Burada, uzamsal olarak farklı murin kolonik epitel yüzey hücrelerinin alttaki kript bazlı hücrelerden izolasyonu için basit bir yöntem açıklıyoruz.
Method Article
Burada, uzamsal olarak farklı murin kolonik epitel yüzey hücrelerinin alttaki kript bazlı hücrelerden izolasyonu için basit bir yöntem açıklıyoruz.
Kolon mukozal dokusu, luminal antijenlere karşı hayati bir bariyer sağlar. Bu bariyer, basit kolumnar epitel hücrelerinin tek tabakasından oluşur. Kolon epiteli dinamik olarak ters çevrilir ve Lieberkühn kriptlerini içeren kök hücrede epitel hücreleri üretilir. Kript bazlarında üretilen progenitör hücreler, bağırsak lümenine dökülmeden önce bir hücresel farklılaşma sürecinden geçerek luminal yüzeye doğru göç eder. Bu süreçleri moleküler düzeyde incelemek için, kolon mukozasının mekansal olarak farklı iki bölgesinin mikrodiseksiyonu için basit bir yöntem geliştirdik; proliferatif kript bölgesi ve farklılaşmış yüzey epitel hücreleri. Amacımız, RNA ve protein izolasyonu için fare kolon mukozasından spesifik kript ve yüzey epitel hücre popülasyonlarını izole etmektir.
Kolon epitel ikamet kök hücreleri birkaç günde 1 doku Yenileyici ile son derece rejeneratif doku vardır. Rejenerasyon Bu işlem, bir proliferatif kök hücre bölmesinin bakım gerektirir. Zamanla, yeni üretilen kızı hücrelerinin çoğalma potansiyeli kaybeder ve bağırsak lümen yüzeyine doğru göç ederler. Göç ile tesadüf, progenitör hücrelerin olgun bariyer oluşturan enterositlerin veya mukoza üreten goblet hücrelerine farklılaşır. Bu farklılaşma programlarının başarısızlığı, iltihabik barsak hastalığı ve kolon kanseri 2,3 gözlenmiştir gibi epitelyal bariyer tehlikeye katkı düşünülmektedir.
Yukarıdaki işlemlerin detaylı bir çalışma kript-taban ve yüzey hücre popülasyonlarının izole edilmesi için metodolojileri gerektirecektir. Birden yöntemler benzersiz avantajlar ve dezavantajları, her biri mevcuttur. Intestinal epitelyal hücrelerin izolasyonu için güncel yöntemler, CHDeney koşulları, 4,5 göre, tüm kriptlerin, epitelyal levhalar, ya da tek hücreleri, izolasyonu ile sonuçlanarak elating maddeler ve mekanik ayrışma. Bu yüksek verim yöntemlerdir, fakat hücreler arası sinyal değişiklik doğal ortamından 6,7 temsil edebilir, bu koşullar altında rapor edilmiştir. Lazer yakalama mikrodiseksiyon mekansal farklı malzemenin toplanması için izin verir, ancak düşük molekül verim 8,9 ulaşır. İnsan kalın bağırsak dokusunda olarak, seri, yatay krio-bölümleme yöntemleri 10 geliştirilmiştir. Bununla birlikte, faregiller mukozal dokular, bu tekniğin, doğrudan dağıtımı ile ilgili bir engelleyici küçüktür. İnsanlarda, kolonda (kript-taban ve yüzey hücreleri arasındaki uzak) bağırsak crypt uzunlukları um 100-1000 ~ arasında 11 değişir. Farelerde, kript boyları um 50-300 ~ arasındaki (Şekil 1A bakınız). fare kript küçük boyutlu isola bir meydan okuma sunuyorMevcut protokolleri kullanarak, bu iki hücre popülasyonlarının yon.
Artık, düşük maliyetli, kript-baz izolasyonu için yüksek verimli bir yöntem tarif ve murin kolon dokusunda epitel hücre popülasyonu, yüzey. Bu şekilde hasat Doku daha sonra immünofloresan boyama, RT-PCR (Anlık-Polimeraz Zincir Reaksiyonu) ve western blotting de dahil olmak üzere, standart bir sonraki uygulamada, bir dizi analiz edilebilir.
