Тканеспецифическая анализ регенерации волосяных фолликул модели с использованием лентивирусов посредником усиления или потерей функции.
Методическая статья
* These authors contributed equally
Тканеспецифическая анализ регенерации волосяных фолликул модели с использованием лентивирусов посредником усиления или потерей функции.
Волосяной фолликул морфогенеза, сложный процесс, требующий взаимодействия между эпителием полученных кератиноцитов и основные мезенхимы, является привлекательной моделью системы для изучения развития органов и тканей конкретных сигнализации. Хотя развитие волосяных фолликул генетически послушный, быстрый и воспроизводимый анализ факторов, необходимых для этого процесса остается проблемой. Здесь мы опишем процедуру создания целевых гиперэкспрессией или ShRNA-обусловленный нокдаун факторов с использованием лентивирусов в ткань определенным образом. Использование модифицированной версией модели регенерации волос 5, 6, 11, мы можем достичь надежного усиления или потерей функции анализа в первичных кератиноцитов мыши или кожные клетки для облегчения изучения эпителиальных мезенхимальных сигнальных путей, которые ведут к волосам морфогенез фолликула . Мы опишем, как изолировать свежих первичных кератиноцитов мыши и кожных клетках, которые содержат кожные клетки сосочков и их прекурсоров, доставить лентивирус ContaiНин либо ShRNA или кДНК одной из клеточной популяции, и объединить клетки для создания полностью сформирован волосяных фолликулов на спинах голых мышей. Такой подход позволяет провести анализ тканей специфические факторы, необходимые для создания волосяных фолликулов в течение трех недель и обеспечивает быстрый и удобный компаньон для существующих генетических моделей.
1. Подготовка 0 до 2 дней новорожденных мышей для кожи Dissection
2. Проанализируйте кожу мыши
3. Промойте кожу и инкубировать с Решение диспазы
4. Отдельные дермы и эпидермиса
5. Диссоциируют Первичные кожные клетки мыши (Главгосслужбы Украины) из измельченной ткани
6. Диссоциируют первичной кератиноцитовс (KC) из измельченной ткани
7. Infect первичных клеток с лентивирус содержащие ShRNA или кДНК
В день инфекция рассекать другой набор мышь скины для подготовки свежих, необработанных первичной KCs или Главгосслужбы сочетать с инфицированные вирусом клетки в день прививки (шаг 9).
8. Подготовка инфицированных клеток для пересадки
9. Создать Bed ран и Fix палаты на спину ню / ню мышь
За день до прививки, стерилизацию хирургических инструментов в автоклаве и стерильных камер кремния путем замачивания в 70% этанола. Замените 70% ethaнол стерильной PBS перед использованием камеры.
10. Удалите камеру после 7-9 дней
11. Проверьте мышь для роста волос
Процедура Outline
День 1 (2-3 часа): Sacrifice новорожденных щенков, удалить кожу и оставьте на диспазы при 4 ° С в течение ночи.
День 2 (2-3 часа): Изолировать первичных клеток из кожи ипластину, при рекомендуемой плотности клеток.
День 3 (3-4 часа): инфицировать клетки с лентивирусов. Удалите кожу от друга набором новорожденных щенков и оставить на диспазы при 4 ° С в течение ночи.
4 день (6-8 часа): Изолировать первичных клеток из кожи, считай, и оставить на льду. Восстановление лентивирус-инфицированных клеток трипсином и центрифугирования, считай, и объединить 7-10 х 10 6 кожных клеток и кератиноцитов в 50-100 мкл PBS за взяточничество. Создать раны кровати на мыши, прикрепить камеру, и применять смесь клеток ранить кровати.
Альтернативные процедуры Контуры
Альтернативные очертания процедура позволит сократить процедуру от четырех дней до трех.
На рисунке 1 мы показываем результат кожного конкретных лентивирусные нокдаун ShRNA из сглаживается (SMO), критическая Shh сигнализации компонента, в 3-недельных регенеративной трансплантата волос. Управление трансплантатов использованием лентивирусов вектор одни показывают высокие темпы роста волос (рис. 1А). В отличие от кожных конкретных нокдаун результаты Smo к потере роста волос (рис. 1б). Гематоксилином и эозином изображены сцены из волосяных фолликулов в контрольных и экспериментальных условиях (рис. 1C, D). Фенотип роста волос от подобных процедур может быть переменной между экспериментами, в том числе положительный контроль с лентивирусов вектор Только инфекции. Поэтому положительные трансплантатов управления всегда должна быть включена в каждом эксперименте в качестве эталона 30% трансплантатов может не в результате рубцевания или неполное прикрепление трансплантатов. В случае тестирования взаимодействия между двумя такими факторами, как избыточная экспрессия кДНК одного фактора повторноscue ShRNA-обусловленный нокдаун еще один фактор, всегда следует включать только нокдаун трансплантатов проявляться потерей функции результат в каждом эксперименте. Это обеспечит необходимый диапазон, чтобы определить, как конкретный ген возмущает регенерация волос путем фолликула и, как два гены взаимодействуют.
