本研究概述了一种高度可重复和易于处理的体外研究旁分泌非典型Wnt信号事件的方法 。 该协议用于评估旁分泌Wnt5a信号传导对小鼠神经嵴细胞和成肌细胞的影响。
非规范Wnt信号调节胚胎发生过程中细胞内肌动蛋白丝组织和祖细胞的极化迁移。这个过程需要信号发送和信号接收细胞之间复杂而协调的旁分泌相互作用。鉴于这些相互作用可能发生在不同谱系的各种类型的细胞之间,细胞特异性缺陷的 体内 评估可能具有挑战性。本研究描述了一种高度可重复的体外评估旁分泌非典型Wnt信号传导 的方法。 该协议的设计能够(1)对任何两种感兴趣的细胞类型之间的非规范Wnt信号传导进行功能和分子评估;(2)剖析信号发送分子与信号接收分子在非规范Wnt信号通路中的作用;(3)使用标准分子或药理学方法进行表型挽救实验。
该协议用于评估成肌细胞中神经嵴细胞(NCC)介导的非规范Wnt信号传导。NCC 的存在与成肌细胞中鬼笔环肽阳性细胞丝状伪足和板状伪足的数量增加以及伤口愈合测定中肌母细胞迁移的改善有关。 Wnt5a-ROR2 轴被确定为NCC和第二心野(SHF)心肌母细胞祖细胞之间关键的非规范Wnt信号通路。总之,这是一个高度易于处理的方案,用于研究 体外旁分泌非规范Wnt信号传导机制。
非规范Wnt信号传导是一种进化保守的途径,可调节细胞丝组织和定向迁移。该途径与多种生物学过程有关,包括胚胎组织形态发生1,2,3,淋巴和血管生成4,5,6,7以及癌症生长和转移8,9,10.在细胞水平上,非规范的Wnt信号是通过信号发送和信号接收细胞之间的协调旁分泌相互作用进行的。这些相互作用经常发生在不同谱系或类型的细胞之间,并涉及多种分子网络,包括多达19个配体和多个受体,共受体和下游信号转导效应子11。使这种信号传导过程进一步复杂化的是,先前的研究表明,配体-受体组合可以以上下文和组织依赖性的方式变化12,13,并且驱动信号接收细胞中非规范Wnt信号传导的相同源配体可以由多种信号发送细胞类型产生14,15.鉴于与非规范Wnt信号传导相关的细胞和分子复杂性,研究体内个体和临床相关机制的能力受到限制。
已经尝试使用体外细胞培养技术研究非规范的Wnt信号传导。例如,在细胞单层中进行的伤口愈合测定已被用于功能评估细胞定向迁移4,16,17,18,19。免疫染色技术已被用于对表面蛋白表达进行空间分析,以评估非规范Wnt诱导的细胞形态变化7,10,结构和不对称极化18,19,20。 尽管这些方法为表征信号接收细胞中的Wnt相关表型提供了重要工具,但这些协议中缺乏信号发送组件限制了它们准确模拟体内观察到的旁分泌信号机制的能力。因此,仍然迫切需要开发体外系统,该系统允许对非规范Wnt途径的信号发送和接收细胞之间的旁分泌信号传导相互作用进行稳健和可重复的评估,特别是不同细胞类型的细胞。
为此,本研究的主要目的是建立一种方案来模拟体外旁分泌非规范Wnt信号相互作用。我们开发了一种非接触式共培养系统,该系统概括了这些相互作用的信号发送和信号接收成分,并允许使用标准的分子、遗传或药理学方法来独立研究非规范 Wnt 途径中的特定配体受体机制。使用已建立的鼠细胞系在成肌细胞中检查NCC介导的Wnt信号传导的机制。作为原理证明,该模型用于证实先前小鼠体内研究的结果,这些研究涉及Wnt5a-ROR2轴是NCC 21和SHF心肌母细胞祖细胞3,22,23之间的相关非规范Wnt信号通路。
非规范Wnt/平面细胞极性(PCP)信号通路是一种至关重要的细胞信号通路,与多种发育过程24,25和疾病过程24,26有关。在胚胎发育过程中,非规范的Wnt信号涉及来自信号发送细胞的分子信号的广泛网络,最终诱导信号接收细胞的形态,不对称组织和定向迁移的变化11。先前的研究表明?…
The authors have nothing to disclose.
