마우스에서 간세포 핵 Ploidy의 추정을 위한 situ 방법에서 높은 처리량
Summary
우리는 유세포 측정을 필요로하지 않는 고정 / 저온 보존 조직 샘플 내에서 간세포 수와 핵 ploidy의 변화를 측정하기위한 강력하고 비용 효율적이며 유연한 방법을 제시합니다. 우리의 접근 방식은 간 손상과 질병의 진행을 추적하는 데 이상적인 간 세포학의 강력한 샘플 전체 서명을 제공합니다.
Abstract
간이 손상되면 간세포 수가 감소하고 세포 크기, 핵 크기 및 ploidy가 증가합니다. 담관iocytes, myofibroblasts, 전구체 및 선동적인 세포와 같은 비 parenchymal 세포의 확장은 또한 만성 간 손상, 조직 개조 및 질병 진행을 표시합니다. 이 프로토콜에서는 부상, 만성 질환 및 암과 관련된 간 세포 구성의 변화를 계산하기 위한 간단한 높은 처리량 접근법을 설명합니다. 우리는 2 차원 (2D) 조직 섹션에서 추출 한 정보가 샘플 내에서 간세포 핵 ploidy를 정량화하고 교정하는 데 사용할 수있는 방법을 보여주고 사용자가 내부에서 간 내에서 특정 ploidy 하위 세트를 찾을 수 있습니다. 우리의 방법은 고정 / 냉동 간 재료, 기본 면역 세포 화학 시약 및 표준 고함량 이미징 플랫폼에 대한 액세스를 필요로한다. 그것은 표준 유동 세포 분석 기술에 대한 강력한 대안으로, 갓 수집 된 조직의 중단, 공간 정보 손실 및 잠재적 인 분리 편향을 필요로합니다.
Introduction
포유류 간에서 간세포는 이핵세포를 생성하기 위하여 실속된 사이토카인시스를 겪을 수 있고, DNA endoreplicai는 최대 16N DNA 내용을 포함하는 polyploid 핵을 생성하기 위하여. 전반적인 세포 및 핵 ploidy 증가 출생 후 개발 하는 동안, 노화 및 다양 한 세포 스트레스에 대 한 응답1. polyploidization의 과정은 그것의 정확한 생물학 기능이 불분명하게 남아 있더라도, 동적이고 뒤집을 수 있는2입니다3. 증가된 ploidy는 감소된 증식 용량 과 연관됩니다4,유전 적 다양성2,만성 상해에 적응5 및 암 보호6. 간세포 계략 변경은 변경 된 circadian 리듬7의결과로 발생 , 및 weaning8. 가장 주목할 만한, 간계 프로필은 상해 및 질병9에의해 변경되고, 설득력 있는 증거는 증가된 ≥8N 핵 또는 2N 간세포의 손실과 같은 특정 ploidy 변경이, 비 알콜 성 지방 간 질환 (NAFLD) 진행을 추적하기 위한 유용한 서명을 제공한다는 것을 건의합니다3,,10,또는 바이러스 감염의 차동 충격11.
일반적으로 간 손상 및 재생은 간세포 세포 크기 증가 및 핵영역(12)과연관되며, 간세포의 전체 수 감소와 함께, 특히 2N DNA함량이 10,,11인자. 간에서 의 자렌성 손상은 또한 자주 비 parenchymal 세포의 확장을 동반 (NPC), 기질 근섬유 아세포를 포함, 염증 성 세포와 이중 성 간 전구 세포. 또한 NPC의 변화를 고려하면서, 실치 세포 수와 핵 ploidy의 정량적 세포학적 프로파일을 제공하는 높은 처리량 방법은, 따라서 부상과 질병 동안 간 반응을 추적하는 연구 및 임상 도구로 상당한 잠재력을 가지고있다. 간세포암의 인간 샘플에서 계략 스펙트럼의 최근 의 결정적 스펙트럼분석은 또한 핵 계략이 종양 내에서 극적으로 증가하고 TP5313의감소된 분화 및 손실을 가진 더 공격적인 종양 특수형에서 구체적으로 증폭된다는 것을 보여준다. 따라서, 핵 ploidy의 정량적인 평가에 있는 방법론적 진보가 간암의 미래 예후 프로파일링에서 도움이 될 것이라는 강한 가능성이 있습니다.
이 프로토콜에서는, 마우스 간 조직 단면의 비교 분석을 위한 유연한 고처리량 방법론이 설명되며, 이는 간세포 수의 상세한 세포측정 프로파일링, NPC 반응 및 핵 경화추정을 위한 내부적으로 교정된 방법을제공한다(도 1). 간세포는 핵 크기 및 핵 모모시스템의 특성화 이전에 간세포 핵 인자 4 알파(HNF4α) 면역 라벨링에 의해 NPC와 구별된다. “최소 DNA 함량”은 평균 Hoechst 33342 강도(DNA 밀도에 대한 프록시)를 보간된 3차원(3D) 핵 부피를 통합하여 모든 원형 핵 마스크에 대해 추정됩니다. 간세포 최소한의 DNA 함량은 핵 ploidy 단면도를 생성하기 위하여 NPC를 사용하여 그 때 보정됩니다.
