Tessuto-specifica analisi di un modello di rigenerazione del follicolo usando lentivirus mediare guadagno o perdita di funzione.
Articolo metodologico
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Tessuto-specifica analisi di un modello di rigenerazione del follicolo usando lentivirus mediare guadagno o perdita di funzione.
Morfogenesi follicolo dei capelli, un processo complesso che richiede l'interazione tra epiteli derivati cheratinociti e il mesenchima sottostante, è un sistema interessante modello per studiare lo sviluppo di organi e tessuto-specifica segnalazione. Anche se lo sviluppo del follicolo dei capelli è geneticamente trattabile, l'analisi rapida e riproducibile di fattori essenziali per questo processo rimane una sfida. Qui si descrive una procedura per generare sovraespressione mirati o shRNA-mediata knockdown di fattori usando lentivirus in un tessuto-specifica. Utilizzando una versione modificata di un modello di rigenerazione dei capelli 5, 6, 11, possiamo ottenere robusta guadagno o perdita di funzione di analisi in cheratinociti primari di topo o cellule dermiche di facilitare lo studio delle vie di segnalazione epiteliali mesenchimali che portano alla morfogenesi follicolo pilifero . Si descrive come isolare nuovi cheratinociti primari di topo e cellule cutanee, che contengono cellule della papilla dermica e dei loro precursori, consegnare lentivirus conteNing sia shRNA cDNA o ad una delle popolazioni cellulari, e combinare le cellule per generare follicoli piliferi completamente formate sul dorso dei topi nudi. Questo approccio permette l'analisi del tessuto-specifici fattori necessari per generare follicoli dei capelli entro tre settimane e fornisce un compagno veloce e conveniente alle esistenti modelli genetici.
1. Preparare 0 a 2 giorni topi appena nati vecchi per dissezione pelle
2. Staccare la pelle del mouse
3. Lavare la pelle e Incubare con la soluzione dispasi
4. Derma separata Epidermide
5. Separa celle principale del mouse cutanee (MDC) dal tessuto macinate
6. Dissociate cheratinociti primarias (KC) dal tessuto macinate
7. Infettare le cellule primarie con Lentivirus contenenti shRNA o cDNA
Il giorno di infezione sezionare un altro set di pelli del mouse per preparare freschi, non trattati KC primarie o MDCS di combinare con cellule infettate da virus del giorno di innesto (punto 9).
8. Preparare cellule infette per l'innesto
9. Creare letto della ferita e della Camera Fix su 'Indietro' del nu / nu mouse
Un giorno prima dell'innesto, sterilizzare strumenti chirurgici con le camere di silicio autoclave e sterile da immersione in etanolo al 70%. Sostituire il etano 70%nol con PBS sterile prima di utilizzare le camere.
10. Rimuovere Camera dopo 7-9 giorni
11. Esaminare il mouse per la crescita dei capelli
Procedura Outline
1 ° giorno (2-3 ore): Sacrificio cuccioli appena nati, togliere la pelle, e lasciare in posa dispasi a 4 ° C per una notte.
2 ° giorno (2-3 ore): Isolare cellule primarie da pelle epiastra a densità raccomandata.
3 ° giorno (3-4 ore): infettare le cellule con lentivirus. Togliere la pelle di un altro gruppo di cuccioli appena nati e lasciare in posa dispasi a 4 ° C per una notte.
4 ° giorno (6-8 ore): Isolare cellule primarie di pelle, contare, e lasciare sul ghiaccio. Recuperare lentivirus cellule infettate da tripsinizzazione e centrifugazione, contare, e combinare 7-10 x 10 6 cellule del derma e cheratinociti in 50-100 ml di PBS per trapianto. Crea letto della ferita al passaggio del mouse, collegare da camera, e si applicano miscela cellulare al letto della ferita.
Procedura alternativa Contorni
Contorni procedura alternativa si riduce la procedura da quattro giorni a tre.