这项工作得到了NIH授予O.T.的F30HL154324以及S.R.K.的K08HL121191和R03HL154301的部分支持。作者要承认,本手稿中图 1 中的原理 图 是用 biorender.com 创建的。
2-Mercaptoethanol | Sigma Aldrich | M-7522 | |
Antifade mounting medium with DAPI | Vector Laboratories | H-1200-10 | Stored at 4 °C |
Bovine serum albumin | Santa Cruz Biotechnology | sc-2323 | Stored at 4 °C |
C2C12 murine myoblast cell line | ATCC | CRL-1772 | |
Cell culture flasks, 75 cm2 | ThermoFisher Scientific | 156499 | |
Chamber Slide System, 4-well | ThermoFisher Scientific | 154526 | |
Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium (DMEM), high glucose (4.5 g/L), L-glutamine (2 mM) | Corning | 10-017-CV | Stored at 4 °C |
Falcon conical centrifuge tubes, 15 mL | Fisher Scientific | 14-959-53A | |
Falcon permeable support for 24-well plate with 0.4 µM transparent PET membrane | Corning | 353095 | |
Fetal bovine serum | Fisher Scientific | W3381E | Stored in 50 mL aliquots at -20 °C |
Gelatin solution, 0.1% | ATCC | PCS-999-027 | Stored at 4 °C |
Graduated and sterile pipette tips, 10 µL | USA Scientific | 1111-3810 | |
Leukemia inhibitory factor (LIF), 106 unit/mL | Millipore Sigma | ESG1106 | |
L-glutamine 200 mM (100x) | Gibco | 25030-081 | |
Lipofectamine RNAiMAX | Thermo Fisher Scientific | 13778-075 | |
MEM non-essential amino acids (MEM NEAA) 100x | Gibco | 11140-050 | |
Minimum essential medium (MEM) | Corning | 10-022-CV | |
Mitomycin C | Roche | 10107409001 | |
Non-stick auto-glass coverslips, 24 x 55 mm | Springside Scientific | HRTCG2455 | |
O9-1 neural crest cell line | Millipore Sigma | SCC049 | |
Opti-MEM I, 1x | Gibco | 31985-070 | |
Paraformaldehyde solution in PBS, 4% | Santa Cruz Biotechnology | sc-281692 | Stored at 4 °C |
Penicillin-streptomycin (10,000 U/mL penicillin and 10,000 μg/mL streptomycin) | Fisher Scientific | W3470H | Stored in 10 mL aliquots at -20 °C |
Phalloidin-iFluor 488 | Abcam | ab176753 | Stored at -20 °C, Keep out of light |
Phosphate-buffer saline (PBS), 1x, without calcium and magnesium, pH 7.4 | Corning | 21-040-CV | Stored at 4 °C |
Recombinant human fibroblast growth factor-basic (rhFGF-basic) | R&D Systems | 233-FB-025 | |
Recombinant human/mouse Wnt5a protein | R&D Systems | 645-WN-010 | |
Sodium pyruvate, 100 mM | Gibco | 11360-070 | |
Square Petri dish with grid | Thomas Scientific | 1219C98 | |
STO murine fibroblast feeder cells | ATCC | CRL-1503 | |
Triton X-100 solution | Sigma Aldrich | X100-100ML | |
Trypsin-EDTA, 0.25% | Fisher Scientific | W3513C | Stored at 4 °C |
Zeiss Apotome.2 fluoresence microscope | Carl Zeiss AG | ||
Zeiss inverted Axio Vert.A1 light microscope | Carl Zeiss AG | ||
Zen lite 2012 microscopy software | Carl Zeiss AG | imaging software |