ゲインまたは機能喪失を媒介するためにレンチウイルスを用いて、毛包の再生モデルの組織特異的分析。
方法論記事
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ゲインまたは機能喪失を媒介するためにレンチウイルスを用いて、毛包の再生モデルの組織特異的分析。
毛包の形態形成、上皮由来ケラチノサイトと基礎の間充織間の相互作用を必要とする複雑なプロセスは、器官形成および組織特異的シグナル伝達を研究するための魅力的なモデル系である。毛包の発達は、遺伝的に扱いやすいですが、このプロセスのための本質的な要因を迅速かつ再現性の分析が課題として残されている。ここでは、ターゲットに過剰発現または組織特異的にレンチウイルスを用いた要因のshRNAによるノックダウンを生成する手順について説明します。毛髪再生モデル5、6、11の修正版を使用して、我々は、毛包の形態形成につながる上皮間葉シグナル伝達経路の研究を促進するために、堅牢なゲインまたはプライマリマウスケラチノサイトや真皮の細胞における機能喪失型の分析を実現することができます。我々は、レンチウイルスcontaiを届ける、毛乳頭細胞やその前駆体を含む新鮮な一次マウスケラチノサイトおよび真皮細胞を分離する方法について説明し細胞集団の一つにshRNAまたはcDNAのどちら寧、およびヌードマウスの背中に完全に形成された毛包を生成するためにセルを結合します。このアプローチでは、三週間以内に、毛包を生成するために必要な組織特異的な要因の分析を可能にし、既存の遺伝モデルに迅速かつ便利なコンパニオンを提供しています。
1。 0から2日間皮膚切開用オールド新生マウスを準備
2。マウス皮膚を切開
3。ディスパーゼソリューションで皮膚とインキュベートを洗う
4。別真皮と表皮
5。細分化した組織から初代マウス真皮細胞を(MDC)が解離する
6。プライマリケラチノサイトの関連付けを解除細分化した組織からの(KC)
7。 shRNAまたはcDNAを含むレンチウイルスで初代培養細胞に感染
感染の当日(ステップ9)移植当日のウイルスに感染した細胞と結合する、新鮮な未処理のプライマリKCSまたはMDCを準備するために、マウスのスキンの別のセットを解剖する。
8。グラフト感染した細胞を準備する
9。 nu / nuマウスの背面に創傷床とFix商工会議所を作成
移植前日に、70%エタノールに浸漬することによって、オートクレーブ滅菌したシリコン室と手術器具を滅菌する。 70%ETHAを交換チャンバーを使用する前に滅菌PBSでNOL。
10。 7-9日後チャンバーを取外す
11。毛の成長のためのマウスを調べ
手順の概要
1日目は(2〜3時間)、生まれたばかりの子犬を生け贄に皮膚を除去し、4℃で一晩ディスパーゼに残す。
2日目(2〜3時間):皮膚から初代培養細胞を分離し、推奨細胞密度でプレート。
3日目(3〜4時間):レンチウイルスで細胞を感染させる。生まれたばかりの子犬の別のセットから皮膚を除去し、4℃で一晩ディスパーゼに残す。
4日目(6-8時間):皮膚からの初代細胞を分離し、数えて、氷の上に残す。トリプシン処理し、遠心分離によりレンチウイルスに感染した細胞を回収し、カウントし、移植あたりのPBSを50から100μLに7から10×10 6真皮細胞及びケラチノサイトを兼ね備えています。マウスの創傷床を作成し、チャンバーを取り付け、床に傷を細胞混合物を適用します。
代替手順のアウトライン
代替手順のアウトラインは、4日から3までの手順を短縮することができます。
図1に我々は、3週齢回生毛移植では、平滑化(SMO)、重要Shhのシグナル伝達成分の経皮特有のレンチウイルスshRNAノックダウンの結果を示す。単独でレンチウイルスベクターを用いて、制御グラフトは堅牢な髪の成長( 図1A)を示しています 。髪の成長の損失Smoの結果とは対照的に、皮特有のノックダウン( 図1B)。ヘマトキシリン·エオシン染色は、対照群と実験条件における毛包の段階( 図1C、D)を示しています。同様の治療から髪の成長の表現型は、レンチウイルスベクター単独感染陽性コントロールを含む、実験間で可変することができます。したがって陽性対照の移植は常に移植片の30%が瘢痕化や移植片の不完全な添付ファイルの結果として失敗することがありますように、基準として全ての実験に含まれるべきである。再1因子のcDNAを過剰発現しているような、2つの因子間の相互作用をテストする場合は、別の要因のSCUEのshRNAによるノックダウン、1つは常に単独グラフトマニフェストにノックダウン、各実験における機能喪失型の結果を含める必要があります。これは、特定の遺伝子が、毛包の再生経路を乱す方法と、2つの遺伝子がどのように相互作用するかを決定するために必要な範囲を提供します。
チャンバー( 図2A)の除去は慎重に行わなければなりません。新たに形成されたグラフトは鈍い面( 図2B)とわずかに不透明でなければならない。移植は、移植片が創傷床に接続されたままで確認することが重要ですので、そっと片側を持ち上げると、チャンバに固執することがあります。グラフトは3日後にはかなり安定していて、ドレッシングを取り外すときに少し難しさを提示しなければならない。堅牢な髪の成長は、3週間後( 図2C)後に観察されるべきである。 MDCSまたはKCSのどちらかを省略すると、任意の毛( 図2D)11なしで回復した創傷部位になります。のいずれかで、細胞死や細胞の喪失図1Bに示すように、細胞の種類も真皮Smoのノックダウンの減少毛髪再生とは対照的に、無毛をもたらす。
成功したアッセイを確保するためには、移植する前に、適切な過剰発現またはノックダウン効率が90%以上の細胞のウイルス感染を達成するために重要です。移植手順の時間的な制約のために、我々は移植実験を開始する前に、トラブルシュートはウイルス感染効率を推奨し、常に損失または利得の発現を確認するための手順を移植当日に細胞の小さな部分を保存します。レンチウイルス力価は、構築物に使用され、90〜100%の効率を達成するために、感染する前に決定されるべきであるに応じて異なります。我々は、レンチウイルスベクターからGFPを共発現させ、ウイルス感染効率を監視する。我々は日常的に定量PCRおよび/またはウェスタンブロットを行うノックダウンまたは過剰発現の程度を決定する。ラベルを付けるために蛍光タグでデュアル発現ベクターを利用したウイルス感染した細胞シグナルと成熟した移植片で私たちの構築物を発現する細胞の数のperduranceを報告するための方法を提供します。我々は、SMOのshRNAとの組み合わせでレンチウイルスベクターpSicoR-CMV-GFPを10からCMVプロモーターによって駆動されるGFPを使用しています。 図3では、我々はGFPを代表する毛包の毛乳頭にlentivirally発現されている3週齢皮膚固有の移植を示す。

図1。毛包の成長の組織学的分析(A)空のレンチウイルスベクターおよび未処理ケラチノサイトに感染して皮膚細胞と制御毛髪再生グラフトの表示(B)平滑ノックダウンは、毛包の損失未処理ケラチノサイトの結果と組み合わせて真皮の細胞にレンチウイルスshRNAを用いた。 (C)はヘマトキシリン·エオシン染色は、成長期毛fを示していますコントロール移植片におけるolliclesは真皮に分け拡張し、(D)は平滑ノックダウン毛包がいじけたままで、大部分は不在。すべての画像は、3週間後に移植されています。スケールバーは100μmを表します。

図2。初代細胞を移植。縫合チャンバハウジングプライマリー真皮細胞とケラチノサイトとの()nu / nuマウスは、(B)室の除去は、文字に鈍いと不透明で、新たに形成されたスキンを公開しています。野生を使用して移植に(C)が十分に成長した毛移植後3週目で一次真皮細胞とケラチノサイトを入力します(D)はケラチノサイトせず、一次皮膚細胞を添加すると、3週間後に無毛につながる。同様の結果は、真皮細胞のない一次ケラチノサイトを加えて見られている。

図3。 3週齢の再生された移植片から毛乳頭の乳頭におけるGFP発現のメンテナンス。共焦点画像。 GFPは、レンチウイルスベクターから真皮の細胞集団に発現し、真皮乳頭(緑)で検出された。バーシカン(赤)が毛乳頭と核はヘキスト(青)を持つラベルであった境界が設定されます。 (注)GFPは真皮細胞ではなく、周囲のケラチノサイトに特異的に発現されています。スケールバーは20μmを表す。
髪の再構成アッセイは、de novoの毛包形成のメカニズムを調べるためのユニークな臓器再生のモデルを提供します。ここでは、毛包形成における遺伝子の機能を決定するために有用で修正されたチャンバー髪アッセイを説明します。我々のアッセイは、我々はどちらかの真皮または表皮の細胞型において遺伝子の過剰発現またはノックダウンを達成するためのレンチウイルス発現技術を導入するために変更された報告室ヘア再構成アッセイ5、6,11、に基づいています。我々のアッセイは、組織特異的遺伝子ノックアウトを生成するために迅速な代替手段を提供します。このアッセイは、私たちは移植コレクションにレンチウイルスで初代細胞を感染から、わずか3週間で毛包形成における遺伝子機能を発揮することができます。我々のアッセイが1つの細胞型12にレンチウイルスによって組み合わせのshRNA / cDNAの配信を使用して遺伝的相互作用に対処するために拡張することができるだけでなく、真皮と表皮細胞の代表値との間のシグナリングの検査を可能にするES。
微妙な欠陥が観察しにくいですしながら私たちの髪アッセイは最高の、毛包の再生に強いゲインまたは機能喪失表現型を検出するのに適しています。我々は正常に私たちの毛髪再生アッセイ1,12を使用していくつかの遺伝子の真皮の特定の遺伝子の機能を明らかにした。 GFPマーカーに基づいたshRNAの10を発現するレンチウイルスベクターからの共発現は、ドナーの皮膚細胞を発現shRNAが再生された毛の移植に固執していることを実証した。 GFP陽性細胞は、再生毛包の毛乳頭(DP)( 図3)で存在していた。細胞はGFPのさまざまなレベルを表現したのであるDP細胞はおそらく遺伝子ノックダウンの異なるレベルから成っていた、このように観察された毛包の表現型はnullに遺伝わい小体型の範囲であった。
このアッセイのための1つの改善はgraftin前に高shRNAを発現する細胞のための迅速かつ効率的な選択を確立することであろうグラム強いGFP発現細胞を精製するためにFACSを使用するなど。代替案は、このアッセイ9に変異または条件付きノックアウト細胞を置き換えることです。一次皮膚細胞は継代培養された後DPの効力が徐々に失われるので、一方に、DP細胞機能を維持することができる培養システムは非常に便利です。潜在的な培養システムは、人工ニッチまたは集約文化2,7,8,13由来生体材料の使用が含まれる。もう一つの改善点は、これは皮膚固有の損失またはで新鮮ケラチノサイト生成する仔マウスの第2のセット(ステップ7)の使用量を削減するように高い細胞回収率を持つ信頼性の高い表皮細胞凍結法の利得のを生成することになります機能研究。
髪の成長がやや少ない同期化され、卵胞の向きがよりランダムですが、このチャンバー髪アッセイは、毛包の密度と通常のマウスの皮膚と同様の品質を生成します。毛髪再生遺伝アッセイ含めたいくつかの制限電子レンチウイルスと細胞数の大量の要件、そして、それはそのようなパッチやフラップアッセイ3,4,14など髪の再構成アッセイの他の形態に比べて外科的方法の面で非常に集中的な労働である。しかし、髪の成長を検出するために毛包とタイムラインの品質は他のアッセイ4よりも優れています。私たちのターゲットと毛髪再生アッセイは、既存の遺伝的モデルへの迅速かつ便利なコンパニオンを提供しています。
特別な利害関係は宣言されません。
この作品は、NIH NRSA 1F32CA14208701(SXA)とNIH助成AR052785とAR046786(AEOとW-MW)によってサポートされていました。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 名前 | 会社 | カタログ# | 注釈 |
| PBS | インビトロジェン | 14190-144 | |
| HBSS | インビトロジェン | 14170-122 | |
| DMEM | インビトロジェン | 11995-065 | |
| 0.25%トリプシン-EDTA | インビトロジェン | 25200-056 | |
| CNT-07 | セルNテック | CNT-07 | |
| AminoMAX-C100 | インビトロジェン | 17001-074 | |
| AminoMAX-C100の補足 | インビトロジェン | 12556-015 | |
| FBS | インビトロジェン | 26140-079 | |
| ペニシリン/ストレプトマイシン | インビトロジェン | 15140-122 | |
| ファンギゾン | インビトロジェン | 15290-018 | |
| ゲンタマイシン | インビトロジェン | 15710-064 | |
| ディスパーゼ | ロッシュ | 4942078001 | |
| コラゲナーゼ、タイプ1 | シグマ | C-0130 | |
| ポリブレン | シグマ | 107689-10G | |
| 組織培養ディッシュ | フィッシャー·サイエンティフィック | 08-772E | |
| 解剖用はさみ | フィッシャー·サイエンティフィック | 11から999 | |
| 鉗子 | フィッシャー·サイエンティフィック | 10から275 | 湾曲した |
| Scalpal | メデックスサプライ | GRF-2975#10 | サイズはありません。 10 |
| 70μmの細胞染色装置 | VWR | 21008-952 | |
| 15mlコニカル遠心管 | フィッシャー·サイエンティフィック | 14から959-49D | |
| アルコール綿棒 | フィッシャー·サイエンティフィック | 1368063 | |
| 23ゲージの針 | フィッシャー·サイエンティフィック | 14から821-13F | |
| 瞳の潤滑剤 | CVS | 8883660 | |
| Providone-lodineスワブ | フィッシャー·サイエンティフィック | NC0116841 | |
| シリコンチェンバース | レナー社 | F2U、30268 | |
| 縫合 | Acuderm | SUP3524 | |
| 柔軟性のある包帯 | フィッシャー·サイエンティフィック | 22-363-100 | |
| 非接着性包帯 | TELFA | 1050 | |
| 材料 | |||
洗浄液 PBS ディスパーゼソリューション HBSS 中和メディア HBSS コラゲナーゼ溶液 0.25%(w / v)のコラゲナーゼ、タイプ1 ontent "> 100μg/ mlのペニシリン/ストレプトマイシン2.5μg/ mlのファンギゾン 50μg/ mlのゲンタマイシン ポリブレンソリューション HBSS |