Preneoplastik hücre ilerlemesi ve doğuştan gelen bağışıklık hücre etkileşim erken olayları incelenmesi anlamak ve kanser tedavisinde çok önemlidir. Burada şartlı epitel hücre dönüşümleri ve HRAS G12V zebra balığı larvası deri hücreleri ile doğuştan gelen bağışıklık hücre etkileşiminin daha sonra canlı görüntüleme uyarılması için bir yöntem tarif eder.
Here we describe a method to conditionally induce epithelial cell transformation by the use of the 4-Hydroxytamoxifen (4-OHT) inducible KalTA4-ERT2/UAS expression system1 in zebrafish larvae, and the subsequent live imaging of innate immune cell interaction with HRASG12V expressing skin cells. The KalTA4-ERT2/UAS system is both inducible and reversible which allows us to induce cell transformation with precise temporal/spatial resolution in vivo. This provides us with a unique opportunity to live image how individual preneoplastic cells interact with host tissues as soon as they emerge, then follow their progression as well as regression. Recent studies in zebrafish larvae have shown a trophic function of innate immunity in the earliest stages of tumorigenesis2,3. Our inducible system would allow us to live image the onset of cellular transformation and the subsequent host response, which may lead to important insights on the underlying mechanisms for the regulation of oncogenic trophic inflammatory responses. We also discuss how one might adapt our protocol to achieve temporal and spatial control of ectopic gene expression in any tissue of interest.
Aksi takdirde normal epitel tabakasının içinde bir preneoplastik hücre döl büyümesi şiddetle mikroçevresinin bir etkileşime bağlıdır. kendi ana dokusu ile etkileşim bir preneoplastik hücre daha tam şişmiş kansere dönüşebilir bir klonal niş kurmak mümkün olup olmadığı önemli belirleyicisi olması muhtemeldir. Gelişiminde önemine rağmen, kanser gelişimi, bu ilk aşama, in vivo olarak, en yaygın olarak kullanılan model sistemlerinde de erişilemez.
zebra balığı Danio rerio çünkü gelişimi boyunca saydamlığı, suda çözünür ilaçlar için genetik manipülasyonu için olasılık ve erişilebilirlik canlı görüntüleme çalışmaları için iyi bilinen bir örnek bir organizmadır. Epitel hücreleri dönüştürmek için aşırı ifade, insan onkojenini HRAS G12V bir larva Zebra balığı model kullanılarak Son zamanlarda yapılan çalışmalar, konak hücre özellikle H 2 O 2 kurşun için, sinyalleri türetilmiş olduğunu gösterdiDoğuştan gelen bağışıklık hücreleri işe. İlginç bir şekilde, işe bağışıklık hücreleri, nötrofiller ve makrofajlar, preneoplastik hücre çoğalmasını 2,3 destekleyen bir trofik bir role sahip olduğu gösterilmiştir.
Tümör başlaması ve ilerlemesi erken olayları olarak enflamatuar yanıtın bir katkı anlamak için, tek bir itibaren en erken zaman noktası, bu olayların görüntüye mümkün olmalıdır. Bu nedenle, geçici ve dokuya özgü bir şekilde, hücre dönüşümü, kontrol edilmesi gerekir. Başarıyla şartlı cilt özel yükseltici keratin 4 (krt4) kontrolü altında insan onkojenini HRAS G12V ifade Drosophila 4 adapte edilmiş Gal4 / UAS sistemi 5 kullanmaktadır. transkripsiyonel aktivatör yani Gal4, KalTA4 6 değiştirilmiş versiyonu, Memba Aktive Sıra kontrolü (UAS altında HRAS G12V ifadesini sağlar). Şartlı transkripsiyonel aktivatör ekspresyonunu teşvik etmek için, KalTA4 özellikle 4-hidroksitamoksifen bağlanan insan estrojen reseptörü α mutant ligant bağlama sahası (ER T2) 7 kaynaştırılmış olduğu (4-OHT) 1. 4-OHT yokluğunda ER T2 ısı-şok proteinleri ile sitoplazma içerisinde bağlanır. 4-OHT üzerine çıkar 8 geni kontrol UAS, bir KalTA4 ER T2 çekirdek translokasyonunu ve sonraki aktivasyonuna izin veren proteinleri ayırmak ısı şok bağlanması (Şekil 1 C, b). Bu ekspresyon sistemi 4-OHT varlığına bağlı olarak, ilgi konusu bir genin KalTA4 kontrollü ekspresyonu tersine çevrilebilir. Geri dönüşü olmayan bir rekombinasyon olgusu neden Kre-ER T2 / lox sistemi, aksine, KalTA4 ER T2 transkripsiyonel aktivasyon indüksiyon ilave ya da 4-OHT çıkarılmasıyla geri dönüşümlüdür.
