Drosophila blood cells, or hemocytes, cycle between resident sites and circulation. In the larva, resident (sessile) hemocytes localize to inductive microenvironments, the Hematopoietic Pockets, while circulating hemocytes move freely in the hemolymph. The goal of this protocol is the standardized isolation and quantification of these two, behaviorally distinct but interchanging, hemocyte populations.
脊椎動物では、造血は、誘導微小環境(ニッチ)によって規制されています。同様に、無脊椎動物のモデル生物キイロショウジョウバエでは、幼虫の造血ポケット(HPSの)として知られている誘導性微小環境は、 自己再生マクロファージ系統の、特に、血液細胞(血球)の開発と規制のための解剖学的部位として同定されている。HPSのは、また、末梢神経系の感覚ニューロンを含んで幼虫の表皮と筋肉層の間の分節繰り返しポケット。幼虫では、居住者(固着)血球は抗アポトーシス、接着剤およびこれらの感覚ニューロンから増殖手がかりや、裏地の筋肉及び上皮層のようなHPが潜在的に他のコンポーネントにさらされています。 HPが燃料からの正常な発達、常駐血球を徐々に放出時にMOのリリースで絶頂に達する循環血球の人口、変態の先頭に常駐血球のST。免疫攻撃、物理的な損傷または機械的な乱れが循環へ常駐血球の早期放出を誘発します。居住地との間で循環幼虫血球のスイッチが選択的に分離し、単一のショウジョウバエの幼虫から血液細胞のこれらの2つの集団を定量化するための共通の標準/手順の必要性が発生します。したがって、このプロトコルは、単一の幼虫から常駐し、循環血球を解放し、定量化するための自動化された方法について説明します。この方法は、ex vivoでのアプローチを容易にし、そしてショウジョウバエの発達段階および他の無脊椎動物の生物の様々なサービスを提供するように構成することができます。
無脊椎動物モデルキイロショウジョウバエの研究は、先天性免疫1の発見を牽引してきたし、2-4。 ショウジョウバエの造血は、に由来する胚/幼虫血球系統に分けることができる血液細胞の発達の様々な態様の理解を容易にしました胚および幼虫に展開し、リンパ腺の血球4,5の系譜。ここで、我々は、胚/幼虫血球系統に焦点を当てたプロトコルを提示するショウジョウバエの幼虫を中心にplasmatocytes(マクロファージ)といくつかの液晶セル4を備えています。幼虫では、胚の血球が持続し、幼虫の体壁5,6の表皮と筋肉層との間に位置する分節を繰り返すと端末造血ポケット(HPSの)を植民地化。自己再生マクロファージ6として、その性質に基づいて、局所的な組織微小環境での主な居住地6開発6,8中新興最古の血液細胞から7、およびそれらの系統は、この血液細胞集団は、脊椎動物の自己再生組織マクロファージ、最近種4,9,10の様々な同定独立骨髄系統と類似であると考えられます。しかし、 ショウジョウバエでは、一部または居住者の細胞の全てはまた、液晶セル11,12のような他の血液細胞型を生じるために可塑性を示します。
幼虫血球は、主に常駐(固着)しているが、様々なHPSの間の動的な定常状態にあります。 第 3齢幼虫がpupariation 5-7に近づくにつれて彼らは徐々に、特に、循環中に放出されます。免疫課題、傷害または体液4,6,13に常駐血球の早期、後者の場合には可逆、動員に機械的な外乱リード。
以前の研究では、その居住者を提案し、循環しています幼虫血球は同じ系統であるが、その接着剤またはホーミング特性6,7,13,14が異なります。常駐血球対循環の選択的分離は 、ショウジョウバエの幼虫のHPSのは、表皮と筋肉層によって裏打ちされている。HPが6からの誘導の合図への曝露を示唆し、常駐血球集団における増殖レベルの上昇を明らかにし、さらに末梢神経系の感覚ニューロンのクラスタを抱きます(PNS)および肝機能はoenocytes 6に似 。機能的には、変異体及び遺伝子細胞除去実験は、HPSの中に存在する感覚ニューロンは、幼虫血球6の栄養生存とローカリゼーションをサポートすることを明らかにしました。
ここでは、居住者の特定の単離および定量化のための方法を説明し、単一のショウジョウバエの幼虫 、および機械的な血球動員するためのプロトコルから血球を循環させます。方法は 、ex vivoのために使用することができます血球の研究とは、さらに、蛹および成人、およびその他の無脊椎動物のシステムのような他のショウジョウバエの発達段階に適合させることができます。以前の研究では、居住者と循環血球を区別していなかったので、このプロトコルは、常駐血液細胞の研究のための共通の基準を提供し、無脊椎動物の血液細胞研究の一貫性を高めるのに役立ちます。
