Dit protocol beschrijft het gebruik van centrifugaal elutriation te scheiden van primaire acute lymfatische leukemie cellen in verschillende celcyclus fasen.
Methodenartikel
* These authors contributed equally
Dit protocol beschrijft het gebruik van centrifugaal elutriation te scheiden van primaire acute lymfatische leukemie cellen in verschillende celcyclus fasen.
De mogelijkheid om te synchroniseren van cellen heeft bevorderen van ons begrip van de celcyclus verordening centraal gestaan. Gemeenschappelijk gebruikte technieken omvatten serum ontbering; chemische stoffen die cellen te in verschillende celcyclus fasen arresteren; of het gebruik van de mitotische shake-off die gebruik maakt van de naleving van hun verminderde. Echter, al deze nadelen hebben. Serum honger werkt bijvoorbeeld goed voor normale cellen, maar minder goed voor tumorcellen met gecompromitteerde celcyclus controlepunten oncogen activering of tumor suppressor verlies. Ook kunnen chemisch behandeld cel populaties haven drug-geïnduceerde schade en stressgerelateerde wijzigingen weergeven. Een techniek die deze problemen omzeilt is tegenstroom centrifugaal elutriation (CCE), waar cellen worden onderworpen aan twee tegengestelde krachten, middelpuntvliedende kracht en vloeiende snelheid, wat in de scheiding van cellen op basis van grootte en bevolkingsdichtheid resulteert. Aangezien cellen bevorderen door de cyclus meestal vergroten, kan CCE worden gebruikt om te scheiden van cellen in verschillende celcyclus fasen. Hier toepassen wij deze techniek op primaire acute lymfatische leukemie cellen. Onder optimale omstandigheden, kunnen een in wezen puur bevolking van cellen in de G1-fase en een hoogverrijkt bevolking van cellen in G2/M fasen worden verkregen in uitstekende rendement. Deze cel populaties zijn bij uitstek geschikt voor studeren celcyclus-afhankelijke mechanismen voor actie van antikanker geneesmiddelen en voor andere toepassingen. We ook laten zien hoe wijzigingen in de standaard procedure kan leiden tot suboptimaal prestaties en bespreken van de beperkingen van de techniek. De voorgestelde gedetailleerde methodologie moet vergemakkelijken toepassing en verkenning van de techniek naar andere soorten cellen.
Gekweekte cellen groeien meestal asynchroon en afzonderlijke cellen zijn aanwezig in de verschillende fasen van de celcyclus. Sommige organismen vertonen natuurlijk synchrone cel cycli of kunnen worden gesynchroniseerd met behulp van specifieke fysiologische prikkels. Bijvoorbeeld, verdelen kernen binnen giant plasmodia van de slime schimmel Physarum polycephalum in een zeer synchrone mode1, en de cellen van de groene algen die desmodesmus quadricauda kan worden gesynchroniseerd door afwisselend licht en donker perioden2. Hoewel dergelijke organismen unieke experimentele kenmerken bieden, model zij onvoldoende de complexiteit van zoogdiercellen. De mogelijkheid om te synchroniseren kunstmatig zoogdiercellen populaties is centraal in het bevorderen van ons begrip van de celcyclus verordening en de moleculaire basis van de controlepunten van de celcyclus. Veel gebruikte methoden zijn serum ontbering, chemische blokkeren en vrijgeven, of exploitatie van de fysieke kenmerken3,4. Terugtrekking van het serum worden vaak cellen invoeren van onbeweeglijkheid en de nieuwe toevoeging van serum promoot celcyclus reentry in de G1-fase5. Chemische inhibitoren zijn agenten zoals overtollige thymidine hydroxyurea die blokkeren van cellen op de grens van de G1/S of microtubulus-remmers die meestal het arresteren van cellen in de M fase3,4. Benaderingen die misbruik maken van fysieke kenmerken omvatten mitotische shake-off die kan worden gebruikt om te verrijken voor mitotische cellen omdat ze minder aanhangend dan interfase cellen6. Al deze technieken wel mogelijke nadelen. Bijvoorbeeld, onderhouden niet alle celtypes levensvatbaarheid in de afwezigheid van serum of de aanwezigheid van chemische inhibitoren, en de opbrengst van cellen nadat mitotische shake-af beperkt zonder voorafgaande synchronisatie met mitotische remmers is.
Met uitzondering van vroege embryonale cel cycli, waar cellen geleidelijk in grootte afnemen als ze7 verdelen, de meeste cellen bevorderen door de cyclus ondergaan groeifases en groter worden. Deze eigenschap wordt benut in de techniek van tegenstroom centrifugaal elutriation (CCE), die kan worden gebruikt voor het scheiden van cellen die verschillen in grootte en vandaar in celcyclus fase8,9. Tijdens het CCE, cellen zijn onder invloed van twee tegengestelde krachten: middelpuntvliedende kracht, die drijft de cellen uit de buurt van de rotatie-as, en vloeiende snelheid (tegenstroom), die drijft de cellen naar de as van draaiing (Figuur 1). Cellen in de elutriation zaal bereiken een evenwicht positie waar deze krachten gelijk zijn. De belangrijkste factoren dicteren de positie van het evenwicht zijn cel diameter en dichtheid. Als de stroom tarief bufferoplossing wordt verhoogd en de tegenstroom slepen force opweegt tegen de middelpuntvliedende kracht, een nieuw evenwicht is gebracht, veroorzaakt een verandering in de positie van de cellen in de kamer. Alle cellen worden verschoven naar de uitgang van de kamer, wat resulteert in kleinere wegloopt eerst, terwijl de grotere cellen binnen de kamer blijven, totdat het tegenstroom tarief is voldoende verhoogd ter bevordering van hun uitgang. De cellen ontsnappen aan de elutriation kamer met opeenvolgende verhogingen in tegenstroom tarief op specifieke breuken kunnen worden verzameld en elk deel bevat cellen maten opeenvolgend te verhogen. In plaats van het uitvoeren van elutriation met een incrementele toename tegenstroom tarief, zal sequentiële afname van de middelpuntvliedende kracht door het verlagen van de snelheid van centrifugeren bereiken hetzelfde resultaat. Het proces van elutriation vereist optimalisatie afhankelijk van het celtype, elutriation buffer werkzaam en de specifieke apparatuur wordt gebruikt. De snelheid van sedimentatie van cellen onder deze omstandigheden is het best omschreven door de wet van Stokes: SV = [d2(ρp- ρm) / 18η] .ω2r, waar SV = snelheid sedimentatie; d = diameter van het deeltje; Ρp = dichtheid van de deeltjes; Ρm = dichtheid van de buffer; Η = viscositeit van de buffer; Ω = hoeksnelheid van de rotor; en r = radiale positie van de particle. Dus, SV is evenredig met de diameter van de cel en dichtheid, en aangezien diameter is verheven tot de tweede macht, het levert belangrijker dan dichtheid die over het algemeen door middel van de celcyclus constant.
Een belangrijk voordeel van CCE is dat cellen niet aan de barre omstandigheden van chemische behandeling of nutritionele ontbering onderworpen zijn en in uitstekende rendement in wezen onverstoorbaar kunnen worden hersteld. Een vereiste is dat de cellen in kwestie ondergaan een aanzienlijke toename van de diameter, van ten minste 30%, als ze de celcyclus doorkruisen. Het grootste nadeel is de kostprijs van de gespecialiseerde centrifuge, rotor en accessoires. Toch heeft de mogelijkheid om voor te bereiden van cellen die zijn verrijkt met specifieke celcyclus fasen door CCE sterk vergemakkelijkt celcyclus onderzoek in organismen uit gist zoogdiercellen9,10. Recente vooruitgang, zijn bovendien toepassingen uitbreiden naar de scheiding van de cellen van gezonde versus kanker weefsel, de scheiding van verschillende celtypes in heterogene mengsels, en tot de productie van specifieke celtypes voor immunotherapie9.
Onze groot belang is geweest in het begrip van het werkingsmechanisme van microtubulus gericht op agenten (MTA) zoals vinca-alkaloïden en taxine. Deze drugs werden verondersteld om op te treden uitsluitend in de mitose, blokkeren spindel microtubulus functie11,12, maar recent bewijs suggereert dat zij mogen ook worden getarget op interfase microtubuli13,14. We hebben onlangs gemeld dat primaire acute lymfatische leukemie (ALL) cellen ondergaan dood in hetzij de G1-fase of in de M fase wanneer vincristine en andere MTAs in een celcyclus-afhankelijke manier15behandeld. De mogelijkheid om te scheiden van alle cellen in verschillende celcyclus fasen door CCE was behulpzaam bij het bereiken van deze conclusie. In dit artikel, wij beschrijven de technische details en bieden praktische tips voor de toepassing van CCE aan de voorbereiding van primaire alle cellen in verschillende celcyclus fasen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Opmerking: dit protocol is geoptimaliseerd voor primaire B-ALL die variëren in diameter van ongeveer 8 µm (G1-fase) tot 13 µm (G2/M fasen cellen). Dus, de specifieke centrifuge snelheden en het debiet van de pomp kunnen niet toepasbaar op cellen met verschillende grootte varieert. Niettemin, passende elutriation parameters kunnen worden geschat met behulp van de vergelijking van de snelheid sedimentatie. Cellen worden gekweekt in een gedefinieerde serumvrij medium als beschreven 16 bij een optimale dichtheid van 1-3 x 10 6 cellen/mL. Met uitzondering van de inzameling van breuken die wordt uitgevoerd bij 4 ° C met behulp van ijs-gekoelde buizen, alle stappen worden uitgevoerd bij kamertemperatuur en de centrifuge ingesteld bij 20 ° C met een maximum van 24 ° C.
1. voorbereiding van de Buffer van de Elutriation en materialen
2. Vergadering van het systeem van de Elutriation
3. Priming van het systeem van de Elutriation
4. Bereiding van het monster van de cel
5. Binnenbrengen van cel monster het Elutriation systeem en een collectie van breuken
6. Flushing van het systeem van de Elutriation
7. Analyse van breuken en verzameling van de G1 of G2/M zwembaden.
Opmerking: om aan te tonen de effectiviteit van elutriation, elke fractie wordt geanalyseerd voor cellen, de diameter van de cel en DNA inhoud en zwembaden zijn gemaakt van cellen in de G1 of G2/M fasen voor immunoblot analyses, zoals beschreven in Vertegenwoordiger resultaten. Dit protocol sectie beschrijft hoe bereiden hen voor experimenteel gebruik te maken van deze poelen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Primaire alle cellen (3-4 x 108) waren onderworpen aan centrifugaal elutriation en verzameld in twee wassen breuken en twintig belangrijkste fracties, zoals beschreven in het protocol. Tabel 1 toont representatieve gegevens waar het totale aantal cellen in elke fractie, alsmede de overeenkomstige snelheid van de rotor worden gepresenteerd. Totale was opbrengst doorgaans meer dan 80%. Meting van de diameter van de cel in afzonderlijke fracties bevestigd dat cel diameter verhoogd...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Wij hebben beschreven een methode voor het verkrijgen van primaire alle cellen in de verschillende fasen van de celcyclus CCE gebruiken. Onder optimale omstandigheden een in wezen puur bevolking van cellen in de G1-fase en een hoogverrijkt bevolking van cellen in G2/M fasen kunnen gemakkelijk worden verkregen in uitstekende rendement en cellen in de S-fase hoogverrijkt kunnen ook verkregen worden indien gewenst. De hier gepresenteerde resultaten werden verkregen met behulp van een primaire die alle cultuur (in het bijzon...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Anisha Kothari is momenteel bij de afdeling van de cel- en moleculaire biologie van St. Jude Children's Research Hospital.
Dit werk werd gesteund door de NIH CA109821 (aan TCC). Wij danken Beckman Coulter royaal voorzien van fondsen ter dekking van de publicatiekosten en voor technische bijstand in de opzet en werking van het elutriation-systeem. Wij danken Dr. Fred Falkenburg voor het verstrekken van de eerste primaire alle culturen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Hanks' balanced salt solution | Lonza | 10-508Q | 1 L fles |
| Fetal Plus bovien serum | Atlas Biologicals | FP-0500-A | 500 mL fles |
| 2-napthol-6,8-disulfonic acid dipotassium salt | Acros Organics | 212-672-4 | 100 g poeder |
| 50 mL conische buizen | Denville Scientifics | C1062-P | 500/doos |
| PES-membraan 0,22 µm filtereenheid | Millipore | SLGP033RB | 250/pakket |
| Avanti J-26S XPI met Elut. Non-IVD - 50/60 Hz, 200/208/240V | Beckman Coulter | B14544 | centrifuge compatibel met elutriation systeem |
| JE 5.0 elutriator rotorkit | Beckman Coulter | 356900 | rotorkit die de rotor, T-handgreep zeskantsleutel, de snel loskoppelingsassemblage (zonder de elutriationkamer), bevestigingskabel en de strobe-assemblage omvat |
| Kamer, standaard, 4-mL, "A" | Beckman Coulter | 356943 | standaard elutriationkamer |
| Masterflex L/S Easy-Load pompkop | Cole-Parmer | EW-07518-10 | |
| Masterflex L/S Variabele-snelheidsaansturing | Cole-Parmer | EW-07528-10 | |
| Masterflex BioPharm platina-gevuld siliconen pompslang, L/S 16 | Cole-Parmer | EW-96420-16 | |
| 25 G x 1,5 Precision Glide naald | BD | 305127 | steriele, eenmalige naalden |
| 10 mL Luer-Lok spuit | BD | 309604 | steriele, eenmalige spuiten |
| Vi-Cell XR | Beckman Coulter | 383556 | |
| PI/RNase-kleuringsbuffer | BD Pharmingen | 550825 | propidiumjodide/RNase-kleuringsbuffer |
| cyclin B1 (GNS1) muis monoklonaal IgG-antilichaam | Santa Cruz Biotechnology | sc-245 | |
| cyclin D1 (DCS-6) muis monoklonaal IgG-antilichaam | Santa Cruz Biotechnology | sc-20044 | |
| P-Rb (S807/811) (D20B12) XPR konijn monoklonaal antilichaam | Cell Signaling Technology | 8516s | |
| GAPDH (14C10) konijn monoklonaal antilichaam | Cell Signaling Technology | 2118s | |
| Geit anti-muis IgG (H+L)-HRP-conjugaat | BioRad | 170-6516 | |
| Geit anti-konijn IgG (H+L)-HRP-conjugaat | BioRad | 170-6515 |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen