Abstract
Gastrulation הוא הסט הראשון של אירועים דינמיים מורפולוגית המתרחשים במהלך ההתפתחות העוברית של בעלי חיים רבים-תאיים כגון תסיסנית. שינוי מורפולוגי זו מוכרת גם בשם אפיתל המעבר mesenchymal (EMT). חוסר ויסות של EMT קשורה סיסטיק ו גרורות סרטניות. יש ראיות המתעוררים כי EMT נשלטת על ידי מספר מנגנונים מולקולריים. כמו גנים מפתח כגון, רבים השולטים התכווצות הפסגה גם ידועים להיות מרכיב חשוב EMT ציין בהתפשטות גרורות סרטניות. כמו EMT במהלך gastrulation תסיסנית, תאי אפיתל יכולים להיגרם לשנות את צורתם ואת לתכנת מחדש להפנות תא גורל כלפי סוגי תאים שונים אחרים. כאן אנו מספקים שיטת הדמיה חזקה של gastrulation תסיסנית כדי assay את החניכה של תנועות הסלולר המוךפו"גנטי שהולכות וזיהוי תאי גורל בשלב זה של התפתחות עוברית. באמצעות שיטה זו, אנו מזהים גell התארגנות בזמן gastrulation ולהפגין את החשיבות של התכווצות הפסגה במהלך gastrulation באמצעות GFP שכותרתו DE-cadherin.
Introduction
Gastrulation הוא הסט הראשון של אירועים דינמי מורפולוגית המתרחשים במהלך ההתפתחות העוברית של בעלי חיים רב-תאיים כגון תסיסנית 1,2. מעניין, המתעוררים הראיות עולה כי תהליך זה מוסדר באמצעות משחק הגומלין בין מנגנונים מכניים ומולקולרית 3. יתר על כן, אפיתל המעבר mesenchymal (EMT), שהוא תהליך מכריע gastrulation, הוא מעורב גם בתהליכי מחלות אנושיות כגון גרורות סרטן 4-8. כמו גנים כאלה, רבים השולטים התכווצות פסגה גם ידועים כגורמי מפתח EMT שנצפתה בסרטן גרור 9. לפיכך, מועקה הפסגה בעת gastrulation הוא מודל מצוין לחקור את מנגנוני ויסות הנ"ל כדי לשפר את ההבנה שלנו של גרורות סרטניות. היתרון של שיטה זו הוא כי אנו יכולים לצפות תנועת התא בעת gastrulation בזמן אמת ולכן, אנחנו נהיהמסוגל להקרין גנים המעורבים gastrulation וכן גרורות סרטניות.
למרות יחסית ידוע, תא אל התא הדבק הוא חשב לשחק תפקיד מרכזי התכווצות פסגת 1. גנטיקת תסיסנית מתאימה גם לחקירות ברמת התא בודדות לחקור מנגנונים מולקולריים רגולטוריות. מודל זה יאפשר לנו לחשוף את החשיבות של התכווצות הפסגה במהלך gastrulation. יתר על כן, שיטה זו יכולה לשמש מסך גנים המעורבים בהתפשטות גרורות סרטניות. תמונות חיות לכידות של gastrulation תסיסנית נוספת אפשרו לנו להבין ביתר פירוט את המנגנונים המולקולריים השולטים התארגנות רקמות. בזאת, אנו מספקים תיאור מקיף של שיטה פשוטה כדי להשיג זאת.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
הערה: הזבובים המהונדסים נעשו שימוש במחקר זה כולל את הפעולות הבאות: DE-CAD :: GFP 10.
1. הכנת הצלחת האפלה
- הכינו תערובת של אגר 12.5 גרם, 125 מ"ל 100% מיץ תפוחים זמינים מסחרית, 12.5 גלוקוז g, ו- 375 מ"ל H 2 O. מחממים את התערובת במיקרוגל ויוצקים אותו לתוך צלחת תרבית תאים 3 ס"מ. אחסן את התערובת על 4 מעלות צלזיוס לשימוש עתידי.