Nella figura 1 si mostra il risultato di dermo-specifica knockdown shRNA particelle lentivirali di levigato (Smo), un componente critico Shh di segnalazione, in un innesto di 3 settimana fa i capelli rigenerativa. Innesti di controllo che utilizzano vettori lentivirali da solo mostra una forte crescita dei capelli (Figura 1A). Per contro, dermo-specifica knockdown dei risultati SMO nella perdita della crescita (figura 1B). Ematossilina ed eosina raffigura la fase di follicoli piliferi di controllo e le condizioni sperimentali (Figura 1C, D). Il fenotipo crescita dei capelli da trattamenti simili può essere variabile tra esperimenti, tra cui il controllo positivo con l'infezione da vettori lentivirali da solo. Innesti di controllo positivi pertanto devono sempre essere inclusi in ogni esperimento come riferimento il 30% di innesti può fallire a causa di cicatrici o fissaggio di innesti incompleta. In caso di verifica un'interazione tra due fattori come overexpressing cDNA di un fattore di riSCUE shRNA-mediata knockdown di un altro fattore, si dovrebbe sempre includere innesti atterramento solo per manifestare la perdita-di-funzione di risultato in ogni esperimento. Ciò fornirà la copertura necessaria per determinare come un particolare gene perturba il follicolo dei capelli percorso di rigenerazione e di come due geni interagiscono.
La rimozione della camera (Figura 2A) deve essere fatto con cura. L'innesto di nuova formazione dovrebbe essere leggermente opaco con una superficie opaca (Figura 2B). L'innesto può aderire alla camera, così sollevando delicatamente un lato è importante assicurarsi che l'innesto rimane attaccata al letto della ferita. L'innesto è abbastanza stabile dopo tre giorni e dovrebbe presentare poche difficoltà quando si rimuove la medicazione. La crescita dei capelli robusta deve osservare dopo tre settimane (Figura 2C). Omettendo sia MDCS o KCS si tradurrà in un sito di ferita recuperato senza capelli (Figura 2D) 11. Cellule morte o perdita di cellule in uno deitipi cellulari comporta anche senza capelli, in contrasto con la rigenerazione dei capelli ridotta in dermo-Smo knockdown come mostrato in figura 1B.
Per assicurare un dosaggio efficace, è fondamentale per ottenere maggiore del 90% infezione virale delle cellule con sovraespressione appropriato o efficienza knockdown prima dell'innesto. A causa dei limiti di tempo della procedura di innesto, si consiglia di problemi di efficienza di scatto infezioni virali prima di iniziare un esperimento di innesto, e salvare sempre una piccola porzione di cellule il giorno di un innesto procedura per verificare la perdita o il guadagno-di-espressione. Titolo lentivirale varierà a seconda del costrutto usato e deve essere determinato prima dell'infezione a raggiungere 90-100% di efficienza. Monitoriamo efficienza infezione virale con GFP coexpressed dal vettori lentivirali. Abbiamo routine effettuare PCR quantitativa e / o Western blot per determinare l'entità del knockdown o sovraespressione. Utilizzando dual-vettori di espressione con tag fluorescenti di etichettarecellule infettate da virus fornisce un modo per segnalare perdurance di segnale e il numero di cellule che esprimono costrutti in nostri innesti maturi. Usiamo GFP guidata da un promotore CMV dal vettore lentivirale pSicoR-CMV-GFP 10 in combinazione con Smo shRNA. In figura 3, si mostra a 3 settimana fa dermo-specifico innesto in cui GFP è lentivirally-espresso in papilla dermica di un follicolo pilifero rappresentante.

