我们派生的策略,以检测到成年小鼠组织中的胸苷类似物的顺序法团(CldU IDU),以量化的细胞分裂的两个连续两轮。这一战略是有用的检测长寿命的组织细胞的营业额,致癌基因改造,或过境扩增细胞。
细胞分裂的精确测量,是一个根本性的挑战变得越来越复杂,缓慢分裂的细胞进行分析时,实验生物学。建立的方法检测细胞分裂包括细胞培养,重要的染料,如羧基DI – aetate琥珀酰亚胺酯(CFSE),如丝分裂抗原Ki67的或增殖细胞核抗原免疫检测稀释和胸苷类似物,连续显微镜直接观察。胸苷类似物,可以检测多种方法,包括无线电检测氚胸腺嘧啶,溴脱氧尿苷(BrdU),氯 – 脱氧尿苷(CldU)和碘脱氧尿苷(IDU)的免疫检测,化学检测乙炔 – 脱氧尿苷(EDU)。我们已经得出检测到成年小鼠组织中掺入不同的胸苷类似物的顺序(CldU IDU)的策略。我们的方法允许调查准确量化的细胞分裂的两个连续两轮。通过优化的免疫协议,我们的方法可以检测到非常低的剂量胸苷类似物,通过饮用水,安全管理,以管理为长时间的小鼠。因此,我们的技术可用于检测细胞寿命很长,组织,周转。最佳的免疫荧光染色结果,可以实现在多种组织类型,包括胰腺,皮肤,肠,肝,肾上腺,睾丸,卵巢,甲状腺,淋巴结,和脑。我们也应用这种技术来识别组织内的致癌转化。我们必须进一步应用这一技术,以确定是否过境扩增细胞增长或组织重建作出贡献。在这个意义上说,胸苷类似物序贯给药代表参与组织的动态平衡细胞研究的起源和生存的一个新方法。
我们的做法胸苷为基础的方法,标记细胞的营业额已在生物医学研究中的许多潜在的应用。迄今为止,我们集中对胰腺,但我们也采用这一战略,研究皮肤细胞的新陈代谢,肠,肝,肾上腺,肾,睾丸,卵巢,甲状腺,淋巴结,造血,和脑1。由于细胞的营业额变化,从组织到组织,应当自定义标签的战略获得利益的机构,从最引人注目的信息。莫里森和他的同事们使用CldU和IDU为1天,每个标签造血2。库恩和他的同事们使用,每次4天CldU和IDU检测细胞分裂再生心肌3。相比之下,我们已经使用了长达9个月共标签基底细胞胰岛内的营业额,组织与动物年龄 1,4-6最小的细胞周转CldU和IDU 。最明显的潜在的应用是我们的标签策略的研究,以确定细胞组织内稳态营业额。但我们的技术有一些其他潜在的应用。例如,我们最近还应用这种技术来识别致癌基因改造,在组织内,增加复制的重点领域,可以很容易地增加纳入 CldU或IDU 5确定。莫里森和他的同事们使用CldU和IDU为1天,每一个测试标签保留造血干细胞的行为。我们也适用于连续胸苷类似物的标签,以确定是否过境扩增细胞有助于增长或组织 1续期。胸苷类似物在此应用序贯给药的代表参与组织的动态平衡细胞研究的起源和生存的一个新方法。
胸苷类似物不应该使用不小心。合成胸苷类似物有细胞分裂的潜在毒性,其使用,理论上可损害细胞的营业额在不断增长的动物。胸苷类似物已被用来作为为癌症病人的放射增敏剂,并可能会减缓细胞的营业额。因此,我们呼吁审慎调查,在其利益的组织的潜在毒性的调查。例如,Trumpp和他的同事们发现,全身BrdU可以强制造血干细胞进入细胞周期7。举例来说,鲁特和他的同事观察到高剂量胸苷类似物是有毒的发展胰腺8。最近在KineMed Hellerstein和他的同事,公司发现BrdU管理减慢16-25%的胰岛内使用一个专有的重水标记技术的扩散。 Hellerstein和他的同事们使用的胰岛整个筹备工作中许多其他内分泌和非内分泌细胞类型,这可能包括多达50%的总胰岛制剂。但是,我们发现,长时间输注的BrdU不影响在年轻的成年小鼠的β-细胞的增殖,Ki67表达4。同样,长期CldU和IDU的管理似乎并不损害β细胞的大规模扩张 1 。此外,β细胞增殖率相当于之间长期的时间,只为几个小时(相当于时段的利率正常化)标记的小鼠与BrdU标记的小鼠。总之,这些结果表明,小鼠可以安全地忍受长期低剂量胸苷类似物的管理。尽管如此,我们不能排除胸苷类似物在胰腺β细胞的生长的潜在毒性。因此,我们将继续标签胸苷类似物小鼠时执行控制,并敦促其他研究人员也这样做。
我们的顺序胸苷模拟标签技术也不是没有缺陷和技术挑战。因此,控制幻灯片尤为重要。我们已经生成控制各种组织组成的幻灯片,1)小鼠只有CldU标记;。2)小鼠只与IDU标记; 3)小鼠CldU和然后IDU顺序标记; 4)小鼠顺序标记以相反的顺序,先与IDU,然后CldU; 5)小鼠,只有水标记模拟。学习与CldU和IDU的标签时,调查人员应随身携带上述所有5套幻灯片,从组织利益与整个协议。
轻微CldU和IDU之间的交叉反应,是一个不幸的,但不可避免的缺点,两个胸腺嘧啶核苷类似物的标记。 CldU和IDU技术基础上的亲疏差异之间的抗血清在不同的物种(小鼠和大鼠)原先对BrdU派生。我们的协议,而繁琐的,是为了尽量减少这种交叉反应。因此,我们敦促谨慎考虑跳过步骤的协议(S)之间的调查。特别是,我们有二次血清中遇到的问题,在小鼠和大鼠之间的交叉反应。这可以最小化杰克逊的抗血清的使用,完全在小鼠和大鼠之间相互吸附。
