Vorbereitung einer qualitativ hochwertigen Primärzelle Kultur von Fisch Hypophysen
Summary
Hier beschreiben wir ein Protokoll zur Vorbereitung und Hypophyse primären Zellkulturen von Medaka (Oryzias Latipes) zu erhalten. Die optimierte Bedingungen in diesem Protokoll nehmen wichtige Parameter wie Temperatur, Osmolalität und pH berücksichtigt durch die Nachahmung der physiologischen Bedingungen der Fische, wodurch es physiologisch mehr aussagekräftige Ergebnisse.
Abstract
Primärzelle Kultur ist ein leistungsfähiges Werkzeug, das häufig von Wissenschaftlern verwendet, um zellulare Eigenschaften und Mechanismen der isolierten Zellen in einer kontrollierten Umgebung zu studieren. Trotz der großen Unterschiede in der Physiologie zwischen Säugetieren und Fischen Primärzelle Kultur Protokolle von den Fischen oft Säugetier-Kulturbedingungen, oft mit nur geringfügigen Änderungen basieren. Die ökologischen Unterschiede beeinflussen nicht nur die Körpertemperatur, sondern auch Blutserum Parameter wie Osmolalität, pH-Wert und Pufferkapazität pH. Da Zellkulturmedien und ähnlich funktionierende Lösungen imitieren Merkmale der extrazellulären Flüssigkeit bzw. Blutserum sollen, bei denen eine Zelle angepasst ist, ist es wichtig, dass diese Parameter speziell auf das betreffende Tier angepasst werden.
Das aktuelle Protokoll beschreibt optimierte Primärkultur Bedingungen für Medaka (Oryzias Latipes). Das Protokoll bietet detaillierte Schritte auf, wie zu isolieren und halten gesund dissoziiert Hypophyse Zellen für mehr als eine Woche und umfasst folgende Schritte: 1. gefunden die Einstellung der Osmolalität auf die Werte im Blutplasma Medaka, 2. die Anpassung der Inkubationstemperatur auf normalen Medaka Temperatur (hier in der Aquarium-Anlage), und 3. die Einstellung des pH und Bicarbonat Puffer zu Werten vergleichbar mit anderen Fischarten Leben bei ähnlichen Temperaturen. Die Ergebnisse, die mit dem beschriebenen Protokoll physiologisch sinnvolle Ergebnisse für Medaka fördern und von Wissenschaftlern machen primären Zellkulturen von anderen nicht-Säugetier-Arten als Nachschlagewerk verwendet werden können.
Introduction
Zellkultur ist eines der wichtigsten Instrumente für die molekularbiologische Forschung, bietet eine ausgezeichnete Modellsystem für verschiedene biologische Fragen von normalen zellulären Physiologie bis hin zu Drogen-Screening und in der Karzinogenese1. Primärzellen, direkt aus dem tierischen Gewebe mit enzymatischen und/oder mechanischen Methoden isoliert werden oft als mehr biologisch relevante als Zell-Linien wie die biologische Reaktion auf die in-Vivo -Situation näher sein kann. Protokolle für die Zubereitung von primären Zellkulturen sollten optimiert werden, für jede Spezies und Zelle Interesse um imitieren die Eigenschaften, die eine Zelle angepasst ist, und physiologisch sinnvolle Ergebnisse zu erzielen.
Zahlreiche Protokolle beschreiben Kulturbedingungen für Säugetier-Zelle Systeme, während ähnliche Protokolle beschreiben Primärkultur Bedingungen für Fisch-Zellen im Vergleich eher knapp sind. Zellen sind anfällig für schnelle Änderungen in Temperatur, pH-Wert und Osmolalität und sind besonders empfindlich bei der Dissoziation. Kommerzielle Salzlösungen und Kulturmedien verwendet für Säugetier-Zelle Kulturen sind nicht optimal für teleost Fische, vor allem in Bezug auf die pH-Puffer-Systeme und Osmolalität. Deshalb ist es wichtig, zu messen und passen die Lösungen an physiologisch relevanten Ebenen dieser Parameter in den Arten von Interesse.
