RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
tr_TR
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Bu protokol, deri keratinositlerin fare modellerinden izole edilmesi, metal etiketli antikorlarla lekelenme ve farklı hücre döngüsü aşamalarında ilgi proteinlerinin ifade desenini profil için kitle sitometri tarafından lekelenmiş hücreleri analiz etmek için nasıl açıklar.
Bu protokolün amacı, fare derisinin epidermis izolasyonlu tek hücreleri kullanarak bir hücre döngüsüne bağımlı bir şekilde protein ifade değişikliklerini algılamak ve ölçmek için. Yedi önemli adım vardır: dermis epidermis ayrılması, epidermis sindirim, cisplatin ile epidermal hücre nüfus boyama, örnek barkodlama, hücre döngüsü işaretçileri ve proteinleri için metal etiketli antikorlar ile boyama faiz, kütle sitometri tarafından metal etiketli antikorların tespiti, ve çeşitli hücre döngüsü aşamalarında ifade analizi. Histolojik yöntemler üzerinde bu yaklaşımın avantajı, hücre döngüsünün farklı aşamalarında tek bir hücrede > 40 farklı işaretçileri ifade deseni tahlil potansiyeldir. Bu yaklaşım, histolojik/görüntüleme yöntemlerinden daha ölçülebilir olan protein ifadesinin çok değişkenli korelasyon analizine de izin verir. Bu protokolün dezavantajı, tek hücrelerin süspansiyonunun gerekli olduğu, bu da doku bölümlerinin boyama tarafından sağlanan konum bilgilerinin kaybına neden olmaktadır. Bu yaklaşım da ham hücre süspansiyonları farklı hücre türlerini tanımlamak için ek işaretçileri eklenmesi gerektirebilir. Bu protokolün uygulanması hiperplastik cilt hastalığı modellerinin analizinde belirgindir. Dahası, bu protokol, belirli alt tür hücrelerin analizi için uyarlanabilir (örn., kök hücreler), köklere özgü antikorların ilavesi ile. Bu protokol Ayrıca diğer deneysel türlerin cilt hücrelerinin analizi için uyarlanabilir.
Gen ifadesinin hücre döngüsü aşamaları ile korelasyon, kanser gibi hiperplastik hastalıkların hayvan modellerinin analizinde bir zorluk olarak kalır. Bu zorluk bir parçası proliferasyon işaretçileri ile ilgi proteinlerinin (POı) ortak algılanması olduğunu. Proliferatif hücreler G1, S, G2 ve M. Ki67 dahil olmak üzere çeşitli hücre döngüsü aşamalarında bulunabilir ve proliferasyon en sık kullanılan belirteçleri biridir ve hücre döngüsünün tüm aşamalarında ifade edilir. Hem insan hem de fare dokularında1,2,3analizinde yaygın olarak kullanılmıştır. Ancak, diğer genel proliferasyon işaretçileri gibi, Ki67 bireysel hücre döngüsü aşamalarını ayırt etmez. Daha hassas bir yaklaşım, bromodeoxyuridine (BrdU) gibi, genomu (örn., S-faz)4,5' i aktif olarak çoğalan hücrelere, thymidin nükritit analoglarının birleştirilmesini kullanır. Nükl analoglarının kullanımına yönelik bir dezavantajı, analizden önce hayvanları saatlerce yaşamaları için onları yönetmeniz gerekir. Ki67 ve BrdU genellikle antikor kullanımı ile sabit doku bölümlerinde algılanır. Bu yaklaşımın bir avantajı, POI 'nin konumunun doku mimarisi içinde (örn. Cilt epidermis bazal tabakası) tespit edilebilir olmasıdır. Bu yaklaşım da gen ifadesinde değişikliklere yol açabilir doku ayrışma gerektirmez. Bir dezavantajı, doku fiktosit veya EKIM dondurulmuş veya parafin sekleme için doku işlenmesi antikor hedefleri (yani, antijenler) okclude olabilir. Antijenlerin alınması genellikle ısı veya doku sindirimi gerektirir. Boyama yoğunluklarını ölçmek de zor olabilir. Bu, boyama, kesit kalınlığı, sinyal algılama ve deney giriş önyargı varyasyonları kaynaklanmaktadır. Dahası, çoğu tipik laboratuar kurulumunda aynı anda sınırlı sayıda Marker tespit edilebilir. Henüz, daha yeni Multiplex boyama yaklaşımlar bu sınırlamaları aşmak için söz; örnekler görüntüleme kütlesi sitometri ve tyramid sinyal amplifikasyon6,7.
Akış cytometri Proliferasyona hücreleri algılamak için başka bir güçlü teknolojidir. Aynı hücrelerde işaretçilerin Multiplex tespiti için izin verir ama çoğu olmayan hematopoetik hücre türleri için doku ayrışma gerektirir. Proliferasyon hücrelerinin analizi, DNA 'Yı bağlayan boyaların kullanımı ile rutin olarak yapılır (örn., Propidium Iyodide (PI))8. Akış sitometri Ayrıca BrdU kuruluşunda9algılanması ile birleştiğinde hücre döngüsü aşamalarının daha hassas bir şekilde belirlenmesine izin verir. Güçlü bir yaklaşım olsa da, BrdU/PI akış sitometri dezavantajları vardır. Faz spesifik antikorların eklenmesi olmadan G2/M ve G0/G1 aşamalarını çözemeyebilir. Ancak, kullanılabilecek antikorların sayısı hücresel autofluorescence ile sınırlıdır, fluorophore emisyonları spektral yayılma, ve tazminat kontrolleri kullanımı. Bu sınırlama, hücre döngüsü işaretleyicilerinin POI 'ler ile ifade edilmesini daha zorlu ve zahmetli bir şekilde işaretler. Daha facile bir yaklaşım kitle sitometri10,11kullanmaktır. Bu teknoloji, dar algılama yelpazesine sahip metal konjuge antikorları kullanır. Hücreler metal etiketli antikorlar ile lekelendikten sonra, buharlaştırılmış ve cytometri zaman-of-Flight (CyTOF) kütle spektrometresi tarafından algılanan metaller. Bu özellikler nedeniyle kitle sitometrisi, mevcut platformları10,11kullanarak > 40 farklı işaretçinin Multiplex algılamasını sağlar. Buna ek olarak, numune-Numune boyama değişkenliği azaltarak değerli antikorların tasarrufuna neden metaller ile barkod örnekleri mümkündür. Öte yandan, kitle sitometrisi çeşitli dezavantajları vardır. Non-kan türetilen hücreler için ticari olarak kullanılabilir metal etiketli antikorlar sınırlı sayıda vardır. DNA içeriğinin ölçülme özelliği, floresan DNA boyalarının kullanımına kıyasla daha az hassastır ve kitle sitometri floresan Akış sitometrisi ile karşılaştırıldığında düşük dinamik sinyal algılama aralığına sahiptir.
Burada açıklanan protokol, yeni izole keratinositlerden (KCs) gelen hücre döngüsü dinamiklerini fare derisinden analiz etmek ve kitle sitometrisi kullanarak bu hücrelerde hücre döngüsünün spesifik protein ifadesini karakterize etmek için tasarlanmıştır. Bu protokol aynı zamanda kültürlü hücrelerle de kullanılabilir veya diğer hücre türlerine adapte edilebilir.
Colorado Üniversitesi Anschutz tıp Kampüsü ' Kurumsal hayvan bakımı ve kullanım Komitesi bu protokolde açıklanan hayvan deneylerini onayladı.
1. preparatlar
2. IDU kuruluş tarafından S faz etiketleme
3. hücreleri etiketleme için yalıtım
4. canlı/ölü hücreleri belirlemek için Cisplatin etiketleme
5. sisplatin etiketli hücrelerin tespit edilmesi (opsiyonel)
6. numunelerin barcoding (isteğe bağlı ama önerilir)
7. kütle sitometri için hücrelerin etiketlenmesi
8. kütle sitometri veri dosyalarının işlenmesi ve Analizi
Tablo 1 , Yetişkin fare kulağı (Şekil 1) ve yenidoğan cildin patolojik olmayan koşullarda beklenen hücre verimleri ve canlılığı gösterir. Tablo ayrıca Mixed C57/126 arka planda hayvanların temsili verilerini gösterir. Diğer suşların cildin benzer hücre verimleri ve yeteneklerine neden olacağını bekleniyor. Yaklaşık verim cildin yüzey alanına bağlıdır ve yenidoğan cildin daha büyük sayıda hücre gerektiren deneyler için daha iyi bir seçim olacağını gösterir (Tablo 1). Düşük verim veya azalma (<% 50) Cilt bütünlüğünü azaltmak veya hücre ölümü teşvik sindirim veya deneysel koşullar ile ilgili sorunları gösterir. Uygun medya ve takviyeleri ile kültür hücreleri KC preparatları kalitesini değerlendirmek yardımcı olabilir17.
Normalleştirme20 ve FCS dosyaları deconvulation18 aşağıdaki, veri gating ilgi epidermal hücre nüfus tanımlayacak ve bireysel hücre döngüsü fazları DemarK (Şekil 2). 191IR vs 193IR kanallarını karşılaştıran iki değişkenli grafiklerde, sağlam hücreler sağ üst dörtgende (Şekil 2a) Gated edilebilir. Olay uzunluğu vs 191IR çizmek ve 191IR ekseni yakınında sıkı bir hücre kümesi için seçme tek hücreleri demarks. Uygun hücreler düşük 195PT seviyeleri ile hücreler için gating tarafından 195PT vs 193IR Plot bir arsa seçilir. Şekil 2a 'da gösterilen örnek, enkaz ve artan sisplatin etiketlenmemiş hücrelerin varlığı vardır. Bu örnek aşırı sindirilmiş olduğunu gösterebilir, sert ele, veya buz veya RT için çok uzun kitle sitometri için boyama önce sol. Doku-kültürlü hücrelerden profiller genellikle 195PT negatif hücrelerin daha yüksek yüzdeleri verir (Şekil 2B). Alternatif olarak, indüksiyon hücresi ölümü deneysel modelin ve/veya koşulların bir özelliği ise 195PT pozitif hücrelerin varlığı beklenebilir.
İdeal olarak, faiz popülasyon tanımlayan işaretçileri belirli hücre türlerinin analizinde dahil edilmelidir. Örneğin, ham KC süspansiyonları içinde bulunması beklenen immün hücreler, hematopoetik hücreleri algılayan bir CD4523 antikor eklenmesi ile tespit edilebilir (Şekil 2C). Proliferasyon antikor paneli13ile ilgili olarak, IDU vs Cyclın B1 grafik hücre döngüsü aşamalarını giderir (Şekil 2C) standart brdum/PI akış Plot benzer (Şekil 2D), S-faz tespiti için Izin, G0/G1 ve G2/M hücre Nüfus. IDU vs pHH3 çizimleri, yüksek pHH3 pozitifliği M faz hücrelerini tanımlar. Son olarak, yüksek pRB sinyali üzerinde G0/G1 hücreleri gating G0 (parlak) G1 hücrelerinden ayırt edebilirsiniz (Şekil 2C, en Panel sol).
Farklı hücre döngüsü aşamalarını tanımladıktan sonra, farklı hücre türleri veya deneysel koşullar için hücre döngüsü profillerinin grafik gösterimini oluşturmak mümkündür. Örneğin, Şekil 2' de gösterilen KC SÜSPANSIYONUNUN CD45-vs CD45 + hücre nüfuzunu (Şekil 3A) karşılaştırırken farklı hücre döngüsü profilleri ortaya çıkar. Beklendiği gibi CD45-grubunda bulunan hiperplastik KCs daha az hücre vardı G0 ve daha fazla hücre S, G2, ve M faz3. Buna karşılık, aynı örnekten bağışıklık hücreleri G0 ve G1 önemli nüfus vardı. Hücre döngüsü profillerine ek olarak, hücre döngüsüne bağımlı bir şekilde Gen ifadesinin karakterizasyonu de mümkündür. Örneğin, EGFR ve mTOR/PI3K sinyallerini tanımlamanıza yardımcı olan Fosfo proteinleri Şekil 3Aiçin sunulan verilerde analiz edildi. CD45-vs CD45 + hücrelerinin G1 aşamalarının analizi, EGFR ve mTOR/Pı3K sinyalizasyon proteinleri için benzer bir profil ortaya koymuştur, ancak pS6 ve pEGFR pozitif hücrelerin yüzdesi küçük farklılıklar ortaya çıkmıştır (Şekil 3B). Benzer yaklaşımlar, hücre döngüsünün farklı aşamalarında diğer sinyalizasyon yolu proteinlerinin veya hücresel süreçlerin ifadesini karakterize etmek için uyarlanabilir.

Şekil 1 : Sindirim için fare kulak cildinin hazırlanması. (A) ilk olarak, hayvandan kulak çıkarın ve temiz bir petri tabak düz yatıyordu. (B) eğri hassas forseps kullanarak kulağın bir tarafını orta veya kenar üzerinde tutun. (C) üzerinde Flip ve başka bir forseps çifti kullanarak ve hafifçe kulak gözyaşı kadar ayrı kulakların yarısını çekin. (D) iki yarıya bölünene kadar çekmeye devam edin. (E) çözüm dokunmadan dermis tarafı ile ayrışma medyada kulak yarıya float. Ölçek çubuğu = 2 mm. Bu rakam daha büyük bir sürümünü görüntülemek Için lütfen buraya tıklayın .

Şekil 2 : Kitle sitometri verisi Için gating stratejisi. Bu figürdeki veriler, önceden açıklandığı gibi forbol Ester TPA ile tedavi edilen deneysel bir hayvandan oluşturuldu3. TPA cilt iltihabı indükler bir PKC aktivatörü24. (A) paneller, barkodlu veri normalleştirme ve deconvolution sonra ilk gating stratejisi gösterir. Olay uzunluğu, 191ır,193IR ve 195PT kanallar üzerinde gating tarafından, bozulmamış, tek ve uygulanabilir hücreler için seçmek mümkündür. (B) insan SCC SRB-P93 hücre DMSO ile tedavi ve daha sonra kitle sitometri için lekelenmiş. Veri (A) olarak Gated ve çizim bu örnekteki canlı hücrelerin düzeylerini gösterir. (C) Lineage işaretçileri eklenmesi ilgi hücre nüfus seçimi için izin verir. Bu örnekte, (A) ' dan gelen uygun hücreler, hematopoetik hücreleri dışlamak için olay uzunluğuna karşı CD45. Gating CD45-IDU vs CYCLıN B1 birleşmesi için hücreler S, G0/G1 ve G2/M hücre nüfus tanımlaması sağlar. PHH3 yüksek hücrelerin seçimi M faz tanımlar, ancak pRB pozitifliği için G0/G1 Analizi G1 hücrelerinde tanımlar. (D) Arsa, floresans bazlı Akış sitometrisi Ile BrdU kuruluşu ve PI (DNA içeriği) tespiti ile hücre döngüsü analizinin temsili sonuçlarını gösterir. Gösterilen veriler insan Colo163 SCC hücreler BrdU ile yetiştirilen 1 h daha önce açıklandığı gibi3. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.

Şekil 3 : Hücre döngüsü profillerinin ve faza özgü protein ifadesinin karakterizasyonu. (A) CD45-vs CD45 + hücreleri için Şekil 2 ' den örnek olarak hücre döngüsü profilleri belirlendi. (B) CD45-(turuncu) ve CD45 + (mavi) hücrelerinde fosho spesifik antikorlarla G1 aşamalarının ANALIZI, EGFR ve mTOR/PI3K sinyalizasyon yollarının işaretçileri için benzer ifade profillerini ortaya koymuştur. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
| Doku | Alan | Hücre verimi | Canlılık |
| Fare kulağı | 225-230 mm3 | 1-2x106 | 70-90% |
| Neonatal cilt | 1000-1100 mm3 | 5-10x106 | 80-99% |
Tablo 1: tipik hücre verimi ve yetişkin fare kulak ve yenidoğan cilt elde edilmesi. Trypan mavi dışlama tarafından hücre sayıları ve canlılık n = 7 8-10 hafta eski yetişkin fare kulakları veya n = 7 P3 yenidoğan derileri hasat kulak KCS ortalamasını aldı.
Yazarların ifşa etmesi gereken hiçbir şey yok.
Bu protokol, deri keratinositlerin fare modellerinden izole edilmesi, metal etiketli antikorlarla lekelenme ve farklı hücre döngüsü aşamalarında ilgi proteinlerinin ifade desenini profil için kitle sitometri tarafından lekelenmiş hücreleri analiz etmek için nasıl açıklar.
