Here, we present a protocol for cell transplantation of zebrafish skeletal muscle and embryonal rhabdomyosarcoma (ERMS) into adult immune compromised rag2E450fs homozygous mutant zebrafish. This protocol allows for the efficient analysis of regeneration and malignant transformation of muscle cells.
斑马鱼已成为一个强大的工具,以评估发育,再生,和癌症。最近,同种异体细胞移植协议已被开发正常和恶性细胞进入照射,同基因和免疫受损的成人斑马鱼的该许可证植入。这些加上优化细胞移植的协议时的模型允许对干细胞功能,再生损伤后,和癌症的快速评估。在这里,我们提出了斑马鱼成人骨骼肌和胚胎性横纹肌肉瘤(ERMS),儿科肉瘤共享功能与胚胎肌肉细胞移植的方法为免疫受损的成人RAG2 E450fs纯合突变的斑马鱼。重要的是,这些动物缺乏T细胞和减少的B细胞的功能,促进大范围从无关供体动物的组织的植入。我们优化的协议显示,荧光标记的肌细胞prepar从α-肌动蛋白RFP转基因斑马鱼ations嫁接强劲时植入的RAG2纯合突变鱼背肌肉。我们也表现出荧光转基因植入ERMS荧光的地方仅限于基于分化状态的细胞。具体地讲,在ERMS AB-应变Myf5的-GFP被创造; mylpfa-mCherry双重转基因动物和肿瘤注射到成年免疫受损鱼腹膜。这些协议的效用延伸到了广泛的正常和恶性供体细胞可被植入到背侧肌肉或成年斑马鱼的腹膜植入。
斑马鱼是用于再生研究的优良模型,因为它们可以再生截肢翅片,以及损坏的脑,视网膜,脊髓,心脏,骨骼肌等组织1。干细胞和再生的研究在成年斑马鱼已主要集中在再生响应于损伤的表征,而识别由细胞移植的各种组织中的干细胞和祖细胞的最近才探讨2。斑马鱼也变得越来越多地用于癌症的研究通过模仿人类疾病3转基因癌症模型的产生– 10。
在癌症的设定,细胞移植方法已被广泛采用并允许重要癌症过程,包括自我更新11,功能异质12,13,新生血管14,扩散的动态评估,治疗反应15,和入侵16,17。然而,植入的细胞通常是由收件人鱼因主机的攻击和杀死移植18免疫防御拒绝。几种方法已被用来克服排斥移植的细胞。例如,受体动物的免疫系统可以瞬时由低剂量的γ射线照射前移植18,19烧蚀。但是,接收者的免疫系统将20天内痊愈辐照后,杀死供体细胞18。可替代地,地塞米松治疗已被用于抑制T和B细胞的功能,提供更长的免疫抑制调节和促进广泛的人类肿瘤细胞植入进行长达30天14。这些实验需要持续用药剂量和有限的实体肿瘤的研究。长期植入实验使用了基因完全相同的同系行20 – 22,在供体和recipi耳鼻喉科细胞是免疫匹配。然而,这些模型需要关注转基因株系进行跨入了同系的背景超过四代产生完全同源的线条。为了避免免疫排斥反应的受体鱼的问题,我们的小组最近开发出一种免疫缺陷RAG2 E450fs纯合突变(ZFIN等位基因指定RAG2 FB101)线已减少T细胞和B细胞功能并允许各种组织23的植入。类似的免疫妥协小鼠模型已被广泛地用于小鼠和人组织24细胞移植。
在这里,我们提出了骨骼肌和胚胎性横纹肌肉瘤(ERMS),儿科肉瘤共享功能与骨骼肌,到新描述RAG2纯合突变的斑马鱼的移植方法。免疫受损成年斑马鱼的可用性扩大了我们进行大规模细胞移植的研究,直接可视化,并在正常和恶性组织评估干细胞自我更新的能力。用这种方法,荧光从成年α肌动蛋白的RFP 25转基因斑马鱼鲁棒嫁接在RAG2标记肌细胞制剂 纯合突变的斑马鱼下注入背肌肉。此外,我们证明移植和扩展的主要Myf5的 – GFP;腹腔注射入RAG2 E450fs纯合突变的斑马鱼mylpfa- mCherry转基因ERMS。这些协议的效用超出所示的例子中,可以很容易地应用到附加斑马鱼再生组织和癌症。
成人背骨骼肌高效且健壮的植入物实现了非常简单的细胞的制备方法,随后通过注射细胞进入的RAG2纯合突变体鱼背肌肉。在一般情况下,肌肉内注射程序是非常强大的,与一些相关死亡的植入程序之后立即,范围从10%至35%,这取决于实验。额外的优化可能会集中在利用较小规格针头注射和使用显微镜和显微注射的固定装置的发展,这将有利于缓解植入细胞。我们的方法也被用来排序的肌肉细胞供体动物,只含有约30%的肌肉祖细胞。使用该标签干细胞和流式细胞仪分离可能会提供丰富的细胞悬浮液导致增加移植到受体的转基因鱼线记者。骨骼肌ÇELLS也可以富集培养移植前,如先前所描述的29。值得注意的是,我们的研究结果还表明,利基建立和捐助肌肉组织分化的步骤发生前10天移植后,建立这种模式的强大和快速的实验平台,以评估肌肉移植和再生。此外,这些实验赤裸裸地与那些在小鼠,其中受伤前的肌肉与心脏毒素或氯化钡需要事先两天植入30,31完成对比。它是可能的移植过程中的过程中产生的损伤针通过刺激生产的受体动物32,33内的再生环境potentiates植入。我们还设想,我们的方法将容易地适应的骨骼肌组织从年轻斑马鱼的移植,允许对影响早期骨骼肌发育的基因突变的评估但导致杀伤力在幼虫阶段。
我们还提供了斑马鱼ERMS中植入了详细的协议,通过腹腔注射到非空调,RAG2纯合突变鱼。这种方法是对膨胀的双转基因的原发肿瘤,而不需要内的同基因转基因品系产生的肿瘤是有用的。我们最近的工作表明,细胞移植的方法提供新颖的实验模型来在体内,其中单个肿瘤可以扩展到数以千计的动物并评估生长,自我更新,和新血管形成的影响15评估ERMS药物敏感性。此外,我们已成功地植入一系列的肿瘤成RAG2纯合突变体的鱼,包括T细胞急性淋巴细胞性白血病,黑色素瘤和ERMS 23。展望未来,我们预计这些线路将是有益的, 在评估癌症重要的功能特性体内包括评估肿瘤内的异质性,侵袭,转移,血管生成和治疗抗性。此外,RAG2纯合突变鱼在光学透明卡斯帕尔株斑马鱼34一代可能会方便不少癌症,这些标志的直接成像。
总共,我们提供的荧光标记的正常和恶性骨骼肌成功植入到成年RAG2纯合突变体的免疫受损的斑马鱼的详细协议。
The authors have nothing to disclose.
这项工作是支持由Alex的柠檬水摊子基金会(DML),美国癌症协会(DML),麻省总医院霍华德·古德曼奖学金(DML),和美国国立卫生研究院授予R24OD016761和1R01CA154923(DML)。 CNY流式细胞仪的核心和流图像分析,共享仪器的授权号1S10RR023440-01A1。 IMT是由葡萄牙科学基金会和科技( – FCTFundação第一个西恩西亚éTECNOLOGIA)的奖学金资助。 QT是由中国国家留学基金委资助。我们感谢安吉拉Volorio对她有益的意见和建议。
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Tris-EDTA buffer solution 1x | Sigma-Aldrich | 93283-100ML | microinjection. Injection mix. |
Potassium Chloride | Fisher Science Education | S77375-1 | microinjection. Injection mix. |
XhoI Restriction Enzyme | New England Biolabs | R0146S | microinjection. Plasmid linearization. |
QIAquick PCR Purification Kit | Qiagen | 28104 (50) or 28106 (250) | Microinjection. For purification of linearized plasmid up to 10 kb. |
Phenol/Chloroform/Isoamyl Alcohol | Fisher Scientific | BP1753I-100 | Microinjection. For purification of linearized plasmid. |
UltraPure Agarose, 500 g | Invitrogen | 16500-500 | microinjection. Linearized plasmid quantification. |
Nanodrop 2000 Spectrophotometer | Thermo Scientific | http://www.nanodrop.com/Productnd2000overview.aspx | microinjection. Linearized plasmid quantification. |
DAPI(4',6-diamidino-2-phenylindole,dihydrochloride) | Life Technologies | D1306 | flow cytometry/FACS |
5 ml polystyrene round bottom tube | BD Falcon | 352058 | flow cytometry collection tube |
BD FACSAria II | BD Biosciences | Special Order Research Products (SORP) program | FACS |
5 ml polypropylene round bottom tube | BD Falcon | 352063 | FACS collection tube |
BD LSR II | BD Biosciences | Special Order Research Products (SORP) program | flow cytometry |
Phosphate Buffered Saline, pH 7.4 (1X) | Life Technologies | 10010-023 | Transportation |
Fetal Bovine Serum | Omega Scientific | FB-01 | Transportation |
Tricaine methanesulphonate (MS-222) | Western Chemical Inc. | http://www.wchemical.com/tricaine-s-ms-222.html | Transportation. Anesthetic. Caution: Irritant. Irritating to eyes, respiratory system, and skin. |
VWR Absorbent Bench Underpads | VWR | 56616-018 | Transportation. Regular paper towels or sponge can be used as an alternative |
Singe Edge Industrial Razor Blades | VWR | 55411-050 | Transportation |
Petri Dish, Polystryrene Disposable Sterile | VWR | 25384-302 | Transportation |
Cell Strainer, 40 µm Nylon | Falcon-Corning Incorporated | 352340 | Transportation |
50 mL Centrifuge Tube | Corning Incorporated | 430828 | Transportation |
Trypan Blue Stain (0.4%) | Life Technologies | 15250-061 | Transportation |
Hemacytometer Set | Hausser Scientific | 1483 | Transportation |
Hamilton syringe, fixed needle, volume 10 µL, needle size 26s ga (bevel tip) | Hamilton | 80366 | Transportation |
Austin's A-1 Bleach, Commercial | James Austin Company | Transportation. Any commercial solution can be used | |
Ethanol 190 Proof | Decon Labs, Inc. | DSP-MD.43 | Microinjection (linearized plasmid purification) and Transportation. Any commercial solution can be used |
High Speed Microcentrifuge, 300D Digital Microcentrifuge | Denville Scientific Inc. | C0265-24 | Transportation |
Sorvall Legend XFR Centrifuge | Thermo Scientific | 75004539 | Transportation. Catalog number for 120V, 60Hz (US) |
5 ml serological pipets | BD Falcon | 357529 | Transportation |
Corning Stripettor Plus Pipetting Controller | Corning Incorporated | 4090 | Transportation. Any automatic pipetting controller can be used |
Powder free examination gloves | All steps. Any commercial brand can be used | ||
Filter pipet tips and micropipettes | All steps. Any commercial brand can be used | ||
Dumont forceps #5 | Fine Science Tools | 11205-20 | Transportation |
Fluorescent Stereomicroscope | Olympus | MVX10 | Scoring. Any appropriate fluorescent stereomicroscope can be used |
Olympus DP72 microscope digital camera | Olympus | DP72 | Scoring. Multiple adequate cameras for the selected imaging system can be used. |