Deneyler, yaşlan 10 ile 12 hafta arasında, C57BL / 6 fareleri kullanılmıştır. Hayvanları kullanan tüm prosedürleri gözden ve Emory Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Kurulu tarafından onaylanmış ve Sağlık kriterlerine National Institutes göre gerçekleştirilmiştir bulundu.
1. Deney Düzeneği
Distal Kolon Doku 2. Diseksiyon
Kesit için Kriyostat 3. Montaj Doku
Kolon doku kesitleri histolojik değerlendirme ve H & E 13 boyamak için işlenmiştir. Mukoza geleneksel kesit görünüşüdür Şekil 2A'da görülmektedir. Bazal alanlar ağırlıklı olarak dairesel muskularis oluşan muskularis eksterna, içerirler. Lümene doğru ilerleyerek, muscularis mukoza kript baz epitel hücreleri bitişik belirgindir, ara hücreleri doku ortasında, ve son olarak, yüzey hücre popülasyonları bağırsak lümenini karşı karşıyadır. Burada tarif edilen seri kesit yöntemi muscularis mukoza (Şekil 2C) ve ardından boyuna ve dairesel muscularis ilk (Şekil 2B) karşılaşılan şekilde bir yönlendirme korur. Görüntünün sol üst dışı kas interstisyel hücrelerin görünümünü unutmayın. Aşağı analiz aşağıda açıklanan için, kas bölümleri atılır. sonraki bölümlerde epitel hücreleri ve interstisyel doku içerirler (lamina propria), Kript baz hücreleri (Şekil 2D) ile başlanarak. Nedeniyle yakından paketlenmiş çekirdeklere koyu görünür kriptalarının, çoğunda merkezi lümenin olmadığına dikkat edin. Bu tabakalar, proliferatif bir bölme ihtiva etmektedir. geçiş hücreler sıkı belirgin santral lümen (Şekil 2E) ile bezlerini dolu görünür. Son olarak, yüzey hücre popülasyonları yüzü (Şekil 2F) tr inceledi epitel tek tabaka alanları ile, düzensiz bir yapıya sahiptir.
(Burada 14 tarif edildiği gibi), yukarıda tarif edildiği gibi seri bölümler, aynı zamanda immüno-floresan etiketlemesini ve konfokal mikroskopi için işlemden geçirilebilir. Şekil 2G çekirdekleri (mavi) ve hücre-hücre birleşme kısmı proteini zonula için boyanmış, daha sonra sabit ve% 100 metanol geçirgenleştirildi ve izole crypts gösterir occludens 1 (ZO-1, yeşil). Geleneksel kesit yönde, crypt ve yüzey hücre (Şekil 2G aynı anda izlenebilir (Şekil 2G) merkezinde, bir geçiş hücre popülasyonlarının seri kesit örneklerde görülebilir. Gelişmiş ZO-1 leke yüzey hücre popülasyonlarının (Şekil 2I ve J) görülür.
Çeşitli farklılaşma faktörleri kript-yüzey ekseni boyunca uzaysal bir şekilde ifade edilebilir olduğu bilinmektedir. Bu yüzey hücre popülasyonları açısından zenginleştirilmiş olduğu bilinen transkripsiyon faktörü Kruppel benzeri faktör 4 (Klf4) içerir. Geleneksel kesit yöntemleri kullanarak, Klf4 yüzeyi hücre popülasyonlarının (Şekil 2K) bakan lümeninin çekirdeğinde bulunan. Bu nedenle, Klf4 mRNA'nm temelde, yüzey hücresi popülasyonunda ifade edilir speküle etmişlerdir. Bunu test etmek için, seri kesitler toplanmış ve yüzey, geçiş ve kript-baz örneklerinin gruba ayrıldı. Subsequediğer yönden başkaları baskın, RNA, RNeasy kolonu ve DNAz muamelesi ile ek saflaştırma, standart Trizol ekstraksiyonu kullanılarak hasat edilmiştir. RNA örnek başına toplam RNA ug 5-10 arasındaki vermiştir 5 toplanmış ardışık kısmı, toplandı. Bu numuneler daha sonra Klf4 ve bir referans gen, TATA kutusu, bağlayıcı protein 1 (TBP-1) (Şekil 2 L) 14 hem de yarı-kantitatif gerçek zamanlı PCR tabi tutuldu. Şekil 2L gösterildiği gibi, TBP-1 normale döndükten sonra, yüzey hücreleri kript hücrelerde ifade edilir 8 kat Klf4 mRNA kadar ifade etmek için bulunmuştur. Benzer şekilde, Klf4 protein seviyeleri kript yüzeyi eksen boyunca mekansal düzenleme arzettiği bulunmuştur. 4 ° C'de 20 dakika süreyle liziz tamponu içinde, yukarıda tarif edilen ve daha sonra kuluçkaya yatırılır olarak seri bölümler havuzlandı. Bu örnek başına protein 200-250 mikrogram arasında vermiştir. Numuneler daha sonra, SDS-PAGE (Şekil 2 M) 15 analizler tabi tutulmuştur. Şekil 2M gösterildiği gibi, Klf4 srotein seviyeleri önemli ölçüde yüzey hücre popülasyonlarının daha yüksektir. Yukarıdaki bulgular kemirgen kolon mukozasından yüzey ve kript epitel hücrelerinin büyük miktarda izole etmek, bu protokolün yeteneğini göstermek.

