生きた動物の中で幹細胞の分化を研究するための魅力的なモデルは、プラナリア扁形動物です。再生は簡単に基本的な実験室で行われる単純な切断実験により研究し、薬理学的および遺伝的(に適しているさ<em> in vivoで</em> RNAi)は、この記事ではプロトコルで詳述するように操作。
自由生活プラナリアの扁形動物は彼らの驚くべき再生能力を1から実験的な利用等により、長い歴史を持っている。これらの動物から摘出された小さな断片が欠落しているボディ構造の再生に続くオリジナルのボディプランを改革。 "トランク"の断片がそのままワームから切断されている場合、例えば、新たな"頭は"前方に生成されると"尾"は( 図切断する前の元のボディ構造の"頭部と尾部"極性を復元後方に再生成されます1A)。
再生は通常の身体の恒常性と強制組織の再生中に〜30の異なる細胞型に分化"neoblasts"として知られるプラナリア幹細胞、によって駆動されます。この再生過程では、実証するため、強力かつ簡単です。いくつかの先駆的なラボの献身のおかげでは、多くのツールと機能的遺伝学的手法は、現在このモデルシステムに最適化されています。その結果、かなりの最近の進展は、プラナリアの発達可塑性2-9を支える分子事象を理解し、操作で行われている。
プラナリアのモデルシステムは、科学の広い範囲に興味を持ってもらえるでしょう。神経科学者のために、モデルは単純に全体の神経系の再生ではなく、通常は多くの確立されたモデルでの研究の焦点となっている単一の神経細胞のプロセスの再生/修復を勉強する機会を与えてくれます。プラナリアは、神経伝達物質10の茄多を表現する中枢神経系11、12の進化を研究するための重要なシステムを表しており、行動のスクリーニングの可能性13、14を持っている。
再生結果は、薬理学的および遺伝的apparoachesによる操作に適している。例えば、薬は単に切断後の異なる時点で薬剤を含む溶液中で身体の断片を配置することによって、再生への影響についてスクリーニングすることができる。個々の遺伝子の役割は、マイクロインジェクションのサイクルを介して、または細菌で発現された二本鎖RNAの構造8、9、15を供給することにより、どちらかを達成することができるノックダウン方式( 生体 RNAi の )、使って研究することができます。どちらのアプローチは、バイポーラの動物16から21までの高い浸透率、たとえば、再生時に視覚的に印象的な表現型を生成することができます。このようなメソッドのこのモデルと実装の 採用を促進するために、我々はプラナリアDugesiaはジャポニカ使用して薬理学的および遺伝学的ア ッセイ(in vivoでのRNAi の摂食による)のためのこのビデオの記事プロトコルで披露。
プロトコルは、 ジャポニカプラナリアDugesiaの再生を研究し、操作するためここに詳細のアッセイを説明した。彼らは単純なものであり、それらは容易に実験室や教室で行うことができるというような特殊な機器を必要としません。アッセイは個別に実行、または組み合わせて(in vivoでの薬物の効能の化学遺伝学的スクリーニングのための)と候補遺伝子レベルで行うことができる、または公正な、より高いスループットスクリーニング8に適応可能であることができる。自分の右側にプラナリアの興味深い生物学を研究するためかどうか、または組織再生を研究するための代替モデルの哺乳類ホモログの in vivo機能で評価するために、これらのアプローチは、研究者の多様な範囲からの関心を触媒してください。
The authors have nothing to disclose.
ラボでの作業は、NSF(MCB0919933)とNIH(GM088790)によってサポートされています。
Reagent | Vendor | Catalogue Number | Comments |
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Spring water | Kandiyohi. Premium Waters Inc. Minneapolis, MN | n/a | Other forms of spring water work well also. Trial first in viability assays. |
1 x buffered Montjuïch salts: NaCl (1.6mM), CaCl2 (1mM), MgSO4 (1mM), MgCl2 (0.1mM), KCl (0.1mM), NaHCO3 (1.2mM), HEPES (1.5mM). pH 7.4 at 24°C. | Multiple vendors | n/a | Artificial water for drug treatments during regenerative assays to ensure pH buffering. 5/8 Holtfreter’s solution is an alternative. |
2xYT Broth | Fisher Scientific | BP2467-500 | Media = 31 g/L . Autoclaved. |
Petri Dish (100x25mm) | Fisher Scientific | 08-757-11 | Housing worms during regeneration cycles |
Square Dish (100x100x15mm) | Fisher Scientific | 08-757-11A | Fill with water, freeze for ice tray used as worm cutting surface |
Plastic tub: Ziploc Twist ‘n Loc (16oz). | Various retailers | n/a | Convenient water tight containers for RNAi cohorts |
Chicken Liver | Commercial grocery | n/a | Bias towards organic supplies, owing to avoidance of antibiotics. |
Hand Blender | Any kitchen supplier | n/a | Use for making chicken liver puree |
Wire 1mm Mesh strainer | Any kitchen supplier | n/a | Use for straining chicken liver puree |
Bovine red blood cells | Lampire Biological Laboratories | 7240807 | 100% Washed and pooled RBC suspension |
Circular filter papers | Whatman #3 | 1003 055 | |
Transfer Pipette | Fisher Scientific | 13-711-41 | |
Sterile, surgical blades | Multiple Vendors | n/a | |
±Praziquantel | Sigma Aldrich | P4668 | Store powder aliquots in the dark at 4°C. Desiccate. |
Dj-six-1 | GenBank AJ557022.1 | RNAi positive control for “eye-less” phenotype23 | |
Dj-βcatenin-1 | GenBank AB181913.1 | RNAi positive control for two-headed phenotype17 | |
Dj-PC2 | RNAi positive control for loss of light aversion phenotype24 |