Summary

Isolering av sidopopulationen i Myc-inducerad T-cells akut lymfoblastisk leukemi hos sebrafisk

Published: May 04, 2017
doi:

Summary

Här beskriver vi en teknik för att isolera sidopopulationcellerna från en zebrafiskmodell av mycinducerad T-cells akut lymfoblastisk leukemi (T-ALL). Denna sidpopulationstest är mycket känslig och beskrivs för zebrafisk T-ALL, men den kan vara tillämplig på andra maligna och icke maligna zebrafiskcelltyper.

Abstract

Heterogena cellpopulationer, från antingen friska eller maligna vävnader, kan innehålla en population av celler som kännetecknas av en differentiell förmåga att utflöda det DNA-bindande färgämnet Hoechst 33342. Denna "sidopopulation" av celler kan identifieras med hjälp av flödescytometriska metoder efter Hoechst 33342 Färgämne är upphetsad av en ultraviolett (UV) laser. Sidopopulationen av många celltyper innehåller stam- eller progenitorliknande celler. Emellertid har inte alla celltyper en identifierbar sidopopulation. Danio rerio , zebrafish, har en robust in vivo- modell av T-cells akut lymfoblastisk leukemi (T-ALL), men om dessa zebrafisk-T-ALL har en sidopopulation är okänd. Metoden som beskrivs här beskriver hur man isolerar sidopopulationcellerna i zebrafisk T-ALL. Till att börja med genereras T-ALL i sebrafisk via mikroinjektion av tol2-plasmider i embryon med en cellstegstadium. När tumörerna har vuxit till ett stadium där de expanderar till mer än hälften av animal kropp, kan T-ALL-cellerna skördas. Cellerna färgas sedan med Hoechst 33342 och undersöktes med flödescytometri för sidopopulationsceller. Denna metod har breda tillämpningar inom zebrafisk T-all forskning. Medan det inte finns några kända cellytmarkörer i zebrafisk som bekräftar huruvida dessa sidopopulations celler är cancerstamcellsliknande, in vivo-funktionella transplantations analyser är möjliga. Vidare kunde encelliga transkriptomik tillämpas för att identifiera de genetiska egenskaperna hos dessa sidopopulationsceller.

Introduction

Sido befolkningen analysen drar fördel av den förbättrade förmågan hos vissa celler inom en vävnad för att efflux den DNA-bindande färgämnet Hoechst 33342 på grund av höga nivåer av ATP-bindningskassett (ABC) transportproteiner på cellmembranet. De celler som efflux Hoechst 33342 färgämne kan identifieras med användning dubbla våglängder flödescytometrisk analys efter färgämnet exciteras av en UV-laser. Denna analys användes först för att identifiera murina hematopoietiska stamceller (HSCs) 1, men det har sedan använts för att identifiera stam / ursprungscellpopulationer i många vävnader och cancrar (översikt i referens 2). Men inte alla populationer av celler har en sida befolkning, och inte alla sidopopulationer anrikas för stam / progenitorceller.

Zebrafisk är en kraftfull ryggradsdjur genetisk modellsystem för att studera human cancer 3, 4, med ett antal fördelar jämfört med traditionella murin moDels av cancer. Zebrafish embryon befruktas externt och är optiskt tydliga, underlättar transgenes och in vivo observation av patologiska processer, inklusive cancerinitiering och progression. Hittills har sidopopulationen för att upptäcka potentiella stam- eller stamceller endast applicerats på njurmärgen i zebrafisk för att identifiera HSCs och inte till några sebrafiskcancermodeller 5 , 6 .

Zebrafish-modellen av T-cells akut lymfoblastisk leukemi (T-ALL) är morfologiskt och genetiskt lik human T-ALL 7 , 8 , 11 . T-ALL är en aggressiv malignitet som hos människor står för 10-15% av barn och 25% av vuxna ALL-fall 9 . Medan behandlingen av T-ALL har förbättrats är återfall fortfarande vanligt och förknippas med en dålig prognos. T-ALL tumörer är heterogenaous och innehålla många olika tumörcellunderpopulationer, inklusive leukemi initierande celler (LIC). LIC definieras genom sin förmåga att växa tillbaka hela tumören från en enda cell, och frekvensen hos låginkomstländer inom en tumörcellpopulation kan beräknas genom att transplantera olika celldoser in i mottagare via en begränsande utspädning transplantationsanalys (LDA). Medan LDA experiment har utförts i zebrafisk för att beräkna frekvensen av låginkomstländerna 8, 10, 11, görs denna bestämning i efterhand och inte tillåter för den potentiella isoleringen av låginkomstländerna. Därför en metod för att prospektivt isolera en population anrikad för cancerstamcellsaktivitet saknas. Identifiering och isolering av sidopopulationsceller från zebrafisk T-alls är det första steget mot att avhjälpa denna brist.