Şekil 1: (A) şematik gösteren fare kolon mukozası ve dış kas tabakaları. Bizim yöntemi seri cryosectioning (10 um her) tarafından ayrı yüzey hücre ve kript-baz hücre popülasyonlarının toplamayı hedefliyor. Dış kas tabakaları atılır. (B) kript yüksekliği kolon (kript-baz ve yüzey tabakalara arasındaki mesafe) uzunluğu boyunca değişir. Veri noktaları bireysel kript ölçümleri ve semboller biyolojik çoğaltır bildiren (n = 4). (C) Kolon bölümleri, toplanan ikiye, ve bir silikon diseksiyon çanak üzerine tutturulmuş. Se (d) bir dokuanüsten 3 cm kadar traş makinesi bıçaklara arasında sıkıştırılmış ve kuru buz üzerinde dondurulmuştur BÖLÜMLERE GÖRE R. (E) Doku daha sonra önceden tesviye Ekim blok üzerine monte edilir. (F) Cryosections kaldırıldı ve görsel denetlenir.

Şekil 2:. Örnek veriler dairesel muscularis (cm) gösteren enine kesitte hematoksilin-eosin ile boyandı (A), kalın bağırsak dokusunda, muscularis mukoza (mm), kript-nokta hücreleri, geçici hücre ve yüzey hücreleri. (B - C) kolon kas tabakası. (D) Crypt-baz hücreleri. Merkezi bir lümen olmadığına dikkat edin. (E) Geçiş hücreleri. (F) Yüzey hücreleri. İzole kolon kript (G) İmmünfloresan boyama. ZO-1 (yeşil) ve çekirdek (mavi) kesit olarak görülmektedir. (HI) ZO-1 ve geçiş ve yüzey hücrelerinde nükleer boyanma. (J) ZO-1 boyama büyütülmüş görünümü. (K) Klf4 (yeşil) yüzey hücre popülasyonlarında zenginleştirilmiştir. (L) üç bölmeleri arasında Klf4 mRNA seviyelerinin real-time PCR değerlendirmesi. (E) bu hücre popülasyonunda Klf4 proteini düzeylerinin Western blot analizleri.
Kolon epitel hücre çoğalması ve farklılaşması katılan moleküler mekanizmalar tam olarak anlaşılamamıştır. Bu kolon epitel kriptlerin dibinde kök hücre bölmesinin hücresel sinyal ortamında anlayışımızda boşlukları içerir. Enterosit farklılaşmasını altında yatan süreçlerin artan bir ilgi vardır. Örneğin, in vivo farklılaşma anlayışı in vitro primer intestinal sistemleri 16 üretmeyi amaçlayan çalışmalar için bir kriter olarak gerekli arttı.
