Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

Använda Murina inducerbara Telomeras alleler i Studier av Tissue Degeneration / Regeneration och cancer

Published: April 13, 2015 doi: 10.3791/52599

Abstract

Telomer dysfunktion-inducerad förlust av genomet integritet och dess tillhörande DNA-skador signalering och checkpoint svar är väletablerade förare som orsakar vävnadsdegeneration under åldrandet. Cancer, med incidens kraftigt öka med åldern, kännetecknas av korta telomerlängden och hög telomerasaktivitet. Att studera roller telomer dysfunktion och telomeras reaktive i åldrande och cancer, visar protokollet hur man skapar två murina inducerbart telomeras knock-in alleler 4-hydroxitamoxifen (4-OHT) -inducerbara TERT-östrogenreceptor (mTERT-ER) och Lox -Stopper-Lox TERT (LSL-mTERT). Protokollet beskriver förfaranden för att inducera telomer dysfunktion och återaktivera telomerasaktivitet i mTERT-ER och LSL-mTERT möss in vivo. De representativa data visar att reaktivering av telomeras-aktivitet kan lindra vävnads degenerativa fenotyper inducerade av telomer dysfunktion. I Order för att bedöma effekten av telomeras reaktive på tumorigenes genererade vi prostatatumörmodell G4 PB-Cre4 PTEN L / L p53 L / L LSL-mTERT L / L och tymisk T-cellslymfom modell G4 Atm - / - mTERT ER / ER . De representativa data visar att telomeras reaktive i bakgrunden av genomisk instabilitet induceras av telomer dysfunktion kan avsevärt förbättra tumörbildning. Protokollet beskriver också de förfaranden som används för att isolera neurala stamceller (NSCs) från mTERT-ER och LSL-mTERT möss och återaktivera telomerasaktivitet i NSCs in vitro. De representativa data visar att reaktivering av telomeras kan öka självförnyelse kapacitet och neurogenes in vitro. Slutligen beskriver protokollet förfarandena för att utföra telomer FISH (fluorescens in situ hybridisering) på både mus FFPE (Formalin Fasta och Paraffena Embedded) hjärnvävnader och metafaskromosomer av odlade celler.

Introduction

Telomeras är ett enzym som ansvarar för att upprätthålla telomerer. Dessa är repetitiva sekvenser vid ändarna av kromosomer som skyddar deras integritet. De centrala delarna av telomeras holoenzym är ett omvänt transkriptas katalytisk subenhet (TERT) och en RNA subenhet (TERC) som fungerar som mall för att lägga till telomera upprepar 1,2. Medan generellt undertryckt i differentierade somatiska celler, uppvisar telomeras robust aktivitet och spelar viktiga roller i könsceller, cancerceller och stamceller.

