הפרוטוקול הנוכחי מתאר שיטות להערכת חלבונים לתיקון נזקי DNA באורגנואידים של סרטן השחלות שמקורם במטופלות. להלן שיטות ציפוי וצביעה מקיפות, כמו גם הליכי כימות מפורטים ואובייקטיביים.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
הפרוטוקול הנוכחי מתאר שיטות להערכת חלבונים לתיקון נזקי DNA באורגנואידים של סרטן השחלות שמקורם במטופלות. להלן שיטות ציפוי וצביעה מקיפות, כמו גם הליכי כימות מפורטים ואובייקטיביים.
Immunofluorescence היא אחת הטכניקות הנפוצות ביותר כדי לדמיין אנטיגנים המטרה עם רגישות גבוהה וספציפיות, המאפשר זיהוי מדויק לוקליזציה של חלבונים, גליקנים, מולקולות קטנות. בעוד טכניקה זו מבוססת היטב בתרבית תאים דו-ממדית (2D), פחות ידוע על השימוש בה במודלים תלת-ממדיים (3D) של תאים. אורגנואידים של סרטן השחלות הם מודלים תלת-ממדיים של גידולים המשחזרים הטרוגניות של תאי גידול, מיקרו-סביבה של הגידול ואינטראקציות תא-תא ומטריצת תאים. לפיכך, הם עדיפים על קווי תאים להערכת רגישות לתרופות וסמנים ביולוגיים פונקציונליים. לכן, היכולת לנצל אימונופלואורסנציה על אורגנואידים ראשוניים של סרטן השחלות מועילה ביותר בהבנת הביולוגיה של סרטן זה. המחקר הנוכחי מתאר את הטכניקה של אימונופלואורסנציה לזיהוי חלבונים לתיקון נזקי DNA באורגנואידים של סרטן השחלות (PDOs) שמקורם בחולה סרוס ברמה גבוהה. לאחר חשיפת PDOs לקרינה מייננת, immunofluorescence מבוצעת על אורגנואידים שלמים כדי להעריך חלבונים גרעיניים כמוקדים. התמונות נאספות באמצעות הדמיית z-stack במיקרוסקופ קונפוקלי ומנותחות באמצעות תוכנה אוטומטית לספירת מוקדים. השיטות המתוארות מאפשרות ניתוח של גיוס זמני ומיוחד של חלבונים לתיקון נזקי DNA וקולוקליזציה של חלבונים אלה עם סמנים של מחזור התא.
סרטן השחלות הוא סיבת המוות המובילה עקב ממאירות גינקולוגית. רוב החולים מטופלים בתרופות הפוגעות בדנ"א כגון קרבופלטין, ואלה עם גידולים הומולוגיים עם תיקון רקומבינציה הומולוגית (HRR) יכולים לקבל מעכבי פולי (ADP-ריבוז) פולימראז (PARP) 1,2. עם זאת, רוב החולים מפתחים עמידות לטיפולים אלה ומתים תוך 5 שנים מהאבחון. חוסר ויסות של תגובת הנזק לדנ"א (DDR) נקשר להתפתחות סרטן השחלות ולכימותרפיה ולעמידות למעכבי PARP3. לפיכך, מחקר של DDR הוא הכרחי להבנת הפתופיזיולוגיה של סרטן השחלות, סמנים ביולוגיים פוטנציאליים, וטיפולים ממוקדים חדשניים.
השיטות הנוכחיות להערכת DDR משתמשות באימונופלואורסנציה (IF), מכיוון שהדבר מאפשר זיהוי מדויק ולוקליזציה של חלבונים הפוגעים בדנ"א ואנלוגים לנוקלאוטידים. ברגע שיש שבר דו-גדילי (DSB) בדנ"א, חלבון ההיסטון H2AX עובר זרחן מהיר, ויוצר מוקד שבו חלבונים לתיקון נזקי דנ"א מתכנסים4. זרחן זה ניתן לזהות בקלות באמצעות IF; למעשה, בדיקת ɣ-H2AX שימשה בדרך כלל כדי לאשר את האינדוקציה של DSB 5,6,7,8,9. נזק מוגבר לדנ"א נקשר לרגישות פלטינה וליעילות של חומרים המזיקים לדנ"א 10,11,12, ו-ɣ-H2AX הוצע כסמן ביולוגי הקשור לתגובה כימותרפית בטיפולים אחרים בסרטן 13. ב-DSB, תא המיומן ב-HRR מבצע סדרה של אירועים שמובילים לכך ש-BRCA1 ו-BRCA2 מגייסים את RAD51 כדי להחליף את חלבון השכפול A (RPA) ולהיקשר לדנ"א. תיקון HRR משתמש בתבנית DNA כדי לתקן נאמנה את DSB. עם זאת, כאשר גידולים חסרים HRR, הם מסתמכים על מסלולי תיקון חלופיים כגון חיבור קצה לא הומולוגי (NHEJ). NHEJ ידוע כנוטה לטעויות ויוצר עומס מוטציות גבוה על התא, המשתמש ב- 53BP1 כמווסת חיובי14. חלבונים אלה הפוגעים בדנ"א יכולים להיות מזוהים במדויק כמוקדים באמצעות IF. בנוסף לצביעה של חלבונים, ניתן להשתמש ב-IF כדי לחקור הגנה מפני מזלג והיווצרות פער DNA חד-גדילי. היכולת לקבל מזלגות יציבים נמצאה בקורלציה עם תגובת פלטינה, ולאחרונה, מבחני פער הראו את הפוטנציאל לחזות את התגובה למעכבי PARP 6,15,16,17. לכן, צביעה עבור אנלוגים נוקלאוטידים לאחר הקדמה לתוך הגנום היא דרך נוספת ללמוד את DDR.
