A epiderme embrionárias de fase muito tardia embriões de Drosophila fornece um sistema in vivo para análise da resposta punção ferida rápido e pode ser combinado com manipulações genéticas ou tratamentos químicos microinjeção para avançar os estudos na cicatrização de feridas para a tradução em modelos de mamíferos.
O embrião de Drosophila desenvolve uma camada epidérmica robusto que serve tanto para proteger as células internas a partir de um ambiente externo dura, bem como para manter a homeostase celular. Ferimento de punção com agulhas de vidro proporciona um método directo para desencadear uma resposta rápida de feridas epidérmicas que activa ferida repórteres de transcrição, que podem ser visualizadas através de um sinal repórter localizada em embriões vivos ou larvas. Punção ou laser lesão também fornece sinais que promovem o recrutamento de hemócitos no local da ferida. Surpreendentemente, grave (através de e) ferimento de punção em embriões de fase tardia apenas raramente perturba o desenvolvimento embrionário normal, tal como mais de 90% dos embriões feridos sobreviver à idade adulta, quando são injectados em embriões com um meio oleoso, que minimiza a fuga de imediato de hemolinfa de locais de punção . O procedimento ferida requer micromanipulação de embriões de Drosophila, incluindo alinhamento manual dos embriões em agplacas ar e transferência dos embriões alinhados à Microscopia. O ensaio de resposta epidérmica ferida Drosophila proporciona um sistema rápido para testar os requisitos genéticos de uma variedade de funções biológicas que promovem a cicatrização de feridas, bem como um modo para o rastreio de potenciais compostos químicos que promovem a cicatrização de feridas. O ciclo de vida curto e rotina de cultivo fácil fazer Drosophila um poderoso organismo modelo. Drosophila cura ferida limpa aparece para coordenar a resposta regenerativa da epiderme, com a resposta imune inata, de maneiras que ainda estão sob investigação, o que proporciona um excelente sistema para encontrar conservada regulamentar mecanismos comuns de Drosophila e de mamíferos ferida epidérmica.
A manipulação de embriões de Drosophila, utilizando uma técnica de microinjecção é um ensaio bem estabelecido 1. O significado do método epidérmico ferida resposta repórter é combinar o protocolo para a punção / microinjecção com repórteres fluorescentes e visualizar a resposta in vivo a lesão epidérmica em embriões de Drosophila. O objetivo deste método é permitir que um conjunto mais amplo de cientistas usem Drosophila como uma ferramenta para investigar os processos que regulam a resposta transcricional a lesão punção epidérmica. A epiderme de camada única em Drosophila fornece um sistema simples para estudar uma resposta epidérmica ferida após uma lesão punção 2. O embrião de Drosophila é um sistema modelo robusto para dissecar geneticamente as fases de cicatrização de feridas, incluindo a resposta de feridas, inflamação e reepitelização 3. Isto é em parte porque muitos ou a maioria zigóticos mutantes sobreviver ao fim de embryogenesé e desenvolver barreiras epidérmicas mesmo quando padrões de desenvolvimento vai profundamente errado. Caracterização anterior de um factor de transcrição cabeça Granulado bem conservada (Grh), identificou-se que os genes-alvo Grh Dopa descarboxilase (DDC) e hidroxilase de tirosina (PLE) são transcricionalmente activados em torno dos locais de lesão 4. Drosophila como organismo modelo para a resposta de ferida fornece uma linha complementar de investigação para avançar os estudos em mamíferos cicatrização de feridas 5. Estudos subsequentes identificados genes adicionais induzidas por ferida de Drosophila e desenvolveu um "kit" de muitas feridas repórteres fluorescentes para monitorizar a resposta in vivo epidérmico ferida para limpar ferindo 6. As recentes notícias sobre a regulação da cicatrização de feridas Drosophila têm-se centrado no fenótipo fechamento da ferida, permitindo a descoberta de muitas vias que regulam a migração de células 7,8. Com a análise darepórteres fluorescentes ferida, os nossos estudos têm identificado um novo conjunto de genes necessários para a expressão de genes localizados ferida induzível epidérmicas 9. Um dos méritos do método repórter resposta ferida é que os resultados fornecer mais detalhes sobre um mecanismo de como os sinais são transduzidas do local da lesão às células vizinhas. No entanto, um dos pontos negativos do método repórter resposta ferida é que os resultados não ligar diretamente para fenótipos na cicatrização de feridas ou reparo. Uso mais amplo do protocolo punção ferida limpa em telas genéticos e químicos permitirá novos reguladores da resposta transcricional a epidérmicas ferindo ser identificados e promover a tradução de cicatrização de feridas descobertas em modelos de mamíferos de tratamentos de lesões.
Uma resposta regulatória transcricional imediato a estímulos externos permite que as células para coordenar uma resposta localizada a estímulos extracelulares, que podem incluir o estresse, dano ou infecção. O controle indevido de uma resposta localizada pode ter efeitos nocivos sobre as células vizinhas, bem como um desperdício de recursos para reparar a lesão. O embrião Drosophila fornece um sistema excelente para conduzir experimentos básicos cicatrização de feridas em um modelo de manter fácil organismo barato e. O potencial para a colaboração entre a investigação em outros organismos modelo e Drosophila oferece uma oportunidade única para explorar muitas questões biológicas.
