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.
Ободочной эпителия подкладка высоко регенеративного ткани, с резидентов стволовые клетки пополнения ткани через каждые несколько дней 1. Этот процесс регенерации требует поддержания пролиферативного стволовых клеток отсеке. Со временем, вновь полученные дочерние клетки теряют пролиферативным потенциалом и мигрируют к поверхности просвета кишечника. Одновременно с миграцией, клетки-предшественники дифференцируются в зрелые барьерных формирования энтероцитов или слизистых бокаловидных клеток, продуцирующих. Отказ эта дифференциация программы, как полагают, внести свой вклад в угрозу эпителиальный барьер, таких как наблюдается при воспалительных заболеваниях кишечника и рака толстой кишки 2,3.
Детальное изучение этих процессов потребует методологии выделения крипт-базы и поверхности клеточной популяции. Существуют различные методы, каждый со своими уникальными преимуществами и недостатками. Современные методы выделения эпителиальных клеток кишечника включают CHelating агенты и механические диссоциации, в результате изоляции целых склепы, эпителиальных листов, или одиночных клеток, в зависимости от условий эксперимента. 4,5 Эти методы дают высокие, но изменения в межклеточной сигнализации сообщалось в этих условиях, которые не могут представлять родную среду 6,7. Лазерная захвата микродиссекции позволяет для сбора пространственной отдельного материала, но достигает низкой молекулярной 8,9 текучести. В человеческой толстой ткани, последовательные горизонтальные методы cryosectioning были разработаны 10. Тем не менее, мышиные слизистой ткани чрезмерно мал для непосредственного присвоения этой техники. В людях, длина кишечника склеп (отдаленные между склепа базы и поверхностных клеток) в толстой кишке колеблется от ~ 100-1000 мкм 11. У мышей, склеп длины между ~ 50-300 мкм (рис 1А). Небольшой размер мышиных склепов представляет проблему для Изолации этих двух клеточных популяций с использованием существующих протоколов.
Опишем низкую стоимость, метод высокого урожая для изоляции склепа базы и поверхности эпителиальных клеток мышиной населения в толстой ткани. Ткань собирали таким образом, может затем быть проанализированы с помощью ряда стандартных последующих применений, в том числе иммунофлуоресценции окрашивания, RT-PCR (в реальном времени полимеразной цепной реакции) или Вестерн-блоттинга.
Молекулярные механизмы, участвующие в толстой пролиферации эпителиальных клеток и дифференцировки плохо изучены. Это включает в себя пробелы в нашем понимании клеточной среде передачи сигналов из стволовых клеток отсеке в основании ободочной эпителиальных криптах. Существует также растущий интерес к процессам, которые лежат в основе дифференциации энтероцитов. Например, более глубокое понимание дифференциации в естественных условиях требуется в качестве ориентира для исследований, направленных на производство в пробирке первичных кишечных систем 16.
Выше процедура состоит из нескольких шагов, которые требуют особого внимания. Во-первых, удаление ребра вокруг замерзшего участка ткани (как описано в разделе 3.2) требуется как ткани краев скручиваться во время вскрытия и замерзания. Несоблюдение этих краях двигаться результатов является смешанное население наземных и склеп базовых клеток. Монтаж ткани на предварительно охлажденной, сравняли октября блок также имеет важное значение. Тего протокол может быть адаптирован для других областей дистального отдела толстой кишки, изменяя количество секций в каждом пуле. Например, как показано на фиг.1В, через слизистую оболочку длина крипт варьирует между 150-300 мкм. Таким образом, при изучении область между 4 см-6 см от заднего прохода, количество секций должна быть увеличена с 15 до 30. Важно отметить, что этот протокол не предложил для проксимального двоеточия (7 см-9 см) из-за складок ( смятия obliquae), которые проходят в полость делает невозможным отдельных поверхностных и крипт-базовых клеток путем последовательного секционирования.
Последовательные методы срезов были исследованы Crypt-базу и поверхности эпителиальных клеточных популяций в организме человека. Тем не менее, наш протокол добавляет дополнительные шаги, которые необходимы из-за небольшого размера мышиного ткани. Мы полагаем, что выше протокол позволит расследования склепа базы и населения поверхность эпителиальных клеток генетически послушными систем мыши. Действительно, объединенные разделы YieLD белок высокого качества и РНК подходит вниз анализ. Будущие приложения могут включать в себя изучение сигнальных путей клетки или иммунопреципитации хроматина. Тем не менее, следует отметить, что, как и некоторые из альтернативных методов, описанных выше, в результате участки содержат смесь эпителиальных и интерстициальных клеток собственной пластинки. В заключение, протокол, описанный здесь, обеспечивает быстрое, высокую урожайность метод для анализа молекулярных процессов в пространственно отдельных регионах мышиного слизистой оболочки толстой кишки.
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 |