מאמר זה מציג את השיטה של פיתוח, אפיון ומעקב בזמן אמת של גרורות הגידול במודל דגי הזברה של נוירובלסטומה, במיוחד בקו דגי הזברה הטרנסגניים עם ביטוי יתר של MYCN ו- LMO1, המפתח גרורות באופן ספונטני.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר זה מציג את השיטה של פיתוח, אפיון ומעקב בזמן אמת של גרורות הגידול במודל דגי הזברה של נוירובלסטומה, במיוחד בקו דגי הזברה הטרנסגניים עם ביטוי יתר של MYCN ו- LMO1, המפתח גרורות באופן ספונטני.
דגי זברה התפתחו כמודל חשוב לבעלי חיים לחקר מחלות אנושיות, במיוחד סרטן. יחד עם טכנולוגיות עריכת הטרנסגניות והגנום החזקות המיושמות במודלים של דגי זברה, קלות התחזוקה, הפרודוקטיביות בתפוקה גבוהה והדמיה חיה רבת עוצמה הופכים את דג הזברה למערכת מודל בעלת ערך לחקר גרורות ובסיסים תאיים ומולקולריים העומדים בבסיס תהליך זה ב- vivo. הדגם הראשון של דגי זברה נוירובלסטומה (NB) של גרורות פותח על ידי ביטוי יתר של שני אונקוגנים, MYCN ו - LMO1, תחת שליטה של מקדם הדופמין-בטא-הידרוקסילאז (dβh). MYCN ו- LMO1 המחושבים יתר על המידה הובילו להשהיה מופחתת ולחדירה מוגברת של נוירובלסטומגנסיס, כמו גם גרורות רחוקות מואצות של תאים סרטניים. מודל חדש זה חוזר על תכונות מרכזיות רבות של NB גרורתי אנושי, כולל מעורבות של שינויים גנטיים רלוונטיים מבחינה קלינית וגרורות; התפתחות טבעית וספונטנית של גרורות ב vivo; ואתרים שמורים של גרורות. לכן, למודל דגי הזברה יש יתרונות ייחודיים לנתח את התהליך המורכב של גרורות הגידול ב- vivo.
דגי זברה כבר בשימוש נרחב ויושם על מספר תחומי מחקר, במיוחד בסרטן. מודל זה מספק יתרונות רבים - כגון הרבייה החזקה שלו, תחזוקה חסכונית, והדמיה רב-תכליתית של גידול גידול וגרורות - כל אלה הופכים את דגי הזברה לכלי רב עוצמה לחקור ולחקור את הבסיסים התאיים והמולקולריים של גידולים וגרורות. טכניקות חדשות למיפוי גנום בקנה מידה גדול, טרנסגנזה, ביטוי יתר של גנים או נוקאאוט, השתלת תאים ומסכים כימיים הגדילו מאוד את כוחו של דג הזברה מודל1. במהלך השנים האחרונות, קווי דגי זברה רבים פותחו כדי לחקור גידולים וגרורות של מגוון סוגי סרטן אנושיים, כולל אך לא מוגבל ללוקמיה, מלנומה, rhabdomyosarcoma, קרצינומה hepatocellular2,3,4,5. בנוסף, מודל דג הזברה הראשון של נוירובלסטומה (NB) נוצר על ידי ביטוי יתר MYCN, אונקוגן, במערכת העצבים הסימפתטית ההיקפית (PSNS) תחת שליטה של מקדם דופמין-בטא-הידרוקסילאז (dβh). עם מודל זה, הוכח עוד כי ALK מופעל יכול להתמזג עם MYCN כדי להאיץ את הופעת הגידול ולהגדיל את החדירות הגידול ב vivo6.
