الماوس الجنين الكبد نظام الثقافة لتشريح الهدف جين وظائف في المراحل المبكرة والمتأخرة من محطة الكريات الحمر
Summary
نقدم في المختبر الماوس الجنين نظام الثقافة أرومة الحمراء الكبد أن يشرح المراحل المبكرة والمتأخرة من الكريات الحمر المحطة. هذا النظام يسهل التحليل الوظيفي للجينات محددة في مراحل النمو المختلفة.
Abstract
ينطوي الكريات الحمر عملية ديناميكية التي تبدأ مع وحدات ملتزمة محمر انفجار تشكيل (الاتحاد البلغاري في Es-)، يليه تقسيم بسرعة محمر مستعمرة (كفو-الخانات). بعد كفو-ES، الخلايا هي معترف بها شكليا ويسمى عموما الأرومة الحمراء الطرفية. واحدة من التحديات لدراسة الكريات الحمر المحطة هو عدم وجود مناهج تجريبية لتشريح وظائف الجينات بطريقة متسلسلة زمنيا. في هذا البروتوكول، ونحن تصف استراتيجية فريدة من نوعها لتحديد وظائف الجينات في المراحل المبكرة والمتأخرة من الكريات الحمر المحطة. في هذا النظام، وتنقيته الماوس TER119 كبد الجنين (محمر ناضجة خلية علامة) الأرومة الحمراء السلبية وtransduced مع التعبير خارجي من cDNAs أو الرنا دبوس صغير (shRNAs) للجينات الفائدة. ومثقف الخلايا بعد ذلك في عوامل النمو الأخرى من المتوسط تحتوي الإريثروبويتين (EPO) للحفاظ على مرحلة السلف لمدة 12 ساعة بينما يسمح للcDNAs الخارجية أو shRNAsللتعبير. تم تغيير الخلايا لإبو المتوسطة بعد 12 ساعة للحث على تمايز الخلايا وانتشارها في حين أعرب عن المواد الوراثية خارجية بالفعل. هذا البروتوكول يسهل تحليل وظائف الجينات في مرحلة مبكرة من الكريات الحمر المحطة. لدراسة المرحلة المتأخرة محطة الكريات الحمر، تم زرعها في خلايا فورا إبو المتوسطة بعد ترنسدوكأيشن. وبهذه الطريقة، كانت خلايا متباينة بالفعل إلى مرحلة متأخرة من الكريات الحمر عند محطة وأعرب عن المواد الوراثية transduced. نوصي التطبيق العام لهذه الاستراتيجية التي من شأنها أن تساعد على فهم وظائف الجينات مفصلة في مراحل مختلفة من الكريات الحمر المحطة.
Introduction
الكريات الحمر هي عملية تمايز الخلايا الجذعية المكونة للدم متعددة القدرات لتنضج كرات الدم الحمراء. وتشمل هذه العملية تدريجية تشكيل وحدات تشكيل ملتزمة محمر انفجار (الاتحاد البلغاري-ES) وعلى سرعة تقسيم الوحدات محمر تشكيل مستعمرة (كفو-ES) وشكليا والأرومة الحمراء التعرف 1،2. الكريات الحمر محطة من الخلايا الاولية كفو-E-إرثروبويتين ينطوي متتابعة تعتمد ومراحل مستقلة 2،3. في مرحلة مبكرة من الكريات الحمر المحطة، هرمون الإيريثروبويتين تربط لمستقبلات على سطح الخلية ويدفع سلسلة من مسارات إشارات المصب التي تمنع موت الخلايا المبرمج الخلية وتعزيز الانقسامات الخلوية السريعة والتعبير الجيني 1،4. في مرحلة متأخرة من الكريات الحمر المحطة، الأرومة الحمراء الخضوع دورة الخلية الطرفية الخروج، لونين والتكثيف النواة، وقذف نوى مكثف للغاية 5.
فهمنا للمحطةالكريات الحمر قد تحسنت كثيرا في العقود القليلة الماضية، والتي هي إلى حد كبير بسبب نجاح استخدام عدة في المختبر وفي الجسم الحي نماذج الماوس 6-9. من بين هذه النماذج، في الثقافة المختبر من الماوس الجنين الأرومة الحمراء الكبد يوفر العديد من المزايا بما في ذلك سهولة تنقية الخلايا، والانتشار السريع والتمايز، وأقرب إلى تقليد الكريات الحمر البشري 10،11. في هذا النظام، وأعداد كبيرة من الخلايا محمر السلف من الماوس كبد الجنين يمكن عزلها بسهولة عن طريق تنقية خطوة واحدة من TER119 (علامة للخلايا ناضجة محمر) الأرومة الحمراء السلبية. خلال ثقافة لمدة يومين من الأرومة الحمراء، والتفريق بين هذه الخلايا يمكن رصدها من خلال تحليل تدفق cytometric على أساس التعبير سطح مستقبلات ترانسفيرين (CD71) والمستضد TER119 12. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يتم الكشف عن قلع من الأرومة الحمراء عضال التمايز بواسطة صانع الحمض النووي (هويشت 33342) 13. وعلاوة على ذلك، فإن الأسلاف المنقى يمكن تعديلها وراثيا عن طريق التعبير خارجي من cDNAs أو الرنا دبوس صغير (shRNAs) للجينات الفائدة، مما يسهل الدراسات الميكانيكية للمهام التعبير الجيني في الكريات الحمر 11،13،14.
