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.
胎盘从一个胚外谱系,滋养外胚层派生的。在围植入鼠胚泡,壁画滋养外胚层细胞分化为初级滋养层巨细胞(TGCs),而极性滋养外胚层覆盖的内细胞团继续增殖后分化成次级TGCs。 TGCs在发展胎盘关键作用,并且是一个成功的妊娠是必不可少的。植入后发育过程中特定基因的转录调控的研究能给见解TGCs发展。从胚胎在7-7.5天妊娠(E7-7.5)的ectoplacental锥体(EPC),由该极性滋养外胚层衍生的细胞,分化成次级TGCs 1。 TGCs 可原位研究,对在E7胚胎冷冻切片虽然TGCs的数目是在该阶段非常低。分析次级TGCs的一个替代方法是使用单个的EPCs的短期培养物从E7胚胎秒。我们提出了一个技术研究的在体内和在使用原位杂交(RNA FISH)荧光可视化新生转录物的单细胞水平体外兴趣基因的转录状态。该技术提供了基因表达的直接读出,使的TGCs的染色体状态,这是大endoreplicating细胞的评估。事实上,TGCs终末分化的关键特征是它们退出细胞周期并经过多轮的endoreplication.This方法可以适用于检测从常染色体和/或性染色体表达的任何基因的表达,并可以提供重要的信息纳入发育机制以及胎盘疾病。
哺乳动物滋养层巨细胞(TGCs)构成孕产妇和胚胎组织之间的屏障。他们调解注入和孕的侵入子宫和在发展中发挥关键作用的胎盘的形成。他们生产的多种生长因子(细胞因子)和催乳素/胎盘生乳素的家人和类固醇激素,必要时作胚胎生长和生存的激素。 TGCs是大的,单核和多倍体细胞与细胞周期,endocycle,即由交替S期和G2阶段。事实上,TGCs被endoreplicating细胞,能够进行多轮DNA合成,无任何分部2。为了研究基因在体内的转录状态,在TGCs相比其他胚胎和胚外细胞类型,新生RNA FISH可以在体内对在特定植入后阶段冷冻切片3进行。 TGCs上由于兵卫部分容易辨认可以记录ř大尺寸和它们的转录基因活性,但它们在早期植入后的阶段数是低的。在E7胚胎切片TGCs的缺乏,促使我们进行胚胎滋养外胚层组织的短期文化,以研究滋养外胚层发育过程中基因表达的调节,以获得差异化的TGCs。此外,为了保持生理越好,建立的细胞系即滋养层干细胞(TS)并不总是合适的调查发育机制代次级TGCs提供有价值的工具来研究由于异常基因与TGCs缺陷有关的病理的怀孕调节小鼠。
在ectoplacental锥(EPC)的滋养层细胞是次要TGCs 4的前体。培养的内皮祖细胞向次级TGCs的自发分化先前已报道5。然而,在对比主TGCs,在二级TGC differen研究tiation仍然有限,presumablydue到分离不含任何母亲或胚胎组织的EPC外植体的困难。我们适于这些方法中,为了对从个别胚在E7,其中TGCs很少,但可以从EPC前体产生的发育植入后阶段衍生的次级TGCs执行的RNA原位杂交。 RNA原位杂交分析核初级转录从未在二次TGCs单个细胞水平的水平已经完成。这允许转录的精确分析,并用来显示TGCs在植入后的阶段3的后生不稳定。
哺乳动物表观遗传学的一个典型例子,在X染色体失活(XCI)在听说实验室6进行了研究。在这个过程中女性的2 X染色体中的一个被失活。非编码Xist基因转录物涂覆X染色体从它所在雌性细胞中表达,并触发大多数基因的沉默。利用RNA FISH,的X连锁的基因新生转录物可被调查作为可以Xist基因 RNA的失活的X染色体(十一)上的积累。我们在这里描述对植入后胚胎的部分和EPC的短期培养物进行的RNA原位杂交的过程。该协议改编自那些被用来研究在XCI女性鉴别胚胎干细胞和植入前胚胎7-11。我们提供XCI的例子在雌性胚体内 ,以及在体外 TGCs。
新生RNA FISH表示用于在不同发育阶段的胚胎组织转录活性的单细胞分析的简单和灵敏的方法。这种方法的功率是根据形态学标准在任何特定阶段,以确定不同的胚细胞系的能力。然而,这也需要最小的背景荧光的存在。任何这样的背景呈现不同胚胎区域和细胞类型具有挑战性的识别。为了保证最小的背景,也有这个协议的两个关键步骤。第一是冷冻切片的质量和第二个是RNA鱼,这取决于基因表达的水平和探针的质量的效率(信噪比)。对于后者,探针因此一直在培养的细胞上测试盖玻片(胚胎干细胞或体细胞),以上的部分的使用之前。
在这个协议中,我们提供日所需的E.技术由两种不同类型的样品制备的(冷冻切片和胚胎外植体的原代培养物)上TGCs进行RNA的FISH分析。这样的单细胞分析使得能够在不同的植入后阶段的基因表达的动态变化进行评估。
在我们的实验室中使用,我们描述生成次级TGCs(在E7-7.5植入后级)的方法,研究其在植入后级构成TGCs的胚外谱系的X染色体失活模式。在啮齿类动物外胚胎发育取决于TGCs的分化。事实上,TGCs是胎盘和胚胎由此发展至关重要。在TGC分化缺陷导致胚胎死亡(综述见参考15)。使用RNA FISH TGCs的转录活性允许我们小鼠发展3中表现出这样的细胞类型的一个不寻常的X染色体失活状态。
<p class ="“jove_content”">这里提出,以获得和研究二次TGCs的方法可用于研究分子途径中的重要胚外组织他们的一部分的展开,无论是在正常和突变的小鼠。这些方法可以适用于研究在其它哺乳动物TGC发展。我们的分析涉及使用野生型小鼠胚胎的允许我们评估在体内 TGCs并在从EPC植衍生体外 TGCs各种基因的转录活性。该方法可以扩展到转基因小鼠和/或通过在培养基中加入抑制剂分子的分析。我们已经成功地使用在其他类型TGCs的RNA原位杂交的方法中,诸如出现在小鼠发育,E3.0囊胚的较早阶段主TGCs,它可以是4-5天期间开发的生长,在单独培养的ICM受到大的初级TGCs 16,17包围。针对不同的新生成绩单基因以及Xist基因可以被可视化,并使用相同的RNA原位杂交的方法3量化。合并的免疫荧光和RNA FISH也可以在冷冻切片在体外培养TGCs 3进行为好。这表明,该方法是相当健壮,因为初级转录物是容易退化且有无RNA酶的化合物的绝对要求。中频/ RNA的鱼提供关于转录水平,细胞定位和蛋白的表达,在一个给定的小区同时附加信息。虽然,石蜡包埋的组织切片先前已用于检测在人类肿瘤新生RNA,同时保持组织形态18中 ,在我们手中,冷冻切片更适合用于保存既通过免疫荧光中抗体检测所需的新生RNA和表位。
除了RNA FISH,以下IMmunofluorescence,染色体DNA FISH也可以使用标记有荧光染料,类似于那些用于RNA FISH 3探针次级TGCs进行。荧光探针可以是质粒/ F粘粒或BAC的,标记有荧光dUTPs如这里使用的,以及在绍梅等人 ,8说明。备选地,荧光标记的寡核苷酸可用于19。由于DNA的FISH不需要链特异性,寡核苷酸探针可以被设计为靶向或两条互补链中的靶区域。支链的DNA探针,其中信号放大是由两个连续的轮具体和放大器探针实现也可以用来增强的FISH信号20的信噪比。可替代地,RNA探针如核糖核酸探针可以使用尽管在我们的基于DNA的探针保证信号质量,特异性和易用性之间的更好折衷。
最后,3D图像acquisiti上是为了获得在这些大的细胞所需的空间信息必不可少的,并且可以使用各种荧光显微镜,如Apotome显微镜或表面荧光显微镜与去卷积如Deltavision(GEH)来执行,或其它显微镜合适成像组织切片,大(> 20微米)TGCs。应当注意的是,对于单拷贝DNA基因座,通过新生RNA FISH或DNA FISH检测的点状信号可能无法被容易地通过共聚焦显微镜检测。
总之,我们在这里描述的方法应是有益的既为TGS的中一个发展方面的详细的分析,也可在其他疾病的情况。所涉及的TGC发育和功能在啮齿类动物中的许多基因啮齿动物和人类中,如转录因子,蛋白酶和细胞粘附分子21之间是保守的。鼠标TGCs是调节胎盘发育的研究基因细胞模型因此先给见解人胎盘疾病。此外,由于这样的事实,这些细胞endoreplicating并且由于一些癌细胞接合endocycle方案中,除了基因扩增过程中,我们描述了方法也应在探索机制导致基因组的癌细胞的不稳定性所需的单细胞调查有帮助。
The authors have nothing to disclose.
我们感谢苏菲Gournet与插图的帮助下,朱莉绍梅阅读手稿,动物住房设施和单位的成像平台。这项工作得到了支持程序«INVESTISSEMENTS D'艾文莉»下由法国政府发起,并与参考ANR-10的LabX-0044和ANR-10 IDEX-0001-02 PSL,该EpiGeneSys FP7没有用ANR实现。 257082网络卓越为EH,一个ERC高级研究者奖没有。 250367和欧盟FP7 SYBOSS不授予。 242129到EH作者要感谢居里研究所,法国生物成像(ANR-10-INSB-04)的成员的遗传与发育生物学系(UMR3215 / U934)的细胞和组织成像平台与光的帮助显微镜。
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 |