동기화를 필요로하지 않고 유동 세포 계측법을 사용하여 세포주기 진행의 시간적 추적
Summary
이 프로토콜은 특정 시점에서 S 상에 있었던 셀의 시간 추적을 허용 브로 모데 옥시 우리 딘 (BrdU의) 흡수의 사용을 설명한다. DNA 염료 및 표지 항체의 첨가는 이후 시간에 S 상 세포의 운명의 상세한 분석을 용이하게한다.
Abstract
This protocol describes a method to permit the tracking of cells through the cell cycle without requiring the cells to be synchronized. Achieving cell synchronization can be difficult for many cell systems. Standard practice is to block cell cycle progression at a specific stage and then release the accumulated cells producing a wave of cells progressing through the cycle in unison. However, some cell types find this block toxic resulting in abnormal cell cycling, or even mass death. Bromodeoxyuridine (BrdU) uptake can be used to track the cell cycle stage of individual cells. Cells incorporate this synthetic thymidine analog, while synthesizing new DNA during S phase. By providing BrdU for a brief period it is possible to mark a pool of cells that were in S phase while the BrdU was present. These cells can then be tracked through the remainder of the cell cycle and into the next round of replication, permitting the duration of the cell cycle phases to be determined without the need to induce a potentially toxic cell cycle block. It is also possible to determine and correlate the expression of both internal and external proteins during subsequent stages of the cell cycle. These can be used to further refine the assignment of cell cycle stage or assess effects on other cellular functions such as checkpoint activation or cell death.
Introduction
세포주기 진행 동안에 세포주기 및 세포 기능에서 발생하는 변화의 평가는 생물, 특히 암 생물학의 여러 측면의 이해에 기초한다. 악성 종양의 치료를 위해 개발에 많은 제제는 세포주기 진행에 지대한 영향을 미칠 또는 세포주기 – 종속 메카니즘을 통해 세포 사멸을 유도한다. 세포주기의 특정 단계에서 세포주기 역학 또는 세포를 연구하기 위해, 세포를 동기화하는 것이 일반적이다. 그러나 동기화 방법은 잠재적 결과 얻어진 교란, 검토되고 세포에 해로운 영향을 가질 수있다. 1 시간에 걸쳐 하나의 세포에서 세포주기 진행의 최근 세포주기의 특정 단계에서만 존재하는 형광 태그 된 단백질의 사용이 허용 된 분석 (2) 그러나,이 세포는 유전자가 읽을 수있는 시스템의 사용을 제한하는, 이들 태그가 단백질을 발현하도록 조작 할 필요가 공부 될ILY 달성했다.
합성 (S) 상, DNA 복제와 유사 분열 (M) 여기서 세포 분열이 발생되어 세포주기는 두 개의 활성 단계로 구성됩니다. 이 단계는 세 갭 단계, G 0, G 1 및 G 2로 구분됩니다. 셀의 크기가 종래 세포 성장은 DNA 복제의 완료 사이하지만 세포 분열 전에 계속 DNA 복제와 G이 증가 여기서 G는 0 또는 정지, 세포주기를 떠난 쉬고 위상이고, G 1이다. 세포주기를 통해 진행이 체크 포인트의 수에 의해 제어된다. 환경 조건이 DNA 합성을지지하지 않으며 S 단계 진입을 방지 할 때 G 1 체크 포인트가 활성화됩니다. 인트라 S 상 검문소 또는 지연 실속 복제 포크 초래할 수 DNA 손상에 의해 유발 될 수있다. 손상 후 G 2 검출되면 G 2 중 DNA의 복제 충실도를 확인되고 </서브> 체크 포인트는 분열을 셀에 DNA 복구 전에 허용 활성화됩니다. 유사 분열 동안 최종 체크 포인트는 세포 분열이 성공적으로 완료 될 수 있도록 염색 분체가 제대로 유사 분열 판에 정렬되어 있는지 확인합니다.이 체크 포인트 3 활성화는 일반적으로 세포 인구를 동기화하는 데 사용됩니다. 세포주기 체크 포인트는 다수의 인자에 의해되지만 가장 일반적인 DNA 손상의 검출의 암 생물학에서 활성화 될 수있다. DNA 손상 응답 (ATR) 관련 PI3 키나아제 형 키나제의 실조증 모세 혈관과 Rad3 의해 개시 및 운동 실조의 모세 혈관이 (ATM) 각각 하류 효과기 키나아제 CHK1 및 Chk2를 활성화하는 돌연변이. 3 이벤트 범위가 정지 포함 CHK1를 기동 복제 포크 DNA 가교 결합 및 자외선 손상 Chk2는 주로 이중 가닥 바꿈에 의해 활성화된다.
세포주기의 전 길이에 변경된 조건의 효과를 연구하기위한 통상의 방법S는 세포주기의 특정 단계에서 세포를 동기화한다. 한 이것은 여러 가지 방법을 통해 달성 될 수있다. 세포를 물리적 크기, 밀도, 측면 스 캐터 (입상), 및 세포 표면 마커의 발현에 기초하여 분리 될 수있다. 더 실제적으로, 세포는 화학적 수단에 의해 동기화 될 수있다. 예컨대 티미 딘, 히드 록시 우레아 및 시토신 아라 비노 여러 에이전트는 에이전트가 제거 된 후 순환을 계속 S 단계에서 세포의 축적으로 인한 세포주기의 S 단계에서 DNA 합성을 억제하는데 사용될 수있다. 또는 M 상 DNA 함량 – 세포는 G 2 방추사 형성 체포 방지 nocodazole으로 처리. G 0 단계에서 세포의 축적 배지 결과에서 혈청의 제거. 배양 혈청 내의 영양소의 재 첨가 세포의 정상적인 순환을 재 – 시작한다. 그러나 이러한 동기화 방법은 모든 세포의 정상적인 순환과 성장을 방해 할 수 resul중요한 세포 사멸에 T.