עד כה, הערכת ה- DDR בסרטן השחלות הוגבלה במידה רבה לקווי תאים דו-ממדיים הומוגניים שאינם משחזרים את ההטרוגניות השבט, המיקרו-סביבה או הארכיטקטורה של גידולי in vivo 18,19. מחקרים אחרונים מצביעים על כך שאורגנואידים עדיפים על קווי תאים דו-ממדיים בחקר תהליכים ביולוגיים מורכבים כגון מנגנוני DDR6. המתודולוגיה הנוכחית מעריכה RAD51, ɣ-H2AX, 53BP1, RPA וגמינין במחשבי PDO. שיטות אלה מעריכות את האורגנואיד השלם ומאפשרות לחקור מנגנוני DDR בסביבה דומה יותר למיקרו-סביבה של הגידול in vivo. יחד עם מיקרוסקופ קונפוקלי וספירת מוקדים אוטומטית, מתודולוגיה זו יכולה לסייע בהבנת מסלול DDR בסרטן השחלות והתאמה אישית של תוכניות הטיפול למטופלות.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
רקמת הגידול ומיימת התקבלו לאחר קבלת הסכמת המטופל כחלק ממאגר ביולוגי אונקולוגי אונקולוגי שאושר על ידי אוניברסיטת וושינגטון בסנט לואיס ועדת הביקורת המוסדית (IRB). המטופלות נכללו אם היה להן סרטן שחלות סרוסי בדרגה גבוהה בשלב מתקדם (HGSOC). כל ההליכים בוצעו בטמפרטורת החדר על הספסל, אלא אם כן צוין אחרת. כל הריאגנטים הוכנו בטמפרטורת החדר (אלא אם צוין אחרת) ואוחסנו ב -4 מעלות צלזיוס.
1. דור אורגנואידים
2. ציפוי והקרנה של אורגנואידים
3. צביעה immunofluorescence
הערה: נפחים מתייחסים לכמות לבאר של שקופית תא 8 בארות (~ 300 μL).
4. הדמיה
5. ניתוח
הערה: השתמש ב- JCountPro לכל ניתוח תמונות בעקבות דוח21 שפורסם בעבר. כדי להשיג תוכנה זו, עיין בפרסום המשויך.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הפרוטוקול המוצג יכול להכתים, לדמיין ולכמת בהצלחה חלבונים לתיקון נזקי DNA גרעיניים באורגנואידים. טכניקה זו שימשה כדי להכתים ולהעריך PDOs הן לפני ואחרי הקרנה. PDOs נחשפו לקרינה של 10 Gy והוערכו עבור הסמנים הביולוגיים הבאים: ɣ-H2AX (איור 1), סמן של נזק לדנ"א; RAD51 (איור 2), סמן עבור HRR; 53BP1, סמן של NHEJ; RPA, סמן של עקה שכפול (איור 3); וג'מינין, סמן מחזור תא פאזה G2/S14. המינון של 10 Gy נבחר על סמך מחקר שפור...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תגובת הנזק לדנ"א ממלאת תפקיד אינטגרלי הן בהתפתחות סרטן השחלות והן בעמידות לכימותרפיה. לכן, הבנה מעמיקה של מנגנוני תיקון DNA היא הכרחית. כאן מוצגת מתודולוגיה לחקר חלבונים לתיקון נזקי דנ"א באורגנואידים תלת-ממדיים שלמים. פרוטוקול אמין הניתן לשחזור פותח תוך שימוש בנוגדנים סימן היכר להערכת נזק לדנ"א, רקומבינציה הומולוגית, חיבור קצה לא הומולוגי ועקה של שכפול. חשוב לציין, שיטות אלה מאומתות באמצעות בקרות מהונדסות-גנטית המדגימות את הספציפיות והרגישות של שיטות אלה.