我们偶尔会无法充分检测胸腺嘧啶掺入。在这种情况下,至关重要的是使用阳性对照幻灯片,以确定试剂或步骤不能正常工作。困难通常是由于抗血清,干燥的幻灯片,或核通透不足的不良等分。我们未能成功标签发展与IDU胚胎。因此,并非所有的组织可能会渗透到IDU。
双胸苷模拟标签CldU和IDU的替代品在地平线上。 EDU(5 -乙炔- 2尿苷)可基材为铜催化点击化学检测10,11。 EDU检测方法不要求分离的DNA链,因此非常适合进行分析流式细胞仪检测12。 EDU是兼容的,但不交叉反应用BrdU 10。 EDU已用于量化各种小鼠组织的营业额,包括胰腺β细胞13,肠道L细胞14和15表皮细胞。 EDU是相当昂贵的时刻($ 1000美国每500毫克)。尽管如此,埃杜的检测,似乎更为敏感比BrdU检测10。因此,它可能是经济可行的结合,而不是CldU和IDU的埃杜和BrdU。这种方法也可能会允许三个不同的细胞分裂埃杜,CldU和IDU三重标记的小鼠轮检测。
总之,我们的顺序胸苷模拟标签技术是一种新的方法来检测细胞的营业额。我们希望我们的做法,让其他科学家更准确地量化细胞分裂,并期望它会在组织动态平衡打开新的范例。
The authors have nothing to disclose.
支持JDRF,美国国立卫生研究院(R01 – DK081469),宾夕法尼亚州联邦(卓越再生医学中心授予4100043362),March of Dimes的(罗勒奥康纳入门学者研究奖),和宾夕法尼亚大学DERC试点和可行性补助金(DK19525)。
Material Name | Typ | Company | Catalogue Number | Comment |
---|---|---|---|---|
5-chloro-2-deoxyuridine (CldU) | MP Biomedical | 0210547891 | ||
5-Iodo-2-deoxyuridine (IdU) | MP Biomedical | 0210035701 | ||
4% Paraformaldehyde | USB | 19943 | ||
10% Buffered Formalin | Fisher Scientific | 23-427-098 | ||
XYLENES | VWR | EM-XX0060-4 | ||
Ethanol, Anhydrous (Histological) | Fisher Scientific | A405P-4 | ||
PBS, 10X Powder Concentrate | Fisher Scientific | BP665-1 | ||
Triton –X-100 | Fisher Scientific | BP151-500 | ||
Hydrochloric Acid | VWR | BDH3028-2.5LG | ||
Normal Donkey Serum | Jackson ImmunoResearch | 017-000-121 | ||
Mouse Anti BrdU | BD Pharmingen | 347580 | ||
Rat mab anti BrdU | Accurate Chemical | OBT0030 | ||
Cy2 donkey anti-rat | Jackson Immuno | 712-225-153 | Fully adsorbed secondaries from Jackson (minimal cross reactivity). | |
Cy5 donkey anti-mouse | Jackson immuno | 715-175-151 | See above | |
Glass Cover Slips | Sigma-Aldrich | C9056-1CS | ||
YFP Filter | Chroma | 49003 ET EYFP | Reduces auto-fluorescence in Cy2 channel | |
Cy3 Filter | Chroma | 49004 ET Cy3 | ||
Cy5 Filter | Chroma | 49006 ET Cy5 | ||
ORCA ER Microscope Camera | Hamamatsu | C4742-95-12ER | Excellent detection of fluorophores | |
ProLong Gold antifade reagent | Invitrogen | P36930 | Do not use Vectashield (toxic to cyanine dyes). |