פרוטוקול זה מתאר ניסוי נדידה חוץ גופית המתאים לניתוח פונקציונלי של המולקולות המעורבות בנדידת in vivo של תאי פסגה עצבית לתוך מטריצה חוץ-תאית עשירה בהיאלורונן.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
פרוטוקול זה מתאר ניסוי נדידה חוץ גופית המתאים לניתוח פונקציונלי של המולקולות המעורבות בנדידת in vivo של תאי פסגה עצבית לתוך מטריצה חוץ-תאית עשירה בהיאלורונן.
תאי פסגה עצבית (NCCs) הם תאים נודדים מאוד שמקורם באזור הגבי של הצינור העצבי. הגירה של NCCs מן הצינור העצבי הוא תהליך חיוני לייצור NCC ואת ההגירה שלהם לאחר מכן לעבר אתרי המטרה. מסלול הנדידה של NCCs, כולל רקמות הצינור העצבי שמסביב, כולל מטריצה חוץ-תאית עשירה בהיאלורונן (HA). כדי למדל נדידת NCC לתוך הרקמות הסובבות העשירות בחומצה היאלורונית מהצינור העצבי, הוקמה במחקר זה בדיקת נדידת מצע מעורבת המורכבת מחומצה היאלורונית (משקל מולקולרי ממוצע: 1,200-1,400 kDa) וקולגן מסוג I (Col1). בדיקת נדידה זו מראה כי תאי קו תאי NCC, O9-1, נודדים מאוד על המצע המעורב וכי ציפוי החומצה ההיאלורונית מתפרק באתר של הידבקויות מוקדיות במהלך הנדידה. מודל זה במבחנה יכול להיות שימושי לחקירה נוספת של הבסיס המכניסטי המעורב בהגירה של NCC. פרוטוקול זה ישים גם להערכת מצעים שונים כפיגומים לחקר נדידת NCC.
תאי קרסט עצביים (Neural crest cells או NCCs) הם אוכלוסיית תאים רב-פוטנטית הקיימת בעוברים מתפתחים, והם מקורם בגבול הצלחת העצבית במהלך הנוירולציה. הם תורמים להיווצרות של מגוון רקמות, כולל מערכת העצבים ההיקפית, מערכת הלב וכלי הדם, רקמות craniofacial ואת השלד1. לאחר אינדוקציה ואפיון NCC בגבול הצלחת העצבית, NCCs מהגרים מהנוירואפיתל ונודדים לעבר אתרי רקמות שמקורם ב- NCC1.
היאלורונן (HA) הוא גליקוזאמינוגליקן ללא סולפט המופץ במגוון רקמות כמרכיב של המטריצה החוץ תאית (ECM). חשיבותה של חומצה היאלורונית בהתפתחות עוברים הודגמה במערכות מודל באמצעות אבלציה של גנים האחראים על חילוף החומרים של היאלורונן. לדוגמה, מוטציות בגנים סינתאז היאלורונן (Has1 ו- Has2) ב- Xenopus נמצאו כמובילות לפגמים בנדידת NCC ומום גולגולתי2. בנוסף, דווח כי הפרוטאוגליקנים קושרי HA, אגרקן וורסיקני, מפעילים השפעות מעכבות על נדידת NCC3. בעכברים, אבלציה Has2 מובילה לפגמים חמורים בהיווצרות כרית אנדוקרדיאלית, וכתוצאה מכך קטלניות באמצע ההיריון (E9.5-10) 4,5,6.
חלבון טרנסממברנה 2 (Tmem2), היאלורונידאז על פני התא, הוכח לאחרונה כממלא תפקיד קריטי בקידום הידבקות ונדידה של תאים סרטניים בתיווך אינטגרין על ידי הסרת חומצה היאלורונית הקשורה למטריצה באתרי ההדבקה 7,8. לאחרונה, Inubushi et al.9 הראו כי מחסור ב- Tmem2 מוביל למומים גולגולתיים חמורים עקב חריגות בהגירה / הגירה של NCC והישרדות. במחקר הקודם9, ביטוי Tmem2 נותח במהלך היווצרות והגירה של NCC. ביטוי Tmem2 נצפה באתר של דלמינציה של NCC ובהגירה של NCCs חיוביים ל-Sox9 (איור 1). נוסף על כך, באמצעות שימוש בתאי סמל עצבי O9-1 של עכבר שהתרוקן מ-Tmem2, המחקר הראה שהביטוי במבחנה של Tmem2 היה חיוני ליצירת הידבקויות מוקדיות עבור תאי O9-1 ולנדידתם למצעים המכילים HA (איור 2 ואיור 3)9.
תוצאות אלה מצביעות בבירור על כך ש- Tmem2 חשוב גם להידבקות והגירה של NCC באמצעות ECM עשיר ב- HA. עם זאת, המנגנון המולקולרי של הידבקות והגירה של NCC בתוך ECM עשיר HA עדיין לא ברור. לכן, יש צורך להקים מערכת ניסויית בתרבית חוץ גופית כדי לחקור באופן מלא הידבקות והגירה של NCC בתוך ECM עשיר HA.
מבין הגישות הרבות המשמשות לבדיקת נדידת תאים, הבדיקה המבוססת על סגירת פצעי תאים היא שיטה פשוטה המשמשת לעתים קרובות בתחומי הפיזיולוגיה והאונקולוגיה10. גישה זו שימושית בשל הרלוונטיות שלה לפנוטיפ in vivo והיא יעילה בקביעת התפקידים של תרופות וכימואטרקטנטים במהלך נדידת תאים11. ניתן להעריך את יכולת הנדידה הן של מסות תאים שלמים והן של תאים בודדים על ידי מדידת מרחקי פער התא לאורך זמן11. בכתב יד זה, מוצגת בדיקה שונה המבוססת על סגירת פצעים במבחנה כדי למדל נדידת NCC לרקמות עשירות בחומצה היאלורונית המקיפות את הצינור העצבי. הליך זה ישים גם לחקר רכיבי ECM שונים (כלומר, קולגן, פיברונקטין ולמינין) כדי לנתח את תפקיד פיגום ECM בנדידת NCC.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל הנהלים אושרו על ידי ועדת האתיקה של בעלי חיים של בית הספר למוסמכים של אוניברסיטת אוסקה לרפואת שיניים.
