Trophoblast giant cells (TGCs) play a key role in the placenta to ensure a healthy pregnancy. We present a protocol for assessing the transcriptional status of genes in TGCs by nascent fluorescent in situ hybridization on cryostat sections of post-implantation embryos or short-term cultures of embryonic day 7 ectoplacental cones.
La placenta se deriva de un linaje extraembrionario, el trophectoderm. En el peri-implantación de blastocisto murino, células trophectoderm murales se diferencian en células gigantes trofoblasto primaria (TGC), mientras que el trophectoderm polar que recubre la masa celular interna continúa proliferando más tarde diferenciarse en TGC secundarias. TGC jugar un papel clave en el desarrollo de la placenta y son esenciales para un embarazo exitoso. La investigación de la regulación transcripcional de genes específicos durante el desarrollo post-implantación puede dar una visión de desarrollo TGC. Las células del cono ectoplacental (EPC) a partir de embriones en 7-7.5 días de gestación (E7-7.5), derivado de la trophectoderm polar, se diferencian en TGC secundarias 1. TGC se puede estudiar in situ, en las secciones de criostato de embriones en E7 aunque el número de TGC es muy baja en esta etapa. Un medio alternativo para el análisis de TGC secundaria es el uso de cultivos a corto plazo de las CPE individuales a partir de embriones E7s. Proponemos una técnica para investigar el estado transcripcional de genes de interés tanto in vivo como in vitro a nivel de una sola célula usando hibridación fluorescente in situ (FISH RNA) para visualizar las transcripciones nacientes. Esta técnica proporciona una lectura directa de la expresión génica y permite evaluar el estado cromosómico de TGC, que son células grandes endoreplicating. De hecho, una característica clave de diferenciación terminal de TGC es que se aproximan a la del ciclo celular y se someten a múltiples rondas de enfoque endoreplication.This puede ser aplicado para detectar la expresión de cualquier gen expresado a partir de autosomas y / o cromosomas sexuales y pueden proporcionar información importante en el desarrollo mecanismos, así como enfermedades de la placenta.
trofoblasto células gigantes mamíferos (TGC) forman una barrera entre los tejidos maternos y embrionarios. Que median en la implantación y la invasión del embrión en el útero y juegan un papel crítico en el desarrollo de la formación de la placenta. Producen varios factores de crecimiento (citoquinas) y las hormonas de la familia y los esteroides prolactina / Lactógeno placentario, necesaria para el crecimiento y la supervivencia embrionaria. TGC son células grandes, mononucleadas y poliploide con un ciclo celular, la endocycle, que consiste en alternar fases S y G. De hecho, se TGC endoreplicating células, capaces de someterse a múltiples rondas de síntesis de ADN sin ninguna división 2. Con el fin de investigar el estado transcripcional de genes in vivo, de TGC en comparación con otros tipos de células embrionarias y extraembrionarias, naciente ARN FISH se puede realizar in vivo en secciones de criostato de 3 en etapas específicas después de la implantación. TGC son fácilmente reconocibles en las secciones debido a their su actividad transcripcional de genes de gran tamaño y se pueden grabar pero su número en las etapas posteriores a la implantación temprana es baja. Escasez de TGC en E7 secciones embrionarias, nos llevó a realizar los cultivos a corto plazo de los tejidos embrionarios trophectodermal obtener TGC diferenciadas con el fin de estudiar la regulación de la expresión génica durante el desarrollo trophectoderm. Por otra parte, con el fin de seguir siendo tan fisiológico como sea posible, las líneas celulares establecidas, es decir trophectoderm células (TS) Tallo no siempre son adecuados para investigar la generación de mecanismos de desarrollo del TGC secundarias proporcionan una valiosa herramienta para estudiar los embarazos patológicos asociados con defectos en TGC debido al gen anormal la regulación en ratones.
