È richiesta un abbonamento a JoVE per visualizzare questo contenuto. Accedi o inizia la tua prova gratuita.

Articolo metodologico

Induzione e convalida della senescenza cellulare in cellule umane primarie

17.7K visualizzazioni

⸱

DOI:

10.3791/57782

⸱

20 giugno 2018

 ,  , 
1European Research Institute for the Biology of Aging, University of Groningen, University Medical Center Groningen

In questo articolo

Sommario

Andremo a discutere una serie di protocolli per l'induzione e la convalida della senescenza cellulare in cellule coltivate. Ci concentriamo sui diversi stimoli che inducono la senescenza e descrivere la quantificazione degli indicatori comuni di senescenza-collegata. Forniamo dettagli tecnici usando i fibroblasti come un modello, ma i protocolli possono essere adattati a vari modelli di cellulari.

Abstract

La senescenza cellulare è uno stato di arresto del ciclo cellulare permanente attivato in risposta a diversi stimoli dannosi. Attivazione della senescenza cellulare è un marchio di garanzia di varie condizioni fisiopatologiche, tra cui la soppressione del tumore, tessuto che ritocca e invecchiamento. Gli induttori di senescenza cellulare in vivo sono ancora poco caratterizzati. Tuttavia, un numero di stimoli utilizzabile per promuovere la senescenza cellulare ex vivo. Fra loro, senescenza-induttori più comuni sono esaurimento replicativa, radiazioni ionizzanti e radiazioni non ionizzanti, farmaci genotossici, stress ossidativo e di demethylating e acetilante agenti. Qui, vi forniremo istruzioni dettagliate su come utilizzare questi stimoli per indurre i fibroblasti nella senescenza. Questo protocollo può essere facilmente adattato per diversi tipi di cellule primarie e linee cellulari, comprese le cellule tumorali. Descriviamo anche diversi metodi per la convalida di induzione di senescenza. In particolare, ci concentriamo sulla misurazione dell'attività dell'enzima lisosomiale β-galattosidasi senescenza-collegata (SA-β-gallone), il tasso di sintesi di DNA mediante analisi di incorporazione di 5-Etinil-2'-deoxyuridine (EdU), i livelli di espressione del ciclo cellulare inibitori p16 e p21 e l'espressione e la secrezione dei membri del fenotipo secretivo Senescence (SASP). Infine, forniamo risultati di esempio e discutere ulteriori applicazioni di questi protocolli.

Introduzione

Nel 1961, Hayflick e Moorhead segnalato che fibroblasti primari nella cultura perdono il loro potenziale proliferativo dopo successivi passaggi1. Questo processo è causato dalla riduzione sequenza dei telomeri dopo ogni divisione cellulare. Quando i telomeri raggiungono una lunghezza criticamente corta, sono riconosciuti dalla risposta di danno del DNA (DDR) che attiva un arresto irreversibile della proliferazione — anche definito come senescenza replicativa. Senescenza replicativa è attualmente uno dei molti stimoli che sono noti per indurre uno stato di arresto permanente del ciclo cellulare che esegue il rendering di cellule insensibili ai mitogeni sia a segnali apoptotici2,3. Il programma di senescenza è normalmente caratterizzato da funzionalità aggiuntive tra cui alta attività lisosomiale, la disfunzione mitocondriale, cambiamenti nucleari, le riorganizzazioni della cromatina, stress del reticolo endoplasmico, danno del DNA e una senescenza-collegata fenotipo secretivo (SASP)3,4. Le cellule senescenti hanno molteplici funzioni nel corpo: sviluppo, ferita di soppressione del tumore e guarigione2. Allo stesso modo, essi sono noti per svolgere un ruolo importante nell'invecchiamento e, paradossalmente, in progressione di tumore5. Gli effetti negativi e parzialmente contraddittori, di senescenza sono spesso attribuiti alla SASP6.

Recentemente, è stato indicato che l'eliminazione delle cellule senescenti dai topi conduce alla estensione della durata della vita e alla eliminazione di molti l'invecchiamento caratteristiche7,8,9,10,11, 12. allo stesso modo, le droghe multiple sono state sviluppate per eliminare sia le cellule senescenti (senolytics) o per mirare le SASP13,14. Il potenziale terapeutico di anti-invecchiamento ha recentemente attirato più attenzione al campo.

Lo studio dei meccanismi associati a senescenza cellulare e le proiezioni per gli interventi farmacologici si basano pesantemente su modelli ex vivo , particolarmente sui fibroblasti primari umani. Mentre ci sono alcune caratteristiche comuni attivati da induttori di senescenza diversificata, una grande variabilità nel fenotipo di senescenza è osservata e dipende da vari fattori tra cui cella tipo, stimolo e tempo punto3,15, 16,17. È assolutamente necessario prendere in considerazione l'eterogeneità per studiare e targeting cellule senescenti. Di conseguenza, questo protocollo mira a fornire una serie di metodi utilizzati per indurre senescenza in fibroblasti primari utilizzando diversi trattamenti. Come verrà spiegato, i metodi possono essere facilmente adattati ad altri tipi di cella.