Yukarıdaki prosedür ekstra dikkat gerektiren çeşitli adımları içerir. Öncelikle, dondurulmuş doku segmentinde etrafında kenarları (bölüm 3.2'de anlatıldığı gibi) kaldırarak diseksiyon ve donma sırasında kıvrılma doku kenarları olarak gereklidir. Bu kenarları sonuçları taşımak için başarısızlık yüzeyi ve kript baz hücrelerinin karışık nüfusu. Önceden soğutulmuş, tesviye Ekim blokta doku montaj da esastır. Tonun protokolü her bir havuz bölümlerin sayısını değiştirerek distal kolon diğer alanlarda adapte edilebilir. Şekil 1B 'de gösterildiği gibi Örneğin, mukozal kript uzunluğu 150-300 um arasında değişir. Anüsten 4 cm 6 cm arasında bölgeyi incelemek Bu nedenle, bölme sayısı Önemlisi 30'a 15'e yükselmiştir gerektiğini, bu protokol proksimal kolon için tavsiye edilmez (7 cm 9 cm) nedeniyle kıvrımları ile ( Seri kesit ile ayrı yüzeyi ve kript-baz hücrelerine imkansız hale lümenine uzanan plika obliquae).
Seri kesit teknikleri kript-temel çalışma ve insanlarda epitel hücre popülasyonlarının yüzey kullanılmıştır. Ancak, bizim protokol nedeniyle fare doku küçük boyutu için gerekli olan ek adımlar ekler. Yukarıdaki protokol genetik uysal fare sistemlerinde kript tabanı ve yüzey epitel hücre popülasyonunun soruşturma sağlayacak öneriyorum. Gerçekten de, bir araya getirilmiş bölümler Yield yüksek kaliteli protein ve RNA uygun aşağı analizi. Gelecekteki uygulamalar, hücre sinyal yolları veya kromatin immunoprecipitation çalışma içerebilir. Bununla birlikte, yukarıda tarif edilen alternatif yöntemler birkaç gibi, elde edilen bölümler epitelial be interstitial lamina propriya hücrelerinin bir karışımını içeren, dikkat edilmelidir. Sonuç olarak, burada tarif edilen bir protokol murin kolon mukozası uzamsal olarak ayrı bölgelerde moleküler proseslerin analizi için hızlı, yüksek verimli bir yöntem temin etmektedir.
Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur
Ulusal Sağlık Enstitüleri (DK55679 tarafından desteklenir ve A.N.'ye DK59888). Winship Kanser Enstitüsü kapsamlı kanser merkezi hibesi, P30CA138292 Emory Üniversitesi Entegre Hücresel Görüntüleme Mikroskobu Çekirdeği ve Amerika Crohn ve Kolit Vakfı Kariyer Geliştirme ödülü CTC'ye ve AEF'ye Burs Ödülü.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Microtome | Leica Biosystems, Nussloch Almanya | CM 1510-3 | |
| MyiQ gerçek zamanlı PCR dedektörü | BioRad | ||
| LSM 510 | Carl Zeiss | Konfokal mikroskop | |
| OCT | Doku-Tek, Sakura Finetek, Torrance CA | 4583 | |
| kriyo-kalıp | Doku-Tek, Sakura Finetek, Torrance CA | 4557 | 25mmx20mmx5mm |
| Yüksek profilli mikrotom bıçağı | Leica Biosystems, Nussloch almanya | 818 | |
| GEM endüstriyel bıçaklar | Amerikan Güvenlik Tıraş Bıçakları | 62-0314 | |
| Sylgard silikon elastomer taban | Dow Corning, Midland MI | 3097358 | |
| 27 1/2 g iğne | Becton-Dickinson, Franklin Lakes, NJ | Diseksiyon için 305109 pimleri | |
| TRizol | Life Technologies | 15596018 | |
| Rneasy | Qiagen | 74104 | |
| DNAse | Qiagen | 79254 | |
| Antikor ZO-1 | Canlandırıcı | 187430 | |
| Antikor KLF4 | Hücre Sinyali | 4038S | |
| Antikor mGAPDH | Sigma | G8795 | |
| Antikor İkincil Alexa konjugatı | Invitrogen | A11034 | 488 anti-tavşan |
| Antikoru İkincil HRP konjugatı | Jackson | 111/115-001-003 | tavşan / fare ve nbsp; |
| Topro-3 | Invitrogen | T3605 | |
| HANKs dengeli tuz tamponu | Yaşam Teknolojileri | 14025092 | |
| RIPA lizis tamponu | 50mM Tris-HCl pH 7.4 150mM NaCl %1 NP40 %0.25 Na-deoksikolat | ||
| astar TBP | |||
| astar TBP 5'GATGACTGCAGCAAATCGCTT | |||
| astar KLF4 | 3'TGTGACTATGCAGGCTGTGGCAAA | ||
| astar KLF4 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission