זרימה של פחות מ-3,000 אירועים לשנייה, פיזור קדמי (FSC) ב-125 וולט ופיזור צדי (SSC) ב-250 וולט; ערוץ PE-Cy5 שימש עבור PI וערוץ Cascade Blue עבור CUG.
- יש לשטוף את תא הציטומטר עם 70% אתנול ו-PBS, פעמיים כל אחד, בסדר זה.
- יש להתחיל את הניתוח עם תאים מסוג wildtype שאינם צבועים (מבחנה A בשלב 2.15). יש לאסוף 1,000 אירועים כדי לקבוע את התפלגות התאים בגרף של FSC לעומת SSC. אם הפיזור אינו רצוי, יש להתאים את פרמטרי ה-FSC וה-SSC.
- יש לבצע קומפנסציה באמצעות תאי WT שאינם צבועים (מבחנה A), תאי WT צבועים ב-PI (מבחנה B), ותאי Axin2-LacZ צבועים ב-CUG (מבחנה D). הקומפנסציה תאפשר הבחנה מדויקת יותר של אותות בין אורכי הגל השונים של הלייזרים.
- יש להתחיל את הניתוח עם תאי wildtype צבועים ב-PI וב-CUG (מבחנה C) ולהגדיר פרמטרי גייטינג (gating) עבור:
- הדרה של פסולת (debris) על בסיס גרף של FSC לעומת SSC.
- הדרה של דובלטים וצברים באמצעות גרף של FSC-height לעומת FSC-area.
- הדרה של תאים מתים על בסיס גרף של FSC-area לעומת PE-Cy5-area.
- הגדרת גרף של FSC-area לעומת Cascade Blue-area עם מיקום גייט כלשהו.
- בשלב הבא, יש לנתח 10,000 אירועים ממבחנת דגימת המיון המכילה תאי Axin2-LacZ צבועים ב-PI וב-CUG (מבחנה F).
- יש להחיל כאן את כל הגייטים שהוגדרו באמצעות תאי wildtype.
- באמצעות הגרפים של תאי ה-wildtype, יש ליצור גייט עבור תאי Cascade Blue-high המהווים פחות מ-1% מסך כל האירועים.
- אותם גייטים של Cascade Blue-high כוללים כעת כ-15-20% מהתאים בדגימת ה-Axin2-LacZ, ובכך מגדירים תאים אלו כתאי Axin2-high.
- באמצעות גרף הניתוח של תאי Axin2-LacZ, יש ליצור גייט עבור 15-20% מהתאים בעלי הפלואורסנציה הנמוכה ביותר, אשר ייקראו להלן תאי Axin2-low.
- בהתבסס על אסטרטגיית הגייטינג שהוזכרה לעיל, יש למיין את התאים למבחנות FACS המכילות 500 μl FM, מבחנה אחת עבור תאי Axin2-high והשנייה עבור תאי Axin2-low. יש לוודא שמבחנות האיסוף נמצאות בתא מקורר ל-4°C במהלך המיון.
- יש לרשום את מספר התאים שנספרו על ידי ציטומטר הזרימה עבור כל אוכלוסייה.
4. תוצאות מייצגות (ראו איור 2):
בעזרת הפרוטוקול לעיל, אנו מפיקים בדרך כלל 40-45% תאים נקיים משאריות (debris-free) הן משבלולי השמע של סוג הבר (wildtype) והן של Axin2LacZ/+ (איורים 2A ו-B), כאשר כ-70% מהם נקיים מצמדים (doublets) (ראו איורים '2A ו-'B). מרבית התאים הממוינים הם חיוניים ולא קלטו PI (~95%) (איורים ''2A ו-''B). בממוצע, כ-20% העליונים של התאים החיוביים ל-CUG נחשבים לתאים חיוביים ל-Axin2-LacZ (איור '''2B) ומתאימים לכ-15,000 תאי Axin2-LacZ-high לכל 10-12 בעלי חיים.
ניתוח מיון חוזר באמצעות ציטומטריית זרימה של תאי Axin2-high העלה טוהר של מעל 93% בערוץ Cascade Blue. כדי לאשש עוד יותר את זהותם של תאים אלו, ביצענו צביעה אימונוהיסטוכימית לאחר המיון הן לתאי Axin2-high והן לתאי Axin2-low באמצעות נוגדנים נגד β-galactosidase, ומצאנו כי תאי Axin2-high הכילו כ-93.4% תאים חיוביים ל-β-galactosidase (יותר מ-1,500 תאים נותחו) ותאי Axin2-low הכילו כ-4.8% תאים חיוביים ל-β-galactosidase.