Las células trofoblásticas del cono ectoplacentario (EPC) son precursores de TGC secundarias 4. Diferenciación espontánea de CPE cultivadas a TGC secundaria ha sido previamente informado 5. Sin embargo, en contraste con TGC primarios, estudios sobre secundaria differen TGCciación se han mantenido limitadas, presumablydue a las dificultades de aislar explantes EPC, libre de todo los tejidos maternos o embrionarias. Hemos adaptado estos métodos, con el fin de realizar ARN FISH en TGC secundarios derivados de embrión individual en E7, una etapa de desarrollo después de la implantación donde TGC son muy pocos, pero podrían ser generados a partir de precursores de EPC. ARN FISH para analizar las transcripciones primarias nucleares nunca se ha hecho a nivel del nivel de células individuales en TGC secundarias. Esto permite un análisis preciso de la transcripción y se utilizó para mostrar la inestabilidad epigenética de TGC en las etapas posteriores a la implantación 3.
Un ejemplo clásico de la epigenética en los mamíferos, la inactivación del cromosoma X (XCI) es estudiada en el laboratorio Heard 6. En este proceso uno de los 2 cromosomas X en mujeres se inactiva. El no codificante Xist capas de transcripción del cromosoma X de los que se expresa en las células femeninas y desencadena el silenciamiento de la mayoría de genes. El uso de ARN FISH,naciente transcripciones de los genes ligados al cromosoma X pueden ser investigados al igual que la acumulación de Xist ARN en el cromosoma X inactivo (Xi). Se describe aquí un procedimiento para realizar ARN FISH en secciones de embriones después de la implantación y en cultivos de corto plazo de la EPC. Este protocolo adaptado de aquellos que fueron utilizados para estudiar XCI en la diferenciación de las células madre de embriones femeninos y embriones de preimplantación 7-11. Proporcionamos ejemplos de XCI en embriones femeninos en vivo, así como in vitro en TGC.
Nascent RNA FISH representa un método fácil y sensible para el análisis de células individuales de la actividad transcripcional en tejidos de embriones en diferentes etapas de desarrollo. El poder de este método es la capacidad de identificar diferentes linajes embrionarios en cualquier etapa particular de acuerdo con criterios morfológicos. Sin embargo, esto también requiere que un mínimo de la fluorescencia de fondo está presente. Cualquier fondo hace que la identificación de las diferentes regiones embrionarias y tipos de células difíciles. Para garantizar un mínimo de fondo, hay dos pasos críticos en este protocolo. El primero es la calidad de la sección criogénica y el segundo es la eficiencia (relación señal a ruido) del ARN de pescado, que depende del nivel de la expresión génica y la calidad de la sonda. En este último caso, las sondas son por lo tanto siempre probados en células cultivadas en cubreobjetos (células madre embrionarias o células somáticas) antes de su uso en secciones.
En este protocolo, proporcionamos THtécnicas e necesarios para realizar el análisis FISH de ARN en TGC a partir de dos tipos diferentes de preparación de la muestra (secciones de criostato y cultivos primarios de explantes de embriones). Tal análisis de células individuales permite cambios dinámicos en la expresión de genes en diferentes etapas post-implantación para ser evaluados.
Los métodos que describimos para generar TGC secundaria (en E7-7.5 etapas post-implantación) fueron utilizados en nuestro laboratorio para estudiar los patrones de inactivación del cromosoma X de un linaje extraembrionario que está constituido por TGC en las etapas posteriores a la implantación. desarrollo extraembrionario en roedores depende de la diferenciación de TGC. De hecho, TGC son esenciales para el desarrollo placentario y por lo tanto embrionario. Los defectos en la diferenciación TGC causan letalidad embrionaria (para una revisión véase la referencia 15). Actividad transcripcional de TGC utilizando ARN FISH nos ha permitido demostrar un estado de inactivación del cromosoma X inusual de este tipo de células durante el desarrollo del ratón 3.