Удаление камеры (рис. 2A) должно быть сделано с большой осторожностью. Вновь образованный трансплантата должна быть слегка матовой с тупой поверхностью (рис. 2В). Трансплантат может прилипнуть к камере, так что осторожно приподнимая одной стороне важно убедиться, что трансплантат остается прикрепленной к ране кровати. Трансплантата является достаточно стабильным после трех дней должны представить без особого труда при снятии повязки. Устойчивый рост волос следует соблюдать в течение трех недель (рис. 2). Опуская либо Главгосслужбы или KCs приведет к восстановился раны без волос (рис. 2D) 11. Клеточную смерть или потерю клеток в одной изтипы клеток, также не приводит к волосам, в отличие от пониженной регенерации волоса в кожном-Smo нокдаун, как показано на рисунке 1b.
Для успешного анализа, важно достичь более чем 90% вирусная инфекция клеток с соответствующими гиперэкспрессией или нокдаун эффективности перед прививкой. В связи с нехваткой времени на процедуру прививки, мы рекомендуем устранения неисправностей вирусной инфекции эффективность, прежде чем начать прививки эксперимент, и всегда сохранять небольшую часть клеток в день прививки процедуру для проверки потерь или усиления из-выражения. Lentiviral титр будет варьироваться в зависимости от построим используются и должны быть определены до заражения достичь 90-100% эффективности. Мы отслеживаем эффективность вирусных инфекций с GFP экспрессируются с лентивирусов вектор. Мы регулярно выполнять количественный ПЦР и / или Вестерн-блот для определения степени нокдаун или избыточная экспрессия. Использование двойного векторов экспрессии с флуоресцентных меток для маркировкиинфицированных вирусом клеток дает возможность представить perdurance сигнала и количество клеток, экспрессирующих наших конструкций в зрелом трансплантатов. Мы используем GFP обусловлено ЦМВ промотора из лентивирусов вектор pSicoR-CMV-GFP 10 в сочетании с Smo ShRNA. На рисунке 3 показано, 3-недельных кожного трансплантата конкретной где GFP в lentivirally выраженные в кожных сосочков представителя волосяной фолликул.

Рисунок 1. Гистологический анализ роста волос фолликула. (A) Вид контроля трансплантата регенерации волос с кожных клеток, инфицированных пустые лентивирусов вектор и необработанных кератиноцитов. (B) Smoothened нокдаун использованием лентивирусов ShRNA в кожные клетки в сочетании с необработанным результатам кератиноциты к потере волосяного фолликула. (C) гематоксилином и эозином показывает анагена волосы Follicles в управлении трансплантаты проходят вниз в дерму и (D) Smoothened фолликулы волос остаются нокдаун в росте и в основном отсутствуют. Все изображения через три недели после прививки. Масштаб черта обозначает 100 мкм.

Рисунок 2. Прививка первичных клеток. (A) Nu / Nu мыши с зашивается камере первичного жилья кожных клеток и кератиноцитов. (B) удаление камеры выставляет вновь образованных кожи, которая скучна и непрозрачный характер. (C) Полностью выросли волосы на трансплантат использования диких Введите первичных кожных клеток и кератиноцитов через три недели после прививки. (D) Добавление первичных кожных клеток кератиноцитов, не приводит ни к каким волосам через три недели. Похожие результаты наблюдаются с добавлением первичных кератиноцитов без кожных клеток.

Рисунок 3. Поддержание GFP выражение в кожных сосочков. Конфокальной изображения кожных сосочков от 3-недельных регенерированного лоскута. GFP была выражена в кожной популяции клеток из лентивирусов вектор и обнаружил в кожных сосочков (зеленый). Versican (красный) разграничивает кожных сосочков и ядер были этикетки с Hoechst (синий). Примечание GFP выражается в частности в кожных клетках, но не в окружающих кератиноцитов. Масштаб черта обозначает 20 мкм.
Анализы волос восстановление обеспечивают уникальную модель регенерации органа для изучения механизма De Novo формирования волосяного фолликула. Здесь мы описываем изменения Пробирной палаты волос полезно для определения функции генов в волосах формирование фолликула. Наш анализ основан на камеру сообщили волос восстановление анализа 5, 6,11, который мы модифицировали ввести лентивирусные технику выражения для достижения гиперэкспрессией гена или нокдаун в любой кожной или эпидермальный типов клеток. Наш анализ обеспечивает быструю альтернативу генерации тканей специфических генетических нокаутом. Этот анализ позволяет нам демонстрировать функции генов в волосяной фолликул образование в качестве лишь три недели от заражения первичных клеток с лентивирус привить коллекции. Наш анализ может быть продлен по решению генетических взаимодействий с использованием комбинации ShRNA / кДНК доставки лентивирус в одну ячейку типа 12, а также позволяет исследовать сигнализации между дермальных и эпидермальных ячейки типES.
