Here we describe a simple method for the isolation of spatially distinct murine colonic epithelial surface cells from the underlying crypt-base cells.
The colonic mucosal tissue provides a vital barrier to luminal antigens. This barrier is composed of a monolayer of simple columnar epithelial cells. The colonic epithelium is dynamically turned over and epithelial cells are generated in the stem cell containing crypts of Lieberkühn. Progenitor cells produced in the crypt-bases migrate toward the luminal surface, undergoing a process of cellular differentiation before being shed into the gut lumen. In order to study these processes at the molecular level, we have developed a simple method for the microdissection of two spatially distinct regions of the colonic mucosa; the proliferative crypt zone, and the differentiated surface epithelial cells. Our objective is to isolate specific crypt and surface epithelial cell populations from mouse colonic mucosa for the isolation of RNA and protein.
結腸の上皮層は、常駐幹細胞は数日ごとに1組織の補充を有する高度に再生組織です。再生のこのプロセスは、増殖性の幹細胞区画の維持を必要とします。時間が経つにつれて、新たに生成娘細胞はその増殖能を失い、腸の管腔表面に向かって移動します。移行と一致し、前駆細胞は、成熟した障壁形成腸細胞や粘液産生杯細胞に分化します。この分化プログラムの障害は、炎症性腸疾患および大腸癌2,3に見られるような上皮バリアを妥協に寄与すると考えられています。
上記のプロセスの詳細な研究は、陰窩ベースと表面の細胞集団を単離するための方法論が必要になります。複数の方法は、独自の利点と欠点を有するそれぞれ、存在します。腸上皮細胞の単離のための現在の方法は、CHを含みます実験条件4,5に応じて全体の陰窩、上皮シート、または単一細胞の単離、その結果、薬剤および機械的解離をelating。これらは、高収量法である、まだ間シグナル伝達の変化は、ネイティブ環境6,7を表していない可能性がこれらの条件の下で報告されています。レーザーキャプチャーマイクロダイセクションは、空間的に異なる材料の収集を可能にしますが、低分子降伏8,9を実現しています。ヒト結腸組織では、連続水平凍結切片法10を開発してきました。しかし、マウスの粘膜組織は、この技術の直接処分のために法外小さいです。ヒトでは、腸の陰窩の長さ(陰窩ベースと表面の細胞間の距離)結腸では、〜100〜1000μmの11との間で変化します。マウスでは、陰窩の長さは、50〜300ミクロン〜の間( 図1Aを参照)です。マウス陰窩のサイズが小さいイゾラへの挑戦を提示します既存のプロトコルを使用して、これら2つの細胞集団の化。
現在、陰窩ベースの単離のための低コスト、高歩留まり方法を説明し、マウスの結腸組織における上皮細胞集団を表面。このようにして採取した組織は、その後、免疫蛍光染色、RT-PCR(リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応)、またはウェスタンブロッティングなどの標準的な下流のアプリケーションの数によって分析することができます。
結腸上皮細胞の増殖および分化に関与する分子メカニズムはほとんどわかっていません。これは、結腸上皮陰窩の基部に幹細胞区画の細胞シグナル環境の理解のギャップを含んでいます。腸細胞の分化の根底にあるプロセスが注目もあります。例えば、in vivoでの分化の理解がin vitroでの主な腸システム16を製造することを目的とした研究のためのベンチマークとして必要とされる増加しました。
上記の手順は、特別な注意を必要とするいくつかのステップが含まれています。まず、(セクション3.2で説明したように)凍結組織セグメントの周りのエッジを削除は解剖や凍結時のカール組織端として必要とされます。これらのエッジ結果を移動しないと、表面及び陰窩ベース細胞の混合集団です。予め冷却し、水平に10月ブロックの組織をマウントすることも不可欠です。 Tそのプロトコルは、各プール内のセクションの数を変更することによって遠位結腸の他の領域に適用することができます。 図1Bに示すように、例えば、粘膜陰窩の長さは150〜ミクロンの間で変化します。肛門4からCM-6センチメートルとの間の領域を研究する際に、セクションの数が重要な30に15から増加する必要があるため、このプロトコルは、(原因折り目に近接結腸(7センチメートル-9 cm)のために提案されていません襞obliquae)それは不可能連続切片によって表面及び陰窩ベース細胞を分離することルーメン内に延びています。
連続切片技術は陰窩ベースを研究し、ヒトにおける上皮細胞集団を表面に使用されてきました。しかし、我々のプロトコルが原因で、マウス組織のサイズが小さいために必要な追加のステップを追加します。我々は、上記のプロトコルは、遺伝的に扱いやすいマウスシステムにおける陰窩塩基および表面上皮細胞集団の調査を可能にすることを提案します。確かに、プールされたセクションでは、yieLD、高品質のタンパク質やRNAの適当な下流分析。将来のアプリケーションは、細胞シグナル伝達経路の研究やクロマチン免疫沈降を含むことができます。しかし、前述の代替の方法のいくつかのように、得られた切片は、上皮および間質固有層細胞の混合物を含むことに留意すべきです。結論として、ここで説明するプロトコルは、マウス結腸粘膜の空間的に異なる領域での分子プロセスの分析のための迅速で、高収率の方法を提供します。
The authors have nothing to disclose.
Supported by National Institutes of Health (DK55679, and DK59888 to A.N.). Emory University Integrated Cellular Imaging Microscopy Core of the Winship Cancer Institute comprehensive cancer center grant, P30CA138292, and the Crohn’s and Colitis Foundation of America Career Development award to C.T.C. and Fellowship Award to A.E.F.
Microtome | Leica Biosystems, Nussloch Germany | CM 1510-3 | |
MyiQ real time PCR detector | BioRad | ||
LSM 510 | Carl Zeiss | Confocal microscope | |
Materials | |||
OCT | Tissue-Tek, Sakura Finetek, Torrance CA | 4583 | |
cryo-mold | Tissue-Tek, Sakura Finetek, Torrance CA | 4557 | 25mmx20mmx5mm |
High profile microtome blade | Leica Biosystems, Nussloch germany | 818 | |
GEM industrial blades | American Safety Razor Blades | 62-0314 | |
Sylgard silicon elastomere base | Dow Corning, Midland MI | 3097358 | |
27 1/2 g needle | Becton-Dickinson, Franklin Lakes, NJ | 305109 | pins for dissection |
TRizol | Life Technologies | 15596018 | |
Rneasy | Qiagen | 74104 | |
DNAse | Qiagen | 79254 | |
Reagents | |||
Antibody ZO-1 | Invitrogen | 187430 | |
Antibody KLF4 | Cell Signaling | 4038S | |
Antibody mGAPDH | Sigma | G8795 | |
Antibody Secondary Alexa conjugate | Invitrogen | A11034 | 488 anti-rabbit |
Antibody Secondary HRP conjugate | Jackson | 111/115-001-003 | rabbit/mouse |
Topro-3 | Invitrogen | T3605 | |
HANKs balanced salt buffer | Life Technologies | 14025092 | |
RIPA lysis buffer | 50mM Tris-HCl pH 7.4 150mM NaCl 1% NP40 0.25% Na-deoxycholate | ||
PCR Primers | |||
primer TBP 3' | GGAATTGTACCGCAGCTTCAAA | ||
primer TBP 5' | GATGACTGCAGCAAATCGCTT | ||
primer KLF4 3' | TGTGACTATGCAGGCTGTGGCAAA | ||
primer KLF4 5' | ACAGTGGTAAGGTTTCTCGCCTGT |