まず、 血球ブリード/スクレイプアッセイは、差動の分離と蛍光タンパク質でマークされた居住者の自動定量化を説明し、単一のショウジョウバエの幼虫から血球集団を循環させます。プロトコルは、通常のタイルスキャンを装備した顕微鏡用の2つのオプション( 図1)を提供します。その結果、循環血球の百分率及び幼虫当たりの血球の総数が得られます。この方法は、自分の血液細胞の間で蛍光タンパク質を発現するトランスジェニックショウジョウバエの幼虫に依存しています人口。血球ドライバまたはレポーターの選択は、血液細胞の集団を可視化し、定量化される結果、 すなわち、決定します。主に居住者の大半を含み、 ショウジョウバエの幼虫6の血球集団を循環するマクロファージ(plasmatocytes)を標識するために、適切な導入遺伝子は、HMLΔ-DsRedの 6、HmlΔ-GAL4 15 と Pxn -GAL4 16、CRQ – GAL4(でを含みますH. Agaisse 16)、またはイーター-GAL4 17;液晶セルの比較的少ない人口を標識するために、適切な行がBcF6-CFPと-GFP 18、または(J.ポロック19による )LZ-GAL4であり、ラベリングlamellocytesために、特殊な細胞タイプは、主に免疫課題やけが13により誘導されるが、 例えば、MSNF9mo-mCherryを 17を使用することができます。いくつかのトランスジェニックのドライバは、分化した血液の範囲で表現されていますすべての幼虫の血液細胞20の約80%をラベルGAL4 20、 -そのような彼のような細胞や前駆細胞、。 GAL4ドライバが使用されているすべての場合に、UAS-GFPまたは他の蛍光タンパク質UAS-導入遺伝子との組み合わせが必要であることに注意してください。 結果セクションでは、この方法は、幼虫の発育の過程で血液細胞数および循環の挙動を監視するために使用されます。
( – 60分30)6第二に、 血球外乱アッセイはその後、限られた時間枠内に再付着し、HPが本拠地する血球の能力を評価することができる外部操作により、居住者血球を分離するために設計された、前のステップを説明しています。典型的には、このアッセイは、幼虫当たり血球循環の割合を決定するために、ブリード/スクレイプアッセイが続きます。我々は、ウィットをボルテックスすることにより、外乱を使用して、このアッセイのために簡略化されたプロトコル( 図1D)を提示します時間ガラスビーズではなく、ペイントブラシを有する単一の幼虫の操作は、先に説明したように6。 結果セクションでは、このアッセイは、一過切り離さ血球が血リンパ中に浮遊し、血球循環画分に回収することができることを実証するために使用されます。アッセイはまた、 例えば、様々な遺伝的背景や刺激条件を比較し、常駐サイトへのホーミング/接着における血球の違いを定量化するのに便利です。この機械的操作は可逆過程を反映しており、一般的に短い時間枠4,13で元に戻すことはできませんinfection-または損傷誘導常駐血球動員、区別されることに注意してください。
ここでは、定量的に常駐を回復する第一の方法を説明し、単一のショウジョウバエの幼虫から血液細胞を循環する、これら2つの血球集団を定量化します。プロトコルは、イメージングおよび自動細胞計数に続く循環常駐血液細胞の連続的放出を含みます。 60分間の回復期間6 -幼虫常駐血球一過機械的な擾乱、主として30内で逆にすることが知られている方法により、循環中に動員することができます。したがって実験的に確認自動化された方法を使用して、居住者血球を取り除くことによって、このプロトコルは、幼虫の発育の過程で血球の循環幼虫及びフラクション当たりの全血球数を評価することにより(1)2つの方法で試験した、および(2)居住者と循環集団における血球局在化および血球数のタイトな相関。さらに、この方法の再現性は、同時によって実証されました生物学的反復の2つのデータセットをmparing。
過去には、研究所は幼虫血球6,13,21を定量化するための技術の範囲を使用しています。このプロトコルは、取得して簡単に適応プラットフォームを提供し、 ショウジョウバエの幼虫から常駐し、循環血液細胞集団を定量化するための共通の標準を確立します。記載されている方法は、居住者の血球とその微小環境の役割に焦点を当てた研究のために重要である、造血は4-6ポケット 、および蛍光タンパク質の野生型における導入遺伝子を運ぶショウジョウバエ株と遺伝的に改変された背景を勉強するのに適しています。プロトコルはまた、免疫チャレンジまたは損傷後の血球動員に焦点を当てた研究、および居住者血球または(4レビュー)総血球数の変化の動員をトリガーする遺伝的または環境的に誘導されるシグナルに関連しています。これは、時期尚早ジ場合、ことに留意すべきですリンパ腺系統に対する胚/幼虫を区別fferentiationとリンパ腺から血球の放出は、使用される蛍光血球レポーターの発現パターンによって制限され得ます。
ここで紹介するプロトコルは、撮像ライブ、蛍光標識された血球に依存しています。将来的には、免疫細胞化学を用いて、例えば 、固定した後、放出された細胞の検出を可能にするように修飾することができます。この場合、プロトコルは、方法は、血球の検索とその操作の元を可能にするので、例えば、コンカナバリンAと、接着インキュベーション時間を増加させ、接着剤スライドコーティングを追加することによって、例えば、血液細胞の完全な接着を確実にするために適合される必要があるかもしれません生体内では 、それは、発達、細胞生物学的および生化学的研究の広い範囲の利益になります。住民と循環血液細胞は、 ショウジョウバエおよび他の無脊椎動物22、suggestiのすべての後胚の発生段階中に発見されていますNGこの方法の適応は、ショウジョウバエの幼虫の造血系を超えた研究の広い範囲の利益になります。