Oltre a senescenza replicativa, descriviamo cinque altri trattamenti che induce senescenza: ionizzante radiazione, radiazione ultravioletta (UV), doxorubicina, stress ossidativo ed i cambiamenti epigenetici (vale a dire la promozione di acetilazione dell'istone o demetilazione del DNA) . Entrambi, radiazioni ionizzanti e UV-radiazione causano danni diretti del DNA e, presso la dose appropriata, trigger senescenza18,19. Doxorubicina causa anche senescenza principalmente attraverso il danno del DNA da intercalanti nel DNA e interrompere la funzione di topoisomerasi II e fermando così il DNA riparazione meccanismi20. L'espressione di geni essenziali per la senescenza è normalmente controllato da acetilazione dell'istone e metilazione del DNA. Di conseguenza, gli inibitori dell'istone deacetilasi (ad es., sodio butirrato e SAHA) e DNA demetilanti (ad es., 5-aza) agenti innescano senescenza in cellule altrimenti normali21,22.

Infine, quattro degli indicatori più comuni associati a cellule senescenti sarà spiegato: attività della senescenza associati-β-galattosidasi (SA-β-gallone), tasso di sintesi del DNA dall'analisi di incorporazione di EdU, sovraespressione di regolatori del ciclo cellulare e p16 inibitori di chinasi ciclina-dipendente e p21 e sovraespressione e secrezione dei membri della SASP.

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Protocollo

1. generale preparazione

  1. Preparare il supporto di D10. Supplemento DMEM medio-Glutamax con 10% FBS e 1% di penicillina/streptomicina (concentrazione finale: 100 U/mL).
  2. Preparare PBS sterile. Sciogliere le compresse in acqua secondo le istruzioni del produttore. Sterilizzare in autoclave.
  3. Preparare 1 tripsina di x. Diluire 5 mL di tripsina-Versene EDTA/10 x 01:10 in 45 mL di PBS sterile.
    Nota: In tutto il protocollo, usiamo condizioni di coltura delle cellule che sono più vicini alle fisiologiche condizioni per i fibroblasti primari. Questo significa che abbiamo Incubare le cellule a 37 ° C e 5% CO2 come viene normalmente fatto ma usando 5% O2 invece lo "standard" del 20% O2.
  4. Maneggiare tutti i campioni in condizioni sterili utilizzando una cappa a flusso laminare, camice e guanti. Mantenere le cellule al 20% O2 (camera condizioni) solo mentre viene gestito.