איורים וטבלאות:

איור 1. פרדיגמה ניסויית. האיור לעיל מציג את האסטרטגיה הניסויית הכוללת ואת הטכניקות כפי שמתואר בסעיף הפרוטוקול. קוכלאות מעכברים מסוג wildtype ו-Axin2LacZ/+ נאספות ומפורקות לתאים בודדים, אשר טופלו לאחר מכן ב-CUG, מצע פלואורסצנטי ל-β-galactosidase. תאים עם רמות גבוהות ונמוכות של Axin2-LacZ הופרדו לאחר מכן באמצעות ציטומטריית זרימה. לחצו כאן כדי להציג גרסה בגודל מלא של תמונה זו.

איור 2. אסטרטגיות Gating. איור זה מדגים את אסטרטגיות ה-gating ששימשו בציטומטריית הזרימה. A) תאים מופרדים מסוג wildtype שעברו את אותו טיפול כמו תאי Axin2-LacZ מנותחים כאן באמצעות סך של 10,000 אירועים. הפאנל הראשון מציג את שטח הפיזור הצדי (SSC-A) לעומת שטח הפיזור הקדמי (FSC-A). כאן, קבוצה מובחנת של אירועים היא בגודל גדול בהרבה מאותם אירועים הקרובים לציר ה-y. אירועים אלו מוגדרים כ-"Debris Negative". השער (gate) הבא, A', מנתח את תאי ה-"Debris Negative" מהפאנל A, המהווים 43.8% מסך האירועים (ראה טבלה להלן). בפאנל זה, גובה הפיזור הקדמי (FSC-H) לעומת ה-FSC-A משמש להדרה של דובלטים. אירועים החורגים מהמהות הליניארית הצפויה של התרשים מודרים. הכנה זו מניבה בדרך כלל כ-70% אירועים בתוך השער שהוגדר, והתאים הנותרים מודרים. בפאנל A'', נעשה שימוש ב-propidium iodide (PI), כפי שזוהה בערוץ PE-Cy5, כדי לסמן תאים מתים (5.3%). בפאנל הבא (A'''), נעשה שימוש בערוץ Cascade blue כדי לזהות את הסובסטרט הפלורסצנטי CUG. כאן, שערי ה-LacZ-high כוללים פחות מ-1% מסך האירועים. B) תאים מופרדים מעכברי Axin2-LacZ שטופלו ב-CUG ו-PI מנותחים כאן באמצעות סך של 10,000 אירועים. שערי gating זהים מאלו שבפאנל A מיושמים כאן. B' מראה כי 29.5% מהתאים מודרים כדובלטים, בעוד ש-B'' מדגים כי 5.4% אינם חיוניים. השערים הראשוניים לתאי LacZ-high ו-LacZ-low נסרטים באמצעות פאנל B''', כאשר LacZ-high נקבע בתחילה על 19.7% ו-LacZ-low על 20.4%. לחץ כאן כדי לצפות בגרסה בגודל מלא של תמונה זו.
| | | מספר אירוע | אחוזים |
| A | ניתוח סוג בר (Wildtype) | 10,000 | |
| א' | שלילה של שרידים | 4,381 | 43.80% |
| א'' | שלילי-דבלט (Doublet Negative) | 3,116 | 71.10% |
| א''' | שלילי ל-PI | 2,951 | 94.70% |
| | LacZ-high | 16 | 0.54% |
| | LacZ-נמוך | 2,790 | 94.50% |
| B | ניתוח Axin2-LacZ | 10,000 | |
| ב' | שלילי לשאריות | 4,218 | 42.2% |
| ב'' | שלילי-דאבלט (Doublet Negative) | 2,973 | 70.50% |
| ב''' | שלילי ל-PI | 2,813 | 94.6% |
| | LacZ-גבוה | 553 | 19.70% |
| | LacZ-נמוך | 573 | 20.40% |
טבלה 1. ניתוחים כמותיים של אסטרטגיות ה-gating באיור 2.