Protokollet presenteras här beskriver hur effektivt att generera T-alla tumörer i zebrAvish med användning av tol2-medierad transgenes, skör T-ALL-tumörcellerna och fläckar dem med Hoechst 33342 för att identifiera sidopopulationen av celler. Framtida in vivo- experiment med zebrafisk T-ALL kan innefatta om sidopopulationcellerna är berikade för LICs eller har andra stam- eller stamcellerliknande egenskaper.

Protocol

Alla förfaranden med zebrafisk har godkänts av Institutional Animal Care och användning kommittén (IACUC) vid University of Chicago. The University of Chicago är ackrediterat av Föreningen för bedömning och ackreditering av Laboratory Animal Care (AAALAC). 1. Generera och isolering fluorescensmärkt T-ALL-celler i zebrafisk Mikroinjektion i syngena zebrafisk embryon Med användning av kommersiellt tillgängliga kit, isolera cirkulär rag2: c-myc och rag2:…

Representative Results

Att effektivt generera fluorescerande myc-inducerad T-ALL-tumörer i zebrafisk, cirkulära DNA-konstruktioner flankerade av tol2 transposas ställen kan användas samtidigt injiceras med tol2 RNA. Tidigare studier från injektionen av linjäriserad DNA i zebrafisk embryon rapporterar en 5% transgenes hastighet 8. Med det protokoll justeras för att inkludera tol2 förmedlad transgenes, kan observeras (tabell 1) transgenes hastigheter varierande fr…

Discussion

Sidopopulationen är mycket känslig; Därför kan små förändringar i protokollet resultera i svårigheter att upptäcka sidopopulationsceller. För det första är temperaturen under färgningssteget specifikt för varje djur / cellsystem. För däggdjursystem utföres sidopopulationstestet typiskt vid 37 ° C. När zebrafisk-T-ALL-cellerna inkuberades vid 37 ° C dog många av cellerna, vilket gjorde denna inkubationstemperatur oacceptabel (data visas inte). När Kobayashi och kollegor (2008) dissekerade zebrafisk …

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Detta arbete stöddes av University of Chicago kvinnors styrelse, Wendy Will Fall fonden och University of Chicago Comprehensive Cancer Center Support Grant (P30 CA014599). Vi vill tacka Flow Cytometry Kärna vid University of Chicago för deras hjälp med att installera detta experiment, och liksom andra medlemmar av de Jong lab, speciellt Leslie Pedraza och Sean McConnell.

Materials

Syngeneic zebrafish (CG2) See Mizgireuv et al., 2006
rag2:c-myc plasmid Langenau Laboratory
rag2:GFP plasmid constructed in de Jong Lab rag2 promoter from Langenau Laboratory
pCS2-transposase plasmid Chien Laboratory
NotI -HF restriction enzyme New England Bio-Labs Inc. R3189S 500 units in 25 µL
mMessage Machine SP6 Transcription Kit Ambion Thermo Fisher Scientific – AM1340 25 reactions
QIAGEN Plasmid Midi Kit Qiagen, Inc. 12643
SteREO Discovery V8 Microscope Carl Zeiss Microscopy 495015-0008-000
Digital microinjector Tritech Research MINJ-D
Brass straight-arm needle holder Tritech Research MINJ-4
Magnetic base and stand Tritech Research MINJ-HBMB
Micromanipulator Narishige International MN153
Glass capillaries Sutter Instrument Co. B100-50-10 10 cm without filament
Flaming/Brown micropipette puller Sutter Instrument Co. P-97
Microloader pipette tips Eppendorf North America Inc. 930001007
Phenol Red solution Sigma Life Science P0290 0.5% concentration 100 mL
Plastic Transfer pipettes Fisherbrand 137119D graduated 7.5 mL bulb
Tricaine methanesulfonate (MS-222) Western Chemical, Inc. Fisher Scientific – NC0342409 100 g
Fetal bovine serum (FBS) HyClone Laboratories, Inc. Fisher Scientific – SH3007103 500 mL
Phosphate-Buffered Saline (PBS) Gibco by Life Technologies 1001-023 pH 7.4 (1x) – 500 mL
Heparin sodium salt Sigma-Aldrich 2106 15 – 300 unit vials
40 um mesh filter Falcon Corning Brand 352340 Case of 50
Trypan blue Sigma Life Science T8154 20 mL – Solution (0.4%)
Hoechst 33342 Life Technologies H3570 10 mL
Verapamil Sigma Life Science V4629 1 g
Dimethyl sulfoxide (DMSO) Sigma Life Science D8418 100 mL
Propidium Iodide Life Technologies P3566 10 mL
FACSAria Fusion cell sorter BD Biosciences
BD FACSDiva 8.0.1 BD Biosciences
FlowJo v10.2 FlowJo, LLC