2. induzione della senescenza

  1. Senescenza replicativa
    1. Durante la manipolazione di cellule o qualsiasi materiale che sarà in contatto con loro (pipette, fiasche, media, ecc.) lavorano in condizioni sterili, utilizzando una cappa a flusso laminare, camice e guanti. Mantenere le cellule al 20% O2 (camera condizioni) solo mentre viene gestito.
    2. Fibroblasti primari vitali di seme 7 x 105 in una popolazione bassa raddoppio (PD) in un matraccio di T75 (~9.3 x 103 cellule/cm2) contenente 10 mL di D10.
    3. Crescere le cellule in un'incubatrice di cellulare a 37 ° C con 5% CO2 e 5% O2 fino a quando non raggiungono la confluenza di 70 – 80% (3-4 giorni per proliferazione culture in un PD basso).
    4. Staccare le celle utilizzando 3 mL di 1x tripsina e incubando per ~ 5 – 7 min in un'incubatrice di coltura cellulare a 37 ° C con 5% CO2 e 5% O2. Monitorare regolarmente le cellule con un microscopio di coltura cellulare per controllare il processo di scollegamento.
    5. Quando le cellule sono sferiche, fermare la reazione di tripsina aggiungendo 9 mL di D10. Incubare non più di 10 min.
    6. Girare le cellule a 300 x g per 5 min. cellule formeranno una pallina nella parte inferiore del tubo, mentre i detriti e particelle più piccole rimarrà nel surnatante.
    7. Rimuovere il supernatante e sciogliere il pellet cellulare in 1 mL di D10 ed eseguire un conteggio delle cellule utilizzando un contatore di cellule automatizzato secondo le istruzioni del produttore o di una camera di Neubauer per il conteggio manuale. Mentre il conteggio, includere un test per verificare la vitalità delle cellule (ad esempio, il blu Trypan esclusione23).
    8. Calcolare la PD cumulativo utilizzando questa formula:
      PDnuovo = 3.32* (LOG(cell number total)-(LOG (numero delle cellule seminata)) + PDold
      Numero totale di cella = tutte le cellule contate: morti e vivi.
      Testa di serie numero cellulare = numero di cellule vitali seminato (8 x 105 cellule).
      PDvecchio = al momento della semina di raddoppiamento della popolazione.
      PDnuovo = al momento del conteggio (dopo incubazione) di raddoppiamento della popolazione.
      Nota: Se 7 x 105 fibroblasti primari (PD 35,2) sono state seminate su un pallone da T-75 e, dopo 4 giorni raggiungono 80% confluenza e dividere di nuovo, contando ora 1.3 x 106 cellule totali (morto + vivo).
      PDnuovo = 3.32* (LOG(1,300,000 cells)-LOG(700,000)) + 35,2
      PDnuovo = 36,1
    9. Reinizializzare 8 x 105 celle in un nuovo T75, ripetendo la procedura 2.1.2–2.1.8.
      Nota: Dopo molteplici passaggi consecutivi, la cultura ci vorrà più tempo per ottenere confluenti fino a quando le cellule smettono di dividersi affatto. Una volta che le cellule smettono di dividersi, test per i marcatori di senescenza e/o raccolto per applicazioni a valle.
    10. Considera che la dimensione più grande delle cellule senescenti può causare la cultura ad apparire completo e ancora avere un conteggio basso delle cellule. Così, la senescenza può essere presupposto quando il PD è stabile e altri indicatori di senescenza appaiono nella cultura (Vedi protocolli 3.1 – 3,5).
      Nota: Utilizzare i fibroblasti primari di proliferazione come controllo.
  2. Senescenza indotta da radiazioni ionizzanti
    1. Durante la manipolazione di cellule o qualsiasi materiale che sarà in contatto con loro (pipette, fiasche, media, ecc.), lavorare in condizioni di sterilità usando una cappa a flusso laminare, camice e guanti. Mantenere le cellule al 20% O2 (camera condizioni) solo mentre viene gestito.
    2. Seme 7 x 105 vitale primarie fibroblasti in un PD basso in una boccetta di T75 (~9.3 x 103 cellule/cm2) contenente 10 mL di D10.
    3. Incubare le cellule durante la notte in un'incubatrice di coltura cellulare a 37 ° C con 5% CO2 e 5% O2.
    4. Esporre le cellule a 10 grigio di irradiazione gamma secondo le istruzioni della macchina in uso.
    5. Aspirare il mezzo dalle cellule e sostituire con 10 mL di D10.
    6. Incubare le cellule in 10 mL di D10 in un'incubatrice di coltura cellulare a 37 ° C con 5% CO2 e 5% O2 per un altro 10 giorni sostituendo il mezzo regolarmente, circa ogni 3 giorni.
    7. Dopo 10 giorni, test per i marcatori di senescenza e/o utilizzare le celle per applicazioni a valle.
      Nota: Utilizzare fibroblasti proliferanti primari del PD stesso (prima di irradiazione) come controllo.
  3. Raggi ultravioletti (UV) indotta da radiazioni senescenza
    1. Durante la manipolazione di cellule o qualsiasi materiale che sarà in contatto con loro (pipette, fiasche, media, ecc.), lavorare in condizioni di sterilità usando una cappa a flusso laminare, camice e guanti. Mantenere le cellule al 20% O2 (camera condizioni) solo mentre viene gestito.
    2. Sementi di 1,5 – 2 x 105 vitali fibroblasti primari in un PD basso in un pozzetto di una piastra a 6 pozzetti (1,5 – 2,0 x 104 cellule/cm2), aggiungere 2 mL di terreno di D10.
    3. Posizionare le cellule in un'incubatrice di coltura cellulare a 37 ° C con 5% CO2 e 5% O2 e permettere loro di aderire alla plastica per almeno 5 ore.
    4. Togliere il mezzo dalle cellule. Posizionare la piastra 6-pozzo al centro della camera di UV-radiazione e togliere il coperchio di plastica. Irradiare con UVB, 20 – 30 mJ/cm2.
    5. Aggiungere 2 mL di terreno per pozzetto.
    6. Incubare le cellule in 2 mL di D10 in un'incubatrice di coltura cellulare a 37 ° C con 5% CO2 e 5% O2 per altri 7 giorni sostituendo il mezzo regolarmente, circa ogni 3 giorni.
