Bu protokol, nöral krest hücrelerinin hyaluronan bakımından zengin hücre dışı matrise in vivo göçünde rol oynayan moleküllerin fonksiyonel analizi için uygun bir in vitro migrasyon deneyini özetlemektedir.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Bu protokol, nöral krest hücrelerinin hyaluronan bakımından zengin hücre dışı matrise in vivo göçünde rol oynayan moleküllerin fonksiyonel analizi için uygun bir in vitro migrasyon deneyini özetlemektedir.
Nöral krest hücreleri (NCC'ler), nöral tüpün dorsal bölgesinden kaynaklanan yüksek oranda göçmen hücrelerdir. NCC'lerin nöral tüpten göçü, NCC üretimi ve ardından hedef bölgelere doğru göçleri için önemli bir süreçtir. Çevreleyen nöral tüp dokuları da dahil olmak üzere NCC'lerin göç yolu, hyaluronan (HA) bakımından zengin hücre dışı matriksi içerir. Bu çalışmada, nöral tüpten HA bakımından zengin bu çevre dokulara NCC migrasyonunu modellemek için, HA (ortalama moleküler ağırlık: 1.200-1.400 kDa) ve kollajen tip I'den (Col1) oluşan karışık bir substrat migrasyon testi yapılmıştır. Bu migrasyon testi, NCC hücre hattının, O9-1 hücrelerinin, karışık substrat üzerinde yüksek oranda göçmen olduğunu ve HA kaplamasının göç sırasında fokal adezyonlar bölgesinde bozulduğunu göstermektedir. Bu in vitro model, NCC göçünde yer alan mekanik temelin daha fazla araştırılması için yararlı olabilir. Bu protokol, NCC göçünü incelemek için farklı substratları iskele olarak değerlendirmek için de geçerlidir.
Nöral krest hücreleri (NCC'ler), gelişmekte olan embriyolarda bulunan multipotent bir hücre popülasyonudur ve nörülasyon sırasında nöral plak sınırından köken alırlar. Periferik sinir sistemi, kardiyovasküler sistem, kraniyofasiyal dokular ve iskelet1 dahil olmak üzere çeşitli dokuların oluşumuna katkıda bulunurlar. Nöral plak sınırında indüksiyon ve NCC spesifikasyonundan sonra, NCC'ler nöroepitelden göç eder ve NCC kaynaklı doku bölgelerine doğru göç eder1.
Hyaluronan (HA), hücre dışı matriksin (ECM) bir bileşeni olarak çeşitli dokulara dağılmış sülfatlanmamış bir glikozaminoglikandır. HA'nın embriyo gelişimindeki önemi, hyaluronan metabolizmasından sorumlu genlerin ablasyonu yoluyla model sistemlerde gösterilmiştir. Örneğin, Xenopus'taki hyaluronan sentaz genlerindeki (Has1 ve Has2) mutasyonların NCC migrasyon kusurlarına ve kraniyofasiyal malformasyon2'ye yol açtığı bulunmuştur. Ek olarak, HA bağlayıcı proteoglikanlar, agrekan ve versikanın, NCC migrasyonu3 üzerinde inhibitör etkiler gösterdiği bildirilmiştir. Farelerde, Has2 ablasyonu endokardiyal yastık oluşumunda ciddi kusurlara yol açarak gebeliğin ortasında (E9.5-10) öldürücülük 4,5,6 ile sonuçlanır.
Bir hücre yüzeyi hyaluronidaz olan transmembran protein 2'nin (Tmem2), yakın zamanda, yapışma bölgelerinde matriksle ilişkili HA'yı çıkararak integrin aracılı kanser hücresi yapışmasını ve göçünü teşvik etmede kritik bir rol oynadığı gösterilmiştir 7,8. Daha yakın zamanlarda, Inubushi ve ark.9, Tmem2'deki bir eksikliğin, NCC göçü / göçü ve sağkalımındaki anormallikler nedeniyle ciddi kraniyofasiyal defektlere yol açtığını göstermiştir. Önceki çalışmada9, NCC oluşumu ve migrasyonu sırasında Tmem2 ekspresyonu analiz edilmiştir. Tmem2 ekspresyonu, NCC delaminasyon bölgesinde ve Sox9-pozitif NCC'lerin göç etmesinde gözlendi (Şekil 1). Ek olarak, Tmem2-tükenmiş fare O9-1 nöral krest hücrelerini kullanarak, çalışma, Tmem2'nin in vitro ekspresyonunun, O9-1 hücrelerinin fokal adezyonlar oluşturması ve HA içeren substratlara göçleri için gerekli olduğunu göstermiştir (Şekil 2 ve Şekil 3)9.
Bu sonuçlar, Tmem2'nin NCC yapışması ve HA bakımından zengin ECM yoluyla migrasyon için de önemli olduğunu güçlü bir şekilde göstermektedir. Bununla birlikte, HA bakımından zengin ECM içindeki NCC yapışması ve göçünün moleküler mekanizması hala belirsizdir. Bu nedenle, HA bakımından zengin ECM içinde NCC yapışmasını ve göçünü tam olarak araştırmak için bir in vitro kültür deneysel sistemi kurmak gereklidir.
Hücre göçünü test etmede kullanılan sayısız yaklaşımdan, hücre yarası kapatma temelli tahlil, fizyoloji ve onkoloji alanlarında sıklıkla kullanılan basit bir yöntemdir10. Bu yaklaşım, in vivo fenotiple ilgisi nedeniyle yararlıdır ve hücre göçü sırasında ilaçların ve kemoattractanların rollerinin belirlenmesinde etkilidir11. Hem tüm hücre kütlelerinin hem de tek tek hücrelerin migrasyon kabiliyetini, zaman içindeki hücre boşluk mesafelerini ölçerek değerlendirmek mümkündür11. Bu makalede, nöral tüpü çevreleyen HA bakımından zengin dokulara NCC migrasyonunu modellemek için modifiye edilmiş in vitro yara kapatma temelli bir tahlil tanıtılmıştır. Bu prosedür, ECM iskelesinin NCC göçündeki rolünü analiz etmek için farklı ECM bileşenlerini (yani, kollajenler, fibronektin ve laminin) incelemek için de geçerlidir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Tüm prosedürler Osaka Üniversitesi Diş Hekimliği Enstitüsü Hayvan Etik Kurulu tarafından onaylanmıştır.
1. Fare kranial nöral krest hücrelerinin kültürü
NOT: Bu çalışmada kullanılan nöral krest hücre hattı, başlangıçta Wnt1-Cre'den türetilen O9-1 hücrelerini içerir; E8.5 fare embriyolarından izole edilen R26R-GFP eksprese eden hücreler12 (tartışmaya bakınız). O9-1 hücrelerini kültürlemek için burada açıklanan yöntem, daha önce belirlenmiş bir protokol13'ü izler.
2. HA/Col1 kaplı tabağın hazırlanması
NOT: HA / Col1'i cam tabanlı tabaklara kaplamanın orijinal yöntemi Irie ve ark.7 tarafından önerilmiştir.
3. HA/Col1 kaplı çanak üzerinde migrasyon testi
NOT: Col1/HA substratlarında tanımlanmış 500 μm hücresiz boşluklar kullanılarak yara kapatma bazlı bir tahlil, 2 kuyucuklu kültür ekleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir (bkz. O9-1 hücreleri, HA'nın hücredışı boşlukta yapışması ve bozulması için gerekli olan Tmem2'yi eksprese eder 9 (Şekil 2 ve Şekil 3).