Referências

  1. Goodell, M., Brose, K., Paradis, G., Conner, A., Mulligan, R. Isolation and functional properties of murine hematopoietic stem cells that are replicating in vivo. J. Exp. Med. 183, 1797-1806 (1996).
  2. Golebiewska, A., Brons, N. H. C., Bjerkvig, R., Niclou, S. Critical appraisal of the side population assay in stem cell and cancer stem cell research. Cell Stem Cell. 8, 136-147 (2011).
  3. Dooley, K., Zon, L. I. Zebrafish: a model system for the study of human disease. Curr Opin Genet Dev. 10 (3), 252-256 (2000).
  4. White, R., Rose, K., Zon, L. Zebrafish cancer: the state of the art and the path forward. Nat Rev Cancer. 13 (9), 624-636 (2013).
  5. Kobayashi, I., et al. Characterization and localization of side population (SP) cells in zebrafish kidney hematopoietic tissue. Blood. 111 (3), 1131-1137 (2008).
  6. Tsinkalovsky, O., Vik-Mo, A. O., Ferreira, S., Laerum, O. D., Fjose, A. Zebrafish kidney marrow contains ABCG2-dependent side population cells exhibiting hematopoietic stem cell properties. Differentiation. 75 (3), 175-183 (2007).
  7. Langenau, D. M., et al. Myc-induced T cell leukemia in transgenic zebrafish. Science. 299, 887-890 (2003).
  8. Blackburn, J. S., Liu, S., Langenau, D. M. Quantifying the frequency of tumor-propagating cells using limiting dilution cell transplantation in syngeneic zebrafish. J Vis Exp. , e2790 (2011).
  9. Martelli, A. M., et al. Targeting signaling pathways in T-cell acute lymphoblastic leukemia initiating cells. Adv Biol Regul. 56, 6-21 (2014).
  10. Smith, A. C. H., et al. High-throughput cell transplantation establishes that tumor-initiating cells are abundant in zebrafish T-cell acute lymphoblastic leukemia. Blood. 115 (16), 3296-3303 (2010).
  11. Blackburn, J. S., et al. Clonal evolution enhances leukemia-propagating cell frequency in T cell acute lymphoblastic leukemia through Akt/mTORC1 pathway activation. Cancer Cell. 25, 366-378 (2014).
  12. . Basic Methods in Cellular and Molecular Biology. Plasmid Purification. JoVE Science Education Database. , (2016).
  13. Kawakami, K. Tol2: a versatile gene transfer vector in vertebrates. Genome Biol. 8, (2007).
  14. Rosen, J. N., Sweeney, M. F., Mably, J. D. Microinjection of zebrafish embryos to analyze gene function. J Vis Exp. (25), (2009).
  15. Mizgireuv, I. V., Revskoy, S. Y. Transplantable tumor lines generated in clonal zebrafish. Pesquisa do Câncer. 66 (6), 3120-3125 (2006).
  16. Westerfield, M. . The Zebrafish Book: A Guide for the Laboratory Use of Zebrafish. , (1993).
  17. Hirschmann-Jax, C., et al. A distinct “side population” of cells with high drug efflux capacity in human tumor cells. Proc Natl Acad Sci. USA. 101 (39), 14228-14233 (2004).
  18. Komuro, H., et al. Identification of side population cells (stem-like cell population) in pediatric solid tumor cell lines. J Pediatr Surg. 42 (12), 2040-2045 (2007).
  19. Moshaver, B., et al. Identification of a small subpopulation of candidate leukemia-initiating cells in the side population of patients with acute myeloid leukemia. Stem Cells. 26 (12), 3059-3067 (2008).
check_url/pt/55711?article_type=t

Play Video

Citar este artigo
Pruitt, M. M., Marin, W., Waarts, M. R., de Jong, J. L. O. Isolation of the Side Population in Myc-induced T-cell Acute Lymphoblastic Leukemia in Zebrafish. J. Vis. Exp. (123), e55711, doi:10.3791/55711 (2017).

View Video