Un test funzionale per Gap giunzionale esame; Elettroporazione di cellule aderenti su indio-Tin Oxide
Summary
This presentation demonstrates a method whereby electroporation of adherent, cultured cells is used for the study of intercellular, junctional communication, while the cells grow on a slide coated with conductive and transparent indium-tin oxide.
Abstract
In this technique, cells are cultured on a glass slide that is partly coated with indium-tin oxide (ITO), a transparent, electrically conductive material. A variety of molecules, such as peptides or oligonucleotides can be introduced into essentially 100% of the cells in a non-traumatic manner. Here, we describe how it can be used to study intercellular, gap junctional communication. Lucifer yellow penetrates into the cells when an electric pulse, applied to the conductive surface on which they are growing, causes pores to form through the cell membrane. This is electroporation. Cells growing on the nonconductive glass surface immediately adjacent to the electroporated region do not take up Lucifer yellow by electroporation but do acquire the fluorescent dye as it is passed to them via gap junctions that link them to the electroporated cells. The results of the transfer of dye from cell to cell can be observed microscopically under fluorescence illumination. This technique allows for precise quantitation of gap junctional communication. In addition, it can be used for the introduction of peptides or other non-permeant molecules, and the transfer of small electroporated peptides via gap junctions to inhibit the signal in the adjacent, non-electroporated cells is a powerful demonstration of signal inhibition.
Introduction
L'applicazione di corrente elettrica a una cella provoca la formazione di pori nella membrana cellulare, da un processo chiamato elettroporazione. I pori permettono il passaggio di una varietà di molecole nonpermeant attraverso la membrana. Il campo elettrico può essere controllata con precisione, in modo che i pori formati sono molto piccole e richiudersi rapidamente, con il minimo disturbo per la fisiologia cellulare. È interessante notare, cellule aderenti possono essere coltivate su un vetrino rivestito con ossido di indio-stagno conduttivo e trasparente (ITO) e elettroporate in situ, che si trova sulla superficie dove crescono, senza essere distaccato per essere elettroporate in sospensione. Le cellule possono crescere molto bene su questa superficie, e come sono collegati ed estese, osservazione microscopica dettagliata è possibile. Usando questa tecnica, piccole molecole nonpermeant possono essere introdotti istantaneamente e in sostanza il 100% delle cellule, che rende questa tecnica particolarmente adatto per studi sull'attivazione di components di un percorso seguito stimolazione ligando di un recettore (recensito in 1).
L'elettroporazione è stata utilizzata principalmente per l'introduzione di DNA (chiamato anche electrotransfection). Tuttavia, elettroporazione in situ può essere utile per l'introduzione di una grande varietà di molecole, come peptidi 2-4, oligonucleotidi antisenso, come RNA, oligonucleotidi a doppio filamento di DNA esca per inibire fattore di trascrizione vincolante, o siRNA 3,5, 6, 7-10 nucleotidi radioattivi, proteine 11 12 o pro-farmaci 13. A seguito di elettroporazione, le cellule possono essere lisate per analisi biochimiche o fissate e colorate con anticorpi.
Il rivestimento conduttivo ITO è molto sottile, 800-1,000Å, in modo che la crescita cellulare non è disturbato dalla differenza di altezza delle due superfici, come le cellule crescono lungo il bordo del rivestimento conduttivo. Questo offre il vantaggio che non electropciente cellule possono essere coltivate fianco a fianco con quelli elettroporate, per servire come controlli. Lo stesso approccio può essere utilizzato per l'esame di spazi di giunzione, la comunicazione intercellulare (GJIC), come descritto nel video.