Uma técnica adicional dos repórteres da ferida é a combinação genética de fundos mutantes, fornecendo um método eficiente para testar a contribuição de novos genes para a ativação da via de resposta epidérmica ferida. Temos repórteres transcricional induzida por feridas epidérmicas avdisponív eis tanto no 2 º e 3 º cromossomos 5. Neste estudo utilizamos UAS e sistemas GAL4 de superexpressão 16. Para os estudos com alelos mutantes letais determinamos a base genética usando um cromossomo balanceador fluorescente, por exemplo Kruppel-GFP 17. Analisamos a localização ferida repórter em diversas origens genéticas (Tabela 1).
Uma possível modificação da técnica é combinar microinjeção e ferimento. Microinjecção pode ser utilizado para introduzir uma solução química para o embrião. Vários compostos químicos foram testados e verificou-se a regular a actividade dos repórteres epidérmico ferida 9. Este método de ferimento simultânea e microinjecção pode ser útil para aumentar o número de células no embrião de Drosophila que respondem um sinal ferida e pode ser usado directamente para controlar expressão de genes alterações após o ferimento 18. A futura aplicação da técnica de microinjeção será testar novas substâncias químicas para a regulação da resposta epidérmica ferida.
Drosophila como sistema modelo para os estudos genéticos oferece uma ampla variedade de protocolos simples para tratar eficazmente questões complexas. As recentes notícias sobre a viabilidade das técnicas de Drosophila destaca o uso de hemocyte migração 19 e infecção parasitária vespa 20 como uma forma de ampliar ainda mais o impacto da comunidade de pesquisa Drosophila. Em adição aos estudos de reparação de feridas, Drosophila fornece um modelo clássico para a regeneração com o sistema de disco imaginal 21,22. Os avanços combinados em estudos de regeneração de discos imaginais e punção / microinjeção ferimento oferece um excelente sistema para descobrir componentes bem conservadas da reparação tecidual.
The authors have nothing to disclose.
Este protocolo foi desenvolvido em colaboração com os membros anteriores do Lab McGinnis, Kim A. Mace e Joseph C. Pearson. Agradecemos aos contínuos esforços do Bloomington Drosophila Stock Center para o seu trabalho de organizar e distribuir os estoques valiosos. Este trabalho foi apoiado pelo financiamento do National Institutes of Health (R01 GM077197 e K12 GM68524) ea família de Herbert Stern. MTJ é actualmente suportado por Grant Número 5G12RR003060-26 a partir do Centro Nacional de Pesquisa de Recursos e Número Grant 8G12MD7603-27, do Instituto Nacional de Saúde da Minoria e Saúde Disparidades. O conteúdo é de responsabilidade exclusiva de seus autores e não representam, necessariamente, a posição oficial do Instituto Nacional contra a minoria de Saúde e Saúde Disparidades ou o National Institutes of Health.
yeast | Sigma Aldrich | 51475 | |
apple juice | Generic | ||
agar | Fisher Scientific | 50-824-297 | |
bleach | Generic | ||
halocarbon oil, 700 W | Sigma Aldrich | H8898 | |
halocarbon oil, 27 W | Sigma Aldrich | H8773 | |
1-phenoxy-2-propanol | Sigma Aldrich | 484423 | |
hydrogen peroxide | Fisher Scientific | H324 | |
methyl-β-cyclodextrin | Sigma Aldrich | C4555 | |
toluidine blue | Sigma Aldrich | 89640 | |
formaldehyde, 16% | Polysciences, Inc | 18814-20 | toxic chemical |
heptane | Fisher Scientific | H360-1 | toxic chemical |
methanol | Fisher Scientific | A412-1 | toxic chemical |
10x PBS | Fisher Scientific | 50-899-90013 | |
0.5 M EGTA | Fisher Scientific | 50-255-956 | |
RNase free H2O | Fisher Scientific | BP2819-100 | |
Equipment | Company | Catalog Number | Comments |
Drosophila incubator | Genessee Scientific | 59-197 | |
fly cage | Genessee Scientific | 59-100 | |
embryo collection tube | Genessee Scientific | 46-101 | |
plastic Petri dish | Fisher Scientific | 50-202-037 | |
double-stick tape | Generic | ||
paintbrush | Generic | ||
dissection needle | Fisher Scientific | 08-965A | sharp object |
glass cover slip | Thermo Scientific | 3306 | sharp object |
microscope slide | Thermo Scientific | 4445 | sharp object |
dissecting microscope | Carl Zeiss | Stemi-2000 | |
capillary needle | FHC | 30-30-1 | sharp object |
needle puller | Narishige | PC10 | |
microinjection needle holder | Narishige | MINJ4 | |
micromanipulator | Narishige | MN151 | |
inverted microscope | Carl Zeiss | Primo-Vert | |
glass Petri dish | Fisher Scientific | 08-747A | sharp object |
glass Pasteur pipette | Fisher Scientific | 22-063-172 | sharp object |
transfer bulb | Fisher Scientific | 03-448-25 | |
Kimwipe | Fisher Scientific | 06-666A | |
scintillation vial | Fisher Scientific | 03-337-7 | sharp object |
orbital shaker | Fisher Scientific | 14-259-260 | |
1.5 ml tube | Fisher Scientific | 05-408-129 | |
laser scanning confocal | Leica | SP2 | |
fixation solution | (5 ml) | ||
16% formaldehyde | 2.5 ml | toxic chemical | |
10x PBS | 0.5 ml | ||
0.5 M EGTA | 0.5 ml | ||
RNase free H2O | 1.5 ml | ||
Halocarbon oil mix | (10 ml) | ||
halocarbon oil, 700 W | 5 ml | ||
halocarbon oil, 27 W | 5 ml |