Bu iş için destek, Dermatoloji bölümü, Colorado Üniversitesi ve Colorado Üniversitesi (UC) Cilt Hastalıkları Merkezi Morfoloji ve phenotyping çekirdekleri (NıAMS P30 AR057212) rejeneratif tıp için Gates merkezi geldi. Yazarlar UC Kanser Merkezi akış Cytometri paylaşılan kaynak ve destek Grant (NCı P30 CA046934) kitle sitometrenin çalışması için kabul ve Karen Helm ve Christine Childs için çekirdek akış ve kitle sitometrik üzerinde uzman tavsiyeler için minnettar Teknik.
| 12 oyuklu plaka | Hücre Tedavisi | 229512 | |
| Intercalator solüsyonu | Fluidigm | 201192A | 125 & M - Ir interkalatör çözeltisi |
| Paraformaldehit | Elektron Mikroskobu Bilimleri | 30525-89-4 | 16 % PFA |
| Süzgeç kapağı akış tüpleri | Fisher/Corning | 352235 | 35 & mikro; m gözenek boyutu |
| Hücre elek | Fisher | 22363547 | 40 μ m gözenek boyutu |
| Hücre ayrıştırma çözeltisi | CELLnTEC | CnT-ACCUTASE-100 | Accutase |
| İyot Çözeltisi | ThermoFisher/Purdue | 67618-151-17 | Betadine %7.5-iyot cerrahi ovma |
| Barkod geçirgenlik tamponu | Fluidigm | 201060 | Cell-ID 20-Plex Pd Barkodlama Kiti |
| Barkodlar | Fluidigm | 201060 | Cell-ID 20-Plex Pd Barkodlama Kiti |
| pH şeritleri | EMD | 9590 | colorpHast |
| DMEM | Hyclone | SH30022.01 | Dulbecco' s Modifiye Eagle Media |
| İnce forseps | Dumont & Fils | 0109-5-PO | Dumostar #5 |
| Kavisli hassas forseps | Dumont & Fils | 0109-7-PO | Dumostar # 7 |
| Kalibrasyon Boncukları | Fluidigm 201078 | EQ Dört Element Kalibrasyon | |
| Boncukları HBSS | Gibco | 14175-095 | Hank'in Dengeli Tuz Çözeltisi |
| Su | Fisher | SH30538.03 | Hyclone Moleküler Biyoloji sınıfı su |
| İyododeoksiüridin | ve nbsp; Sigma | I7125 | IdU |
| Cryo şişeleri | ThermoFisher | 366656PK | iç dişli |
| Hücre Boyama tamponu | Fluidigm | 201068 | Maxpar Hücre Boyama tamponu |
| Düzeltme ve Perm tamponu | Fluidigm | 201067 | Maxpar Fix & Perm tamponu |
| Düzeltme I tamponu | Fluidigm 201065 | Maxpar Fix I tamponu | |
| Fosfat tamponlu tuzlu su | Rockland | MB-008 | Metal içermeyen 10x PBS |
| izopropanol dondurma kabı | ThermoFisher | 5100-0001 | Mr.Frosty |
| Sodyum hidroksit | Fisher | BP359-500 | NaOH |
| Petri kabı | Kord-Valmark | 2900 | Genesee 32-107 tarafından sağlanan; |
| 15 mL konik | Olympus/Genesee | 28-101 | |
| 50 mL konik | Olympus/Genesee | 28-106 | |
| 6 oyuklu | plakalı Hücre Tedavisi | 229506 | |
| Sisplatin | Sigma | 479306 | |
| Dispase II | Sigma/Roche | 4942078001 | |
| DMSO | Sigma | D2650 | |
| FBS | Atlanta Biologicals | S11150 | |
| Hidroklorik asit | Fisher | A144-212 | |
| Nükleer Antijen Boyama ve geçirgenlik tamponu | Fluidigm | 201063 | |
| Nükleer Antijen Boyama tamponu | Fluidigm | 201063 | |
| Tripan mavisi | Sigma | T8154 | |
| Tüberkülin şırıngası | BD | 309626 | |
| Tip IV Kollajenaz | Worthington Biyobilim | CLSS-4 |