Tissue-specific análise de um modelo de regeneração do cabelo folicular usando lentivírus para mediar o ganho ou perda de função.
Artigo de método
* These authors contributed equally
Tissue-specific análise de um modelo de regeneração do cabelo folicular usando lentivírus para mediar o ganho ou perda de função.
Morfogénese do folículo de cabelo, um processo complexo que requer a interacção entre epitélios derivados de queratinócitos e o mesênquima subjacente, é um sistema de modelo atractivo para estudar o desenvolvimento de órgãos e tecidos específicos de sinalização. Embora o desenvolvimento de folículos do cabelo é geneticamente tractable análise rápida e reprodutível de factores essenciais para este processo continua a ser um desafio. Aqui descrevemos um procedimento para gerar superexpressão alvo ou shRNA mediada knockdown de factores utilizando lentivírus de um modo específico do tecido. Usando uma versão modificada de um modelo de regeneração do cabelo 5, 6, 11, pode-se atingir o ganho ou perda robusto de função de análise em queratinócitos de ratinho ou as células dérmicas primárias para facilitar o estudo de epitelial-mesenquimal as vias de sinalização que conduzem à morfogénese folículo piloso . Nós descrevemos como isolar frescos queratinócitos principal do mouse e células dérmicas, que contêm células da papila dérmica e seus precursores, entregar lentivírus containing ou shRNA ou cDNA para uma das populações de células, e as células se combinam para gerar folículos pilosos completamente formados nas costas de ratinhos nus. Esta abordagem permite a análise de tecido, os factores específicos necessários para gerar folículos capilares dentro de três semanas e proporciona um companheiro rápido e conveniente para os actuais modelos genéticos.
1. Prepare 0-2 dias de idade ratos recém-nascidos para a dissecção da pele
2. Dissecar pele do rato
3. Lavar a pele e incubar com Solução Dispase
4. Derme separado e Epiderme
5. Dissociar células primário do mouse dérmicas (mDCs) de tecido picada
6. Dissociar queratinócitos primários (KC) a partir de tecido triturada
7. Infectar células primárias com Lentivirus Contendo shRNA ou cDNA
No dia da infecção dissecar outro conjunto de peles de rato para preparar frescos não tratados KCS primários ou MDCs para combinar com células infectadas por vírus no dia do enxerto (passo 9).
8. Prepare células infectadas para Enxertia
9. Criar leito da ferida e da Câmara Fix nas costas de nu / nu Rato
Um dia antes de enxertia, esterilizar instrumentos cirúrgicos com câmaras de silício autoclave e estéril por imersão em etanol 70%. Substitua o Etha de 70%nol com PBS estéril antes de usar as câmaras.
10. Remover Câmara Após 7-9 dias
11. Examine Rato para o crescimento do cabelo
Esboço procedimento
Dia 1 (2-3 hr): Sacrifica crias recém-nascidas, remover a pele, e deixar em dispase a 4 ° C durante a noite.
Dia 2 (2-3 horas): isolar as células primárias da pele eplaca com uma densidade de célula recomendada.
Dia 3 (3-4 horas): Infect células com lentivirus. Remover a pele a partir de um outro conjunto de crias recém-nascidas e deixar em dispase a 4 ° C durante a noite.
Dia 4 (6-8 horas): isolar as células primárias de pele, contar e deixar no gelo. Recuperar as células infectadas com lentivírus por tripsinização e centrifugação, contar e combinar 7-10 x 10 6 células dérmicas e queratinocitos em 50-100 ul de PBS por enxerto. Criar leito da ferida no mouse, anexar câmara, e aplicar a mistura de células de ferir cama.
Procedimento Alternativo Outlines
Contornos procedimento alternativo irá reduzir o processo de quatro dias a três.
Na Figura 1 mostra o resultado de dermo-específico knockdown shRNA lentiviral de Smoothened (Smo), um componente crítico Shh sinalização, num enxerto de cabelo de 3 semanas de idade regenerativa. Os enxertos de controlo utilizando vector lentiviral sozinha mostra o crescimento do cabelo robusta (Figura 1A). Em contraste, por via cutânea específica knockdown de Smo resulta na perda do crescimento do cabelo (Figura 1B). Hematoxilina e eosina ilustra a fase de controlo de folículos pilosos e das condições experimentais (figura 1C, D). O fenótipo de crescimento do cabelo a partir de tratamentos semelhantes podem ser variáveis entre experiências, incluindo o controlo positivo com infecção vector lentiviral sozinho. Enxertos de controle, portanto, positivas devem sempre ser incluídos em cada experiência como uma referência como 30% dos enxertos podem falhar como resultado de cicatrizes ou anexo incompleta de enxertos. No caso do teste de uma interacção entre dois factores, tais como overexpressing cDNA de um factor de rescue knockdown shRNA mediada de um outro fator, deve-se sempre incluem enxertos knockdown só para manifestar o resultado de perda de função em cada experimento. Isto irá fornecer um alcance necessário para determinar como um gene particular perturba o cabelo caminho de regeneração dos folículos e como dois genes interagem.
Remoção da câmara (Figura 2A) deve ser feita com cuidado. O enxerto recém-formado deve ser ligeiramente opaco com uma superfície opaca (Figura 2B). O enxerto pode ficar para a câmara, tão suavemente levantando um lado é importante certificar-se o enxerto permanece presa ao leito da ferida. O enxerto é bastante estável depois de três dias e deve apresentar pouca dificuldade na remoção do penso. O crescimento do cabelo robusto devem ser observados depois de três semanas (Figura 2C). Omitindo quer mDCs ou KCS resultará num local da ferida recuperou sem pêlos (Figura 2D) 11. A morte celular ou perda de células num dostipos de células também resulta em nenhum cabelo, em contraste com a regeneração do cabelo reduzido em dermo-Smo knockdown, como mostrado na Figura 1B.
Para assegurar um teste bem sucedido, é fundamental para conseguir mais do que 90% de infecção virai de células com sobre-expressão apropriada ou eficiência knockdown antes da enxertia. Devido às restrições de tempo do procedimento de enxertia, recomendamos resolução de problemas eficiências de infecção viral antes de iniciar a experiência do miocárdio, e sempre guardar uma pequena porção de células no dia da enxertia procedimento para verificar a perda ou ganho de expressão. Título Lentivirus irá variar dependendo da construção utilizada e deve ser determinado antes da infecção para alcançar eficiência 90-100%. Nós monitoramos eficiência de infecção viral com GFP coexpressas a partir do vetor lentivírus. Rotineiramente executar PCR quantitativo e / ou de transferência de Western para determinar a extensão do knockdown ou sobre-expressão. Utilizando dupla-expressão vetores com marcas fluorescentes para rotularAs células infectadas por vírus fornece uma maneira de comunicar perdurance de sinal e número de células que expressam as construções em enxertos maduros. Usamos GFP conduzida por um promotor de CMV a partir do vector lentiviral pSicoR-CMV-GFP 10 em combinação com Smo shRNA. Na Figura 3, mostramos um 3-semana enxerto dermo-específica antiga, onde GFP é lentivirally expresso em papila dérmica de um folículo piloso representante.

Figura 1. A análise histológica do crescimento do folículo capilar. (A) Vista de controlo de regeneração do cabelo com enxerto de células dérmicas infectadas com vector lentiviral vazio e queratinócitos não tratados. (B) usando knockdown Smoothened shRNA lentiviral em células dérmicas combinada com resultados não tratados queratinócitos na perda dos folículos pilosos. (C) Hematoxilina e eosina mostra anágena f cabeloollicles em enxertos de controle de estender-se até a derme e (D) folículos pilosos Smoothened knockdown permanecer atrofiado e grande parte ausente. Todas as imagens têm três semanas depois do enxerto. Barra de escala indica 100 mm.

Figura 2. Enxertia células primárias. (A) rato nu / nu com suturadas câmara habitação principais células dérmicas e queratinócitos. (B) Remoção de câmara expõe recém-formado pele que é maçante e opaco no caráter. (C) cabelos totalmente crescidas sobre enxerto utilizando selvagem tipo primário células dérmicas e queratinocitos nas três semanas após o enxerto. (D) Adição de células primárias de queratinócitos da derme sem conduzir à ausência de cabelo depois de três semanas. Resultados semelhantes foram observados com a adição de queratinócitos primários sem células dérmicas.

Figura 3. Manutenção da GFP expressão em papila dérmica. Imagens confocal papila dérmica de um 3-semana enxerto velho regenerado. GFP foi expressa na população de células dérmicas de um vector lentiviral e detectado na papila dérmica (verde). Versicam (vermelho) demarca a papila dérmica e núcleos foram etiqueta com Hoechst (azul). Nota GFP é expresso especificamente nas células da derme mas não nos queratinócitos circundantes. Barra de escala indica 20 um.
Ensaios de reconstituição de cabelo fornecer um modelo de regeneração único órgão para examinar o mecanismo de formação de folículo novo cabelo. Aqui, nós descrevemos um ensaio modificado câmara cabelo útil para determinar a função do gene na formação do folículo piloso. O nosso ensaio baseia-se no ensaio de reconstituição relatado câmara cabelo 5, 6,11, o que foi modificado para introduzir uma técnica de expressão lentiviral para alcançar sobre-expressão do gene ou knockdown em ambos os tipos de células dérmicas ou epidérmicas. O nosso ensaio proporciona uma alternativa rápida à geração específica de tecido nocaute genético. Este ensaio nos permite demonstrar a função dos genes na formação dos folículos pilosos em menos de três semanas de infectar células primárias com lentivírus para coleta de enxerto. O nosso ensaio pode ser alargado a interacções genéticas usando combinação shRNA / entrega cDNA por lentivírus em um tipo de célula 12, assim como permite o exame de sinalização entre o typ célula epidérmica e dérmicaes.
O nosso ensaio o cabelo é mais adequado para a detecção de fenótipos fortes de ganho ou perda de função na regeneração do folículo piloso, enquanto que os defeitos subtis são mais difíceis de observar. Temos demonstrado com sucesso a função do gene dérmica específico de alguns genes com o nosso ensaio regeneração do cabelo 1,12. Com base no marcador GFP co-expressos a partir do vector de lentivírus expressando shRNA 10, demonstrou-se que o shRNA expressando células doadoras dérmicos persistiu nos enxertos de cabelo regenerados. GFP-positivas estavam presentes em células da papila dérmica (DP) dos folículos pilosos regenerada (Figura 3). As células DP provavelmente consistiam de diferentes níveis de knockdown do gene como células expressaram níveis variáveis de GFP, assim o fenótipo do folículo de cabelo observada era uma gama de genética hypomorph como nulo.
Uma melhoria para este ensaio será o de estabelecer uma seleção rápida e eficiente para as células que expressam shRNA alta antes grafting tal como a utilização de FACS para purificar fortes GFP-expressando células. Uma alternativa consiste em substituir as células mutantes knockout ou condicional neste ensaio 9. Por outro lado, um sistema de cultura que pode preservar a função da célula DP é muito útil como a potência DP é gradualmente perdido, uma vez que as células dérmicas primárias são passadas. Sistemas de cultura potenciais incluem o uso de biomateriais derivados de nicho artificial ou culturas de agregação 2,7,8,13. Outro melhoramento será gerar um método fiável de congelação de células da epiderme, com uma elevada taxa de recuperação de células, porque isto reduziria a utilização do segundo grupo de crias de rato (etapa 7) para gerar os queratinócitos frescas em dermo-específico perda ou ganho-de- estudos de função.
Este ensaio cabelo câmara produz a densidade dos folículos pilosos e de qualidade semelhante à pele do rato normal, embora o crescimento do cabelo é um pouco menos sincronizados e orientação folículo é mais aleatória. Algumas limitações do ensaio de regeneração de cabelo genética include a exigência de grande quantidade de lentivírus e os números de células, e é um trabalho muito intensivo em termos de métodos cirúrgicos, quando comparada a outras formas de ensaios de reconstituição do cabelo, tais como o adesivo das abas e ensaios 3,4,14. No entanto, a qualidade dos folículos pilosos e linha de tempo para detectar o crescimento do cabelo é superior aos outros ensaios 4. Nosso ensaio regeneração alvo cabelo fornece um companheiro rápido e conveniente para os actuais modelos genéticos.
Não há conflitos de interesse declarados.
Este trabalho foi financiado pelo NIH NRSA 1F32CA14208701 (SXA) e concede NIH AR052785 e AR046786 (AEO e W. MW).
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Nome | Companhia | Catalogo | Comentários |
| PBS | Invitrogen | 14190-144 | |
| HBSS | Invitrogen | 14170-122 | |
| DMEM | Invitrogen | 11995-065 | |
| 0,25% Tripsina-EDTA | Invitrogen | 25200-056 | |
| CNT-07 | Célula N Tec | CNT-07 | |
| AminoMAX-C100 | Invitrogen | 17001-074 | |
| AminoMAX-C100 Suplemento | Invitrogen | 12556-015 | |
| FBS | Invitrogen | 26140-079 | |
| Penicilina / estreptomicina | Invitrogen | 15140-122 | |
| Fungizone | Invitrogen | 15290-018 | |
| Gentamicina | Invitrogen | 15710-064 | |
| Dispase | Roche | 4942078001 | |
| A colagenase, Tipo 1 | Sigma | C-0130 | |
| Polybrene | Sigma | 107689-10G | |
| Placa de cultura de tecido | Fisher Scientific | 08-772E | |
| Tesoura Dissecando | Fisher Scientific | 11-999 | |
| Fórceps | Fisher Scientific | 10-275 | curvada |
| Scalpal | Medex Abastecimento | GRF-2975 N º 10 | Sem tamanho. 10 |
| 70 stainer célula mM | VWR | 21008-952 | |
| 15 ml tubo de centrífuga cónico | Fisher Scientific | 14-959-49D | |
| Compressas com álcool | Fisher Scientific | 1368063 | |
| Agulha de calibre 23 | Fisher Scientific | 14-821-13F | |
| Lubrificante ocular | CVS | 8883660 | |
| Providone-Lodine cotonetes | Fisher Scientific | NC0116841 | |
| Silício Chambers | Renner GmbH | F2U, 30268 | |
| Suturas | Acuderm | SUP3524 | |
| Bandagem flexível | Fisher Scientific | 22-363-100 | |
| Não aderente vestir | Telfa | 1050 | |
| Materiais | |||
Lave solução PBS Solução dispase HBSS Mídia neutralizantes HBSS Solução de colagenase 0,25% (w / v) de colagenase, tipo 1 ONTEÚDO "> 100 ug / ml de Penicilina / Estreptomicina2,5 ug / ml de Fungizone 50 ug / ml de gentamicina Solução Polybrene HBSS |