NB נגזר מן השושלת הסימפתודואדרנלית של תאי הסמל העצבי, והוא סרטן גרורתי מאוד אצל ילדים7. הוא אחראי ל -10% ממקרי המוות הקשורים לסרטן ילדים8. גרורות נרחבות באבחון, NB יכול להיות מוצג קלינית כגידולים שמקורם בעיקר לאורך השרשרת של הגרעינים האוהדים ואת המדולה יותרת הכליה של PSNS9,10. הגברה MYCN קשורה בדרך כלל עם תוצאות גרועות בחולי NB11,12. יתר על כן, LMO1 זוהה כגן רגישות NB קריטי במקרים בסיכון גבוה13,14. מחקרים מצאו כי דו-אופן הפעולה מהונדס של MYCN ו- LMO1 ב- PSNS של מודל דגי הזברה לא רק מקדם התחלה מוקדמת יותר של NB, אלא גם גורם גרורות נרחבות לרקמות ולאיברים הדומים לאתרים הנפוצים בחולים עם NB13 בסיכון גבוה. לאחרונה, פנוטיפ גרורתי נוסף של NB נצפתה גם במודל חדש יותר של דגי זברה של NB, שבו הן MYCN ו- Lin28B, קידוד חלבון מחייב RNA, מתבטאים יתר על המידה תחת שליטה של מקדם dβh16.
הגישה הטרנסגנית היציבה בדגי זברה משמשת לעתים קרובות כדי לחקור אם ביטוי יתר של גן עניין יכול לתרום להתפתחות נורמלית ומחלות pathogenesis14,15. טכניקה זו שימשה בהצלחה כדי להדגים את החשיבות של גנים מרובים ומסלולים לגידול NB6,16,17,18,19,20. מאמר זה יציג כיצד קו הדגים הטרנסגני שמבטא יתר על המידה הן את MYCN והן את LMO1 ב- PSNS נוצר וכיצד הוכח כי שיתוף הפעולה של שני האונקוגנים האלה מאיץ את הופעת הגידול של NB וגרורות13. ראשית, הקו הטרנסגני המבטא יתר על המידה EGFP-MYCN תחת שליטה של מקדם dβh (קו MYCN ייעודי) פותח על ידי הזרקת dβh-EGFP-MYCN לבנות לשלב תא אחד של עוברי AB מסוג בר (WT), כפי שתואר בעבר 6,17. קו מהונדסי נפרד המבטא יתר על המידה את LMO1 ב- PSNS (קו LMO1 ייעודי) פותח על ידי חפיפה בין שני מבני DNA, dβh-LMO1 ו- dβh-mCherry, לעוברי WT בשלב תא אחד13. בעבר הוכח כי ניתן לחפוף למבני דנ"א כפולים חופפים לגנום הדגים; לכן, LMO1 ו mCherry הם coexpressed בתאי PSNS של בעלי חיים מהונדסים. ברגע שהעוברים המוזרקים F0 הגיעו לבגרות מינית, הם אז היו מחוץ לחצות עם דגי WT לזיהוי של דגים חיוביים עם שילוב של טרנסג'נים. בקצרה, צאצאי F1 נבדקו לראשונה על ידי מיקרוסקופיה פלואורסצנטית לביטוי mCherry בתאי PSNS. שילוב נבטים של LMO1 בדגים mCherry-חיובי אושרה עוד יותר על ידי PCR גנומי ורצף. לאחר זיהוי מוצלח של כל קו מהונדס, הצאצאים של דג הטרוזיגוס MYCN ו- LMO1 מהונדסים היו שזורים כדי ליצור קו דגים מורכב המבטא הן את MYCN והן את LMO1 (המכונה MYCN; קו LMO1). MYCN נושא גידול; דגי LMO1 היו במעקב על ידי מיקרוסקופיה פלואורסצנטית דו-שבועית לראיות לגידולים גרורתיים באזורים המרוחקים לאתר הראשי, אזור בלוטת יותרת הכליה הבין-יותרת הכליה (IRG, שווה ערך לדגי זברה של בלוטת יותרת הכליה האנושית)13. כדי לאשר את גרורות של גידולים MYCN; דגי LMO1, ניתוחים היסטולוגיים ואימונוהיסטוכימיים יושמו.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל שיטות המחקר באמצעות דגי זברה וטיפול בבעלי חיים / תחזוקה בוצעו בהתאם להנחיות המוסדיות במרפאת מאיו.
1. הכנה ומיקרו-הפעלה של מבני טרנסג'ן לפיתוח קו דגי זברה מהונדסים LMO1 עם ביטוי יתר ב- PSNS
2. לסנן ולאמת קו דגים מהונדס LMO1 להעברת נבטים של LMO1 ו mCherry
3. Outcross של קווים מהונדסים LMO1 ו - MYCN ליצירת מודל גרורתי
4. הדמיית נטל הגידול בקווים מהונדסים של דגי זברה
5. עיבוד רקמות וחתך פרפין של דגים נושאי גידול
הערה: בצע שלב זה כדי לאפיין את הגידולים הראשוניים ו/או גרורתיים שפותחו באופן ספונטני ב - MYCN וב- MYCN; דג מהונדס LMO1 .
6. המטוקסילין ואאוזין (H&E) מכתימים מקטעי פרפין לסקירה פתולוגית
7. ניתוח אימונוהיסטוכימי (IHC) עם נוגדנים נגד סמן NB וטרנסג'ים מבוטאים יתר על המידה כדי לאשר עוד יותר את התפשטות הגידול ואת מאפיין השושלת הסימפתואדרנלית שלהם
8. כתמים אדומים של Picrosirius של שקופיות פרפין להצטברות קולגן בגידולים כמחקר מנגנון
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כדי לקבוע אם LMO1 מתמזג עם MYCN כדי להשפיע על פתוגנזה NB, מבנים מהונדסים המניעים ביטוי של LMO1 (dβh:LMO1 ו dβh:mCherry) או MYCN (dβh:EGFP-MYCN) בתאי PSNS בשליטה של מקדם dβh הוזרקו לעוברים של דגי זברה13. כפי שמודגם באיור 1A, לאחר פיתוח קווים מהונדסים יציבים ואימות הגנוטיפים שלהם, דגי הטרוזיגוס MYCN ו-LMO1 התערבבו זה בזה. הצאצאים שלהם היו ממוינים עבור MYCN (EGFP +) או ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דגי זברה משמשים בדרך כלל במחקר בעשורים האחרונים, במיוחד בחקר הסרטן, מסיבות ברורות, כגון קלות התחזוקה שלו, רבייה חזקה, ויתרונות ברורים להדמיית vivo1,28. מודל דגי הזברה יכול להיות מניפולציה בקלות עוברית בשל ההפריה החיצונית שלהם והתפתחות, אשר משלים היטב אורגניזמים מודל יונקים, כגון חולדות ועכברים, למחקרים גנטיים בקנה מידה גדול1,2,3. יתר על כן, לגנום דגי הזברה יש דמ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים כי אין להם אינטרסים פיננסיים מתחרים.
עבודה זו נתמכה על ידי מענק R01 CA240323 (S.Z. ) מהמכון הלאומי לסרטן; מענק W81XWH-17-1-0498 (S.Z.) ממשרד ההגנה של ארצות הברית (DoD); פרס V Scholar מטעם קרן V לחקר הסרטן (S.Z.) ומענק פלטפורמה ממרכז מאיו לגילוי ביו-רפואי (S.Z.); ותומכים ממרכז מאיו קליניק לסרטן והמרכז לרפואה אישית (ש.ז.).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| ערכת וקטור 3,3'-דיאמינובנזידין (DAB) | וקטור | SK-4100 | |
| חומצה אצטית | פישר סיינטיפיק / אקרוס אורגני | 64-19-7 | |
| אגרוז GP2 | המערב התיכון מדעי | 009012-36-6 | |
| אנטי טירוזין הידרוקסילאז (TH) נוגדן | Pel-Freez | P40101 | |
| ערכת חסימת אבידין / ביוטין | וקטור | SP-2001 | |
| BOND Intense R Detection | Leica Biosystems | DS9263 | |
| BOND מדלל נוגדנים ראשוני | Leica Biosystems Newcastle, Ltd. | AR9352 | |
| מכשיר BOND-MAX IHC | Leica Biosystems Newcastle, Ltd. | מערכת צביעת IHC אוטומטית לחלוטין | |
| CH211-270H11 שיבוט BAC | מרכז משאבים BACPAC (BRFC) | N/A | |
| מיקרוסקופ מורכב מצויד במצלמת DP71 | Olympus | AX70 | |
| Cytoseal XYL (מדיום הרכבה מבוסס קסילן) | Richard-Allan Scientific | 8312-4 | |
| Eosin | Leica | 3801601 | מוכן לשימוש (אין צורך בהכנה) |
| אתנול | קרולינה | 86-1263 | |
| הרחב תבנית ארוכה מערכת PCR | Roche Applied Science, IN | 11681834001 | |
| Gateway BP Clonase II תערובת אנזים | Invitrogen, CA | 11789-020 | |
| Gateway LR Clonase II תערובת אנזימים | Invitrogen, CA | 11791-100 | |
| נוגדן משני נגד Rb עז (ביוטינילאט) | Dako | E0432 | |
| תמיסת המטוקסילין, Harris Modified | Sigma Aldrich Chemical Company Inc. / SAFC | HHS-32-1L | |
| HRP Avidin D | Vector | A-2004 | |
| חומצה הידרוכלורית | Aqua Solutions | 4360-1L | |
| מי חמצן, 3% | Fisher Scientific | H324-500 | |
| אנזים SceI | ניו אינגלנד Biolabs, MA | R0694L | |
| Kanamycin sulfate | Teknova, Inc. | K2150 | |
| קימברלי-קלארק מקצועי Kimtech Science Kimwipes | Fisher Scientific | 34133 | |
| ליתיום קרבונט | Sigma Aldrich Chemical Company Inc. / SAFC | 554-13-2 | |
| Microtome לחיתוך | Leica Biosystems | RM2255 | |
| One Shot TOP10 Chemical Skillnt E. coli | Invitrogen | C404006 | |
| p3E-polyA | ד"ר צ'י-בין צ'יין, אוניברסיטת יוטה | N/A | מתנה נדיבה (נא לעיין בדף האינטרנט http://tol2kit.genetics.utah.edu/index.php/Main_Page כדי להשיג חומר, אשר מופץ בחופשיות כמתואר.) |
| Parafin wax | Surgipath Paraplast | 39603002 | Parrafin to parafin |
| Paraformaldehyde | Alfa Aesar | A11313 | |
| pDEST vector (וקטור יעד שונה המכיל אתרי זיהוי I-SceI) | ד"ר C. Grabher, המכון הטכנולוגי של קרלסרוהה, קרלסרוהה, גרמניה | N/A | מתנה נדיבה |
| pDONR 221 וקטור תורם שער | Thermo Fisher Scientific | 12536-017 | |
| pDONRP4-P1R וקטור תורם | ד"ר צ'י-בין צ'יין, אוניברסיטת יוטה | N/A | מתנה נדיבה |
| פנול אדום, 0.5% | סיגמא אולדריץ' | P0290 | |
| תמיסת מלח חוצצת פוספט (PBS), ערכת כתמים אדומים 10X | BioRad | 1610780 | |
| Picrosirrius | Polysciences | 24901-250 | |
| pME-mCherry | Addgene | 26028 | |
| Proteinase K, רקומביננטי, PCR דרגת | Roche | 21712520 | |
| QIAprep Spin MiniPrep Kit | Qiagen | 27104 | |
| RDO מסיר אבדן מהיר | Apex Enginerring | RDO04 | |
| נתרן אזיד (NaN3) | סיגמא אולדריץ' | 26628-22-8 | |
| מיקרוסקופ פלואורסצנטי סטריאו | Leica | MZ10F | |
| מיקרוסקופ פלואורסצנטי סטריאוסקופי מצויד במצלמת ראייה דיגיטלית DS-U1 להדמיה | Nikon | SMZ-1500 | |
| Taq DNA Polymerase | New England Biolabs, MA | M0273L | |
| רקמה-טק VIP® 6 מעבד חדירת ואקום AI | Sakura | N/A | דגם #: VIP-6-A1 |
| Tricaine-S | Western Chemical Incorporated | 20513 | |
| Xylene | Thermo Fisher Scientific | X3P1GAL |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.