Kuga et al. upptäckte att fosforylering-status specifika antikroppar mot den aktin bindande protein girdin fosforyleras på tyrosin 1798 (pY1798) kan användas för att märka tofs celler (TCs). Detta protokoll kan robust visualisering av TV-kamerasystem med Immunofluorescerande färgning av friflytande jejunum kryosnitt med pY1798 antikroppar.
Den aktin bindande protein girdin är ett cytosoliskt protein som krävs för aktin remodeling för att utlösa cellmigration i olika vävnader. Girdin är fosforyleras av både receptor och icke-receptor tyrosinkinas på tyrosin 1798. Omori et al. utvecklat webbplats- och phosphorylation status-specifika antikroppar mot mänskliga girdin på tyrosin-1798 (pY1798), som specifikt binder till fosforylerade tyrosin-1798, men inte till unphosphorylated tyrosin-1798. pY1798 antikroppar har använts till specifikt etikett tofs celler (TCs) som finns i däggdjurs mag vävnader, men funktionen av dessa celler är oklart. Detta protokoll tillåter robust visualiseringen av TV-kamerasystem i den jejunum med pY1798 antikroppar och immunofluorescens. För att säkerställa framgångsrika och enkel TC visualisering, detta protokoll omfattar två histologiska tekniker: produktionen av fritt flytande kryosnitt från gelatin-fyllda jejunum vävnad och låg temperatur antigen hämtning vid 50 ° C för 3 h. fyllning av jejunum med gelatin bibehåller formen av friflytande sektioner under hela förfarandet för färgning, låg temperatur antigen retrieval säkerställer robust signaler från TCs. framgångsrik användning av detta protokoll resulterar i pY1798 färgning av TCs distribueras från villus tips till crypt. Färgade TCs har en spool-formade soma och fluorescerande signaler kondensera vid lumenal spets, vilket motsvarar den utskjutande ‘tofs.’ Phalloidin färgning colocalized med pY1798-positiv TCs vid förtjockad borste gränsen, och motsvarar en rootlet massa sträcker sig från TC tofs. Detta protokoll kan användas för att undersöka TCs i mänskliga biopsi prov som samlats med gastrointestinal endoskop. Dessutom rapporterades TCs nyligen att ackumuleras efter parasit infektion hos möss, vilket tyder på att detta protokoll kan ha program för diagnos av parasitinfektioner i mänskliga tarmen.
Tofs celler (TCs) är mindre spridda delar av gastrointestinala epitel som kännetecknas av apikala knippen och spool-formade somas1. Även om TCs beskrevs först 19562, förblir TC funktionen oklart, delvis på grund av brist på tillförlitliga TC markörer.
Enomoto o.a. först kännetecknas proteinet aktin bindande girdin3, som uttrycks i nervsystemet samt i icke-neurala vävnader såsom blodkärl, hjärtklaffar, senor och skelettmuskulatur4. Möss med genetiska ablation av girdin Visa tillväxthämning och flera hjärnan anomalier4,5,6. Samtidigt är förlust-of-function mutation i mänskliga girdin associerade med progressiv encefalopati, svår utvecklingsstörning och tidigt insättande epileptiska anfall7.
2011 identifierade Lin et al. dynamiska fosforylering av girdin på tyrosin 1798 medieras av tyrosinkinaser såsom EGFR och Src8. De visade också att fosforyleras girdin krävs för aktin remodeling för att utlösa cell migration8. Omori et al. utvecklat webbplatsen – och phosphorylation status-specifika antikroppar mot humant girdin fosforyleras på tyrosin 1798 (pY1798 antikroppar) följande Goto: s protokoll, och validerade antikroppar använder webbplats riktad mutagenes av uttryck vektorer redovisade fullängds girdin9,10. 2017, Kuga o.a. rapporterade att pY1798 etiketter TCs med hög specificitet och hög känslighet1. Antikropparna som pY1798 visat sig vara överlägsna tidigare TC markörer baserat på utmärkta färgning egenskaper som avslöjade formen hela cellen, inklusive karakteristiskt ”tofs” på lumenal spets, ännu biologiska roll girdin och phospho-girdin i TC funktion förblev oklart1.