Figura 1. L'analisi istologica di crescita dei capelli follicolo. (A) Veduta di rigenerazione dei capelli trapianto di controllo con cellule del derma infettate con vettori lentivirali vuoto e cheratinociti non trattati. (B) atterramento Smoothened con shRNA particelle lentivirali in cellule del derma in combinazione con cheratinociti non trattati risultati in perdita di follicoli piliferi. (C) e la colorazione ematossilina eosina mostra f capelli anagenollicles in innesti di controllo si estendono verso il basso nel derma e (D) levigato follicoli piliferi atterramento rimangono stentata e in gran parte assente. Tutte le immagini sono tre settimane dopo l'innesto. Bar Scala denota 100 micron.

Figura 2. Innesto cellule primarie. (A) nu / nu mouse con suturate camera di alloggiamento pile derma e cheratinociti. (B) la rimozione della camera espone neonata pelle che è noioso e opaco nel carattere. (C) peli completamente coltivati a innesto con wild- tipo primario cellule del derma e cheratinociti a tre settimane dopo l'innesto. (D) aggiunta di primarie cellule del derma senza cheratinociti porta a senza capelli dopo tre settimane. Risultati simili sono visti con aggiunta di cheratinociti primari senza cellule dermiche.

Figura 3. Manutenzione di espressione GFP in papilla dermica. Immagini confocali di papilla dermica da un 3 settimane innesto vecchio rigenerato. GFP è stato espresso nella popolazione cellulare dermica da un vettore lentivirale e rilevato nella papilla dermica (verde). Versicano (rosso) delimita la papilla dermica e nuclei erano etichetta con Hoechst (blu). GFP nota è espressa specificamente in cellule dermiche, ma non nei cheratinociti circostanti. Bar Scala denota 20 pm.
Saggi di ricostituzione dei capelli fornire un unico modello di rigenerazione degli organi per l'esame il meccanismo di formazione de novo follicolo pilifero. Qui, descriviamo una versione modificata del test di capelli camera utile per determinare la funzione dei geni nella formazione del follicolo pilifero. La nostra analisi si basa sul dosaggio riportato ricostituzione capelli camera 5, 6,11, che abbiamo modificato per introdurre una tecnica per ottenere un'espressione lentivirale sovraespressione del gene knockdown o in entrambi i tipi di cellule dermiche o epidermica. Il nostro saggio fornisce una rapida alternativa a generare tessuto-specifica knockout genetico. Questa analisi ci permette di dimostrare la funzione dei geni nella formazione del follicolo dei capelli in meno di tre settimane dalla infettare le cellule primarie con lentivirus alla raccolta innesto. La nostra analisi può essere estesa ad affrontare interazioni genetiche usando combinazione shRNA / consegna cDNA da lentivirus in un tipo cellulare 12, nonché permette di esaminare segnalazione tra il tip cellula epidermica e dermicaes.
La nostra analisi dei capelli è più adatto per la rilevazione di forti fenotipi-guadagno o la perdita di funzione nella rigenerazione del follicolo, mentre i difetti sottili sono più difficili da osservare. Abbiamo dimostrato con successo per via cutanea specifica funzione genica di alcuni geni che utilizzano il nostro saggio rigenerazione dei capelli 1,12. Basato sul marcatore GFP co-espressa dal vettore lentivirus esprimere shRNA 10, abbiamo dimostrato che la esprimono shRNA cellule donatrici dermiche persistito negli innesti capelli rigenerati. GFP-positive cellule erano presenti nella papilla dermica (DP) dei follicoli piliferi rigenerate (Figura 3). Le cellule DP probabilmente costituito da diversi livelli di knockdown gene come cellule espresso diversi livelli di GFP, quindi il fenotipo osservato follicolo pilifero è una gamma di genetica hypomorph a null.