- לאחר הכנת צלחת התפוח, להוסיף שכבה דקה של ממרח שמרים לש על גבי זה כדי לאפשר הזבובים להטיל ביצים.
2. הכנת עובר ופרוטוקול הדמיה חיה
- מניחים כ 50 זבובים (25 זכרים ו -25 נקבות) בבקבוק להזדווג ובהמשך להטיל ביצים לילה על צלחת תפוח מכוסה שמרים לשה. הגדר את צלחת מיץ תפוחים בפתחו של הבקבוק. שמור את הבקבוק באינקובטור. עוטפים את בקבוקי פלסטיק תסיסנית המניות ברדיד אלומיניום כדי להנחות הדואר טס להטיל יותר ביצים.
- למחרת בבוקר, להחליף את צלחת מיץ תפוחים הישן בחדש.
- בואו הזבובים להטיל ביצים במשך 3 עד 4 שעות על ידי לפפה את הבקבוק בנייר אלומיניום.
- שלוש עד ארבע שעות מאוחר יותר, לאסוף את העוברים בתוך מסננת העובר מהצלחת מיץ תפוחים באמצעות רע מברשת או כותנה ולשטוף אותם עם PBS. לשטוף את העוברים 2 עד 3 פעמים יותר עם PBS במנות תרבות 12 גם.
- Dechorionate את העוברים עם אקונומיקה 50% במשך 5 דקות במנות תרבות 12 גם.
- בעקבות תהליך dechorionation, לשטוף את העוברים 2 עד 3 פעמים יותר עם PBS.
- מעבירים את העוברים על צלחת תרבית תאים 3 ס"מ המכיל הבמה PBS ובחר 5 עוברים תחת המיקרוסקופ מבוסס על רמת שקיפות גבולותיהן. פיפטה עובר המבוים באמצעות קצה פיפטה 200 μL.
- בשלב הבא, במקום שני עוברים שנבחרו על coverslip זכוכית, ולהסיר PBS העודף בנייר טישו מעוות דק. אוריינט עובר בצד הגבה עלאת coverslip באמצעות נייר טישו מעוות דק. לאחר מכן, לצרף את עוברי coverslip הזכוכית עם גריז סיליקון באמצעות מחט דקה ונייר דק מעווה.
- הוסף טיפה קטנה של שמן halocarbon 700 על העוברים ומניחים את coverslip המכיל את העוברים במהופך בשקופית מסוכסך, משאיר קצת מקום בתחתית המגלשה.
- בדוק את העוברים באמצעות מערכת הדמיה confocal, לייזר ארגון / 488, אובייקטיבי טבילה-שמן (63X).
הערה: זיהוי העובר בשלב ההתפתחותי המתאים חשובה ללכוד תמונות של אירוע gastrulation. בתנאים אלה, יש למלא אחר כמעט כל העוברים להתפתח בצורה תקינה עד לשלב לפחות 14. העובר נתח יכול להיות מתורבת להמשיך לפתח כמבוגר.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
כאן, אנו מציגים את אירועי gastrulation של עובר תסיסנית סקירה כללית של הליך הכנת עובר (איור 1). קרום התא מסומנים באמצעות DE-cadherin :: GFP ו הדמיה חיה של תנועות תא מתבצע בעת gastrulation תסיסנית (איור 2). מאז זבובי DE-cadherin GFP מאפשרים לנו לדמיין צמתים דבקות תא, אנו מסוגלים לעקוב אחר צורת תא פסגה ותנועות באמצעות מערכת זו. יתרה מכך, מערכת זו גם מאפשרת לנו להתחקות אחר דפוסי ביטוי DE-cadherin אנדוגני.
איור 1: סקירה כללית של העובר הכנת נוהל. א) גדר זבובים עבור נחת ביצה. B) איסוף עובר ומניח אותם בתוך מסננת עובר. ג) לאחר שטיפהing את העוברים עם PBS, dechorionate אותם מיד. D) מעבירים את העוברים כדי בצלחת תרבית תאים 3 ס"מ באמצעות PBS. E) Pipet את העוברים כי הם בשלב ההתפתחותי הנכון ומניחים אותם על coverslip. F) צרף את העוברים אל coverslip באמצעות גריז ואקום. G) הבא להוסיף טיפה של שמן halocarbon על coverslip. H) לבסוף המקום coverslip במהופך בשקופית מסוכסך. עוברים מוכנים כעת הדמיה זמן לשגות. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 2: התוצאה של הליך ניסיוני ניצול DE-CAD :: מבוסס GFP הדמיה חיה במהלך gastrulation. קרום התא תויגו באמצעות-cadherin DE ::GFP ו הדמיה חיה של תנועת התא אז נכבשה על כ -500 s במהלך gastrulation של דרוזופילה. היקפה תא פסגה היה דמיין באמצעות GFP הקרינה של DE-Cad כדי להתחקות אחר אזורי הקודקוד של תאים בודדים באמצעות סט נציג זמן לשגות תמונות; בר סולם = 20 מיקרומטר. ראשי חץ להראות היכן התכווצות הפסגה ו invagination להתרחש. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Halocarbon oil 700 | Sigma | MKBH 5726 | |
| Vacuum grease Silicone | Beckman | 335148 | |
| Glass coverslip | Matsunami glass | Thickness No1 | 24 - 36 mm |
| Embryo stariner | Corning | Corning3477 | |
| Plastic Drosophilla Stock Bottles | Hitec | MKC-100 | |
| DE-Cadherin knock-in flies | REF (10) |
References
- Haruta, T., Warrior, R., Yonemura, S., Oda, H. The proximal half of the Drosophila E-cadherin extracellular region is dispensable for many cadherin-dependent events but required for ventral furrow formation. Genes Cells. 15 (3), 193-208 (2010).
- Oda, H., Takeichi, M. Evolution: structural and functional diversity of cadherin at the adherens junction. J. Cell Biol. 193 (7), 1137-1146 (2011).
- Fernandez-Sanchez, M. E., Serman, F., Ahmadi, P., Farge, E. Mechanical induction in embryonic development and tumor growth integrative cues through molecular to multicellular interplay and evolutionary perspectives. Methods Cell Biol. 98, 295-321 (2010).
- Alderton, G. K. Metastasis: Epithelial to mesenchymal and back again. Nat. Rev. Cancer. 13 (1), 3 (2013).
- Fabregat, I., Malfettone, A., Soukupova, J. New Insights into the Crossroads between EMT and Stemness in the Context of Cancer. J. Clin. Med. 5 (3), (2016).
- Serrano-Gomez, S. J., Maziveyi, M., Alahari, S. K. Regulation of epithelial-mesenchymal transition through epigenetic and post-translational modifications. Mol. Cancer. 15, (2016).
- Yu, A. Q., Ding, Y., Li, C. L., Yang, Y., Yan, S. R., Li, D. S. TALEN-induced disruption of Nanog expression results in reduced proliferation, invasiveness and migration, increased chemosensitivity and reversal of EMT in HepG2 cells. Oncol. Rep. 35 (3), 1657-1663 (2016).
- Zheng, X., et al. Epithelial-to-mesenchymal transition is dispensable for metastasis but induces chemoresistance in pancreatic cancer. Nature. 527 (7579), 525-530 (2015).
- Kalluri, R., Weinberg, R. A. The basics of epithelial-mesenchymal transition. J. Clin. Invest. 119 (6), 1420-1428 (2009).
- Huang, J., Zhou, W., Dong, W., Watson, A. M., Hong, Y. Directed, efficient, and versatile modifications of the Drosophila genome by genomic engineering. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 106 (20), 8284-8289 (2009).