Den metod som beskrivs i denna studie innebär immunofluorescens färgning, en histologisk teknik för att markera ett specifikt protein på vävnad med hjälp av en primär antikropp mot ett målprotein och en sekundär fluorescens-konjugerad antikropp mot primärt antikropp. Syftet med denna metod är att låta forskare med begränsad histologiska erfarenhet att få bilder av hög kvalitet TC. Detta protokoll används fritt flytande kryosnitt som undviker behovet av slide-monterad kryosnitt, eller paraffin avsnitt. Dock fritt flytande sektioner är bräcklig på grund av avsaknad av stöd från en glasskiva och snittjockleken kan minska antikropp permeabilitet. Detta protokoll innehåller två metoder som övervunnit dessa frågor: 1) fylla hela jejunum lumen med gelatin att bevara morfologi av friflytande sektioner i hela färgning förfarandena, och (2) användning av låg temperatur antigen retrieval till intensifiera pY1798 signaler.
Detta protokoll var utformat för att forskare utan histologi erfarenhet att få tillförlitliga bilder av tofs celler (TCs). Detta protokoll har tre kritiska punkter: 1) användning av webbplats- och phosphorylation status-specifika kanin polyklonala antikroppar mot humant girdin fosforyleras på tyrosin 1798 (pY1798 antikroppar) som erhölls från ett visst företag ( Immuno-Biological laboratorier = företag X); (2) gelatin fyllning av jejunum; och 3) låg temperatur antigen retrieval. I vid bemärkelse, phosphorylation status-specifika antikroppar kan kategoriseras som modifiering-specifika antikroppar som känner igen en viss typ av posttranslationella modifieringen (e.g. acetylering, metylering eller fosforylering) av en protein på en specifik aminosyra rester. Omori o.a. och företag X genereras gemensamt pY1798 antikroppar av immuniseringsämnet kaniner med fosforyleras peptid och renande de resulterande antikroppar med fasta fasen kromatografi med en unphosphorylated peptid efter Goto: s metod9, 10. pY1798 antikroppar validerades intensivt med in vitro- fosforylering analyser med fullängds mänskliga girdin uttryck vektorer med/utan en punktmutation på tyrosin 17989. Kuga et al. fann därefter att pY1798 antikroppar från företag X är en specifik och känslig markör för intestinal TCs1. Således, integration av pY1798 antikroppar från företag X är en kritisk punkt i detta protokoll.
Gelatin innehåller kollagen som utvinns från djurvävnader och har länge använts till bädda in vävnadsprover för histochemical studier använder kryosnitt13. Låg–smältpunkt gelatin, som är gelatinized vid 4 ° C men smälter vid rumstemperatur, började tillämpas för att undvika negativa effekter av värme som behövs för att bibehålla gelatin flytande under inbäddning14. I detta protokoll användes låg–smältpunkt gelatin tillverkade av gelatin pulver som gelatinizes vid 4 ° C och smälter vid RT att bevara morfologi av tvärgående kryosnitt av mus jejunum. När denna gelatin användes för att helt fylla i jejunum, var prover sedan formalin-fast att uppnå bestående gelatinization. Värme-inducerad antigen retrieval är en effektiv metod att exponera antigener som maskas av aldehyd-innehållande fixativ12. De höga temperaturer (95-99 ° C i 30 min) som vanligen används för analys av paraffin avsnitt kan dock skada morfologi av vävnad/gelatin komplexa. Här använde vi låg temperatur antigen retrieval (50 ° C för 3 h) som gör att både antigen retrieval och bevarandet av vävnad morfologi.
pY1798 antikroppar kan märka TCs inte bara i mus jejunum, men också i flera organ (mage, ileum, kolon och gallblåsan) från mus och människa1. Men eftersom pY1798 signaler i ofixerade vävnader från alla vävnader försämras snabbt, detta protokoll innehåller formalin injektion i jejunum lumen (steg 2.1.15., figur 1A2).
Det finns begränsningar som är associerade med tjockleken på friflytande kryosnitt. Även om tunna kryosnitt kan vara fördelaktigt när det gäller genomskinlighet för mikroskopi, gör tunnhet dessa avsnitt fysiskt sårbara. Däremot tjock kryosnitt är fysiskt robust, men har lägre antikropp permeabilitet i avsnittet. I detta protokoll, 30 µm tjocka sektioner användes som var både fysiskt stabil och genomsläppliga för antikroppar. Även denna metod var avsedd för forskare utan omfattande erfarenhet i histologi, om protokollet skulle misslyckas, avsnitt pY1798/villin/DAPI trippel färgning av paraffin liknar den som används av Kuga o.a. kunde vara utförda1. Paraffin avsnitt användes inte här att undvika svårigheter i samband med phalloidin färgning av F-aktin i paraffin avsnitt.
På grund av bevarandet av amino syra ordnar intill girdin tyrosin-1798, kan pY1798 antikroppar användas för att färga TCs i andra arter än musen, inklusive råtta och människa. Gelatin fyllningen används i detta protokoll kan också tillämpas för andra ihåliga organ. Faktiskt, bortsett från pY1798 eller TC, kombinationen av gelatin fylla med låg temperatur antigen retrieval kan vara användbara för att avslöja notoriskt ”svåra” epitoper i mus tarmen, och följaktligen kan vara av intresse för många forskare.
Girdin biologiska roll och betydelsen av dess fosforylering i TCs är oklart. Dock en studie av Lin et al. föreslog att tyrosin fosforylering av girdin är associerad med graden av F-aktin polymerisation8. Under tiden, Kuga et al. fann att dödliga doser av apoptos-inducerare (t.ex., cisplatin, röntgenstrålning) orsakade en stor ökning i relativ frekvens av TCs i mus tunntarmen som de hypotetiska kan vara förknippade med den eventuell omvandling från enterocyter till TCs, i synkronisering med phosphorylationen av girdin i Mikrovilli1. Denna möjlighet kommer att kräva ytterligare utredning i framtiden. Tre grupper nyligen observerade snabb ökning TC frekvens efter parasit infektion15,16,17. Således, denna friflytande färgning kan användas inte bara för att analysera endoskopiskt-samlat mänskliga tarmen vävnader, men TC ackumulering kan också stöd i diagnos av parasit infektion i mänskliga tarmen.
The authors have nothing to disclose.
Vi tackar Naoya Asai vid Nagoya University för att ge användbara förslag för utvecklingen av låg temperatur antigen retrieval för friflytande jejunum sektioner. Detta arbete stöddes av Grants-in-Aid för Scientific Research (KAKENHI) (C) 2012 (JP25460493) och (B) i 2017 (JP17H04065) från Japan Society för främjande av vetenskap (JSP), A-steg bidrag 2014 (AS251Z02522Q) och 2015 (AS262Z00715Q) från den Japan Science och Technology Agency (JST) och Takeda visionär forskning bidrag 2014 från Takeda Science Foundation (till M.A.).
Slc:DDY 6-week-old female mice | Chubu Kagaku Shizai | Not applicable | |
Disodium hydrogenphosphate 12-water (Na2HPO412H2O) | Wako | 196-02835 | |
Sodium dihydroenphosphate Dihydrate (NaH2PO42H2O | Wako | 199-02825 | |
Sodium chloride (NaCl) | Wako | 199-10665 | |
Triton X-100, Polyoxyethylene(10) octylphenyl ether | Katayama Chemical | Not applicable | |
Sucrose | Wako | 190-00013 | |
10% buffered neutral formalin solution | Muto Chemical | 20215 | Step 1.3. |
Phalloidin-fluorescent dye conjugate, Alexa Fluor 594 phalloidin | ThermoFisher Scientific | A12381 | |
Methanol | Nacalai Tesque | 21915-35 | |
DAPI (4',6-diamidino-2-phenylindole, dihydrochloride) | ThermoFisher Scientific | D1306 | |
N.N-dimethylformamide (DMF) | Nacalai Tesque | 13015-75 | |
Bovine serum albumin | Sigma | A9647-10G | |
18-gauge stainless steel straight needle | Terumo | NN-1838R | |
U.S.P. 6-0, 60 cm nylon cut suture, Crownjun | Kono Seisakusho | Not applicable | |
22-gauge winged needle | Terumo | SV-22DLK | |
20 mL TERUMO syringe | Terumo | SS-20ES | |
50 mL centrifuge tube | TPP | 91050 | |
15 mL Iwaki centrifuge tubes | Iwaki | 2325-015 | |
1.5 mL micro test tube | Star | RSV-MTT1.5 | |
Gelatin powder, Gelare-blanc | Nitta Biolab | 2809 | |
Embedding compound for frozen tissue specimen, O.C.T. Compound 118 mL 12 piece | Sakura FineTech | 4583 | |
Cryomold, CRYO DISH No. 3, 125 piece, well size 20 x 25 x 5 (mm) | Shoei Work's | 1101-3 | |
Isopentane | Nacalai Tesque | 26404-75 | |
Falcon cell culture dish 35 x 10mm Easy-Grip | Corning | 353001 | |
Antigen retrieval solution concentrate, Target Retrieval Solution pH 9 10x | Dako | S2367 | Antigen retrieval solution concentrate in step 4.2.2. |
Protein Block | Dako | X0909 | Blocking solution in 4.2.5. |
Phospho-Y1798 girdin (pY1798) antibodies | Immuno-Biological Laboratories (IBL) = Company X | 28143 | Phospho-Y1798 girdin antibodies in step 4.2.6. |
Goat anti-Rabbit IgG (H+L) Highly Cross-Adsorbed Secondary Antibody, Alexa Fluor 488 | ThermoFisher Scientific | A11034 | |
Aquous mounting media, Prolong Gold Antifade Mountant | ThermoFisher Scientific | P36930 | |
Coverslips, Matsunami Micro Cover Glass 22 x 22 mm 100 pcs Thickness No.1 | Matsunami Glass | C022221 | |
Entellan New, xylene-based mounting media for microscopy | Merck Millipore | 107961 | |
MAS-coated slide glass white | Matsunami Glass | MI-MAS-01 | |
Wooden Mappe KO-type | Shoei Work's | 99-40007 | |
Immersion Oil 518 F Fluorescence Free 20 ml | Zeiss | 444960 | |
Pipettes, Pipetman P (P2, P20, P200, P1000) | Gilson | F144801, F123600, F123601, F123602 | |
Ultrapure water production system | Advantec | GS-590 | |
Plastic glove, Star Nitrile Glove | Star | RSU-NGVM | |
Cryostat | Leica Microsystems | CM1950 | |
Deep freezer, SANYO Ultra Low | Sanyo | MDF-382 | |
Showcase refrigerator | Nihon Freezer | NC-ME50EC | |
Water bath, Thermominder SDminiN (to dissolve gelatin at 50 C) | Taitec | 0068750-000 | |
Hybridization incubator (for antigen retrieval at 50 C) | Taitec | HB-100 | |
Incubation chamber for immunostaining | Cosmo Bio | 10DO | |
Reciprocal shaker for immunohistochemistry (for room temperature) | Taitec | NR-1 | |
Reciprocal shaker for immunohistochemistry (for 4 C) | Tokyo Rika Kikai | MMS-3010 | |
Stereoscopic microscope (for tissue handling) | Olympus | SZ61 | |
Stereoscopic microscope (for Figure 1B) | Leica Microsystems | M165FC | |
Fluorescence microscope (for Figure 3) | Nikon | E800 | |
Confocal laser-scanning microscope | Zeiss | LSM700 |