      Nota: Dopo 7 giorni, cellule possono essere testate per gli indicatori di senescenza e utilizzate per applicazioni a valle. Utilizzare fibroblasti proliferanti primari del PD stesso (prima di irradiazione) come controllo.
  4. Senescenza indotta da doxorubicina
    1. Preparare 1.000 x soluzione stock di doxorubicina: fare un magazzino di 250 µM di doxorubicina in PBS 1X, filtro-sterilizzare la soluzione e l'aliquota in 500 µ l per provetta sterile. Conservare lo stock di doxorubicina a-80 ° C.
    2. Durante la manipolazione di cellule o qualsiasi materiale che sarà in contatto con loro (pipette, fiasche, media, ecc.), lavorare in condizioni di sterilità usando una cappa a flusso laminare, camice e guanti. Mantenere le cellule al 20% O2 (camera condizioni) solo mentre viene gestito.
    3. Seme 7 x 105 vitale primarie fibroblasti in un PD basso in una boccetta di T75 (~9.3 x 103 cellule/cm2) contenente 10 mL di D10.
    4. Incubare le cellule durante la notte in un'incubatrice di coltura cellulare a 37 ° C con 5% CO2 e 5% O2.
    5. Diluire 11 µ l di 1.000 x soluzione stock di doxorubicina in 11 mL di D10 a una concentrazione finale di 250 nM.
    6. Aspirare il mezzo dalle cellule e sostituire con 10 mL di D10 + doxorubicina.
    7. Incubare le cellule per esattamente 24 h in un'incubatrice di coltura cellulare a 37 ° C con 5% CO2 e 5% O2.
    8. Aspirare il mezzo dalle cellule e lavare accuratamente una volta con 10 mL di D10.
    9. Incubare le cellule in 10 mL di D10 per altri 6 giorni sostituendo il mezzo regolarmente, circa ogni 3 giorni.
    10. Al giorno 7, test per i marcatori di senescenza e/o utilizzare per applicazioni a valle.
      Nota: come controllo, uso proliferazione fibroblasti primari del PD stesso trattati per 24 h con veicolo (PBS) 1:1,000 in D10.
  5. Senescenza indotta da Stress ossidativa
    1. Durante la manipolazione di cellule o qualsiasi materiale che sarà in contatto con loro (pipette, fiasche, media, ecc.) lavorano in condizioni sterili utilizzando una cappa a flusso laminare, camice e guanti. Mantenere le cellule al 20% O2 (camera condizioni) solo mentre viene gestito.
    2. Seme 7 x 105 vitale primarie fibroblasti in un PD basso in una boccetta di T75 (~9.3 x 103 cellule/cm2) contenente 10 mL di D10.
    3. Incubare le cellule durante la notte in un'incubatrice di cellulare a 37 ° C con 5% CO2 e 5% O2.
    4. Preparare una soluzione di perossido di idrogeno di ~ 200 μM in mezzo D10 aggiungendo 22,6 μL di perossido di idrogeno 30% in 11 mL di D10.
      Nota: Ottimizzare il trattamento per il tipo di cella di interesse facendo una curva dose-risposta per valutare la tossicità.
    5. Aspirare il mezzo dalle cellule e aggiungere 10 mL di preparati D10 medio + ossigenata. Incubare per 2 ore a 37 ° C con 5% CO2 e 5% O2.
    6. Aspirare il mezzo dalle cellule e lavare una volta con D10 fresca senza perossido di idrogeno.
    7. Aggiungere 10 mL di D10 senza perossido di idrogeno.
    8. Incubare per 48 h in un'incubatrice di coltura cellulare a 37 ° C con 5% CO2 e 5% O2.
    9. Ripetere i passaggi 2.5.4–2.5.8 due volte di più per un totale di tre trattamenti.
    10. Verificare gli indicatori senescenza o raccolto per applicazioni a valle.
      Nota: Come controllo, uso le cellule di proliferazione del PD stesso trattato con 22,6 µ l di acqua sterile in D10 per 2 h.
  6. Epigeneticamente-indotta senescenza
    1. Preparare il brodo e soluzioni di lavoro per la piccola molecola da utilizzare secondo la tabella 1. Filtro-sterilizzare le soluzioni. Aliquota in provette sterili. Conservare a-20 ° C.
    2. Durante la manipolazione di cellule o qualsiasi materiale che sarà in contatto con loro (pipette, fiasche, media, ecc.) lavorano in condizioni di sterilità, per esempio, utilizzando una cappa a flusso laminare, camice e guanti. Mantenere le cellule al 20% O2 (camera condizioni) solo mentre viene gestito.
    3. Seme 7 x 105 vitale primarie fibroblasti in un PD basso in una boccetta di T75 (~9.3 x 103 cellule/cm2) contenente 10 mL di D10.
    4. Incubare le cellule durante la notte in un'incubatrice di coltura cellulare a 37 ° C con 5% CO2 e 5% O2.
    5. Preparare 11 mL di medium di D10 + soluzione di lavoro per il trattamento desiderato. La diluizione esatta per ogni trattamento può essere visto nella tabella 1.
      1. Preparare 11 µ l di soluzione di lavoro di 1 mM SAHA in 11 mL di D10.
      2. Preparare 44 µ l di soluzione di lavoro di 1 M sodio butirrato in 11 mL di D10.
      3. Preparare 11 µ l di soluzione di lavoro di 5-aza 10 mM in 11 mL di D10.
        Nota: Ottimizzare i trattamenti per il tipo di cella di interesse di, per esempio, facendo una curva dose-risposta per valutare la tossicità.
    6. Aggiungere D10 medium + soluzione di lavoro per il trattamento desiderato alla cultura.
    7. Incubare per 24 h in un'incubatrice di coltura cellulare a 37 ° C con 5% CO2 e 5% O2.
    8. Ripetere i passaggi 2.6.4–2.6.6 due volte di più, per un totale di tre trattamenti.
    9. Sostituire il terreno per D10 semplice senza droga.
    10. Dopo 3 giorni in più, le cellule diventano senescenti e pronta per il test di marcatori di senescenza e applicazioni a valle.
      Nota: come controllo, uso fibroblasti primari del PD stesso trattati per tre giorni con D10 medio + veicolo di proliferazione. Il D10 medio + veicolo deve essere aggiornata ogni 24 ore, durante quei tre giorni. Il veicolo dipende dal trattamento utilizzato: 1:1,000 DMSO per SAHA e 5-aza e 1: 250 acqua sterile per sodio butirrato.