Aşağıdaki protokol, allo zebra balığı larvası deri hücrelerinin şartlı dönüşüm ve floresan protein ekspresyonu ile doğuştan gelen bağışıklık hücreleri ile etkileşiminin bir sonraki denetim ws. 13 – Bu protokolde kullanılan temel yöntemler Zebra balığı topluluk 9 içindeki bazı sık kullanılan teknikler benzer.
üretim ve birlikte transgen yapıları mikroenjeksiyon transgenik kombinasyonel kullanımı, sadece bir mozaik şekilde tek hücrelerini dönüştürmek için geçici bir yaklaşım sağlar. Embriyonik ve larva Zebra balığı cilt oksijen geçirgenliği gün saat yüksek çözünürlüklü mikroskopi zaman atlamalı canlı görüntüleme çalışmaları için olasılığını yükseltir. Ayrıca, suda çözünür ilaçlara erişilebilirlik gelecek mekanik çalışmalar ve kanser gelişiminin erken evrelerinde daha iyi anlaşılmasına yol açabilir in vivo hücre biyolojik olayların izlenmesini sağlayacak.
_content "> Bu protokol, mozaik şekilde, zebra balığı larvası daki herhangi bir dokuda koşullu gen ekspresyonunu gerçekleştirmek için adapte edilebilir. Bir de deri dışındaki resim derin dokulara yaşamak için ayar mikroskop optimize edebilir.Embriyojenez ve larva gelişimi sırasında, embriyonik zebra balığı derisi, iki epitel tabakadan oluşur yüzeysel katman adı periderm ve alttaki taban membran 19 bağlı olan baz keratinositlerde tabakası (Şekil 1C, a). Burada sunulan protokol koşullu zebra balığı larvası yüzeysel deri tabakası içinde preneoplastik hücre dönüşümünün uyarılması için basit bir yöntem tarif eder, ve canlı görüntüleme ile doğuştan gelen bağışıklık hücreleri ile sonraki etkileşim analizi sağlar. Bizim protokolde temel metodolojileri köklü Zebra balığı teknikleri 9 takip – 13, ve bizim protokol kolayca adapte ve modifiye edilebilir.
Burada kullanılan krt4 promoteri 5 (Şekil 1C, b) en dış deri tabakası içinde özellikle KalTA4 ER T2 ekspresyonunu tahrik eder. Bununla birlikte, modüler MultiSite Ağ Geçidikrt4 oluşturmak için kullanılan bir strateji, klonlama: KalTA4 ER T2 yapısı (Şekil 1D, a) tek bir klonlama adımında KalTA4-ER, T2 önünde söz konusu herhangi bir promotör klonlamak imkanı sağlar. Burada sunulan yöntemin bir adaptasyonu embriyojenez ve larva aşamalarında en dokular için mümkündür. promotör dizilerinin mevcudiyeti burada sınırlayıcı faktördür. Bundan başka, bir UAS arkasına klonlanmıs hemen her gen şartlı mekansal ve zamansal olarak kontrol KalTA4 ER T2 ifadesinin kullanılmasıyla farklı gelişim safhalarında ifade edilebilir. Bu nedenle, protokol mozaik şekilde, zebra balığı larvası daki herhangi bir dokuda koşullu gen ekspresyonunu gerçekleştirmek için adapte edilebilir. Bir de karaciğer veya pankreas gibi görüntü derin dokulara yaşamak için ayarını mikroskop optimize edebilirsiniz.