השלב הקריטי ביותר בפרוטוקול זה הוא ציפ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
אנו אסירי תודה על הדרכתו של פאבל לובצ'בסקי, PhD בהקמת פרוטוקול זה. ברצוננו גם להודות לבית הספר לרפואה של אוניברסיטת וושינגטון במחלקה למיילדות וגינקולוגיה בסנט לואיס ולמחלקה לאונקולוגיה גינקולוגית, לתוכנית מלגות הדיקן של אוניברסיטת וושינגטון, לקרן קבוצת אונקולוגיה גינקולוגית ולתוכנית לפיתוח מדעני פוריות על תמיכתם בפרויקט זה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 1x תמיסת מלח חומצה פוספט עם סידן ומגנזיום (PBS++) | Sigma | 14-040-133 | |
| 1x תמיסת מלח חוצצת פוספט ללא סידן ומגנזיום (PBS) | פישר סיינטיפיק | ||
| נוגדן Ant-53BP1 | BD Biosciences | 612522 | מדולל ל-1:500 במאגר צביעה |
| נוגדן אנטי-ג'מינין | Abcam | ab104306 | מדולל ל-1:200 במאגר צביעה |
| נוגדן נגד ג'מינין | ProteinTech | 10802-1-AP | מדולל ל-1:400 במאגר צביעה |
| נוגדן Anti-RAD51 | Abcam | ab133534 | מדולל ל-1:1000 במאגר מכתים |
| נוגדן נגד yH2AX | Millipore-Sigma | 05-636 | מדולל ל-1:500 במאגר צביעה |
| אנטי-פוספו-RPA32 (S4/S8) נוגדן | Bethyl Laboratories | A300-245A-M | מדולל ל-1:200 במאגר צביעה |
| סרום בקר אלבומין (BSA) | פישר סיינטיפיק | BP1605 100 | |
| צנטריפוגה; סורוול סטריט 16R צנטריפוגה | תרמו מדעית | ||
| 75004240 מיקרוסקופ קונפוקלי, מערכת קונפוקלית Leica SP5 DMI4000 | Leica | ||
| 389584 צינורות חרוטיים, 15 מ"ל | קורנינג | 14-959-53A | |
| Countess 3 FL מונה תאים אוטומטי (מכונת ספירת תאים) | תרמו סיינטיפיק | ||
| שקופיות תא ספירת תאים של רוזנת | תרמו מדעי | C10228 | |
| כיסוי Slip | LA צבעים | כל לק שקוף יספיק | |
| Cultrex תמצית קרום מרתף RGF, סוג 2 | מו"פ D מערכות | 3533-010-02 | יכול כנראה להשתמש במטריג'ל או מטריצת BME אחרת |
| DAPI | תרמו סיינטיפיק | R37606 | NucBlue מגיב תא קבוע ReadyProbes, מדולל ב-1x PBS |
| גליצין | פישר סיינטיפיק | ||
| JCountPro | JCountPro | לגישה לתוכנה, דוא"ל: jcountpro@gmail.com | |
| צינורות מיקרוצנטריפוגה | פישר סיינטיפיק | 07-000-243 | |
| לק | StatLab | SL102450 | |
| Parafomraldehyde (PFA), 2% | מדעי מיקרוסקופיה אלקטרונית | 157-4 | יש לדלל ל-4% PFA ב-PBS++ כדי לקבל 2% PFA |
| מאגר חדירות | תוצרת מעבדה | 0.2% X-100 טריטון ב-PBS++ | |
| פיפטה | ריינין | 17014382 | |
| טיפים לפיפטה | ריינין | ||
| ProLong Gold Antifade Mountant | Thermo Scientific | P36930 | |
| מאגר מכתים | מיוצר במעבדה | 0.5% BSA, 0.15% גליצין, 0.1% X-100 טריטון ב-PBS++ | |
| מערכת שקופיות קאמרית Thermo Scientific Nunc Lab-Tek II | תרמו סיינטיפיק | 12-565-8 | |
| טריטון X-100 | סיגמא-אלדריך | ||
| Trypan Blue Solution, 0.4% | תרמו סיינטיפיק | ||
| TrypLE Express | Invitrogen | 12604013 | אנזים רקומביננטי ללא מקור מן החי |
| X-RAD 320 Biological Irradiator | קרינת רנטגן מדויקת | X-RAD320 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.