mTERC och mTERT knockoutmöss ge stor in vivo modellsystem för att studera funktioner telomeras i både stamceller och cancer. Den mTERC och mTERT knockout möss (G1) visade inga uppenbara fenotyper grund av den långa reserv av telomererna hos möss 3. Men seriellt intercrossing mTERC och mTERT knockoutmöss till sen generationen (G5-G6) resulterade iprogressiv erosion av telomerer och så småningom provocerade allvarlig degeneration av mycket proliferativa vävnader fyra. Sen generationen (G5-G6) mTERC - / - möss är infertila på grund av de höga apoptos i testikel och könscell utarmning. G5-G6 mTERC - / - möss uppvisar också degenerativa fenotyper i mycket proliferativa vävnader inklusive benmärg, tarm och hud på grund av höga apoptos och defekt självförnyelse kapacitet i vävnads stam / progenitorceller fack 4. Hematopoetiska stamceller i benmärgen sen generationen mTERC - / - möss uppvisar förlust av proliferativ potential, äventyras självförnyelse kapacitet, förbättrad apoptos och slutligen funktionell utmattning 5,6. Likaså var progressivt ökade apoptotiska kroppar i tarm kryptor observerats i varje generation av G1-G6 mTERC - / - möss 7,8. THan skadlig effekt av dysfunktionella telomerer verkar inte vara begränsad till höga omsättnings vävnader eftersom både spridningen av vuxna neurala stamceller in vitro och neurogenes in vivo var allvarligt nedsatt sent generationen (G4-G5) mTERC - / - möss 9 . Roll telomeras i stamceller stöds också av resultaten i en sällsynt mänsklig genetisk sjukdom dyskeratosis congenita (DKC), som på vissa sätt liknar tidigt åldrande 10,11. DKC orsakas av mutationer i TERC, TERT, och gener som kodar dyskerin, en kärna telomeras subenhet, och övriga dyskerin associerade proteiner 12. I genomsnitt telomerer i DKC patienter är kortare än 99% av åldersmatchade kontroller. Den viktigaste morbiditet av sjukdomen beror på aplastisk anemi, som orsakas av felaktigt underhåll av hematopoietiska stamceller. Andra aspekter av sjukdomen såsom oral leukoplaki, spik dystrofi, mentala retardatipå, testiklar atrofi och lungkomplikationer alla föreslår nedsatt funktioner vävnads stamceller och progenitorceller 10, fynd i nära överensstämmelse med de i slutet generation telomeras knockoutmöss. DKC patienter är benägna att myelodysplastiskt syndrom och har en ökad förekomst av maligna tumörer slemhinnor. Således brist på telomeras i mänskliga patienter rekapitulerar de brister i stamcells funktioner och tumör anlag som observeras i slutet generationens telomeras knockoutmöss.

Korta telomerer och hög telomerasaktivitet är kännetecken för cancer. Som normala eller premaligna celler delar, de låga eller frånvarande telomeras-aktivitet leder till en eventuell urholkning av telomerer och aktivering av cellulära vägspärrar som liknar dem som framkallats av DNA dubbelsträngat-raster (DSB) 13. Liksom klassiska-DSB har telomer dysfunktion visats inducera p53 och associerade cellulära svar, såsom senescens och / eller apoptosis 14,15. Vid mutationsinaktivering av p53, är cell cykling och cellöverlevnad förbättras i celler med telomer dysfunktion, vilket ger en pro-cancerogena mutator mekanism som kännetecknas av translokationer och regionala förstärkningar och strykningar 16,17. Samtidigt fortsatte telomer dysfunktion och tillhörande skenande kromosomal instabilitet (även i p53 null-celler) förefaller begränsa fullt malign progression av sådana cancrar. Exempelvis sen generation G4-G5 mTERC - / - Ink4a / Arf - / - möss visade signifikant reducerad lymfom incidens jämfört med Ink4a / Arf null möss på grund av telomer attrition. I en annan studie, mer avancerade adenomatösa lesioner i G4 mTERT - / - APC min möss kraftigt undertryckt i jämförelse med APC min möss på grund av betydande tillväxt gripande och apoptos 18,19. Denobservationen att telomererna dysfunktion-inducerad genomisk instabilitet hämmar tumörprogression uppmanar spekulationer om att aktiveringen av telomeras kan möjliggöra malignt progression delvis av quelling genomisk instabilitet till en nivå som är förenlig med cancer cellviabilitet och / eller neutraliserande p53-beroende eller -oberoende checkpoint mekanismer.

För att studera om telomeras reaktive kan stoppa eller ens vända åldrande av stamceller, och om telomeras reaktive kan främja tumörbildning mot bakgrund av genomisk instabilitet, genererade vi två inducerbara murina telomeras alleler. Den första är 4-hydroxitamoxifen (4-OHT) -inducerbara TERT-östrogenreceptor (mTERT-ER) fusion knock-in allel. I avsaknad av 4-OHT, möss homozygota för mTERT-ER (betecknad mTERT ER / ER) är telomerasaktiviteten bristfällig och upprätthålla samma cytogenetiska och cellulära fenotyper som konventionell mTERT eller mTERC knockout modell. Vid 4-OHT behandling, kan TERT-ER proteinaktivitet återställas till nivåer som är jämförbara med de infödda TERT protein 20, 21. Den andra allelen är en roman inducerbart TERT knock-in allel innehåller en intronisk LoxP-Stopper-LoxP kassett (LSL- mTERT); upon Cre-medierad excision av LSL, mTERT åter uttrycks under endogena uttrycks kontrollmekanismer 22.

Protocol

OBS: Alla steg i detta protokoll har godkänts av UT MD Anderson Cancer Center.

1. Generering av mTERT-ER allel

  1. Introducera knock-in targeting vektor innehållande ERT2-LBD (ligandbindande domän) uppströms och i ram med mTERT-genomsekvensen (exon 1 genom intron 2) och en Lox - PGK - Neo - Lox-fragmentet (figur 1 A) in i mus-ES-celler med elektroporering.
  2. Kultur ES-cellerna i neomycin för 6-10 dagar. Plocka neomycinresistenta kloner och expandera i 48-hålsplattor. Extrahera iskt DNA med ett kommersiellt kit och bekräfta knock-in-allelen genom Southern blot.
  3. Injicera två ES linjer med över 95% normala karyotyper i C57BL / 6 blastocyster med mikromanipulation kit under ett inverterat mikroskop. Implantera blastocyster i livmodern av surrogatmödrar 23. Mate de manliga chimärer högvärdiga (70-90%) till C57BL / 6 fehanar.
  4. Bekräfta genotypning av heterozygota mTERT-ERneo djur genom Southern blot.
  5. Mate de heterozygota mTERT-ERneo djur och EIIa-Cre djur för att ta bort NeoR kassett. Mate de heterozygota djuren till C57BL / 6 djur under minst tre gånger, och ytterligare inter breed heterozygota mTERT-ER djur att generera homozygositet.

2. Generering av LSL-mTERT allel

  1. Introducera knock-in målsökningsvektom innehåller en LoxP - trippel Stopper - Neo - LoxP fragment och mTERT genomsekvensen (mellan exon 1 och intron 2, Figur 1B) i mus ES-celler med elektroporering 23.
  2. Kultur ES-cellerna i neomycin för 6-10 dagar. Plocka neomycinresistenta kloner och expandera i 48-hålsplattor. Extrahera iskt DNA med ett kommersiellt kit och bekräfta knock-in-allelen genom Southern blot 23.
  3. Inject två ES linjer med över 95% normala karyotyper till C57BL / 6 blastocyster med mikromanipulation kit under ett inverterat mikroskop. Implantera blastocyster i livmodern av surrogatmödrar 23. Mate de manliga chimärer högvärdiga (70-90%) till C57BL / 6 honor.
  4. Bekräfta genotypning av heterozygota LSL-mTERT djur genom Southern blot.
  5. Mate de heterozygota djuren till C57BL / 6 djur under minst tre gånger, och ytterligare inter breed heterozygota LSL-mTERT djur att generera homozygositet.

3. Reaktive av telomeras i mTERT-ER och LSL-mTERT Möss In Vivo

För mTERT-ER

  1. Sterilisera alla kirurgiska verktyg före injektionen.
  2. Bedöva möss med isofluran kammare (4% för induktion, 2% för upprätthållande) i 50% (volym / volym) syre / 50% (vol / vol) dikväve kolmonoxid gasblandning. Eller söva möss genom en ketamin-xylazin blandning (100 mg / kg kroppsvikt + 10 mg / kg kroppsvikt).
  3. Efter djup anestesi nås, avlägsna den sövda djuret från induktionskammaren och hålla huvudet inuti röret anslutet till isofluran kammaren (2%).
  4. Nyp fotkuddar för mössen att säkerställa att djuret är djupt nedsövd. Sätt salva på båda ögonen för att förhindra att ögonen blir uttorkade. Torka baksidan av möss med povidon-jodlösning.
  5. Injicera långsam frisättning 4-OHT pellet med precisions trokar (10 G) under huden på ryggen och skjut pelleten hela vägen till mittlinjen mellan två axlar.
  6. Täta snittet med såret klämfastsättare och övervaka mössen för återhämtning från anestesi. Ta bort clipsen 10 dagar senare. Extra värme behövs inte eftersom proceduren är klar inom kort.
  7. Behandlingsperioden med 4-OHT pellets bör optimeras utifrån syftet med studien.