Biz protokolü o kullanan bir uygulama tarif varbenzer, bir, inflamatuar yanıtların düzenlenmesi incelemek için bu protokolü kullanarak diğer inflamasyon modülatörlerini aşırı ifade edebilir yeniden kolayca canlı görüntü nötrofil ve aday inflamatuar modülatör ifadesinde indüksiyon ve tutuklanmasının ardından makrofaj davranış değişiklikleri yapabilirsiniz. Ayrıca, adapte protokol doku morfolojilerinden ve organ oluşumu ve farklı aşamalarında hücre hareketi ve davranış değişikliği izlemek isteyenler için faydalı olacağını, nihayet canlı görüntü diğer özel hücre soyları ile doğuştan gelen bağışıklık hücre etkileşimleri etkileşim hedeflenen edilebilir uyarılabilir KalTA4-ER T2 / UAS ifade sistemi ile.
Biz Zebra balığı Tol2kit 20 pDestTol2CG vektör kullanılan – Bir cmlc2 içeren 23: eGFP-pA kaseti (Şekil 1D, a) se yeşil floresan pozitif kalplerin tarafından embriyoların sonraki seçim sağlayanF0 tarama işlemini basitleştiren tasdik ediniz işaretleyici 20. Genomuna ilgi transpozon çevrili genin stabil bir ekleme transposaz mRNA ile birlikte plazmid DNA ko-enjeksiyon ile kolaylaştırılır. Mikroenjeksiyon için plazmid DNA hazırlanması transposaz mRNA standart protokoller takip edilir. Bununla birlikte, genomu ıçınde yapının başarılı entegrasyon Tol2 tabanlı aktarılması 14 bağlıdır. Bu özel dikkat RNases ve DNase'lann tarafından kirletmesini ve bozulmaları önlemek için steril koşullar altında buz üzerinde çalışmak için ödenecek vurgulamaktadır. Tek hücreli aşamada embriyolara mikroenjeksiyon Zebra balığı 9,10 olarak kazanç ve fonksiyon çalışmaları kaybı için sağlam ve köklü bir tekniktir. Iyi eğitimli kişi kolaylıkla 1 saat içinde 1000'den fazla embriyoların sarısı içine enjekte rağmen, blastodisc (Şekil 1A, yıldız) içine enjeksiyon daha fazla deneyim ve eğitim gerektirir. Bu işlem sırasında Kritik iiğne taşıma s. İğne zarar vermeden hücre nüfuz çok ince olması gereken ve bu nedenle sadece çok uç kırık olması gerekir. Düzenli olarak kontrol etmek ve her bir embriyonun içine düzgün bir enjeksiyon garanti altına almak için, enjeksiyon sırasında damla boyutunu ölçmek için önemlidir. Dikkatle iğne embriyo döndürmek için kullanılabilir, ele alınmıştır. Bu genellikle blastodisc ve optimal penetrasyon açısını bulmak için gereklidir.
hemen hemen kesinlikle enjeksiyon için kullanılan DNA transposaz mRNA konsantrasyonu, sentezleme etkinliğini etkiler. Daha yüksek dozlar transgen ifade eden hücrelerin oranında artış ancak DNA (> 50 ng / | il), daha yüksek konsantrasyonları ile yönlendirir ve bu da enjekte edilen embriyolar arasında toksik etkiler için potansiyel doğar mRNA (> 100 ng / | il), transposaz olabilir. Bu plazmid DNA, 50 ug ve enjekte emb başına RNA, 100 ug tekabül eden 10 ng / | il DNA ve 20 ng enjeksiyon / ml transposaz mRNA kullanımını kolaylaştırmakryo. Bu konsantrasyonlarda enjekte embriyoların% 100 tek hücreye enjeksiyon verimliliğine bağlı, 4-OHT indüksiyon sonrası, normal geliştirmek ve 40-70 arasında% gösterisi eGFP-HRAS G12V ifadesi yoktur. Pozitif embriyoların arasında biz normalde 1-10 klon var yaklaşık% 30, 10-50 klon ve 50'den fazla klon olan% 30 var 40% bulmak. Nedeniyle bizim araştırma amaçları için, biz eGFP-HRAS G12V ifade daha az klonları ile embriyoların kullanımı lehine. Biz geçici deneyler için 10-50 klonları ile embriyolar seçin. Transgenik kurucusu balık üretimi için, biz sadece eGFP pozitif kardiyak belirteç ve epidermis eGFP-HRAS G12V pozitif klonların çok sayıda hem embriyolar seçmek için tavsiye ederiz.
Işık 24 maruz kaldığı zaman (Z) -4-OH, bir sis-trans (EZ), aralarında dönüşümlerini maruz kalır. Cis-izomer (E) trans muadili 25,26 daha 100x az bir anti-östrojenik olduğu bulunmuştur. Exposurışığa E bu nedenle kaçınılmalıdır. Etanol içinde çözülmüş 4-OHT stok çözeltisi, uzun bir süre boyunca karanlıkta -20 ° C'de saklanabilir. Biz kuvöz ve ulaşım içindeki hedef gen indüksiyonu sırasında ışıktan Petri kapları korumak için bir kutu kullanılmasını tavsiye ederiz. Görüntüleme alanı çok küçük ve UV ışığına 4-OHT maruz olmasına rağmen uzun süreler boyunca görüntüleme maksimum ekspresyon seviyelerini korumak için tavsiye edilirken, en az, indüksiyon çözeltisi sabit bir değişimi için her 2 saatte bir azaltılır. 4-OHT etkin kullanılmış, çok hızlı bir şekilde gen ifadesini endükleyebilen, koryon ve zebra balığı embriyojenez sırasında dış deri tabakaları ile permeabilizes. Bu hali hazırda indüksiyon 2 saat sonra, EGFP emisyonu gözlemlemek ve bu hedef gen ekspresyonunun ilk belirtileri tedavi 8 3 saat sonra, 1 saat ve plato fark edilebilir olduğu bildirilmiştir. farklılıklar bizim çalışmamızda kullanılan farklı promotör nedeniyle olabilir. Hiç pr vardır gibieviously 4-OHT tedavisi bağımlı 8,27 doz olduğunu bildirdi, biz geçici bir yaklaşım sağlam ve tekrarlanabilir ifade seviyelerini elde etmek için 5 mcM en yüksek bildirilen konsantrasyonunu kullanmayı seçti. Bu transgen taşıyan tüm hücreler hedef gen ifadesini endükleyebilen garanti edilmelidir.
Nedeniyle çok sayıda ve rasgele genom ekleme olayların olasılığı Burada sunulan geçici bir yaklaşım değişen ifade seviyeleri yol açabileceği dikkate alınmalıdır. Ayrıca, Tg (UAS: EGFP-HRAS G12V) olarak Tol2 transgenik arka transposaz mRNA 'nın kullanılması io006 gen susturma veya bozulmasına neden olabilir UAS transgen potansiyel transpozisyonundaki yol açabilir. Burada yer alan yöntem, geçici bir yaklaşımı temsil eder, ancak, enjeksiyondan sonraki embriyo ön seçim zorunludur. Birçok laboratuarları UAS dizileri dolayısıyla içinde, transgenik yavrularda susturulur eğiliminde olduğunu buldukpTol2-krt4 tabi tutulması: KalTA4-ER T2; cmlc2: eGFP Tg (UAS: eGFP-HRAS G12V) içine inşa io006 embriyolar UAS Tg (krt4 içine inşa enjekte kadar etkili olmayabilir: KalTA4-ER T2; cmlc2: GFP ) embriyolar. istikrarlı transgenik hat Tg kullanımı zaman doz bağımlı 4-OHT gen aktivasyonu açık / kapalı kinetik kesin izleme sağlayacak io006 (krt4: KalTA4-ER T2) Tg (EGFP-HRAS G12V UAS) ile geçti .
Larvaların montajı sırasında kritik bir adım LMP agaroz içine ve kapak cam (Şekil 1B) üzerine transferidir. Her iki ısı şoku ile balık zarar veya jel sertleşme olmadan önceden larvaların güvenli aktarımını ve yönünü tanır sıvı LMP agaroz sıcaklık kısa zaman dilimi sadece vardır. Larvalar sonraki mikroskobik analı için çalışma mesafesini azaltmak için cam kapak üzerine doğrudan odaklı olmalıdırsis. Bu mikroskopi sırasında bir sınırlayıcı faktör olabilir gibi uygun hedeflerin seçimi zorunludur. Bir kez monte edilmiş larva gün saat arasında muhafaza edilebilir.
Burada sunulan model sisteminin koşula transgenin 4-OHT aktivasyonu ile tekrarlanan dönüşüme izin vermektedir. (Şekil 1D, b) ifade sistemi 4-OHT varlığına bağlıdır ve bu nedenle ilgi konusu bir genin KalTA4 kontrollü ekspresyonu tersine çevrilebilir. Geri dönüşü olmayan bir genomik yeniden birleştirme olayı 28 kolaylaştırır Kre-ER T2 / lox sistemi, aksine, KalTA4 ER T2 / UAS aktive edilebilir ve ek olarak ya da 4-OHT çıkarılması sırasında devre dışı kalır ve tekrar uyarılması için bu potansiyel bir avantajı, Kre-ER T2 / Lox sistemi üzerinden tekniği. Deneme hafta gün uzatılabilir vardır Ancak, 4-OHT'nin sabit seviyelerde gereksinimi bir kısıtlamadır.
The authors have nothing to disclose.
This work was funded by a Wellcome Trust Sir Henry Dale Fellowship to Y. F. 100104/Z/12/Z.
We would like to thank Dr. Carl Tucker and the team of the fish facility at the Queen’s Medical Research Institute, University of Edinburgh. We like to thank Michael Millar of the immunohistology and imaging facility of the MRC Centre for Reproductive Medicine, University of Edinburgh for support.
We thank Prof. Dr. Matthias Hammerschmidt and Dr. Heiko Loehr of the Institute of Developmental Biology, University of Cologne for providing the p5E-krt4 entry vector. We also would like to thank Dr. Dirk Sieger of the Centre of Neuroregeneration, Univerity of Edinburgh for providing the pDestTol2CG destination vector.
Name of Material/Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
(Z)-4-Hydroxytamoxifen | Sigma Aldrich | H7904 | dilute in ethanol and store in the dark at -20°C |
20x Objective | Zeiss | 20x/0,5 Ph2 ∞/0,17 | |
40x Objective | Zeiss | 40x/1,2W Korr ∞/0,14-0,18 | |
63x Objective | Zeiss | 63x/1.4 Oil Ph3 ∞/0,17 | |
BamHI | New England Biolabs | R0136S | |
Confocal Microscope | Zeiss | LSM 510 META | |
Cover glass | VWR | 631-0171 | Diameter 25mm |
Dimethylpolysiloxane | Sigma Aldrich | DMPSV | |
Dow Corning high-vacuum silicone grease | Sigma Aldrich | MKBL4135V | |
Flaming/Brown P-97 Micropipette Puller | Sutter Instruments Co. | P-97 | Program: heat 530, pull 200, velocity 80 and time 150 |
Fluorescent stereoscope | Leica | M205 FA | |
Kwik-Fill Brosilicate Glass Capillaries | World Precision Instruments | 1B100F-4 | |
Microinjection mold TU-1 | Adaptive Science Tools | TU-1 | |
Microloader tip | Eppendorf | 930001007 | |
Microscope | Zeiss | Axiovert 200 | |
mMESSAGE mMACHINE Kit | Ambion | AM1348 | |
Nuclease-free water | Invitrogen | AM9937 | |
Pneumatic pico pump | World Precision Instruments | PV820 | |
Pneumatic pico pump | Warner Instruments | PLI-90A | |
pTol2-krt4:KalTA4-ERT2;cmlc2:eGFP | Dr. Thomas Ramezani/Yi Feng Lab/The University of Edinburgh | ||
QIAprep Spin Miniprep Kit | Quiagen | 27106 | |
Rhodamine B isothiocyanate-Dextran | Sigma Aldrich | R8881 | 10mg/μl in water |
Stereoscope | Leica | M80 | |
Tg(lysC:dsRed2)nz50Tg | BMC developmental biology 7, 42, doi:10.1186/1471-213X-7-42 (2007) | ||
Tg(UAS:eGFP-HRASG12V)io006 | PloS one 5 (12), e15170, doi:10.1371/journal.pone.0015170 (2010) | ||
Tricaine/MS-222 | Sigma Aldrich | A5040 | |
UltraPure Agarose | Invitrogen | 16500-100 | |
UltraPure Low Melting Point Agarose | Invitrogen | 16520-050 | |
UltraPure Phenol:Chloroform:Isoamyl Alcohol | Invitrogen | 15593-031 | 25:24:1, v/v |