<p class = "jove_content"> Los métodos presentados aquí para obtener y estudiar TGC secundarias se puede aplicar para estudiar las vías moleculares en el desarrollo de los tejidos extra-embrionarias importantes que forman parte, tanto en ratones normales y mutantes. Estos enfoques podrían adaptarse para investigar el desarrollo TGC en otros mamíferos. Nuestro análisis consistió en la utilización de embriones de ratones de tipo salvaje que nos permite evaluar la actividad transcripcional de diversos genes in vivo en TGC TGC y en in vitro de explantes derivados de EPC. Este método podría extenderse al análisis de los ratones transgénicos y / o por la adición de moléculas inhibidoras en el medio de cultivo. Hemos utilizado con éxito este método de ARN FISH en otro tipo de TGC, como TGC primarios que aparecen en una etapa anterior de desarrollo del ratón, blastocyts E3.0, que pueden ser individualmente cultivaron durante 4-5 días durante los cuales desarrollaron consecuencia, las ICM estar rodeado de grandes TGC primaria 16,17. naciente transcripciones para diferentesgenes, así como Xist podrían ser visualizadas y cuantificadas utilizando el enfoque FISH mismo ARN 3.Inmunofluorescencia Combinado y ARN FISH también se pueden realizar en secciones de criostato, así como in vitro TGC cultivadas 3. Esto demuestra que el método es bastante robusto, como transcritos primarios son altamente susceptibles a la degradación y existe un requisito absoluto de compuestos libres de RNasa. SI / ARN FISH proporciona información adicional acerca de los niveles de transcripción, localización celular y la expresión de proteínas, de forma simultánea en una célula dada. Aunque, las secciones de tejido incluido en parafina previamente se han utilizado para detectar el ARN naciente en los tumores humanos, manteniendo la morfología del tejido 18, en nuestras manos, secciones de criostato son más apropiados para la preservación tanto el ARN naciente y los epítopos requerido para la detección por anticuerpos durante inmunofluorescencia .
Además de ARN FISH, a raíz de immunofluorescence, ADN cromosómico de pescado también se puede realizar en TGC secundarias utilizando sondas marcadas con fluorocromos, similares a los utilizados para el ARN FISH 3. Las sondas fluorescentes pueden ser o bien plásmidos / fosmids o BACs, etiquetados con dUTPs fluorescentes tal como se utiliza aquí, y que se describen en Chaumeil et al., 8. Alternativamente, los oligonucleótidos marcados con fluorescencia se pueden utilizar 19. Dado que el ADN FISH no requiere cadena de especificidad, las sondas de oligonucleótidos se pueden diseñar para dirigirse a cualquiera de las dos cadenas complementarias en la región diana. Las sondas de ADN ramificado, donde amplificación de la señal se logra por dos rondas secuenciales de sondas específicas y el amplificador también se pueden utilizar para mejorar la relación señal a ruido de las señales de FISH 20. Alternativamente, sondas de ARN, tales como ribosondas se pueden utilizar aunque en nuestras sondas basadas en ADN garantizar un mejor compromiso entre la calidad de la señal, la especificidad y facilidad de uso.
Por último, acquisiti imagen en 3Den es esencial con el fin de obtener la información espacial requerida en estas células grandes, y se puede realizar utilizando una variedad de microscopios de fluorescencia, tales como el microscopio Apotome, o microscopios de epifluorescencia con deconvolución como el Deltavision (GEH), u otros microscopios adecuados para secciones de tejido de imágenes, y grandes (> 20 micras) TGC. Cabe señalar que para un solo loci de copias de ADN, la señal detectada por FISH punteada ARN naciente o FISH de ADN puede no ser detectado fácilmente por microscopía confocal.
En conclusión, los métodos que describimos aquí deben ser útiles tanto para el análisis detallado de TGS en un contexto de desarrollo, sino también en otras situaciones de enfermedad. Muchos de los genes que están involucrados en el desarrollo y la función de TGC en roedores se conservan entre roedores y humanos, tales como factores de transcripción, proteasas y moléculas de adhesión celular 21. Ratón TGC son un modelo celular para el estudio de los genes que regulan el desarrollo de la placenta de unaPor lo tanto, d dar una visión de las enfermedades de la placenta humana. Además, por el hecho de que estas células se endoreplicating y desde algunas células cancerosas involucran programas endocycle, además de procesos de amplificación de genes, los métodos que describimos debería también ser útil en las investigaciones de células individuales necesarios para explorar mecanismos que conducen a inestabilidad del genoma en células de cáncer .
The authors have nothing to disclose.
Agradecemos a Sophie Gournet para obtener ayuda con ilustraciones, Julie Chaumeil por leer el manuscrito, las instalaciones de alojamiento de los animales y la plataforma de imágenes de la unidad. Este trabajo ha recibido el apoyo en el marco del programa «Investissements d'Avenir» puesto en marcha por el Gobierno francés y puesto en práctica por la ANR con las referencias ANR-10-LabX-0044 y PSL ANR-10-IDEX-0001-02, la EpiGeneSys 7PM no. 257082 red de excelencia a EH, una ERC avanzada Investigador de adjudicación. 250367 y el 7PM de la UE SYBOSS subvención no. 242.129 a EH Los autores desean reconocer la célula y Tejidos de imagen Plataforma del Departamento de Genética y Biología del Desarrollo (UMR3215 / U934) del Instituto Curie, miembro del Francia-Bioimagen (ANR-10-INSB-04), en busca de ayuda con la luz microscopía.
Stereomicroscope | Nikon | SMZ 1500 | |
Stereomicroscope | Zeiss | Stemi SV6 | |
Scissors Pascheff-Wolff | Moria | MC19 | |
Dumont #5 forceps | Roth | PK78.1 | |
4-well tissue culture dishes | Nunc | 176740 | |
60 mm Petri dishes Falcon | Dutsher, France | 353004 | |
100 mm Petri dishes Falcon | Dutsher, France | 353003 | |
Coverslips 18×18 | VWR | 631-1331 | |
Coverslips 22×22 | VWR | 631-0125 | |
12 mm glass round coverslips | Harvard apparatus | 64-0712 | |
Slides Superfrost plus | VWR | 631-9483 | |
4-slide Transport box Lockmailer | Dutsher, France | 40684 | |
Cryotubes 1.8 ml Corning | Fisher Science | 10418571 | |
Glass Coplin staining jars | Fischer Scientific | W1561L | |
TissueTek O.C.T compound | VWR | 4583 | |
RPMI 1640 medium | Invitrogen | 61870 | |
Phosphate buffered saline (PBS) | Sigma-Aldrich | D1408 | 10x is used |
Water | Sigma-Aldrich | W3500 | |
Paraformaldehyde | Panreac Quimica, Spain | 141451 | 3% in PBS |
Triton-X-100 | Euromedex | 2000-A | 0.5% final |
Vanadyl ribonucleoside complex (VRC) | New England Biolabs, USA | S1402S | |
Sodium dextran sulfate | Sigma-Aldrich | D8906 | |
Bovine serum albumin (BSA) | New England Biolabs, USA | B9001S | |
Formamide | Sigma-Aldrich | 47671-1L-F | aliquots kept at -20°C |
Illustra TempliPhi Kit Construct (Kit MDA) | Dutsher, France | 25-6400-80 | |
Nick translation kit | Abbott, USA | 07J00-001 | |
20x SSC buffer concentrate | Sigma-Aldrich | S6639 | |
Spectrum green dUTP | Abbott, USA | 02N32-050 | |
Spectrum red dUTP | Abbott, USA | 02N34-050 | |
Cy-5 dUTP | Dutsher, France | PA55022 | |
Mouse Cot-1 DNA | Invitrogen | 18440016 | |
DNA, MB grade | Invitrogen | Roche | DNA from fish sperm |
4′,6-diamidino-2-phenylindole dihydrochloride | Sigma-Aldrich | D9564 | DAPI |
Glycerol | Sigma-Aldrich | G9012 | |
p-phenylenediamine | Sigma-Aldrich | 695106 | |
Centrifuge 5417R | Eppendorf, Germany | molecular biology grade | |
Eppendorf concentrator plus | Eppendorf | ||
Eppendorf Thermomixer comfort | Eppendorf | ||
Liquiport Liquid pump | KNF Neuberger, Trenton, USA | ||
Shake'N'Bake Hybridization oven | Boekel Scientific, USA | ||
Cryostat | Leica | CM3050 |