För LSL-mTERT

<ol>
  • Tamoxifen (10 mg / ml, löst i majsolja) injiceras intraperitonealt två på varandra följande dagar (200 ul / 25 g / dag).
  • 4. Isolering av neurala stamceller och Reaktive av telomeras in vitro

    1. Mössen avlivades med koldioxid, och hjärnorna avlägsnas. Följ protokollet för kommersiellt tillgängliga nervvävnad dissociation kit enligt tillverkaren.
    2. Resuspendera frystorkade pulvret i flaskan märkt Lösning 4 med 1 ml cellodlingsmedium för Solution 4. Gör inte vortex. Denna lösning bör sedan i alikvoter och lagrades vid -20 ° C för senare användning.
    3. Pre-Heat blandningen vid 37 ° C i 15 minuter före användning.
    4. Gör Enzyme Mix 1: Lösning 1 (50 ^) och Lösning 2 (1.900 l). Gör Enzyme Mix 2: Lösning 3 (20 ^) och Lösning 4 (10 il).
    5. Förbered 1950 il enzymblandning 1 för upp till 400 mg vävnad och virvel. Förvärm blandningen vid 37 ° C under15 min före användning.
    6. Ta ut 1-dagars mushjärnor, och hålla framhjärnorna genom att ta bort de lukt lökar och lillhjärnan. Håll framhjärnan vävnader i en ml kall odlingsmedium eftersom avlägsnandet och lagra i 4 ° C. Se till att bearbeta den neurala vävnaden inom en timme.
    7. Bestäm vikten av vävnad för att se till att 400 mg gränsen per matsmältningen inte överskrids. Placera hjärnan på locket till en 35 mm diameter petriskål, och krossa hjärnan med användning av en skalpell.
    8. Med användning av en 1 ml pipettspets, tillsätt 1 ml HBSS (w / o Ca / Mg) och pipettspetsar bitar tillbaka in i ett 15 ml rör. Skölj med HBSS (w / o Ca / Mg). Centrifugera vid 300 x g under 2 minuter vid rumstemperatur och aspirera supernatanten försiktigt.
    9. Lägg 1950 pl förvärmd enzym mix 1 (Lösningar 1 och 2) per upp till 400 mg vävnad. Inkubera i 15 ml rör i 15 min vid 37 ° C, och blanda genom att skaka eller vända röret varje 5 min.
    10. Förbered 30 pl enzymblandning 2 per vävnadsprov genom att tillsätta 20 & #956; l Lösning 3-10 pl lösning 4. Tillsätt sedan till provet. Vänd försiktigt för att blanda. Inte virvel.
    11. Dissociera vävnaden mekaniskt med en bred spets, brand-polerat pasteurpipett genom att pipettera upp och ner 10 gånger långsamt. Undvik bildar luftbubblor.
    12. Inkubera vid 37 ° C under 10 min, att vända röret var 3 min.
    13. Upprepa steg 4.11 och steg 4.12 om vävnaderna är större än 200 mg.
    14. Applicera cellsuspension till en 70 | im cellfilter, placerades på en 50 ml tub. Applicera 10 ml PBS genom cell sil. Kassera cellfilter och centrifugera cellsuspensionen vid 300 g under 20 minuter vid rumstemperatur. Sug ut supernatant helt.
    15. Resuspendera celler med stamcellmedium till den erforderliga volymen för ytterligare tillämpningar.
    16. För att aktivera telomeras i LSL-mTERT NSCs, behandla cellerna med 100 iM 4-OHT i två dagar. För att aktivera telomeras i mTERT-ER NSCs, hålla cellerna i odlingsmedium med 100 iM 4-OHT.

    5. Telomer FISK

    1. Förbered metafaskromosomer från odlade celler.
    2. För FFPE (formalinfixerade och paraffininbäddade) vävnadssnitt, Avparaffinera i xylen och rehydrera i etanol-serie för 5 minuter vardera (100%, 90%, 70%, 50% etanol) och PBS under 5 min.
    3. Post-fix i metanol: ättiksyra (3: 1) under 1-2 timmar. Dehydrera i kall etanol serie för 5 min vardera (70%, 90%, 100% etanol) och lufttorka. Tvätta i 1 x PBS vid 37 ° C under 5 min.
    4. Denaturera kromosomer i 4% formaldehyd vid 37 ° C under 2 min. Torka i kall etanol serie 5 minuter vardera (70%, 90%, 100% etanol) och lufttorka.
    5. Applicera 12-25 pl av PNA hybridisering blandningen till varje bild. (Hybridisering mix: 70% formamid, 0.06x SSC, 0,2% BSA, 0,5 ng / l tRNA, 0,5 ng / l telomeren eller centromer sonder)
    6. Täta täckglas med gummicement. Efter denaturera kromosomala preps och vävnadssnitt vid 80 ° C för 4 mi. Hybridisera i rumstemperatur eller 37 ° C i 2-4 timmar i fuktig kammare.
    7. Tvätta vid rumstemperatur med tvättbuffert 2 x 15 min. (Tvättbuffert: 70% formamid, 0.06x SSC, pH 7,2). Tvätta i rumstemperatur 3 x 5 min med PBST. Counter-fläck glider med DAPI eller vitt röd fluorescens för mikroskopisk undersökning.

    Representative Results

    Strategierna för att generera murina mTERT-ER och LSL-mTERT knock-in alleler beskrevs i figur 1A och 1B. Specifikt en LoxP - trippel Stopper - Neo - LoxP fragment infördes mellan exon 1 och exon 2 i mTERT lokus för att generera LSL-mTERT allelen. För att generera mTERT-ER-allelen, var ERT2-LBD-domänen i ramen med mTERT genen insatt i N-änden av exon 1. Vi visade att när telomeras transient aktiveras i telomer dysfunktion möss genom att behandla dem med 4-OHT pelletar för fyra veckor, kunde den degenerativa fenotypen lindras i flera organ såsom hjärna (figur 2A) och testiklar (Figur 2B). För att bedöma effekten av telomeras reaktive på celler odlas in vitro, vi isolerade neurala stamceller (NSCs) från sent generationens G4 LSL-mTERT och G4 mTERT-er Möss. Vi visade att när telomeras aktiverades i telomeren dysfunktionella NSCs var självförnyelse förmåga NSCs ökat kraftigt (Figur 3A), och in vitro neurogenes var också betydligt bättre (Figur 3B). För att bedöma effekten av telomeras reaktive på tumorigenes i samband med telomer dysfunktion, vi genererade PB-Cre4 PTEN L / L p53 L / L LSL-mTERT L / L (prostatatumörmodell) och Atm - / - mTERT ER / ER (tymisk T-cellslymfom modell) sen generationens kohorter. När telomeras reaktiverades av tamoxifen behandling i dessa möss med injektion (Figur 4A) eller 4-OHT pellets i 8 veckor (Figur 4B), var tumorigenes förbättrats avsevärt i både prostatatumörmodell (Figur 4A) och tymisk T-cellslymfom modell ( (Figur 5) och metafaskromosomer (Figur 5, infällda).

    Figur 1
    Figur 1: (A) mTERT-ER knock-in strategi. TV, målsökningsvektom; WT, vildtyp allelen; KI, knock-in allel; LA, vänster arm; RA, höger arm; E1, exon 1; E2, exon 2; neo, PGK-promotorn driven neomycin resistent gen; ER, modifierad östrogenreceptor (ERT2) ligandbindande domänen; DT, dyphteria toxingenen. (B) LSL-mTERT knock-in strategi. TV, målsökningsvektom; WT, vildtyp allelen; KI, knock-in allel; LA, vänster arm; RA, höger arm; E1, exon 1; E2, exon 2; neo, PGK-promotorn driven neomycin resistent gen; STOPPER, tre repetitiva transkriptionsstoppsekvenser; DT, dyphteria toxingenen.


    Figur 2: Representativa data att visa telomeras reaktive lindrar degenerativa fenotyper av organ Representativa bilder av hjärnor (vänster). och testiklar (höger) i G0 och G4 mTERT-ER-möss som behandlats med placebo eller 4-OHT i 4 veckor. Skala staplar indikerar 50 pm. Re-print med tillstånd från 20. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

    Figur 3
    Figur 3:. Representativa data för att visa telomeras reaktive förbättrar självförnyelse och neurogenes av neurala stamceller in vitro (A) Representativa bilder av neurala stamcellers isolerad från G4 LSL-mTERT (övre panelen) och G4 mTERT-ER (undre panelen) växer i stamcellsmediet behandlas med fordon eller 4-OHT. (B) Representativa bilder av in vitro-neurogenes (Tuj1 +) av neurala stamceller som isolerats från G4 mTERT-ER odlades i differentieringsmedium (med 1% FBS) behandlade med vehikel eller 4-OHT. Skalstrecken anger 100 um.

    Figur 4
    Figur 4:. Representativa data att visa telomeras reaktive förbättrar tumorigenes mot bakgrund av genomisk instabilitet (A) Representativa bilder av prostatatumörer dissekerade från G0 PB-Cre4 PTEN L / L p53 L / L LSL-mTERT +/-, G4 PB- Cre4 PTEN L / L p53 L / L LSL-mTERT- / -, Och G4 PB-Cre4 PTEN L / L p53 L / L LSL-mTERT L / L behandlades med tamoxifen. Åter ut med tillstånd från 22. (B) Representativa bilder av tymiska T-cellslymfom dissekerade från G0 Atm - / - mTERT + / ER, G4 Atm - / - mTERT ER / ER behandlade med fordon, och G4 Atm - / - mTERT ER / ER behandlas med 4- OHT för åtta veckor. Skala staplar indikerar 1 cm.

    Figur 5
    Figur 5: representativa bilder av telomeriska och centromerkohesion FISH på FFPE musen hjärnvävnad och metafas (infälld). Rött indikerar DNA, grönt indikerar telomer färgning, och cyan indikerar centromere färgning. Skala staplar indikerar 1 mm.

    Discussion

    Här rapporterar vi generering av två inducerbara murina telomeras alleler och hur man återaktiverar telomeras in vivo och in vitro. Det kritiska steget för reaktive mTERT-ER-aktivitet är att hålla en kontinuerlig koncentration av tamoxifen, så vi väljer att använda 4-OHT tid frisättning pellets som tillverkas av Innovative Research of America. Pelletsen håller frigör 4OHT vid ett steady state blodnivå av en ng / ml i upp till 60 dagar. I en tidigare studie visade vi att reaktivera telomerasaktivitet med denna strategi kunde lindra degenerativa fenotyper såsom stamcells utmattning, nedsatt vävnadsskada svar och organsvikt i flera organ som induceras av telomer dysfunktion i G4 mTERT ER / ER möss 20.

    Annat än att studera funktionen av telomeras i åldrandet, kan dessa två inducerbara telomeras alleler också användas för att studera cancer. Tidigare studier tognytta av dessa alleler att utforska roll telomer avgång och telomeras reaktive i utformningen genomen och påverkar biologi T-cellslymfom tymisk 21 och prostatacancer 22. Dessa två studier visade att telomer dysfunktion i slutet generation G4 Atm - / - mTERT ER / ER och G4 PB-Cre4 PTEN L / L p53 L / L LSL-mTERT L / L-möss ger en mekanism bränslepåfyllning förvärvet av tidiga mutagena händelser för tumör initiering, men förhindrar progression av fullt maligna tumörer. När telomeras reaktiverades i samband med telomer dysfunktion inducerad genomisk instabilitet, DNA-skadecheckpoints och skenande kromosomal instabilitet undertrycktes, vilket tillät den fullständiga utvecklingen av maligna tumörer med nya biologiska egenskaper såsom benmetastas av prostatacancer 21 och hjärna infiltration av Thymic lymfom 21. Liknande fenomen observerades också i andra typer av cancer, inklusive koloncancer och pankreascancer (personlig kommunikation med Drs. Haoqiang Ying, Adam Boutin och Ronald DePinho).