Hypophyse Primärkulturen von mehreren teleost Fischarten, darunter Karpfen vorgenommen wurden (Cyprinus Carpio)2,3, Rasen Karpfen (Ctenopharyngodon Idella)4, Goldfisch (Carassius Auratus )5, Regenbogenforelle (Oncorhynchus Mykiss)6, Europäischer Aal (Anguilla Anguilla)7, Tilapia (Oreochromis Mossambicus)8, Zebrafisch (Danio Rerio)9, und Atlantischer Kabeljau (Gadus Morrhua)10. Neben der Anpassung der Inkubationstemperatur auf die Arten von Interesse, haben einige dieser Protokolle der Zellen bei Säugetier-ähnlichen Bedingungen inkubiert, die möglicherweise für die Arten von Interesse, mit einem pH-Wert von 7,2 bis 7,5 in eine feuchte Atmosphäre suboptimale mit 3-5 % CO2. Darüber hinaus ist es unklar, ob die Osmolalität von Lösungen für die Zubereitung verschiedener diese primären Zellkulturen angepasst wurden und zwischen verschiedenen Lösungen stabil.
Das aktuelle Protokoll basiert auf früheren Arbeiten mit Primärkulturen von Atlantischer Kabeljau10 und besteht aus Anpassungen der Inkubationstemperatur, Osmolalität, pH-Wert und pH-Puffer-Systeme, einschließlich der Partialdruck des Kohlendioxids (pCO2), um die Physiologie des Medaka (O. Latipes). Medaka ist ein klein (3 – 4 cm) Süßwasserfisch, ursprünglich aus Ostasien. Heutzutage dient es als ein Modell-Arten in vielen Forschungslabors auf der ganzen Welt, da es relativ einfach zu züchten und sehr widerstandsfähig gegen viele gemeinsame Fisch Krankheiten11ist. Es gibt mehrere Vorteile bei der Verwendung von Medaka als Vorbild, darunter eine Temperatur-Toleranz von 4 – 40 ° C11, eine kurze Generationszeit, transparente Embryonen, ein Geschlecht-Bestimmung gen12, und eine sequenzierte Genom13, sowie viele andere verfügbaren genetischen Ressourcen.
Die primäre Kulturbedingungen in diesem Protokoll werden optimiert, entsprechend der Temperatur von 26 ° C, die Medakas in der Fisch-Anlage gehalten werden. Darüber hinaus die Osmolalität von 320 mOsm/kg aus Atlantischer Kabeljau in Salzwasser bis 290 mOsm/kg für Medaka Leben im Süßwasser lebenden reduziert und steht im Einklang mit der normalen Osmolalität von Medaka Plasma14. Im Vergleich dazu ist die typische Osmolalität von Säugetieren Plasma im Bereich von 275-295 mOsm15. Fische leben in einer Vielzahl von Temperaturen und haben Kiemen, die in direktem Kontakt mit Wasser, so dass der pH und Puffer Kapazität des Blutes und der extrazellulären Flüssigkeit in den Fischen unterscheiden sich von denen bei Säugetieren sind. Säugetier-Kultur Medien umfassen in der Regel Puffersysteme, die einen pH-Wert von etwa 7,4 führen, wenn die Medien sind zu einem standard-Atmosphäre von 5 % CO2 in befeuchtete Luft bei 37 ° c equilibriert Der pH-Wert ist temperaturabhängig und der Wert für pH-neutral (im Wasser) steigt mit abnehmender Temperatur16. Typische teleost Fische Plasma pH-Bereiche von 7,7 bis 7,917. Die Optimierung dieses Protokolls enthalten eine Reduzierung von pH 7,85 für Kabeljau auf pH 7,75 für Medaka auf 26 ° C gehalten, durch die Erhöhung der CO2 von 0,5 % bis 1 % bei 12 ° C gehalten.
Darüber hinaus unterscheidet sich die Bicarbonat-Pufferkapazität in Fischen und Säugetieren. CO2 ist leicht über die Kiemen bei Fischen ausgetauscht und die pCO2 im Wasser ist nur ein kleiner Bruchteil des pCO2 in der Lunge-18. Entweder die Temperatur oder die pCO2 ändert pH und Puffer des Mediums ändern. Weder den pH-Wert noch die pCO2 empfohlen für die Inkubation von Säugerzellen deshalb optimal für Fisch-Zellen, und daher sollte die Nährmedien mit Puffersysteme, die physiologisch relevanten Werte für Fische optimiert werden und die bestimmte Arten von Interesse. Dieses Protokoll beschreibt die primären Zellkulturen von Medaka Hypophysen vorzubereiten und umfassen Anpassungen der Inkubation Osmolalität, Temperatur, pH-Wert und pH Puffersystem, neben anderen wichtigen Parameter, die bei der Vorbereitung der Primärzelle Kulturen von nicht-Säugetier-Arten.