1. תרבות של עכבר גולגולתי עצבי crest תאים
הערה: קו תאי הפסגה העצבית ששימש במחקר זה כולל תאי O9-1, שמקורם ב-Wnt1-Cre; תאים המבטאים R26R-GFP שבודדו מעוברי עכבר E8.512 (ראו דיון). השיטה המתוארת כאן לגידול תאי O9-1 עוקבת אחר פרוטוקול13 שנקבע בעבר.
2. הכנת התבשיל המצופה HA/Col1
הערה: השיטה המקורית של ציפוי HA/Col1 על כלים בעלי תחתית זכוכית הוצעה על ידי Irie et al.7.
3. בדיקת נדידה על צלחת מצופה HA/Col1
הערה: בדיקה מבוססת סגירת פצע באמצעות מרווחים מוגדרים של 500 מיקרומטר ללא תאים במצעי Col1/HA בוצעה באמצעות תוספות תרבית של 2 בארות (ראה טבלת חומרים). תאי O9-1 מבטאים את Tmem2, אשר נדרש להידבקות ולפירוק של חומצה היאלורונית בחלל החוץ-תאי9 (איור 2 ואיור 3).
4. ניתוח נתונים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בדיקת נדידה בוצעה על מצעים מעורבים המורכבים מ-Col1 ו-HA בעל משקל מולקולרי גבוה (משקל מולקולרי ממוצע: 1,200-1,400 kDa) באמצעות הפרוטוקול המתואר כאן. תאי O9-1 בגבול הפער נמצאו נודדים בקלות לתוך הפער העשיר בחומצה היאלורונית (איור 4). צביעה חיסונית עבור סמן FA, וינקולין14, אישרה שתאי O9-1 יצרו הידבקויות מוקדיות (FAs) באתרים של פירוק HA (איור 5).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
רכיבי ECM שונים מסדירים הגירה/הגירה של NCC. לדוגמה, HA מווסת באופן חיובי את נדידת NCC 2,15. באופן מעניין, מחקר המבוסס על מודלים גנטיים של עכברים של Tmem2, היאלורונידאז על פני התא, הבהיר את הדרישה לפירוק HA בנדידת NCC9. קולגן מצוי בשפע גם ב-ECM המקיף את הצינור העצבי16. הוכח כי דקורין, פרוטאוגליקן קטן עשיר בלאוצין, מווסת נדידת NCC במהלך התפתחות עצבית17. רכיבי ECM אחרים, כולל למינין ופיברונקטין ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחבר מצהיר כי לא קיימים אינטרסים מתחרים.
אני מביע תודה רבה לפומיטושי איירי ויו ימאגוצ'י על עידודם והצעותיהם האדיבות בביסוס שיטה זו. עבודה זו נתמכה על ידי מענקים לתוכניות מחקר מדעי מהאגודה היפנית לקידום המדע (#19KK0232 ל- T.I., #20H03896 ל- T.I). השיטה המקורית לציפוי HA על מצעי זכוכית ומבחני פירוק HA באתרם על המצע תוארה ב- Yamamoto et al. (2017)8, ואילו השיטה להכנת מצעים מעורבים HA/Col1 תוארה ב- Irie et al. (2021)7.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| צלחת תרבית תאים בגודל 10 ס"מ | CORNING | Cat. 353003 | |
| 1X PBS | Millipore | Cat. לא. BSS-1005-B | |
| תרבית 2 בארות מוסיפה | ibidi | Cat. מס' 80209 | |
| Alexa 555 תווית עז נגד עכבר IgG | Invitrogen | Cat. A21422 | נוגדנים משניים נגד עכברים נגזר עיזים |
| נגד תאים אוטומטי | Bio-Rad | Cat. לא. TC20 | |
| CELLBANKER | ZENOGEN PHARMA | Cat. 11910 | קולגן בינוני להקפאת תאים |
| מסוג I | סיגמא | קאט. מס' 08-115 | |
| חתול שלם של תא ES בינוני | . לא. ES-101-B | ||
| DAPI | Invitrogen | Cat. 10184322 | |
| Dulbecco' s Modified Eagle Medium | Gibco | Cat. 11971025 | |
| סרום בקר עוברי | Gibco | Cat. מיקרוסקופ | |
| Keyence | Cat. לא. BZ-X700 | ||
| פלואורסנט עם תווית HA | PG Research | FAHA-H2 | |
| Glas צלחת תחתונה | Iwaki | Cat. 11-0602 | |
| glutaldehyde | Sigma | Cat. מס' G5882 | |
| חתול מטריגל | פישר | . לא. CB-40234 | מטריצת קרום הבסיס |
| נוגדן חד-שבטי נגד וינקולין | סיגמא | קאט. לא. V9264 | |
| מדיית הרכבה | Dako | S3023 | |
| סרום עיזים רגיל | Fisher | Cat. 50062Z | |
| O9-1 תאים | Millipore | Cat. לא. SCC049 | |
| Paraformaldehyde | Sigma | Cat. 158127 | |
| triethoxysilane | Sigma | Cat. מס' 390143 | |
| טריפסין-EDTA | Millipore | Cat. לא. SM-2003-C |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.