    Eftersom TERT-ER protein kan lätt växlas mellan på och stater utanför beroende på om djuren behandlas med tamoxifen eller fordon, kan tumörmodeller som genereras av mTERT-ER-allelen användas för att testa anti telomeras terapi. I tidigare studie, tumörer som genereras i G4 Atm - / - mTERT ER / ER djuren släpptes från 4-OHT; på telomeras utarmning, krympte tumörer så småningom på grund av återinförande av telomeren dysfunktion-inducerade kontrollpunkter 21. Men för att en del av tumörerna förvärvat resistens som svar telomeras utplåning genom att aktivera en alternativ Förlängning av Telomerer (ALT) mekanism. Ytterligare karakterisering av dessa ALT + resistenta tumörer visade att thej har avvikande transkription av gener involverade i mitokondriell biologi och oxidativ försvar inklusive en mästare regulator av mitokondriell syntes och oxidativ försvar PGC-1β. Knockdown av PGC-1β eller SOD2 (en annan regulator av oxidativ försvar) eliminerar signifikant ALT + tumörceller medan hålla telomeras + tumörceller förblir relativt intakt 21.

    En begränsning av dessa två knock-in alleler är att de bara har råd reaktivering av telomeras på endogen nivå eftersom de är i det nativa locuset av telomerasgenen. I de flesta mänskliga cancer är telomeras faktiskt överuttryckt på en mycket högre nivå. För att öka graden av telomeras, ett modifikation vi kan tänka på är att infoga mTERT-ER-konstruktion med en starkare promotor såsom PGK (fosfoglyceratkinas) promotor i ROSA26 locus.

    Sammanfattningsvis dessa två nya inducerbara murina telomeras alleler ger oöverträffad genetic verktyg för att studera funktionen hos telomeras i åldrande och vävnads homeostas samt tumörprogression, särskilt under bakgrunden av pre-förvärvad telomer dysfunktion-inducerad genomisk instabilitet. Den mTERT-ER-allelen kan också användas för att studera anti telomeras terapi genom att korsa in andra tumörbenägna musmodeller.

    Materials

    Name Company Catalog Number Comments
    Leica AM6000 Micromanipulation Kit Leica Per quote
    Leica DMI6000 B inverted microscope Leica Per quote
    Neomycin Life technologies 21810031
    isoflurane vaporizer Veterinary Anesthesia Systems 911103
    isoflurane Henry Schein 1005796
    ketamine-xylazine mixture Sigma-Aldrich K113-10ML
    4-OHT powder Sigma-Aldrich H7904-5MG
    Tamoxfien Sigma-Aldrich T5648-1G
    4-OHT pellet Innovative Research of America Custermized
    Precision Trochar (10 Gauge) Innovative Research of America MP-182
    wound clip applier Fischer Scientific 01-804
    clip Fischer Scientific 01-804-5
    Neural Tissue Dissociation Kit Miltenyi Biotec 130-092-628
    HBSS Life technologies 14025092
    PBS Life technologies 10010023
    xylene Fischer Scientific X3P-1GAL
    methanol Fischer Scientific A-433S4
    acetic acid Fischer Scientific A38-500
    ethanol Fischer Scientific 22-032-104
    formamide Fischer Scientific F84-1
    PNA telomere probe Panagene F1001-5
    PNA centromere probe Panagene F3003-5
    20X SSC Fischer Scientific BP1325-4
    BSA Sigma-Aldrich A2153-10G
    tRNA Sigma-Aldrich R5636-1ML
    Tween 20 Fischer Scientific BP337-100
    rubber cement Walmart Elmer's
    DAPI Sigma-Aldrich D9542

    DOWNLOAD MATERIALS LIST

    References

    1. Bass, A. J., et al. Genomic sequencing of colorectal adenocarcinomas identifies a recurrent VTI1A-TCF7L2 fusion. Nat Genet. 43, 964-968 (2011).
    2. Beroukhim, R., et al. The landscape of somatic copy-number alteration across human cancers. Nature. 463, 899-905 (2010).
    3. Blasco, M. A., et al. Telomere shortening and tumor formation by mouse cells lacking telomerase RNA. Cell. 91, 25-34 (1997).
    4. Lee, H. W., et al. Essential role of mouse telomerase in highly proliferative organs. Nature. 392, 569-574 (1998).
    5. Rossi, D. J., et al. Deficiencies in DNA damage repair limit the function of haematopoietic stem cells with age. Nature. 447, 725-729 (2007).
    6. Wong, K. K., et al. Telomere dysfunction and Atm deficiency compromises organ homeostasis and accelerates ageing. Nature. 421, 643-648 (2003).
    7. Rudolph, K. L., et al. Longevity, stress response, and cancer in aging telomerase-deficient mice. Cell. 96, 701-712 (1999).
    8. Wong, K. K., et al. Telomere dysfunction impairs DNA repair and enhances sensitivity to ionizing radiation. Nat Genet. 26, 85-88 (2000).
    9. Ferron, S., et al. Telomere shortening and chromosomal instability abrogates proliferation of adult but not embryonic neural stem cells. Development. 131, 4059-4070 (2004).
    10. Savage, S. A., Alter, B. P. Dyskeratosis congenita. Hematol Oncol Clin North Am. 23, 215-231 (2009).
    11. Armanios, M. Syndromes of telomere shortening. Annu Rev Genomics Hum Genet. 10, 45-61 (2009).
    12. Vulliamy, T., et al. The RNA component of telomerase is mutated in autosomal dominant dyskeratosis congenita. Nature. 413, 432-435 (2001).
    13. Harley, C. B., Harley, S. W. Telomerase, checkpoints and cancer. Cancer surveys. 29, 263-284 (1997).
    14. Karlseder, J., Broccoli, D., Dai, Y., Hardy, S., de Lange, T. p53- and ATM-dependent apoptosis induced by telomeres lacking TRF2. Science (New York, N.Y.). 283, 1321-1325 (1999).
    15. Steensel, B., Smogorzewska, A., de Lange, T. TRF2 protects human telomeres from end-to-end fusions. Cell. 92, 401-413 (1998).
    16. Chin, L., et al. p53 deficiency rescues the adverse effects of telomere loss and cooperates with telomere dysfunction to accelerate carcinogenesis. Cell. 97, 527-538 (1999).
    17. Artandi, S. E., et al. Telomere dysfunction promotes non-reciprocal translocations and epithelial cancers in mice. Nature. 406, 641-645 (2000).
    18. Rudolph, K. L., Millard, M., Bosenberg, M. W., DePinho, R. A. Telomere dysfunction and evolution of intestinal carcinoma in mice and humans. Nat Genet. 28, 155-159 (2001).
    19. Greenberg, R. A., et al. Short dysfunctional telomeres impair tumorigenesis in the INK4a(delta2/3) cancer-prone mouse. Cell. 97, 515-525 (1999).
    20. Jaskelioff, M., et al. Telomerase reactivation reverses tissue degeneration in aged telomerase-deficient mice. Nature. 469, 102-106 (2011).
    21. Hu, J., et al. Antitelomerase therapy provokes ALT and mitochondrial adaptive mechanisms in cancer. Cell. 148, 651-663 (2012).
    22. Ding, Z., et al. Telomerase reactivation following telomere dysfunction yields murine prostate tumors with bone metastases. Cell. 148, 896-907 (2012).
    23. Nagy, A. Manipulating the mouse embryo : a laboratory manual. , 3rd Edn, Cold Spring Harbor Laboratory Press. Cold Spring Harbor, N.Y. (2003).

    Tags

    Medicin Telomeras Telomer, Åldrande Cancer neurala stamceller
    Använda Murina inducerbara Telomeras alleler i Studier av Tissue Degeneration / Regeneration och cancer
    Play Video
    PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

    Cite this Article

    Shingu, T., Jaskelioff, M., Yuan,More

    Shingu, T., Jaskelioff, M., Yuan, L., Ding, Z., Protopopov, A., Kost-Alimova, M., Hu, J. Utilizing Murine Inducible Telomerase Alleles in the Studies of Tissue Degeneration/Regeneration and Cancer. J. Vis. Exp. (98), e52599, doi:10.3791/52599 (2015).

    Less
    Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
    View Video

    Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

    Waiting X
    Simple Hit Counter