3. gli indicatori della senescenza

  1. Preparazione
    1. Preparare 20mg/mL X-gal: sciogliere 20 mg del X-gal in 1 mL di dimetilformammide o DMSO. Conservare a-20 ° C al riparo dalla luce.
    2. Preparare soluzione 0,1 M di acido citrico: sciogliere 2,1 g di acido citrico monoidrato in 100 mL di acqua. Conservare a temperatura ambiente.
    3. Preparare la soluzione di fosfato di sodio 0,2 M: 2,84 sciogliere g di fosfato di sodio bibasico o 3,56 g di fosfato di sodio bibasico disidratare in 100 mL di acqua. Conservare a temperatura ambiente.
    4. Preparare 0,2 M acido citrico/sodio fosfato pH 6.0: sciogliere 36,85 mL di soluzione 0,1 M di acido citrico e 63,15 mL di fosfato di sodio 0,2 M. Regolare esattamente a pH 6.0. Conservare a temperatura ambiente.
    5. Preparare il ferrocianuro di potassio 100 mM: sciogliere 2,1 g di ferrocianuro di potassio in 50 mL di acqua. Conservare a 4 ° C al riparo dalla luce.
    6. Preparare il ferricianuro di potassio 100 mM: sciogliere 1,7 g di ferricianuro di potassio in 50 mL di acqua. Conservare a 4 ° C al riparo dalla luce.
    7. Preparare 5 M di cloruro di sodio: sciogliere 14,6 g di cloruro di sodio in 50 mL di acqua. Conservare a temperatura ambiente.
    8. Preparare 1 M di cloruro di magnesio: sciogliere 4,8 g di cloruro di magnesio in 50 mL di acqua. Conservare a temperatura ambiente.
    9. Preparare 2% formaldeide + 0,2% glutaraldeide in PBS: sciogliere 800 µ l di 25% di glutaraldeide e 12,5 µ l del 16% formaldeide in 100 μL di PBS. Conservare a temperatura ambiente al riparo dalla luce.
    10. Preparare soluzione colorante fresco secondo tabella 2.
  2. Macchiatura di β-galattosidasi senescenza-collegata
    1. Per ogni campione, seme 1 x 104 cellule in almeno un pozzetto di una piastra a 24 pozzetti (5,2 x 103 cellule/cm2) contenente 500 µ l di D10 affinché le cellule sono sparse. Trattamenti (se applicabile) possono essere eseguiti direttamente su questo piatto o, in alternativa, le cellule trattate già possono essere ri-seminate in una piastra a 24 pozzetti.
    2. Incubare le cellule durante la notte a 37 ° C con 5% CO2 e 5% O2.
    3. Lavare le cellule due volte con 500 μL di PBS.
    4. Difficoltà: 3 – 5 min a temperatura ambiente utilizzando 500 μL/pozzetto di 2% formaldeide + 0,2% glutaraldeide in PBS.
    5. Lavare le cellule due volte con 500 μL di PBS.
    6. Preparare fresco soluzione, secondo il numero di campioni da macchie di colorazione.
    7. Aggiungere la soluzione colorante (500 µ l/pozzetto) e sigillare la piastra con parafilm per evitare l'evaporazione.
      Nota: Evaporazione può causare cristalli a forma e ostacolare l'osservazione al microscopio.
    8. Incubare le cellule al buio (ad es. rivestito in lamina di alluminio) a 37 ° C in un incubatore a secco (senza CO2) per 12 – 16 h.
      Nota: CO2 può influenzare il pH e quindi modificare i risultati. Alcuni tipi di cellule possono richiedere tempi di incubazione.
    9. Lavare due volte con 500 μL di PBS.
    10. Valutare i risultati. Cellule positive presentano un blu (principalmente) perinucleare macchiatura sotto un microscopio a luce normale (Figura 1A).
    11. Per la quantificazione, osservare almeno 100 cellule per campione e contare il numero di cellule positive. Poiché le cellule senescenti cambiano forma, è spesso difficile per definire i bordi della cella e per contare le celle. Colorante di contrasto con DAPI per facilitare la visualizzazione e quantificazione delle singole celle (Figura 1B). Quantificare i campioni (percentuale di cellule positive rispetto al totale delle cellule) utilizzando un microscopio a fluorescenza (Figura 1). Prendere più immagini dello stesso campione in modo che alla fine si possono contare almeno 100 single-celle e valutare la percentuale di cellule positive SA-β-gallone in loro.
    12. Confrontare i risultati delle cellule senescenti contro loro controllo appropriato per il trattamento utilizzato.
      Nota: Un co-macchiatura con EdU sullo stesso campione è possibile. Considera che le cellule devono essere seminate sulle lamelle.
  3. Analisi di incorporazione di EdU
    1. Mettere un vetrino coprioggetti/pozzo in una piastra a 24 pozzetti secondo il numero di campioni da valutare.
    2. 1 x 104 cellule in almeno un pozzetto di una piastra a 24 pozzetti (5,2 x 103 cellule/cm2) a condizione contenente 500 µ l di D10, in modo che le cellule sono sparse del seme. Trattamenti (se applicabile) possono essere eseguiti direttamente su questo piatto o, in alternativa, le cellule già trattate possono essere ri-seminate in una piastra a 24 pozzetti.
    3. Incubare le cellule durante la notte a 37 ° C con 5% CO2 e 5% O2.
    4. Fare una soluzione di 20 µM di EdU in D10 (1: 250) in base al numero di campioni da trattare (250 µ l per campione).
    5. Rimuovere la metà del mezzo (250 μL) da ogni pozzetto per trattare e sostituirlo con il D10 + EdU soluzione che è stato appena preparato. Concentrazione finale di EdU è 10 µM.