Protocol
Representative Results
Discussion
In-vitro- Zellkultursysteme bieten leistungsstarke Tools für Forscher, eine Fülle von verschiedenen biologischen Fragen zu beantworten, wenn im richtigen Weg1verwendet. Es ist wichtig zu bedenken, dass dissoziierte Zellen, die ihre Verbindungen zu den benachbarten Zellen verloren haben unterschiedliche funktionale Eigenschaften erhalten haben können, als sie in Vivo ursprünglich. Um zu vermeiden, wird auf die Gefahr hin falsch interpretiert, die Ergebnisse von in-vitro-</…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dieses Projekt wurde von der norwegischen Universität für Biowissenschaften und der Forschung Rat von Norwegen, Grant-Nummer 243811 und 244461 (Aquakultur Programm) finanziert. Wir sind dankbar, Lourdes Carreon Tan an der norwegischen Universität für Biowissenschaften für die Aufrechterhaltung der Fisch-Anlage.
Materials
| Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline (dPBS), without calcium chloride and magnesium chloride | Sigma (Merck, Damstadt, Germany) | D8537 | Adjust solution to pH 7.75 with 1M NaOH and 290 mOsm with mannitol. |
| L-15 medium (Leibovitz), witout L-glutamine | Sigma (Merck, Damstadt, Germany) | L5520 | Supplement 500 ml culture medium with 10mM NaHCO3, 4.5 mM glucose, 2 mM Glutamax. Adjust solution to 290 mOsm with mannitol and filter solution through a 0.2 µm PES sterile filter, before adding 2.5 ml Penicillin-Streptomycin solution (see below for details). |
| NaOH | Sigma (Merck, Damstadt, Germany) | S5881 | Add drops of 1M solution to increase pH of dPBS and culture medium to 7.75. |
| NaHCO3 | Sigma (Merck, Damstadt, Germany) | S5761 | 10 mM NaHCO3 equals 420 mg per 500 ml culture medium. |
| D-mannitol | Sigma (Merck, Damstadt, Germany) | 63565 | Use to increase osmolality of dPBS and culture medium. Calculate correct amount needed to reach an osmolality of 290 mOsm. |
| D-glucose | Sigma (Merck, Damstadt, Germany) | G5400 | 4.5 mM D-glucose equals 405 mg per 500 ml culture medium. |
| GlutaMAX Supplement | Gibco (Life Technologies, Paisley, UK) | 35050-061 | Alternative to L-glutamine, with increased stability. 2 mM Glutamax equals 5 ml of 100X stock in 500 ml culture medium. |
| Penicillin-Streptomycin | Sigma (Merck, Damstadt, Germany) | P0781 | Stock solution 10,000 units penicillin and 10 mg streptomycin per mL. Use 2.5 ml of stock solution in 500 ml L-15 medium (equivalent of 50 U/ml Penicillin and 50 µg/ml Streptomycin). |
| Trypsin type II-S | Sigma (Merck, Damstadt, Germany) | T7409 | Prepare 1 mg/ml in dPBS solution. |
| Trypsin inhibitor type I-S | Sigma (Merck, Damstadt, Germany) | T6522 | Prepare 1 mg/ml in dPBS solution, supplement with 2 µg/ml Dnase I (see details below). |
| Dnase I | Sigma (Merck, Damstadt, Germany) | D5025 | Use in trypsin inhibitor solution (see above). |
| 0.2 µm Polyethersulfone (PES) sterile filter system | Corning Inc. (Corning, NY) | 431097 | Use for sterile filtration of dPBS and L-15 medium after adjustments. |
| 35 mm cell culture dish with glass bottom, poly d-lysine coated | MatTek Corporation (Ashland, MA) | P35GC-1.5-10-C | Can also be replaced by plastic dish, depending on downstream application. |
| Dumont #5 fine forceps | Fine Science Tools (CA) | 11254-20 | Straigt tip |
| Dumont #5/45 fine forceps | Fine Science Tools (CA) | 11253-25 | Angled 45° tip |
| Stereo microscope SZ61 | Olympus Corp. (Tokyo, Japan) | Use for dissection of pituitaries. | |
| Alegra X-22R Centrufuge | Beckman Coulter Inc. (Brea, CA) | With cooling option (similar to current model XR-30). | |
| Water bath | Techne (Staffordshire, UK) | Any water bath with the possibility of adjusting temperature will do. | |
| Pasteur glass pipettes | VWR (NY) | 612-1701 | Outer diameter 1.6 mm, fire polish and autoclave before use. |
| Galaxy MiniStar table centrifuge | VWR (NY) | 521-2844 | Any small table centrigue will do. |
| Fine needles / insect pins | Fine Science Tools (CA) | 26001-40 | Diameter 0.03 mm. Other fine needles can be used instead. |
| Wax plate | Custom made by adding melted paraffin wax in large petri dish. |
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