4. Veri analizi
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Burada açıklanan protokol kullanılarak Col1 ve yüksek moleküler ağırlıklı HA'dan (ortalama moleküler ağırlık: 1.200-1.400 kDa) oluşan karışık substratlar üzerinde bir migrasyon testi yapıldı. Boşluğun sınırındaki O9-1 hücrelerinin HA bakımından zengin boşluğa kolayca göç ettiği bulunmuştur (Şekil 4). Bir FA belirteci olan vinkülin14 için immün boyama, O9-1 hücrelerinin HA yıkımı bölgelerinde fokal adezyonlar (FA'lar) oluşturduğunu doğruladı (Şekil...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Çeşitli ECM bileşenleri NCC göçünü/göçünü düzenler. Örneğin, HA, NCC göçünü 2,15 pozitif olarak düzenler. İlginç bir şekilde, bir hücre yüzeyi hyaluronidaz olan Tmem2'nin genetik fare modellerine dayanan bir çalışma, NCC migrasyonunda HA bozunmasının gerekliliğini aydınlatmıştır9. Kollajenler ayrıca nöral tüp16'yı çevreleyen ECM'de de bol miktarda bulunur. Küçük bir lösin bakımından zengin proteoglikan olan Decorin'...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazar, hiçbir rakip çıkar olmadığını beyan eder.
Fumitoshi Irie ve Yu Yamaguchi'ye bu yöntemin oluşturulmasındaki teşvikleri ve nazik önerileri için büyük teşekkürlerimi sunuyorum. Bu çalışma, Japonya Bilimi Geliştirme Derneği'nden (#19KK0232 T.I.'a, #20H03896 T.I.'a) bilimsel araştırma programları için hibe yardımı ile desteklenmiştir. HA'nın cam substratlar üzerine kaplanması ve substratlar üzerindeki in situ HA bozunma tahlilleri için orijinal yöntem Yamamoto et al. (2017) 8'de tarif edilirken, HA / Col1 karışık substratlarının hazırlanması için yöntem Irie et al. (2021) 7'de açıklanmıştır.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 10cm hücre kültürü kabı | CORNING | Cat. 353003 | |
| 1X PBS | Millipore Kedi | . Hayır. BSS-1005-B | |
| 2 oyuklu kültür ekleri | ibidi | Cat. 80209 | |
| Alexa 555 etiketli keçi anti-fare IgG | Invitrogen | Cat. A21422 | Keçi türevi anti-fare ikincil antikoru |
| otomatik hücre sayacı | Bio-Rad | Cat. Hayır. TC20 | |
| CELLBANKER | ZENOGEN PHARMA | Cat. 11910 | Hücre dondurma ortamı |
| kollajen tip I | Sigma Cat | . No. 08-115 | |
| Komple ES Hücre Orta | Kırlangıç Kedisi | . Hayır. ES-101-B | |
| DAPI | Invitrogen | Cat. 10184322 | |
| Dulbecco' s Modifiye Eagle Medium | Gibco | Cat. 11971025 | |
| Fetal Sığır serumu | Gibco | Cat. 10270106 | |
| floresan mikroskobu | Keyence | Cat. Hayır. BZ-X700 | |
| Floresan etiketli HA | PG Araştırma | FAHA-H2 | |
| Glas alt çanak | Iwaki | Cat. 11-0602 | |
| glutaldehit | Sigma | Cat. Hayır. G5882 | |
| Matrigel | Balıkçı Kedisi | . Hayır. CB-40234 | Bazal membran matris |
| monoklonal anti-vinkülin antikoru | Sigma | Cat. Hayır. V9264 | |
| montaj ortamı | Dako | S3023 | |
| Normal keçi serumu | Fisher | Cat., 50062Z | |
| O9-1 hücreleri | Millipore | Kedi. Hayır. SCC049 | |
| Paraformaldehit | Sigma Kat | . 158127 | |
| trietoksisilan | Sigma Kedisi | . 390143 | |
| tripsin-EDTA | Millipore Kedisi | . Hayır. SM-2003-C |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.