    6. Incubare per 18 – 24 h in un'incubatrice di coltura cellulare a 37 ° C con 5% CO2% e 5% O2. Utilizzare gli stessi tempi d'incubazione in controllo e cellule senescenti.
    7. Lavare 2x con 500 μL di PBS.
    8. Fissare le cellule per 10 min con 500 μL di formaldeide 4% in PBS.
    9. Incubare 5 min in 500 μL di 100 mM Tris (pH 7,6).
    10. Permeabilize le cellule per 10 min in 500 μL di 0.1% Triton X-100 in PBS.
    11. Lavare 3 volte con PBS.
    12. Preparare 50 μL di miscela di etichetta per ogni vetrino coprioggetti, aggiungendo i componenti nel seguente ordine: 44.45 µ l di PBS, 0,5 µ l di Cu (II) SO4, 0,05 µ l di sulfo-Cy3-azide, 5 µ l di ascorbato di sodio.
    13. Mettere 50 µ l della miscela etichetta su un pezzo di parafilm. Sollevare il coprioggetto con l'ausilio di un paio di pinzette e un ago e lasciarlo riposare in cima il mix di etichetta, con la superficie che contiene le cellule rivolto verso il basso. Assicurarsi che non ci sono bolle e che l'intera superficie del coprivetrino sta toccando il mix di etichetta. Incubare per 30 min al buio.
    14. Rimettere le cellule in pozzetti della piastra 24 pozzetti e lavarli tre volte con PBS.
    15. Montare con montaggio media (compreso DAPI per visualizzare i nuclei) su vetrini e lasciarli asciugare durante la notte.
    16. Visualizzare l'incorporazione di EdU utilizzando un microscopio a fluorescenza. Utilizzare un filtro appropriato per Cy3 (eccitazione/emissione: 552/570 nm).
    17. Scattare più Foto delle cellule per la successiva quantificazione di almeno 100 cellule per condizione (Cy3 e DAPI).
    18. Quantificare la percentuale di cellule che incorporava EdU utilizzando la seguente formula:
      Le cellule positive di EdU (%) = (conteggio di EdU positivo delle cellule (Cy3) / totale numero di celle (DAPI)) * 100
    19. Confrontare i risultati delle cellule senescenti contro loro controllo appropriato per il trattamento utilizzato.
      Nota: Un co-macchiatura con SA-β-gallone sullo stesso campione è possibile. Considera che le cellule ancora dovrebbero essere seminate sulle lamelle.
  4. Espressione genica di p16, p21 e SASP
    1. Preparare il primer-set di geni di interesse (iniettore di 50 µM ciascuna).
      Nota: Un qPCR di p16, p21 e alcuni fattori rilevanti SASP è informativo sullo stato di senescenza. Il protocollo descritto qui fa uso del sistema universale sonda biblioteca (UPL) per quantificazione relativa utilizzando una PCR in tempo reale. La tabella 3 Mostra una panoramica dei primer utilizzato per il rilevamento delle CDK inibitori p16 e p21 e dei membri SASP più rilevanti, nonché per la tubulina e actina, che servono come geni di riferimento per il dosaggio. L'ultima colonna della tabella 3 si inserisce la sonda UPL particolare da utilizzare per ogni dosaggio.
    2. Preparare mix di reazione qPCR separato per le analisi desiderate. Includere sempre il gene di riferimento anche secondo la tabella 4.
    3. Eseguire tutti i campioni in doppio o triplice copia.
    4. Carico 7,5 µ l/pozzetto del mix di reazione qPCR su una piastra 384 pozzetti.
    5. Aggiungi ~ 5 ng di cDNA disciolto in 2,5 µ l di acqua RNAsi-libera.
      Nota: È preferibile avere simili quantità di cDNA per tutti i campioni da confrontare. Ciò può essere ottenuto utilizzando quantità uguali di RNA per la trascrizione d'inversione.
    6. Coprire la piastra con un sigillo e assicurarsi che si attacca correttamente che copre in modo uniforme tutti i pozzi sulla piastra.
    7. Girare la piastra a 2.000 x g per 1 min.
    8. Eseguire la piastra nel Lightcycler per 40 cicli utilizzando il seguente protocollo:
      95 ° C per 7 min
      40 cicli di 95 ° C per 5 s e 60 ° C per 30 s
      37 ° C per 1 min
    9. Per l'analisi dei risultati, utilizzare il metodo proposto per Livak e colleghi per analizzare qPCR dati24. Utilizzare la tubulina o actina come geni di riferimento per calcolare la ΔCt valore e utilizzano il controllo appropriato per calcolare il per il valore di ΔΔCt per il trattamento di induzione della senescenza specifico.
  5. Espressione della proteina e la secrezione di IL6
    1. Seme: 5 – 10 x 104 celle in almeno un pozzetto di una piastra a 6 pozzetti (5.2-10,5 x 103 cellule/cm2) a condizione contenente 2 mL di D10. Trattamenti (se applicabile) possono essere eseguiti direttamente su questo piatto o, in alternativa, le cellule trattate già possono essere ri-seminate in una piastra a 24 pozzetti. Lasciate riposare durante la notte dopo la semina.
    2. Rimuovere il supporto e sostituire per 2 mL di DMEM medio senza FBS. Incubare in condizioni normali per 24 h.
    3. Raccogliere il mezzo in una provetta da 15 mL.
    4. Centrifugare il campione a 300 x g per 5 min medio sono memorizzabili a-80 ° C fino all'elaborazione.
    5. Seguire le istruzioni del produttore per eseguire il test ELISA.
    6. Confrontare i risultati delle cellule senescenti contro il controllo appropriato per il trattamento di induzione della senescenza specifico

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Risultati

Arricchimento di SA-β-gallone macchiatura in fibroblasti senescenti

Β-galattosidasi (β-gallone) è un enzima lisosomiale che si esprime in tutte le cellule e che ha un pH ottimale di 4,025,26. Tuttavia, durante la senescenza, lysosomes aumentano di dimensioni e, di conseguenza, le cellule senescenti si accumulano β-gallone. La maggiore quantità di questo enzima rendono possi...

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Discussione

I protocolli spiegati qui sono stati ottimizzati per i fibroblasti primari umani, specialmente cellule BJ e WI-38. I protocolli per la senescenza replicativa, radiazioni ionizzanti e doxorubicina, sono stati applicati con successo ad altri tipi di fibroblasti (HCA2 e IMR90) e in altri tipi cellulari (vale a dire neonatali melanociti e cheratinociti o cardiomiociti derivati iPSC) nel nostro laboratorio. Tuttavia, gli adattamenti per i tipi di cellule supplementari possono essere ottimizzati regolando alcuni dettagli come ...

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Ringraziamenti

Ringraziamo i membri del laboratorio Demaria per discussioni fruttuose e Thijmen van Vliet per la condivisione di dati e protocollo sulla senescenza indotta da UV.

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
DMEM Media - GlutaMAXGibco31966-047
Siero fetale bovinoHycloneSV30160.03
Penicillina-Streptomicina (P/S; 10.000 U/ml)LonzaDE17-602E
Dimetil solfossido (DMSO)Sigma-AldrichSC-202581
Acqua priva di nucleasi (non trattata con DEPC)AmbionAM9937
Pallone T75Sarstedt833911002
Soluzione Tripsina/EDTALonzaCC-5012
PBS compresseGibco18912-014
1,5 ml provette per microcentrifugaSigma-AldrichT9661-1000EA
Corning  Provette da centrifuga da 15 mLSigma-AldrichCLS430791
piastra a 6 pozzettiSarstedt83.3920
piastra a 24 pozzettiSarstedt83.3922
vetrini coprioggetti rotondi da 13 mmSarstedt83.1840.002
SteriflipMerck ChemicalsSCGP00525
Cesio137-fonteIBL 637 Cesio-137γ-camera
radiazione UV perOpsytec, Dr. Gö bel BS-02
Doxorubicina dicloridrato BioAustralis Fine ChemicalsBIA-D1202-1
Soluzione di perossido di idrogenoSigma-Aldrich7722-84-1
5-aza-2'-deossicitidinaSigma-AldrichA3656
SAHASigma-AldrichSML0061
butirrato di sodio Sigma-AldrichB5887
X-gal (5-Bromo-4-cloro-3-indolil-β-D-galattopiranoside)Fisher Scientific7240-90-6
Acido citrico monoidratoSigma-Aldrich5949-29-1
Fosfato bibasico di sodioAcros organics7782-85-6
Ferrocianuro di potassio Fisher Scientific14459-95-1
Ferricianuro di potassioFisher Scientific13746-66-2
Cloruro di sodioMerck Millipore7647-14-5
Cloruro di magnesioFisher Chemicals7791-18-6
25% glutaraldeideFisher Scientific111-30-8,7732-18-5
16% formaldeide (p/v)Thermo-Fisher Scientific28908
EdU (5-etinil-2'-deossiuridina)Lumiprobe10540
Sulfo-cianine3 azide (Sulfo-Cy3-azide)LumiprobeD1330
Ascorbato di sodioSigma-AldrichA4034
Solfato di rame(II) pentaidrato (Cu(II)SO4.5H2O)Sigma-Aldrich209198
Triton X-100Acros organics215682500
base TRISRoche11814273001
LightCycler 480 Piastra multipozzetto 384, bianco Roche4729749001
Lightcycler 480 foglio sigillante Kit Roche4729757001
Sensifast Probe Lo-ROX BiolineBIO-84020
Libreria di sonde UPLSigma-AldrichVarie
IL-6 umane DuoSet ELISAR& DD6050
Bio-Rad TC20Bio-Rad
Vetrini di conteggioBio-Rad145-0017
Incubatore a seccoThermo-Fisher ScientificHeratherm
DimethylformamideMerck Millipore1.10983
Parafilm 'M' film da laboratorioBemis 
Pinzette
Aghi
di macchina a raggi gamma #PM992

Riferimenti

  1. Hayflick, L., Moorhead, P. S. The serial cultivation of human diploid cell strains. Experimental Cell Research. 25, 585-621 (1961).
  2. Muñoz-Espín, D., Serrano, M. Cellular senescence: from physiology to pathology. Nature reviews. Molecular cell biology. 15, 482-496 (2014).
  3. Sharpless, N. E., Sherr, C. J. Forging a signature of in vivo senescence. Nature Reviews Cancer. 15 (7), 397-408 (2015).
  4. Correia-Melo, C., et al. Mitochondria are required for pro-ageing features of the senescent phenotype. The EMBO Journal. 10, e201592862(2016).
  5. Loaiza, N., Demaria, M. Cellular senescence and tumor promotion: Is aging the key? Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Reviews on Cancer. , (2016).
  6. Coppe, J. P., et al. Senescence-associated secretory phenotypes reveal cell-nonautonomous functions of oncogenic RAS and the p53 tumor suppressor. PLoS Biology. 6 (12), 2853-2868 (2008).
  7. Baker, D. J., et al. Naturally occurring p16(Ink4a)-positive cells shorten healthy lifespan. Nature. 530 (7589), 184-189 (2016).
  8. Xu, M., et al. Targeting senescent cells enhances adipogenesis and metabolic function in old age. Elife. 4, e12997(2015).
  9. Baker, D. J., et al. Clearance of p16Ink4a-positive senescent cells delays ageing-associated disorders. Nature. 479 (7372), 232-236 (2011).
  10. Jeon, O. H., et al. Local clearance of senescent cells attenuates the development of post-traumatic osteoarthritis and creates a pro-regenerative environment. Nature Medicine. 23 (6), 775-781 (2017).
  11. Demaria, M., et al. Cellular Senescence Promotes Adverse Effects of Chemotherapy and Cancer Relapse. Cancer Discovery. 7 (2), 165-176 (2017).
  12. Chang, J., et al. Clearance of senescent cells by ABT263 rejuvenates aged hematopoietic stem cells in mice. Nature Medicine. 22 (1), 78-83 (2016).
  13. Soto-Gamez, A., Demaria, M. Therapeutic interventions for aging: the case of cellular senescence. Drug Discov Today. 22 (5), 786-795 (2017).
  14. Childs, B. G., et al. Senescent cells: an emerging target for diseases of ageing. Nature Reviews Drug Discovery. 16 (10), 718-735 (2017).
  15. Marthandan, S., et al. Conserved genes and pathways in primary human fibroblast strains undergoing replicative and radiation induced senescence. Biological Research. 49, 34(2016).
  16. Marthandan, S., et al. Conserved Senescence Associated Genes and Pathways in Primary Human Fibroblasts Detected by RNA-Seq. PLoS One. 11 (5), e0154531(2016).
  17. Hernandez-Segura, A., et al. Unmasking Transcriptional Heterogeneity in Senescent Cells. Current Biology. 27 (17), 2652-2660 (2017).
  18. Le, O. N., et al. Ionizing radiation-induced long-term expression of senescence markers in mice is independent of p53 and immune status. Aging Cell. 9 (3), 398-409 (2010).
  19. Hall, J. R., et al. C/EBPalpha regulates CRL4(Cdt2)-mediated degradation of p21 in response to UVB-induced DNA damage to control the G1/S checkpoint. Cell Cycle. 13 (22), 3602-3610 (2014).
  20. Nitiss, J. L. Targeting DNA topoisomerase II in cancer chemotherapy. Nature Reviews Cancer. 9 (5), 338-350 (2009).
  21. Pazolli, E., et al. Chromatin remodeling underlies the senescence- associated secretory phenotype of tumor stromal fibroblasts that supports cancer progression. Cancer Research. 72, 2251-2261 (2012).
  22. Venturelli, S., et al. Differential induction of apoptosis and senescence by the DNA methyltransferase inhibitors 5-azacytidine and 5-aza-2'-deoxycytidine in solid tumor cells. Molecular Cancer Therapeutics. 12, 2226-2236 (2013).
  23. Tennant, J. R. Evaluation of the Trypan Blue Technique for Determination of Cell Viability. Transplantation. 2, 685-694 (1964).
  24. Livak, K. J., Schmittgen, T. D. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2(-Delta Delta C(T)) Method. Methods. 25 (4), 402-408 (2001).
  25. Lee, B. Y., et al. Senescence-associated β-galactosidase is lysosomal β-galactosidase. Aging Cell. 5, 187-195 (2006).
  26. Kopp, H. G., Hooper, A. T., Shmelkov, S. V., Rafii, S. Beta-galactosidase staining on bone marrow. The osteoclast pitfall. Histology and Histopathology. 22 (9), 971-976 (2007).
  27. Dimri, G. P., et al. A biomarker that identifies senescent human cells in culture and in aging skin in vivo. Proceedings of the National Academy of Sciences. 92 (20), 9363-9367 (1995).
  28. Salic, A., Mitchison, T. J. A chemical method for fast and sensitive detection of DNA synthesis in vivo. Proceedings of the National Academy of Sciences. 105 (7), 2415-2420 (2008).
  29. Sherr, C. J., McCormick, F. The RB and p53 pathways in cancer. Cancer Cell. 2 (2), 103-112 (2002).
  30. Bunz, F., et al. Requirement for p53 and p21 to sustain G2 arrest after DNA damage. Science. 282 (5393), 1497-1501 (1998).
  31. Severino, J., Allen, R. G., Balin, S., Balin, A., Cristofalo, V. J. Is beta-galactosidase staining a marker of senescence in vitro and in vivo. Experimental Cell Research. 257 (1), 162-171 (2000).
  32. Stolzing, A., Coleman, N., Scutt, A. Glucose-induced replicative senescence in mesenchymal stem cells. Rejuvenation Research. 9 (1), 31-35 (2006).
  33. Blazer, S., et al. High glucose-induced replicative senescence: point of no return and effect of telomerase. Biochemical and Biophysical Research Communications. 296 (1), 93-101 (2002).
  34. Wiley, C. D., Campisi, J. From Ancient Pathways to Aging Cells-Connecting Metabolism and Cellular Senescence. Cell Metabolism. 23 (6), 1013-1021 (2016).
  35. Kumar, R., Gont, A., Perkins, T. J., Hanson, J. E. L., Lorimer, I. A. J. Induction of senescence in primary glioblastoma cells by serum and TGFbeta. Scientific Reports. 7 (1), 2156(2017).
  36. Hypoxia Blagosklonny, M. V. MTOR and autophagy: converging on senescence or quiescence. Autophagy. 9 (2), 260-262 (2013).
  37. Meuter, A., et al. Markers of cellular senescence are elevated in murine blastocysts cultured in vitro: molecular consequences of culture in atmospheric oxygen. Journal of Assisted Reproduction and Genetics. 31 (10), 1259-1267 (2014).
  38. Coppe, J. P., et al. A human-like senescence-associated secretory phenotype is conserved in mouse cells dependent on physiological oxygen. PLoS One. 5 (2), e9188(2010).
  39. van Deursen, J. M. The role of senescent cells in ageing. Nature. 509 (7501), 439-446 (2014).
  40. Kim, Y. M., et al. Implications of time-series gene expression profiles of replicative senescence. Aging Cell. 12, 622-634 (2013).

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Ristampe e permessi

Tag

Induzione della senescenzacolorazione SA beta galsaggio di incorporazione di EdUespressione di p16 e p21analisi del SASPfibroblasti primaritrattamento con doxorubicinaraddoppio della popolazionemicroscopia a fluorescenza
Induzione e convalida della senescenza cellulare in cellule umane primarie
Contattaci
Raccomanda alla biblioteca

Privacy

Termini di utilizzo

Politiche

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Tutti i diritti riservati.