급성 림프 구성 백혈병 세포의 동기화는 특히 도전이며,이 세포는 유전자 조작 의무가 없습니다. 여기에 설명 된 방법은 세포주기 역학 평가 전통적인 동기화 또는 유전자 조작없이 세포주기의 특정 단계에서 세포의 연구를 허용한다. 이 방법은 유전자 변형 전통적인 동기화 과정이 용이하게 달성되지 않은 다른 세포 유형에 유용 할 수있다. 방법은 세포의 단기 성장과 증식에 거의 영향을 미치지 브로 모데 옥시 우리 딘 (BrdU의) 혼입의 노포 사용에 기초한다. 4 설립 BrdU의 프로토콜은 S 단계에서 새로 합성 된 DNA 내로 BrdU의 혼입을 활용 . 이것은 영구적 BrdU의 노광 중에 S 단계에서 된 것으로 세포를 표시한다. 이는 인구의 BrdU의 incorpor위한 염색하여 나중 시점에서 식별 될 수있다ATION 이에 따라야하고 세포주기 교통 약물 효과의 연구를 허용하는 시간에 걸쳐 평가 될 수 동기 인구로서 작용한다. BrdU의 보통의 DNase 또는 산 처리 다음 달성 전에 항체 염색에 노출 될 필요가있다. -6,7- BrdU의 도입은 부가적인 마커의 포함을 가능하게 검출하기 위해 유세포 사용. 가장 중요한 연구의 개시시에 S 상에 있던 세포의 세포주기 위상 분포의 평가를 가능하게 DNA 함량을 측정하기 위해 염료를 사용하는 것이다. (8) 또한 추가적인 표면 또는 세포 항원은 또한 조사 할 수있다. (9) 이러한 이러한 사료된다 등의 세포주기 이벤트 관련 또는 절단 카스파 제 -3와 같은 세포 사멸 마커 등으로 관련이 없어 보이는 세포의 기능을 할 수 있습니다. 잠재적 인 응용 프로그램은 연구자의 상상력에 의해 제한됩니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
세포주기 분석하는 능력은 암 생물학을 이해하고 세포 증식 및 성장에 영향을 미치는 두 약물 및 유전자의 작용 메카니즘에 중요하다. 전하는 세포 증식을 측정하는 검정법 다수 존재하지만, 대부분은 단지 본 셀 번호를 나타내는 측정 값을 제공한다. 이들은 직접 시각화 및 계산, 신진 대사 활동 또는 ATP 농도로 세포 수를 측정 분석을 포함한다. 이러한 방법의 많은의 주요 장점은 조건 또는 화합…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The work was funded by the Leukemia and Lymphoma Society of the USA (6105-08), a Cancer Council NSW grant (13-02), an NHMRC Senior Research Fellowship (LJB) (1042305) and project grant (1041614).
Materials
| APC BrdU Flow Kit | BD Biosciences | 552598 | Contains BrdU antibody, 7-AAD and BD Cytofix/Cytoperm Buffer (referred to as Fixation Buffer) |
| BD Cytoperm Permeabilization Buffer Plus | BD Biosciences | 561651 | Referred to as Permeabilization buffer |
| BD Perm/Wash Buffer | BD Biosciences | 554723 | Referred to as Wash buffer |
| DNase | Sigma | D-4513 | |
| BD Falcon 12 x 75-mm FACS tubes | BD Biosciences | 352008 | |
| BD Pharmingen Stain Buffer | BD Biosciences | 554656 | |
| BD LSR FORTESSA flow cytometer | BD Biosciences | FORTESSA | |
| Pipetman | Gilson | P2, P20, P100, P1000 | |
| RPMI 1640 w/o L-Gln 500 ml | Lonza | 12-167F | |
| DPBS | Lonza | 17-512F | |
| Fetal Bovine Serum | FisherBiotec | FBS-7100113 | |
| L-Glutamine | Sigma | G7513-100ML | |
| 5-Bromo-2′-deoxyuridine | Sigma | B5002-1G | |
| Falcon TC 150cm2 vented Flasks | BD Biosciences | 355001 | |
| Pipettes 25mL | Greiner | 760180 | |
| Aersol Pipettes 200µL | Interpath | 24700 | |
| Aersol Pipettes 1mL | Interpath | 24800 | |
| Centrifuge | Spintron | GT-175R | |
| CO2 incubator | Binder | C 150 | |
| AF488 anti-Histone H3 Phospho (Ser10) Antibody | Cell Signalling | 9708S | |
| Phospho-Chk2 (Thr68) (C13C1) Rabbit mAb | Cell Signalling | 2197S | |
| Phospho-Chk1 (Ser345) (133D3) Rabbit mAb | Cell Signalling | 2348S | |
| NALM6 | DSMZ | ACC-128 |
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