이미지 수집, 핵 세분화 및 이미지 분석은 고함량 이미징을 사용하여 수행되므로 수만 개의 세포를 포함하는 2차원(2D) 간 절개의 넓은 영역을 선별할 수 있습니다. 모든 원형 간세포 핵에 대한 샘플 전체 의 ploidy 프로파일을 생성하기 위해 고함량 이미지 분석 데이터의 자동 사후 처리를 위해 사용자 정의 작성 프로그램이 제공됩니다. 이것은 입체 이미지 분석 (SIA)10,,11,,14,,15에기초하여 핵 ploidy를 계산하는 소프트웨어를 다운로드 무료로 사용하여 수행됩니다. SIA 방법론은 이전에 원형 핵 형태와 핵 크기와 DNA 함량 사이의 단조로운 관계를 가정하여 간(14)에서간세포 핵 ploidy를 추정하기위한 정확하고 힘들기는하지만, 방법, 정확하고 힘들기는하지만 유세포 측정에 의해 검증되었습니다. 이 프로토콜에서, 두 핵 매개 변수는 핵 morphometry 및 Hoechst 의 평가에 의해 측정 된다 33342 라벨링. 각 핵 마스크에 대한 “최소 DNA 함량”의 계산은 알려진 2-4N DNA 함량을 가지고 따라서 유용한 내부 제어 역할을 NPC를 사용하여 간세포 핵 ploidy의 교정에 의해 선행된다.
종래의 유세포분석방법(16)에 비해 설명된 접근법은 간세포 핵 계략을 현장에서 평가할 수 있게 하고 결과를 편향시키고 표준화하기 어려운 신선한 조직 또는 분해 방법에 대한 접근을 필요로 하지 않는다. 모든 SIA 기반 접근법과 마찬가지로, 핵 계략 하위 클래스 >2N은 적도 평면 외부의 더 큰 핵의 단면화로 인해 2D 샘플링에 의해 과소 대표됩니다. 조직 전체 ploidy 단면도는 또한 모든 원형 간세포 핵 마스크에 대한 최소 DNA 함량을 설명하고, 동일한 ploidy의 두 개의 이산 (“비 접촉”) 핵이 있는 단핵 간세포와 이핵세포 를 직접 구별하지 않습니다. 그러나, 이 프로토콜의 단순성은 핵간 간격 또는 세포 경계 분석과 같은 추가 파라미터를 고려하여 적응될 수 있게 하며, 이는 세포 계략에 대한 보다 상세한 평가를 제공하는 이핵전지의 식별을 용이하게 할 것이다.
Protocol
Representative Results
Discussion
뮤린 간에서 조직 리모델링 및 간세포 핵 계략의 분석에 대한 높은 함량, 높은 처리량 접근법이 설명된다. 이 절차에 익숙해지면 사용자는 3-5일 동안 여러 샘플을 처리, 이미지 및 분석하여 간 건강의 상세한 서명을 제공하는 대규모 테스트 가능한 데이터 세트를 생성할 수 있습니다. 샘플 전처리 방법의 단순성, 분석된 많은 수의 세포 및 조직 영역(평균 14mm 2/샘플)을 감안할 때, 결과는 견고하고 ?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 스페인 MINECO 정부 보조금 BFU2014-58686-P (LAN) 및 SAF-2017-84708-R (DJB)에 의해 지원되었다. LAN은 국가 MINECO 라몬 y 카잘 펠로우십 RYC-2012-11700 및 계획 GenT 상 (Comunitat 발렌시아나, CDEI-05/20-C) 및 발렌시아 일반 ACIF /2016/020의 지역 ValI + D 학생에 의해 FMN에 의해 지원되었다. RP는 에와 K. 팔루치 교수에게 자금 지원을 인정하고 싶습니다. 우리는 IN 세포 분석기 플랫폼에 도움을 박사 알리시아 마르티네스 – 로메로 (CIPF 세포 분석 서비스)에 감사드립니다.
Materials
| 3,5-diethoxycarboxynl-1,4-dihydrocollidine diet (DDC) | TestDiet | 1810704 | Modified LabDiet mouse diet 5015 with 0.1% DDC |
| Alexa Fluor 488 donkey anti-goat IgG (H+L) | Invitrogen | A11055 | Dilution 1:500 |
| Bovine Serum Albumin | Sigma-Aldrich | A7906 | |
| Cryostat Leica CM1850 UV | Leica biosystems | CM1850 UV | Tissue sectioning |
| Fluorescent Mounting medium | Dako | S3023 | |
| GraphPad Prism | GraphPad Software | Prism 8 | Statistical software for graphing data |
| Hoechst 33342 | Sigma-Aldrich | B2261 | Final concentration 5 µg/mL |
| IN Cell Analyzer 1000 | GE Healthcare Bio-Sciences Corp | High-Content Cellular Imaging and Analysis System | |
| MATLAB | MathWorks | R2019a | Data analytics software for automated analysis of nuclear ploidy |
| Microscope coverslides | VWR International | 630-2864 | Size of 24 x 60 mm |
| Microsoft Office Excel | Microsoft | Speadsheet software | |
| OCT Tissue Tek | Pascual y Furió | 4583 | |
| Paraformaldehyde | Panreac AppliChem | 141451.121 | |
| Pen for immunostaining | Sigma-Aldrich | Z377821-1EA | 5mm tip width |
| Polysine Microscope Slides | VWR International | 631-0107 | |
| Rabbit polyclonal Anti-HNF4α | Thermo Fisher Scientific | PA5-79380 | Dilution 1:250 (alternative) |
| Rabit polyclonal Anti-HNF4α | Santa Cruz Biotechnology | sc-6556 | Dilution 1:200 (antibody used in the study) |
| Tween 20 | Sigma-Aldrich | P5927 |
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