Prezentujemy test migracji komórek ex vivo, który pozwala na precyzyjne określenie potencjału migracji komórek grzebienia nerwowego jelit w obecności różnych czynników wzrostu.
Artykuł metodologiczny
Prezentujemy test migracji komórek ex vivo, który pozwala na precyzyjne określenie potencjału migracji komórek grzebienia nerwowego jelit w obecności różnych czynników wzrostu.
Komórki grzebienia nerwowego (NCC) to przejściowa i multipotencjalna populacja komórek, która wywodzi się z grzbietowej cewy nerwowej i intensywnie migruje w rozwijającym się zarodku kręgowców. Oprócz dostarczania obwodowych komórek glejowych i neuronów, NCC generuje melanocyty, a także większość szkieletu czaszkowo-twarzowego. Migracja i różnicowanie NCC jest kontrolowane przez połączenie ich osiowego pochodzenia wzdłuż cewy nerwowej i ich ekspozycji na regionalnie odrębne sygnały zewnątrzkomórkowe. Taki udział ligandów zewnątrzkomórkowych jest szczególnie widoczny podczas tworzenia jelitowego układu nerwowego (ENS), złożonej, połączonej ze sobą sieci zwojów nerwowych, która lokalnie kontroluje (między innymi) ruchy mięśni jelitowych i motorykę jelit. Większość ENS pochodzi z małej początkowej puli NCC, które podejmują długą podróż w celu skolonizowania - w sposób rostralny do ogonowego - na całej długości jelita perspektywicznego. Spośród kilku szlaków sygnałowych, o których wiadomo, że wpływają na kolonizację jelitowej NCC, sygnalizacja GDNF / RET jest uznawana za najważniejszą. Rzeczywiście, czasoprzestrzennie kontrolowane wydzielanie liganda RET GDNF przez mezenchymę jelitową jest głównie odpowiedzialne za przyciąganie i kierowanie jelitowym NCC z ekspresją RET do i wewnątrz jelita embrionalnego. W tym miejscu opisujemy test migracji komórek ex vivo, wykorzystujący transgeniczną linię myszy posiadającą fluorescencyjnie znakowane NCC, co pozwala na precyzyjne określenie ilościowe potencjału migracji NCC jelitowego w obecności różnych czynników wzrostu, w tym GDNF.
Komórki grzebienia nerwowego (NCC) są przejściowym typem komórek unikalnym dla kręgowców, który tworzy wiele pochodnych podczas rozwoju zarodka. Ta populacja komórek powstaje na granicy płytki nerwowej, w sąsiedztwie ektodermy nieneuronalnej1. Podczas neurulacji zginanie płytki nerwowej umieszcza NCC wzdłuż grzbietowej krawędzi tworzącej cewy nerwowej. NCC przechodzi następnie przejście nabłonkowo-mezenchymalne, segregując się i migrując z dala od cewy nerwowej. NCC kolonizują różne struktury embrionalne, w tym przewód pokarmowy, gdzie tworzą cały jelitowy układ nerwowy (ENS), połączoną sieć zwojów nerwowych osadzonych w ścianie jelita. Jak niedawno dokonano przeglądu2,3, wiele genów było zaangażowanych w rozwój tej skomplikowanej struktury.
Większość ENS pochodzi z małej puli NCC pochodzącej z cewy nerwowej nerwu błędnego (tj. wokół potencjalnej granicy tyłomózgowia i rdzenia kręgowego)4. Te neuronalne komórki progenitorowe docierają do jelita przedniego około dnia embrionalnego (e) 9,0 u myszy, a następnie migrują doogonowo w mezenchymie jelitowej do około e15,0, aby skolonizować całe jelita embrionalne. Niewielki podzbiór progenitorów nerwowych okrężnicy jest również zapewniony przez krzyżowe NCC, które atakują tylne jelito w przeciwnym kierunku aż do jelita ślepego4. Zarówno NCC nerwu błędnego, jak i krzyżowego wymaga wielu sygnałów promujących migrację, proliferację, przeżycie i różnicowanie, aby zapewnić pełne uformowanie ENS. W związku z tym modele zwierzęce - zwłaszcza genetycznie modyfikowane myszy - odegrały zasadniczą rolę w identyfikacji kilku niezbędnych ligandów zewnątrzkomórkowych: GDNF (czynnik neurotroficzny pochodzący z komórek glejowych), Endotelina-3, Neurotrofina-3, BMP (białka morfogenne kości), Netrin, a także Sonic i Indian Hedgehog (Shh i Ihh)5-10. Spośród nich sygnalizacja GDNF przez transbłonowy receptor kinazy tyrozynowej RET (Rearranged during transfekcji) jest uznawana za najbardziej krytyczną ścieżkę przyciągania i prowadzenia NCC do i w obrębie jelita embrionalnego. GDNF jest wydzielany przez mezenchymę jelitową i tworzy przestrzennie kontrolowany gradient rosrrocaudalny, który jest bezpośrednio chemoatrakcyjny dla jelitowego NCC, który wyraża RET11,12.