Наши волосы анализа лучше всего подходит для обнаружения сильных фенотипов усиления или потерей функции в регенерации волос фолликула, в то время как тонкие дефекты труднее наблюдать. Мы успешно продемонстрировали кожной специфической функции гена нескольких генов с помощью наших волос регенерации анализа 1,12. На основании маркера GFP совместно выразил от лентивирусов вектор выразить ShRNA 10, мы показали, что ShRNA выражения доноров кожных клеток сохраняется в регенерировать трансплантатов волос. GFP-положительных клеток присутствовали в кожных сосочков (DP) регенерированных волосяных фолликулов (рис. 3). DP клеток вероятно, состояла из различных уровней генной нокдаун как клетки выразили различные уровни GFP, таким образом, наблюдаемый фенотип волосяной фолликул был в диапазоне от генетических hypomorph к нулю.
Одним из улучшений для этого анализа будет заключаться в создании быстрого и эффективного отбора на высокие ShRNA клеток, экспрессирующих до graftinг такие, как использование FACS для очистки сильных GFP-экспрессирующих клеток. В качестве альтернативы можно заменить мутантным клеткам или условный нокаут в этом тесте 9. С другой стороны, культура система, которая может сохранить DP клетки функция очень полезна, так как DP потенция постепенно теряется, как только первичные кожные клетки пересевать. Потенциальные системы культуры включают в себя использование биоматериалов, полученных от искусственных нишу или агрегации культур 2,7,8,13. Еще одно улучшение будет генерировать надежные эпидермальный методом холодной камере с высокой скоростью восстановления клетки, так как это позволит снизить использование второго набора мышь щенков (шаг 7), чтобы генерировать свежие кератиноцитов в кожно-удельных потерь или усиления из- Функция исследований.
Это Пробирной палаты волос производит плотность волос фолликула и качеству похожи на нормальную кожу мыши, хотя рост волос немного меньше, синхронизированы и фолликул ориентации более случайным. Несколько ограничений регенерации волос генетический анализ в том числее требование большого количества лентивирус и сотовые номера, и это очень трудоемкий с точки зрения хирургических методов по сравнению с другими формами восстановления волос анализов, таких как патч и лоскут анализы 3,4,14. Тем не менее, качество волосяного фолликула и сроки для выявления роста волос превосходит другие анализы 4. Наш целевой анализ волос регенерации обеспечивает быстрый и удобный компаньон для существующих генетических моделей.
Нет конфликта интересов объявлены.
Эта работа была поддержана NIH АЯРБ 1F32CA14208701 (SXA) и NIH гранты AR052785 и AR046786 (AEO и В. МВт).
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Имя | Компания | Каталог # | Комментарии |
| PBS | Invitrogen | 14190-144 | |
| HBSS | Invitrogen | 14170-122 | |
| DMEM | Invitrogen | 11995-065 | |
| 0,25% трипсина-EDTA | Invitrogen | 25200-056 | |
| Cnt-07 | Сотовые N Tec | CNT-07 | |
| AminoMAX-C100 | Invitrogen | 17001-074 | |
| AminoMAX-C100 дополнения | Invitrogen | 12556-015 | |
| FBS | Invitrogen | 26140-079 | |
| Пенициллина / стрептомицина | Invitrogen | 15140-122 | |
| Fungizone | Invitrogen | 15290-018 | |
| Гентамицин | Invitrogen | 15710-064 | |
| Диспазы | Roche | 4942078001 | |
| Коллагеназы, тип 1 | Сигма | C-0130 | |
| Полибрен | Сигма | 107689-10G | |
| Блюдо культуры ткани | Fisher Scientific | 08-772E | |
| Анатомические ножницы | Fisher Scientific | 11-999 | |
| Щипцы | Fisher Scientific | 10-275 | изогнутый |
| Scalpal | Medex питания | GRF-2975 № 10 | Размер нет. 10 |
| 70 мкм ячейки ситечко | VWR | 21008-952 | |
| 15 мл коническую трубку центрифуги | Fisher Scientific | 14-959-49D | |
| Алкоголь тампоны | Fisher Scientific | 1368063 | |
| 23 иглы | Fisher Scientific | 14-821-13F | |
| Глаз смазки | CVS | 8883660 | |
| Providone-Lodine тампоны | Fisher Scientific | NC0116841 | |
| Кремний палаты | Renner GmbH | F2U, 30268 | |
| Швы | Acuderm | SUP3524 | |
| Гибкая повязка | Fisher Scientific | 22-363-100 | |
| Номера для приверженца соусом | TELFA | 1050 | |
| Материалы | |||
Промывочный раствор PBS Диспазы решения HBSS Нейтрализующие СМИ HBSS Коллагеназы решение 0,25% (вес / объем) коллагеназы, тип 1 ontent "> 100 мкг / мл пенициллина / стрептомицина2,5 мкг / мл Fungizone 50 мкг / мл гентамицина Полибрен решения HBSS |