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.
在脊椎动物中,造血由感应微环境(利基市场)监管。同样地,在无脊椎动物模型生物体果蝇 ,称为幼虫造血口袋(HPS)感应的微环境已被确定为解剖学部位的发展和调节的血细胞(血细胞),特别是自我更新的巨噬细胞系的。惠普是分段地重复幼虫的表皮和肌肉层,其还包含外周神经系统的感觉神经元之间的口袋。在幼虫,驻留(无梗)血细胞暴露于抗细胞凋亡,粘合剂和由这些感觉神经元增殖性线索和高压钠灯的潜在的其他部件,如内衬肌肉和上皮层。在正常的发展,居民的血细胞逐渐释放从惠普燃料循环血细胞的人口,达到高潮在莫释放ST驻地血细胞在变态的开始。免疫攻击,人身伤害或机械扰动触发过早释放居民的血细胞进入血液循环。居住场所和循环之间幼虫血细胞的开关提出了需要一种通用的标准/过程以选择性地分离和从单一果蝇幼虫量化血细胞的两个群体。因此,本协议描述了一个自动化的方法来释放和量化,从单一的幼虫驻地和循环血细胞。该方法有利于体外方法,以及可适于提供各种果蝇和发育阶段其它无脊椎生物。
研究中的无脊椎动物模型果蝇驱使先天免疫1的发现,并且已经促进了血液细胞发展的各个方面的理解2-4。 果蝇造血可分为胚胎/幼虫的血细胞谱系,其起源于胚胎和扩大的幼虫,以及淋巴结的血细胞血统4,5。在这里,我们提出了一个协议,侧重于胚胎/幼虫血细胞谱系,这在果蝇幼虫主要由浆细胞(巨噬细胞)和少量晶体单元4。位于表皮和幼虫体壁5,6的肌肉层之间的幼虫,胚胎血细胞的坚持和殖民节段性重复和终端造血口袋(HPS)。根据其性质,自我更新的巨噬细胞6,局部组织微环境6的主要居住地,从最早的血细胞发育6,8-期间新兴7,和它们的谱系,这血细胞种群被认为类似于脊椎动物自我更新的组织巨噬细胞,一个独立的骨髓系最近在各种物种4,9,10的鉴定。然而,在果蝇中,一些或所有这些常驻细胞也显示可塑性以产生以下的其他血细胞类型如晶单元11,12。
幼虫血细胞主要是驻留(无梗),但在不同的惠普之间的动态稳定状态。它们被逐步释放进入循环,特别是作为第 3龄幼虫接近pupariation 5-7。免疫挑战,受伤或机械干扰导致过早,在后者的情况下是可逆的,动员居民血细胞的成血淋巴4,6,13。
以往的研究表明,居民和循环幼虫血细胞是一脉相承的,但会有不同的粘合剂或归巢性-6,7,13,14。循环与居民血细胞的选择性分离透露增殖水平升高在驻地血细胞的人口,这表明它们暴露于高压钠灯6。 果蝇幼虫惠普感性线索由表皮和肌肉层排列 ,并进一步海港周围神经系统的感觉神经元集群(PNS)和肝功能类似oenocytes 6。在功能上,突变和遗传细胞消融实验表明,目前在惠普感觉神经元支持营养存活幼虫血细胞6和定位。
这里,我们描述了具体分离和居民的定量和从单一果蝇幼虫循环血细胞,以及协议为机械血球动员的方法。该方法可用于体外血细胞的研究,并且可以进一步适于诸如蛹和成虫,以及其他无脊椎动物系统其他果蝇发育阶段。由于先前的研究没有居民,循环血细胞区分,该协议规定了居民的血细胞的研究中一个共同的标准,将有助于提高无脊椎动物的血细胞研究的一致性。
首先, 血细胞出血/刮测定描述差分隔离和荧光蛋白标记的居民,循环从单一的果蝇幼虫血细胞种群的自动定量;该协议提供了两种经常和瓷砖扫描配备显微镜( 图1)。其结果,得到的循环血细胞的百分比和每幼虫血细胞的总数。该方法依赖于表达他们当中的血细胞荧光蛋白转基因果蝇幼虫人口。血球司机或报道的选择将决定结果, 即,该血液细胞群被可视化和量化。主要标记的巨噬细胞(浆细胞),其中包括居民和果蝇幼虫6的循环血细胞人口的绝大多数,合适的转基因包括HMLΔ-红色荧光蛋白6,HmlΔ-GAL4 15,PXN -GAL4 16,CRQ-GAL4(由H. Agaisse 16),或吃-GAL4 17;用于标记的人口相对较少的晶体电池,适合线BcF6-CFP和-GFP 18,或LZ-GAL4(由J.波洛克19);用于标记lamellocytes,一个专门的细胞类型主要是诱导免疫的挑战和伤害13, 例如,MSNF9mo-mCherry可以使用17。一些转基因的驱动中表达的范围的分化血细胞和祖细胞,如他 – GAL4 20,其中标签约80%的幼虫血细胞20。请注意,在所有的情况下,其中的GAL4的驱动时,与UAS-GFP或另一荧光蛋白UAS -转基因的组合是必需的。在结果部分 ,这种方法用于监测血细胞数量和流通行为在幼虫发育的过程。