Wśród innych funkcji, ENS reguluje ruch w przewodzie pokarmowym poprzez interakcję z mięśniami gładkimi w ścianie jelita. Brak zwojów nerwowych w końcowym obszarze jelita powoduje chorobę Hirschsprunga: toniczny skurcz dotkniętego odcinka prowadzi do zablokowania, akumulacji strawionego materiału i masywnego rozdęcia jelit i brzucha. Choroba Hirschsprunga występuje u około jednego na 5 000 żywych urodzeń. Uważa się, że głównym czynnikiem przyczyniającym się do etiologii choroby Hirschsprunga jest wzorzec migracji doogonowej jelitowej NCC. Okrężnica, najbardziej oddalona od źródła migrującego NCC i ostatnia część jelita do skolonizowania, jest najbardziej podatna na defekty w tworzeniu ENS. Ze względu na kluczową rolę w migracji NCC do jelita, zakłócenie sygnalizacji GDNF/RET jest główną znaną przyczyną genetyczną choroby Hirschsprunga13.
Aby lepiej zbadać rozwój NCC i ENS, wygenerowaliśmy transgeniczną linię myszy - nazwaną Gata4p[5kb]-GFP14 - w której migrujące NCC są znakowane zielonym białkiem fluorescencyjnym (GFP). Następnie udoskonaliliśmy test migracji komórek ex vivo, zaadaptowany na podstawie opublikowanych prac innych grup11,12,15, który obecnie umożliwia precyzyjne ilościowe określenie potencjału migracji NCC jelita w obecności różnych czynników wzrostu, takich jak GDNF.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenie etyczne
Eksperymenty na myszach zostały przeprowadzone zgodnie z wytycznymi Kanadyjskiej Rady Opieki nad Zwierzętami dotyczącymi opieki i manipulacji zwierzętami wykorzystywanymi w badaniach medycznych. Protokoły dotyczące manipulacji zwierzętami zostały zatwierdzone przez instytucjonalną komisję etyczną Uniwersytetu Quebec w Montrealu (Comité Institutionnel de Protection des Animaux; numer referencyjny 0512-R3-650-0513).
1. Przygotowanie żeli kolagenowych
Pracuj w sterylny sposób, pod kapturem do hodowli tkankowej.
2. Sekcja zwierząt16
3. Sekcja jelit embrionalnych
4. Kultura eksplantatów jelitowych
5. Analiza obrazu
Intensywnie korzystaliśmy z ImageJ17 do przetwarzania i ilościowego określania obrazów generowanych po hodowli eksplantatów.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poniższe wyniki są reprezentatywne dla tego, co można uzyskać za pomocą opisanej tutaj techniki (Rysunek 1). Zastosowanie czynników wzrostu (tj. GDNF) stymuluje migrację jelitowego NCC z ekspresją GFP z eksplantatu jelitowego do żelu kolagenowego (ryc. 2). Chociaż niektóre komórki wychodzą z eksplantatu przy braku czynników wzrostu, w większości nie są one znakowane GFP i stanowią pasywne wejście. Konieczne jest usunięcie wycinka jelitowego z żelu kolagenowego w celu zarejestrow...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Pokazujemy, w jaki sposób nasza technika hodowli eksplantatów ex vivo może być wykorzystana do precyzyjnego określenia ilościowego potencjału migracji NCC w jelitach w obecności GDNF. Tak precyzyjna kwantyfikacja jest znacznie ułatwiona dzięki użyciu wibratotycznych skrawków jelit o grubości 200 μm zamiast dużych kawałków o przybliżonej wielkości, jak opisano wcześniej11,12,15. Rzeczywiście, pozwala nam to pracować z rozsądną liczbą komórek w wysoce powtarzalnym otoczeniu. Warto zauważyć, że równomier...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Dziękujemy Denisowi Flipo za porady dotyczące przetwarzania i analizy obrazu, oraz Davidowi W. Silversidesowi, w którego laboratorium wygenerowano linię myszy Gata4p[5kb]-GFP. Badania w laboratorium Pilon są finansowane przez CIHR, NSERC, FRQS i FRQNT.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| DMEM w proszku | Żubr | 219-010-XK& | nbsp; |
| NaHCO3 | Bioshop | SOB999 | |
| filtracji próżniowej Steriflip klasy biotechnologicznej (0,22 mikrona) | EMD Millipore | SCGP00525 | |
| Roztwór penicyliny-streptomycyny, 100x | Żubr | 450-201-EL | |
| Płodowa surowica bydlęca | Żubr | 095-150 | Wysokiej jakości |
| Kolagen I | BD biosciences | 354236 | |
| NaOH | Bioshop | SHY700 | Rozcieńczony z 10 N bulionu, a następnie sterylnie przefiltrowany |
| GDNF | Cedarlane | CLCYT305 | |
| Falcon 24-dołkowa płytka | BD biosciences | 353047 | |
| Nożyczki preparacyjne | Fisher Scientific | 089515 | |
| Szklana szalka Petriego | VWR | 89000-306 | |
| PBS | Sigma | P5493 | klasy hodowli komórkowych |
| Leica | M125 | ||
| Dumont #5 Kleszcze | Narzędzia do nauki | 11251-20 | |
| Agarose | Bioshop | AGA001 | klasy biotechnologicznej |
| Pióro | 21 | ||
| Uniwersalny długopis z klejem błyskawicznym Krazy Glue | KG824 | ||
| HM 650V Mikrotom z ostrzem wibracyjnym | Thermo Scientific | 920110 | |
| Paraformaldehyd | Sigma-Aldrich | P6148 | |
| DAPI | Sigma-Aldrich | D9564 | |
Tabela konkretnych odczynników i sprzętu. | |||
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie