Görsel kemotaksis deneyleri kemoatraktan aracılı yönlü hücre göçü nasıl kontrol ökaryotik hücreler daha iyi anlaşılması için gereklidir. 1) Gerçek zamanlı, çoklu kemotaksis deneyleri yüksek çözünürlüklü izleme ve 2) aynı anda kemoatraktan degrade görselleştirmek ve nötrofil gibi HL60 hücrelerinde sinyal olaylarının zamanmekansal dinamiği: Burada ayrıntılı yöntemler açıklanmaktadır.
Eukaryotic cells sense and move towards a chemoattractant gradient, a cellular process referred as chemotaxis. Chemotaxis plays critical roles in many physiological processes, such as embryogenesis, neuron patterning, metastasis of cancer cells, recruitment of neutrophils to sites of inflammation, and the development of the model organism Dictyostelium discoideum. Eukaryotic cells sense chemo-attractants using G protein-coupled receptors. Visual chemotaxis assays are essential for a better understanding of how eukaryotic cells control chemoattractant-mediated directional cell migration. Here, we describe detailed methods for: 1) real-time, high-resolution monitoring of multiple chemotaxis assays, and 2) simultaneously visualizing the chemoattractant gradient and the spatiotemporal dynamics of signaling events in neutrophil-like HL60 cells.
Ökaryotik hücreler algılar ve bir kemoatraktan degrade içinde yüksek konsantrasyonda doğru hareket, bir hücresel süreç kemotaksis olarak anılacaktır. Kemotaksis örneğin embriyojenez 1, nöron desen 2, kanser hücrelerinin 3 metastazı, enflamasyon 4 sitelerine nötrofillerin alımına ve model organizma Dictyostelium discoideum 5 gelişimi gibi birçok fizyolojik işlemlerde önemli bir rol oynar. Genel olarak, ökaryotik hücreler G protein-eşli reseptör 5 kullanılarak kimyasal çekici anlamda. Bu reseptörler ile chemoattractants geçme da sonuç olarak hücre göçü 5-9 sürmek için aktin hücre iskeletinin uzaysal organizasyonu düzenleyen aşağı akış sinyal iletim yolunu aktive heterotrimeric G proteinleri Gα ve Gβγ, ayrışmasına teşvik etmektedir.
Hücre biyologları geliştirilmesi ve chemotax iyileştirilmesi olmuşturtahliller G-protein kenetli reseptör (GPCR) sinyal aracılık yapar, hücre göçü yönettiği nasıl incelemektir. Boyden odası veya Transwell göç tahlil Boyden 10 tarafından 1960 yılında geliştirilmiştir. Deney bir mikro-gözenekli membran ile ayrılmış, iki kuyu arasındaki kemoatraktan bileşiklerinin gradyanı oluşturarak çalışır. Sadeliği ve kullanım kolaylığı bugüne kadar en yaygın olarak kullanılan kemotaksi deneyi yapmak. Ancak, hücrelerin göç sürecini izin vermez tahlil görüntülenmiştir için. Zigmond odası bir kaynak kemoatraktan 11 doğru dar bir daralma karşısında bir lamel hücre göçü açık görüntüleme sağlayan ilk görsel mikroakışkan cihazdır. Dunn 12 ve Insall 13 modifiye ve Zigmond odası kemotaksis testin yüksek çözünürlüklü ve uzun süreli görüntüleme yeteneği gelişmiş. Çünkü sıvı akışının oldukça öngörülebilir, difüzyon baskın özellikleri, Mikroakiskan sonraki Generati için çözümler sunan olmuşturBu EZ-TAXIScan (hücre hareketliliği analiz cihazı) halinde kemotaksis deneyleri ile ilgili.
Sağlanmış degrade istikrar ile, cihaz altı kemotaksis deneyleri aynı anda (Şekil 1A) yürütülen sağlar. Yukarıda çeşitli oda deneylerde üretilen yönsel sabit gradyanlar aksine, Günter Gerisch tarafından geliştirilen bir iğne ya da mikropipet deneyi hareketli bir kaynak 14 gradyanı oluşturur. tahlilde, kemoatraktan stabil gradyanı oluşturmak için hareket edebilen bir mikropipet salınır. Bu iğne testi ile, araştırmacılar farklı hücreler temelde farklı özelliklere sahip psödopod üretmek bulundu. Floresan mikroskop uygulayarak, biz 15 boyunca nicel ölçümünü kolaylaştırmak için degrade görselleştirmek için başardık. Bu çalışmada, biz aynı anda birden fazla kemotaksis assa izleme kemotaktik HL60 (insan promiyelositik lösemi) hücrelerinin hazırlanması için ayrıntılı yöntemleri tarifHücre hareket analiz cihazı ve görünür, spatiotemporally kontrol kemo-çekici uyarıcıya tepki olarak bu tip bir tekli canlı hücrelerde protein kinaz D1 sinyal molekülleri GPCR aracılı uzaysal dinamikleri görselleştirme ys. Gelişmiş görüntüleme yöntemleri, genel kemotaksis çalışmaları uygulanır ve memeli hücre sistemleri için özellikle uygundurlar.
Bu çalışmada, biz kemotaksis deneyleri iki örnek gösterir: hücre hareketliliği analiz cihazı ile çok sayıda kemotaksis deneyleri ilk eş zamanlı izleme; ve ikinci, kemoatraktan degrade görüntüleme ve gerçek zamanlı olarak aynı hücrelerde sinyal olaylarının uzaysal dinamikleri.
Aynı anda birden çok kemotaksis deneyleri için hücre hareketliliği analiz cihazı
Bu çalışmada, biz bir hücre hareketlilik analizi cihazı kullanılarak aynı anda birden çok kemotaksis analizleri gerçekleştirmek için ayrıntılı bir protokol tanıttı. Bu cihaz, kullanıcının, geleneksel parlak alan gözlem 10X objektif lens ile hücresel kemotaksis davranışlarını gözlemlemek için izin verir. Çünkü sıvı akışına difüzyon baskın özellikleri hücre hareketliliği analiz cihazı kolaylıkla tahmin edilebilir ve sabit bir geçişlerini oluşturan ve aynı zamanda gerçekleştirilebilir altı kemotaksis deneyleri izin verir. protokol kritik adımlarGüvenilir geçişlerini elde etmek ve teras hattında hücreleri hizalamak için. kullanıcı kesinlikle chemoattractants ve hücrelerin tutucu montaj ve enjeksiyon için üreticinin talimatlarını izlemelidir. Detaylı talimatlar da online olarak mevcuttur. Alternatif kemotaksis yöntemleri 11-13,15 ile karşılaştırıldığında, bu cihaz önemli derecede kemotaksis deneyleri etkinliğini ve güvenilirliğini artırır. ebatlarında hücre hareketlilik analiz cihazı çip dört boyutları 4, 5, 6, ve 8 mikron farklı tip ve hücrelerin boyutları karşılamak için kullanılabilir. Bir 4 ya da 5 mikron hücre hareketliliği analiz cihazı çip HL60 ve D için uygun olduğunu bulduk yaklaşık 10-15 um çapı olan discoideum hücreleri. Bununla birlikte, tek bir kısıtlama, bu cihaz, tüm hücre tipleri için uygun değildir olmasıdır. Biz Raw267.4 hücreleri ile hücre hareketliliği analiz cihazı kemotaksis testi kullanılarak küçük başarı vardı. nedeni Raw267.4 hücreleri çok yavaş göç olabilir. verimli che için gerekli süreRaw267.4 hücrelerinin motaxis gradyan cihazı tarafından tutulan bir süre daha uzun olabilir. Bunun yerine, bir Transwell göç tahlil Raw267.4 hücreleri 9 için çalıştı. Başka bir sınırlama floresan gözlem mevcut cihaz ile mümkün olmamasıdır. Bir gelecekteki yönünü daha yüksek büyütme ile floresan görüntüleme izlemektir. Bu floresan tespiti ve 100X objektif lens ile donatılmış gelişmiş hücre hareketlilik analizi cihazı ile mümkündür. Buna ek olarak, aynı anda deneylerin sayısı da Bütün bu gelişmeler kemotaksis deneyleri geliştirilmiş verim ve hücreleri göç eden hücre içi dinamiklerinin gözlemeyi kolaylaştırmak 12'ye artırılır.