第二, 血细胞干扰测定描述旨在通过外部操纵,其随后允许血细胞重新坚持和家庭惠普在有限的时间范围内的能力的评估,以分离驻地血细胞的在先步骤(30 – 60分钟)6。典型地该测定后跟出血/刮除试验,以确定每幼虫循环血细胞的百分比。我们提出了一个简化的协议,用于该测定法(图1D),其使用扰动通过涡旋机智^ h玻璃珠,而不是操纵与油漆刷单幼虫如前面6所述。 在结果部分,该测定是用来证明瞬时分离的血细胞浮在血淋巴,并且可以在循环血细胞的级分中回收。该测定法也是有用的量化血细胞在其归巢/粘附到驻地站 点的差异,比较例如,各种遗传背景或刺激条件。请注意,该机械操作反映了一个可逆的过程,是从infection-或损伤诱发驻地血球动员,这通常是不可逆的,在短时间内帧4,13不同。
这里,我们描述定量从单个果蝇幼虫回收居民和循环血细胞,并量化这两个血细胞种群的第一个方法。该协议包括下列顺序释放循环和驻地的血细胞中,接着成像和自动细胞计数。幼虫居民血细胞可瞬时动员到循环由机械干扰,已知能够在很大程度上30内反转的处理- 60分钟恢复期6。因此,该协议以两种方式进行测试,(1)通过评估每幼虫和循环血细胞过度幼虫发育的过程中的分数的总血细胞数,和(2)通过使用自动化方法实验撞出驻地血细胞,这证实了血细胞定位和驻地血细胞数量和循环群体紧密的联系。另外,该方法的再现性所表明的共mparing生物学重复的两个数据集。
在过去,实验室已使用一系列的技术来量化幼虫血细胞6,13,21。该协议确立了一个共同的标准来检索和果蝇幼虫量化居民和循环血细胞群,提供了一个容易适应的平台。所描述的方法是用于研究,着眼于居民血细胞和其微环境的作用至关重要,造血口袋4-6,并适合于研究荧光蛋白基因携带果蝇品系在野生型和转基因的背景。该协议也是相关的研究,着眼于血细胞动员免疫的挑战和伤害,以及遗传或环境引起的信号触发动员居民血细胞或改变总血细胞数(在4审查)之后。应当指出的是,在二过早的情况下fferentiation和从淋巴腺血细胞的释放,区分胚胎/幼虫与淋巴腺谱系可通过使用的荧光报道血细胞的表达模式来限定。
这里介绍的协议依赖于成像活,荧光标记的血细胞。在将来,它可被修改,以允许释放的细胞的检测固定后, 例如,使用免疫细胞化学。在这种情况下,协议可能需要被调整,以确保血液细胞完全粘附,例如通过增加粘附孵育时间,和加入粘合剂滑动涂层,例如伴刀豆球蛋白A.由于该方法允许血细胞的检索和其操作前体内 ,这将有利于广泛发育,细胞生物学和生物化学的研究。在果蝇和所有胚后发育阶段其他无脊椎动物22,suggesti发现居民和循环血细胞NG这种方法,适应将有利于广泛的超越了果蝇幼虫造血系统的研究。
The authors have nothing to disclose.
我们感谢加斯帕Kronhamn和丹Hultmark,迈克尔Galko酒店和布卢明顿股票中心飞股票。特别感谢康特尼 – 小野寺咨询与统计分析。我们感谢卡特里娜黄金手稿的批判性阅读和卡尔帕纳·麦克贾尼,卡特里娜黄金的Derynck实验室的成员,以及Nystul实验室进行讨论和评论的手稿的成员。这项工作是由加州大学旧金山分校计划赠款突破生物医学研究(PBBR),远大中心,赫尔曼基金会,美国癌症协会RSG DDC-122595,美国心脏协会13BGIA13730001,美国国家科学基金会1326268,卫生1R01GM112083-01全国学院和支持1R56HL118726-01A1(以KB)。
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) |