The authors have nothing to disclose.
私たちは、イェスパーKronhamnとダンHultmark、マイケルGalko、フライ株式のためのブルーミントンストックセンターに感謝します。統計分析とアドバイスをコートニー・小野寺に感謝します。私たちは、原稿の重要な読書のためのカトリーナ金、カルパナマキジャニ、カトリーナゴールド、Derynck研究室のメンバーと、原稿上の議論とコメントのNystul研究室のメンバーに感謝します。この作品は、画期的なバイオメディカル・リサーチ(PBBR)、ブロードセンター、ヘルマン財団、米国癌協会RSG DDC-122595、米国心臓協会13BGIA13730001、国立科学財団1326268、健康1R01GM112083-01の国立研究所とのためのUCSFのプログラムからの助成金によってサポートされていました(KB)に1R56HL118726-01A1。
6cm/9cm Petri dishes | One for each genotype to be evaluated | ||
Water squirt bottle | |||
Metal spoon/spatula | |||
Thin paintbrush | e.g. a "liner" | ||
Glass cavity dish | |||
PAP pen: Super PAP PEN IM3580 | Beckman Coulter | ||
Glass slides | Each slide will have 5 or more PAP PEN squares drawn on them. Size of squares depends on the imaging objective and magnification of the microscope camera; e.g. 2mm squares. | ||
Moist chamber | This will be used to prevent slides and wells from drying out: sealed container with wet paper towels lining the sides/bottom | ||
Schneider’s Drosophila cell culture media | Invitrogen | ||
Cold block | This is a metal block (a.k.a. heating block) chilled in bucket containing ice; preferably black-colored or other dark, non-reflective color | ||
Two 1ml syringes with needles (27G ½) | Becton Dickinson | For dissections. | |
Optional: Surgical spring scissors (cutting edge 2mm) | Fine Science Tools | ||
Glass beads, 212-600 micron | Sigma | ||
2 ml Eppendorf tubes | Eppendorf | One per genotype evaluating | |
Vortex Mixer | Fisher Scientific | ||
Transgenic Drosophila larvae with fluorescently marked hemocytes. Suitable transgenes include: HmlΔ-DsRed (Makhijani et al., 2011), MSNF9mo-mCherry (Tokusumi et al., 2009), BcF6-CFP and -GFP (Gajewski et al., 2007), or HmlΔ-GAL4 (Sinenko and Mathey-Prevot, 2004), Pxn-GAL4 (Stramer et al., 2005), He-GAL4 (Zettervall et al., 2004), Crq-GAL4 (by H. Agaisse (Stramer et al., 2005)), or eater-GAL4 (Tokusumi et al., 2009) combined with UAS-GFP or other fluorescent protein transgenes. | |||
Fluorescence dissecting microscope | Leica | Here: Leica M205, optional with camera, imaging software and measuring module | |
Inverted fluorescence microscope with camera attachment | Leica or Keyence | With or without tile scanning function (eg. Leica DMI series, Keyence BIOREVO BZ-9000 series) |