HL60 hücrelerinin yüksek transfeksiyon verimi floresan protein etiketli proteini ifade etmek üzere
HL60 hücrelerinin aktif bir şekilde bölünmesi lösemi hücre hattı ve süspansiyon içinde büyür. Daha önce 18-20 bildirdiği gibi, HL60 hücrelerinin g dirençliene transferi. Hem yağ ve elektroporasyon gibi gen transferi test edilmiştir ve elektroporasyon çünkü sonra elektroporasyon kaynaklanan ciddi hasar yüksek transfeksiyon verimi elde etmek için kritik olan, yüksek canlılığı elde bölüm 4'de ayrıntılı olarak anlatıldığı gibi daha yüksek transfeksiyon verimi, elektroporasyon ile elde edilmiştir. Daha sonra, tam ve nazik hücre işleme, özellikle elektroporasyon sonra, gereklidir. Tüm ortam önceden ısıtılmış ve yavaşça Elektroporasyon işleminden sonra herhangi bir adımda hücrelere ilave olması gerekir. Ayrıca, elektroporasyon reaktif hücrelerin maruz kalma süresini en aza indirmek için önemlidir. Hücre ölümünü önlemek için, Elektroporasyon işleminden sonra RPMI 1640 elektroporasyon geri kazanım aracı, hemen hücrelere ilave edilmelidir. Bu geri kazanım ortamı içinde% 20 FBS,% 10 FBS çok daha yüksek bir hücre elde oranı verir bulundu. Elektroporasyondan sonra, 30 dakika süre ile RPMI 1640 elektroporasyon geri ortamında kuluçka daha canlılığı ve transfeksiyon için kritiktirverimlilik. daha da transfeksiyon verimini artırmak için, üretici tarafından tavsiye edilen plazmid neredeyse iki katı kadardır transfeksiyon başına 4 ug plazmit DNA kullanılır.
Protein ifade fanilik ve hücre sayısı sınırı (transfeksiyon başına 2 x 10 6 hücre): elektroporasyon transfeksiyon iki büyük sınırlamalar vardır. vektör plasmidi, her hücre bölünmesi sonrası yarıya seyreltilir yana farklılaşmamış hücreler, ekspresyon, sadece cep bölümleri ilk çift sırasında tespit edilebilir. farklılaşmış HL60 için hücreler fazla 48 saat hayatta. Bunun bir sonucu olarak, herhangi bir deneme, taze Transfeksiyonlar deney öncesinde 6 saat gerektirir. bir elektroporasyon için hücre sayısı sadece herhangi bir biyokimyasal deneyleri için asgari gereksinimi karşılar. tekrar kullanım veya büyük miktarda amaç için, güçlü bir şekilde farklılaşmamış HL60 hücre çizgisi kararlı bir şekilde ilgi WHI proteini eksprese tespit edilmesi önerilmektedirBir viral vektör, mevcut ya da imal edilebilir, eğer kanal, bir viral vektör ile floresan protein etiketlenmiş.
The authors have nothing to disclose.
This work is supported by the intramural fund of NIAID, NIH.
RPMI 1640 Medium GlutaMAX | Life technologies | 61870-036 | |
Sodium pyruvate | Thermo Fisher Scietific | 11360-070 | |
Fetal bovine serum | Gemini Bio-Products | 100-106 | |
1M HEPES sterile solution, pH7.3 | Quality Biological Inc. | A611-J848-06 | |
Penicillin streptomycin solution | Fisher Scientific | 15140122 | |
NucleofectorTM 2b | Lonza | AAB-1001 | |
AmaxaTM Cell Line NucleofectorTM Kit V including NucleofectorTM Solution, Singe use pipettes, AmaxaTM certified 100 ml aluminum electrode cuvettes | Lonza | VCA-1003 | |
Lab-Tek chambered #1.0 Borosilicate Coverglass | Nalge Nunc International Inc | 155383 | |
2 % Gelatin solution | Sigma-Aldrich | G1393 | |
Fibronectin | Sigma-Aldrich | F1141 | |
HBSS (Hanks’ Balanced Salt Solution) | Life technologies | 14025-076 | |
Bovine serum albumin | Sigma-Aldrich | A3803 | |
Single well Lab-Tek II coverglass chambers | Nalge Nunc International Inc | 155361 | |
Four-well Lab-Tek II coverglass chambers | Nalge Nunc International Inc | 155383 | |
Alexa 594 | Thermo Fisher Scientific | A-10438 | |
fMLP | Sigma -Aldrich | F3506-5MG | |
Cover glass thickness 2 22 x 22 mm | Corning | 2855-22 | |
EZ-TAXIScan | Effector Cell Institute, Inc. | MIC-1001 | |
EZ-TAXIScan chip (5 mm) | Effector Cell Institute, Inc. | EZT-F01-5 | |
1701RN 10ul syringe | Hamilton | 80030 | |
Femtotips II Injection tips | Eppendorf | 5242956003 | |
Femtotips II | Eppendorf | 930000043 | |
TransferMan NK2, including motor module, X head with angle adjuster, and Positioning aids. | Eppendorf | 5188900056 | |
DIAS software | Solltech Inc. | ||
LSM 780 META or equivalent confocal microscope with a 40X 1.3 NA or 60X 1.4 NA oil DIC Plan-Neofluar objective lens | Carl Zeiss |