La epidermis de embriones de fase muy tardía embriones de Drosophila ofrece un sistema in vivo para el análisis de la respuesta herida de punción rápida y se pueden combinar con las manipulaciones genéticas o tratamientos químicos de microinyección para avanzar los estudios en la curación de heridas para la traducción en modelos de mamíferos.
El embrión de Drosophila se desarrolla una capa epidérmica robusta que sirve tanto para proteger las células internas de un entorno externo duro, así como para mantener la homeostasis celular. Lesión de la punción con agujas de vidrio proporciona un método directo para desencadenar una respuesta rápida de la herida epidérmica que activa reporteros transcripcionales de la herida, que puede ser visualizado por una señal del informador localizada en embriones o larvas vivas. Punción o láser lesión también proporciona señales que promueven la contratación de hemocitos a la zona de la herida. Sorprendentemente, severa (a través de y a través de) la lesión de punción en embriones de etapa tardía sólo rara vez se interrumpe el desarrollo embrionario normal, como mayor que 90% de tales embriones heridos sobreviven a la edad adulta cuando los embriones se inyectan en un medio de aceite que minimiza la fuga inmediata de hemolinfa a partir de los sitios de punción . El procedimiento de la herida requiere la micromanipulación de embriones de Drosophila, incluyendo la alineación manual de los embriones en agplacas ar y la transferencia de los embriones alineados con microscopio. El ensayo de respuesta epidérmica herida de Drosophila proporciona un sistema rápido para poner a prueba los requisitos genéticos de una variedad de funciones biológicas que promueven la curación de heridas, así como una manera de detectar compuestos químicos potenciales que promueven la cicatrización de heridas. El corto ciclo de vida y la rutina de cultivo fácil hacer Drosophila un organismo modelo de gran alcance. Drosophila cicatrización de la herida limpia aparece para coordinar la respuesta regenerativa de la epidermis, con la respuesta inmune innata, en formas que todavía están bajo investigación, lo que proporciona un excelente sistema para encontrar conservada reglamentario mecanismos comunes para Drosophila y las heridas de la epidermis de los mamíferos.
La manipulación de embriones de Drosophila utilizando una técnica de microinyección es un ensayo bien establecido-1. La importancia del método reportero respuesta epidérmica herida es combinar el protocolo para la punción / microinyección con reporteros fluorescentes y visualizar una respuesta in vivo a la lesión epidérmica en embriones de Drosophila. El objetivo de este método es permitir un conjunto más amplio de los científicos a utilizar Drosophila como herramienta para investigar los procesos que regulan la respuesta transcripcional a la lesión de punción epidérmica. La epidermis de una sola capa en Drosophila proporciona un sistema sencillo para estudiar la respuesta epidérmica de la herida después de haberse pinchado 2. El embrión de Drosophila es un sistema de modelo sólido para diseccionar genéticamente las etapas de la reparación de heridas, incluyendo la respuesta de la herida, la inflamación, y la reepitelización 3. Esto es en parte debido a que muchos o la mayoría cigóticos mutantes sobreviven hasta el final de embryogeneses y desarrollar barreras epidérmicas, incluso cuando los patrones de desarrollo va profundamente mal. Caracterización anterior de un factor de transcripción de cabeza Granulado bien conservada (GRH), identificaron que los genes Grh objetivo Dopa descarboxilasa (DDC) y la tirosina hidroxilasa (PLE) son transcripcionalmente activados alrededor de los sitios de lesión 4. Drosophila como organismo modelo para la respuesta de la herida proporciona una línea complementaria de la investigación para avanzar en los estudios de cicatrización de las heridas de mamíferos 5. Estudios posteriores han identificado genes adicionales herida inducida Drosophila y desarrolló una "caja de herramientas" de muchos periodistas de la herida fluorescentes para monitorizar la respuesta in vivo herida epidérmica a limpiar hiriendo a 6. Informes recientes sobre la regulación de la cicatrización de heridas Drosophila se han centrado en el fenotipo de cierre de la herida, lo que permite el descubrimiento de muchas vías que regulan la migración celular 7,8. Con el análisis de lalos reporteros de la herida fluorescentes, nuestros estudios han identificado un nuevo conjunto de genes necesarios para la expresión localizada de la epidermis genes inducible por lesión 9. Uno de los méritos del método reportera herida respuesta es que los resultados proporcionan una visión más clara en un mecanismo de cómo las señales son transducidas desde el lugar de la lesión a las células vecinas. Sin embargo, una de las desventajas del método reportera herida respuesta es que los resultados no se vinculan directamente a fenotipos en la curación o la reparación de heridas. Utilización más amplia del protocolo punción herida limpia en pantallas genéticas y químicas permitirá nuevos reguladores de la respuesta transcripcional a epidérmica hiriendo a identificarse y además la traducción de cicatrización de heridas descubrimientos en modelos de mamíferos de los tratamientos de lesiones.
Una respuesta reguladora de la transcripción inmediata a las señales externas permite a las células para coordinar una respuesta localizada a estímulos extracelulares, que puede incluir el estrés, daños, o infección. El control inadecuado de una respuesta localizada puede tener efectos dañinos en las células vecinas, así como una pérdida de recursos para reparar la lesión. El embrión de Drosophila es un excelente sistema para realizar experimentos básicos de cicatrización de heridas en una de mantener, fácil organismo modelo barato y. El potencial para la colaboración entre la investigación en otros organismos modelo y Drosophila ofrece una oportunidad única para explorar las muchas cuestiones biológicas.
Una técnica adicional de los reporteros de la herida es la combinación genética de mutantes antecedentes, proporcionar un método eficiente para probar la contribución de nuevos genes a la activación de la vía de respuesta epidérmica de la herida. Tenemos transcripcionales epidérmicas herida inducida available tanto en la 2 ª y 3 ª cromosomas 5. En este estudio utilizamos UAS GAL4 y sistemas de sobreexpresión 16. En los estudios con alelos mutantes letales determinamos los antecedentes genéticos usando un cromosoma equilibrador fluorescente, por ejemplo Kruppel-GFP 17. Hemos analizado la localización reportera herida en varias bases genéticas (Tabla 1).
Una posible modificación de la técnica es combinar la microinyección y heridas. La microinyección se puede utilizar para introducir una solución química en el embrión. Varios compuestos químicos se han probado y se encontró que regular la actividad de los reporteros de la herida epidérmica 9. Este método de la herida y la microinyección simultánea puede ser útil para aumentar el número de células en el embrión de Drosophila que responde una señal de la herida y se puede utilizar directamente para controlar los cambios de expresión génica después de la herida 18. Una aplicación en el futuro de la técnica de microinyección será probar nuevos productos químicos para la regulación de la respuesta epidérmica de la herida.
Drosophila como sistema modelo para estudios genéticos ofrece una amplia gama de protocolos sencillos para abordar eficazmente las cuestiones complejas. Los recientes informes sobre la viabilidad de las técnicas de Drosophila destaca el uso de la migración hemocyte 19 y la infección avispa parásita 20 como medio para ampliar aún más el impacto de la comunidad de investigación de Drosophila. Además de los estudios de la reparación de heridas, Drosophila proporciona un modelo clásico para la regeneración con el sistema de disco imaginal 21,22. Los avances en los estudios combinados de regeneración del disco imaginal y heridas de punción / microinyección ofrece un excelente sistema para descubrir los componentes bien conservados de la reparación de tejidos.
The authors have nothing to disclose.
Este protocolo ha sido desarrollado en colaboración con los miembros anteriores del McGinnis Lab, Kim A. Maza y José C. Pearson. Damos las gracias a los constantes esfuerzos realizados por el Bloomington Drosophila Stock Center por su trabajo de organizar y distribuir las reservas de valor. Este trabajo fue apoyado por la financiación de los Institutos Nacionales de Salud (R01 GM077197 y K12 GM68524) y la familia de Herbert Stern. MTJ es compatible actualmente con número de concesión 5G12RR003060-26 del Centro Nacional de Recursos para investigación y número de subvención 8G12MD7603-27 del Instituto Nacional de Salud para Minorías y Disparidades de Salud. El contenido es de exclusiva responsabilidad de sus autores y no representa necesariamente las opiniones oficiales del Instituto Nacional de Salud para Minorías y Disparidades en Salud o de los Institutos Nacionales de Salud.
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 |