Un miglioramento di questo saggio sarà quello di stabilire una selezione veloce ed efficiente per le cellule che esprimono alti shRNA prima Grafting come usando FACS per purificare forti GFP-esprimenti cellule. Un'alternativa è quella di sostituire le cellule knockout mutante o condizionato in questo dosaggio 9. D'altra parte, un sistema di coltura che può preservare la funzione delle cellule DP è molto utile come potenza DP è gradualmente persa una volta che le cellule dermiche primarie sono diversi passaggi. Sistemi di coltura potenziali includono l'uso di biomateriali derivati da colture di nicchia artificiale o di aggregazione 2,7,8,13. Un altro miglioramento sarà generare un affidabile epidermica metodo di congelamento delle cellule con un alto tasso di recupero delle cellule, che riducono l'uso della seconda serie di cuccioli di topo (passo 7) per generare cheratinociti freschi in dermico specifico perdita o guadagno di funzione studi.
Questo saggio camera capelli follicolo produce densità dei capelli e di qualità simile alla pelle normale mouse, anche se la crescita dei capelli è un po 'meno sincronizzato e l'orientamento follicolo è più casuale. A poche limitazioni del saggio rigenerazione dei capelli genetica come il requisito della grande quantità di lentivirus e numero di cellule, ed è molto laboriosa in termini di metodi chirurgici rispetto ad altre forme di saggi capelli ricostituzione come il cerotto e saggi patta 3,4,14. Tuttavia, la qualità dei follicoli piliferi e calendario per rilevare la crescita dei capelli è superiore ad altri test 4. Il nostro obiettivo saggio rigenerazione dei capelli fornisce un compagno veloce e conveniente esistenti modelli genetici.
Nessun conflitto di interessi dichiarati.
Questo lavoro è stato sostenuto da NIH NRSA 1F32CA14208701 (SXA) e le sovvenzioni NIH AR052785 e AR046786 (AEO e W.-MW).
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Nome | Azienda | Catalogare # | Commenti |
| PBS | Invitrogen | 14190-144 | |
| HBSS | Invitrogen | 14170-122 | |
| DMEM | Invitrogen | 11995-065 | |
| 0,25% tripsina-EDTA | Invitrogen | 25200-056 | |
| Cnt-07 | Cella N Tec | CnT-07 | |
| AminoMAX-C100 | Invitrogen | 17001-074 | |
| AminoMAX-C100 Supplemento | Invitrogen | 12556-015 | |
| FBS | Invitrogen | 26140-079 | |
| Penicillina / streptomicina | Invitrogen | 15140-122 | |
| Fungizone | Invitrogen | 15290-018 | |
| Gentamicina | Invitrogen | 15710-064 | |
| Dispasi | Roche | 4942078001 | |
| Collagenasi, tipo 1 | Sigma | C-0130 | |
| Polibrene | Sigma | 107689-10G | |
| Tissue cultura piatto | Fisher Scientific | 08-772E | |
| Forbici per dissezione | Fisher Scientific | 11-999 | |
| Forcipe | Fisher Scientific | 10-275 | curvo |
| Scalpal | Medex alimentazione | GRF-2975 # 10 | Dimensione n. 10 |
| 70 pm coloratore cella | VWR | 21008-952 | |
| 15 ml tubo da centrifuga conica | Fisher Scientific | 14-959-49D | |
| Tamponi imbevuti di alcool | Fisher Scientific | 1368063 | |
| 23 gauge | Fisher Scientific | 14-821-13F | |
| Eye lubrificante | CVS | 8883660 | |
| Providone-Lodine tamponi | Fisher Scientific | NC0116841 | |
| Silicon Chambers | Renner GmbH | F2U, 30268 | |
| Suture | Acuderm | SUP3524 | |
| Fasciatura flessibile | Fisher Scientific | 22-363-100 | |
| Medicazione non aderente | Telfa | 1050 | |
| Materiale | |||
Soluzione di lavaggio PBS Dispasi soluzione HBSS Supporti neutralizzanti HBSS Collagenasi soluzione 0,25% (w / v) Collagenase, Tipo 1 ONTENUTO "> 100 pg / ml di penicillina / streptomicina2,5 mcg / ml Fungizone 50 ug / ml di gentamicina Polibrene soluzione HBSS |