Giunzioni sono canali che collegano gli interni di celle adiacenti 14. Gap giunzionale, comunicazione intercellulare svolge un ruolo importante nella formazione del tumore e metastasi, mentre oncogeni quali Src sopprimono GJIC 15,16. Per esaminare GJIC un colorante fluorescente, come Lucifero giallo (LY) è spesso introdotto in cellule in coltura tramite microiniezione o raschiare carico 17 e la diffusione del colorante nelle cellule vicine all 'osservazione microscopica sotto illuminazione a fluorescenza. Queste tecniche però invariabilmente causano danni alle cellule. Descriviamo ora una tecnica in cui le cellule sono coltivate su un vetrino che è parzialmente ricoperto di ITO 18. Un impulso elettrico è stato applicato in presenza di LY (o altri coloranti) cautilizzando la sua penetrazione nelle cellule in crescita da parte conduttiva della diapositiva, mentre la migrazione colorante per le adiacenti, cellule non elettroporate è stata osservata al microscopio con illuminazione a fluorescenza. Per evitare di cellule sensibili inquietanti che possono tendere a staccarsi dalla monostrato, un'assemblea è stato progettato che non richiedono un elettrodo per essere posizionato sulla parte superiore delle cellule di applicare la corrente elettrica 19. Questo approccio offre la possibilità di quantificare GJIC in un gran numero di cellule, senza alcun disturbo rilevabile al metabolismo cellulare, come indicato dall'assenza di un effetto sulla durata della fase G1 seguente siero stimolazione 12, aumento dei livelli di FOS protooncogene proteine (Raptis, inedito) o due chinasi associate a stress cellulare, il maiale p38 o JNK / SAPK chinasi 1. Questo approccio ha reso possibile l'esame del legame tra i livelli di espressione dell'oncogene, trasformazione e GJIC 18, nonché l'effetto di Src e Stat3 su GJIC in una varietà di tipi cellulari, comprese le cellule in coltura fresco da campioni di tumore del polmone 20-23. Inoltre, de elettroporazione situ con la configurazione descritta, che manca di un elettrodo superiore è stato impiegato con successo per la manifestazione di chiusura del gap junction sulla differenziazione adipocytic, anche se l'attaccamento cellulare al substrato è ridotto in quella fase 19,24.
Protocol
Representative Results
Discussion
Passaggi critici nel protocollo
Materiale elettroporate
La purezza del materiale da elettroporate è molto importante. Se le cellule sono molto piatto, devono essere utilizzate concentrazioni più elevate di poi il colorante inseguimento (fino a 20 mg / ml per LY) e in tali casi, la purezza è ancora più importante che nelle cellule con una forma più sferica 1. Oltre LY una grande varietà di altri coloranti o molecole nonpermeant sono stati impiegati, come…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We thank Lowell Cochran for expert videography assistance. The financial assistance of the Canadian Institutes of Health Research (CIHR), the Canadian Breast Cancer Foundation (CBCF, Ontario Chapter), the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC), the Canadian Breast Cancer Research Alliance, the Ontario Centers of Excellence, the Breast Cancer Action Kingston and the Clare Nelson bequest fund through grants to LR is gratefully acknowledged. SG was the recipient of an NSERC studentship. MG was supported by a postdoctoral fellowship from the US Army Breast Cancer Program, the Ministry of Research and Innovation of the Province of Ontario and the Advisory Research Committee of Queen’s University.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| DMEM | Cellgro http://www.cellgro.com/ | 50-013-PB | |
| DMEM without Calcium | Hyclone (Thermo scientific: http://www.thermoscientific.com) | SH30319-01 | |
| Donor Calf Serum | PAA: http://www.paa.com/ | Cat.# B15-008 | |
| Fetal Bovine Serum | PAA: http://www.paa.com/ | Cat.# A15-751 | |
| Electroporation apparatus | Cell Projects Ltd UK: http://www.cellprojects.com/ | ACE-100 | |
| Chambers | Cell Projects Ltd UK | ACE-04-CC | 4-wells |
| Chambers | Cell Projects Ltd UK | ACE-08-CC | 8-wells |
| Lucifer Yellow | Cell Projects Ltd UK | ACE-25-LY | High purity |
| CelTak | BD Biosciences | 354240 | Cell and tissue adhesive |
| Fibronectin | Sigma Aldrich | F1141 | |
| Collagen | BD Biosciences | 354236 | |
| Poly-Lysine | Sigma Aldrich | P8920 |
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