من ناحية أخرى، يمكن أن معدل نمو الخلايا سريع يكون سيفا ذا حدين لأنه من الصعب لتوصيف وظائف الجينات في مراحل مختلفة من الكريات الحمر المحطة. في معظم الحالات، فإنه من الصعب تحديد ما إذا كان الجين وظائف محددة في مرحلة مبكرة من الكريات الحمر المحطة منذ بحلول الوقت أعرب عن cDNAs أو shRNAs، الخلايا مرت بالفعل في مرحلة مبكرة. لحل هذه المشكلة، قمنا بتطوير نظام فريد لتشريح المراحل المبكرة والمتأخرة من الكريات الحمر المحطة. للمرحلة الأولى من محطة الكريات الحمر، وكانت معدلة وراثيا TER119 الأرومة الحمراء السلبية مثقف في المتوسط مجانا إبو ولكن تحتوي على الخلايا الجذعية عامل (SCF)، IL-6 و FLT3يجند للحفاظ على حالة السلف وتسمح cDNAs transduced أو shRNA التعبير 13. تم تغيير الخلايا لإبو تحتوي على المتوسط بعد 12 ساعة للحث على تكاثر الخلايا والتمايز. في هذه الطريقة، عندما بدأت خلايا للتمييز، وأعرب بالفعل cDNAs transduced أو shRNAs. لمرحلة متأخرة من الكريات الحمر محطة، كانت TER119 الأرومة الحمراء السلبية المستزرعة في إبو تحتوي على المتوسط مباشرة بعد ترنسدوكأيشن. وبالتالي، يمكن للمرء أن تحليل وظائف الجينات من الاهتمام في مرحلة متأخرة من الكريات الحمر المحطة. وباختصار، فإن التطبيق الواسع لهذا النظام يساعد على وظائف الجينات تشريح في مراحل مختلفة من الكريات الحمر المحطة.
Protocol
Representative Results
Discussion
هنا نقدم نظام فريد لتحليل زمنيا الماوس الجنين تكون الكريات الحمر محطة الكبد. من خلال تطبيق الشروط ثقافة مختلفة، ونحن تشريح بنجاح الكريات الحمر محطة في المراحل المبكرة والمتأخرة. هذا مهم بشكل خاص لتحديد آليات الجينات مع وظائف متعددة. على سبيل المثال، GTPases RAC تلعب أدوا?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذه الدراسة من قبل المعاهد الوطنية للصحة R00HL102154، والجمعية الأمريكية لأمراض الدم جائزة الباحث إلى P جي.
Materials
| Iscove's Modified Dulbecco's MediumIMDM (IMDM) | Gibco | 12440-053 | |
| Fetal bovine serum (FBS) | GEMINI Bio-product | 700-102P | |
| b-mecaptoethanol | Sigma | M6250 | 0.1 M in IMDM, 4℃stock |
| Penicillin-Streptomycin solution | Hyclone | SV30010 | 100 X |
| L-Glutamine | Hyclone | SH30034.01 | 200 mM |
| Stem cell factor (SCF) | STEMCELL TECH | 2630 | 100 ng/ul, -20℃ stock |
| Mouse FIT3 Ligand (Flt-3L) | BD Biosciences | 14-8001-80 | |
| Mouse Recombinant Interleukin-6 (IL-6) | GEMINI Bio-product | 300-327P | |
| fibronectin | BD Biosciences | 354008 | |
| Bovine Serum Albumin (BSA) | STEMCELL TECH | 9300 | 10% stock in IMDM |
| Insulin solution, human | Sigma | I9278 | 4℃ stock |
| holo-transferrin human | Sigma | T0665 | 50 mg/ml in Water -20℃ stock |
| Erythropoietin(Epo) | PROCRIT | NOC 59676-303-00 | 3,000 U/ml stock |
| Streptavidin particles Plus | BD Pharmingen | 557812 | |
| EasySep Magnet | STEMCELL TECH | 18000 | |
| Polypropylene Round-Bottom Tube, 5 ml | FALCON | 352063 |
References
- Hattangadi, S. M., Wong, P., Zhang, L., Flygare, J., Lodish, H. F. From stem cell to red cell: regulation of erythropoiesis at multiple levels by multiple proteins, RNAs, and chromatin modifications. Blood. 118 (24), 6258-6268 (2011).
- Richmond, T. D., Chohan, M., Barber, D. L. Turning cells red: signal transduction mediated by erythropoietin. Trends in cell biology. 15 (3), 146-155 (2005).
- Eshghi, S., Vogelezang, M. G., Hynes, R. O., Griffith, L. G., Lodish, H. F. Alpha4beta1 integrin and erythropoietin mediate temporally distinct steps in erythropoiesis: integrins in red cell development. The Journal of cell biology. 177 (5), 871-880 (2007).
- Koury, M. J., Bondurant, M. C. Maintenance by erythropoietin of viability and maturation of murine erythroid precursor cells. Journal of cellular physiology. 137 (1), 65-74 (1988).
- Ji, P., Yeh, V., Ramirez, T., Murata-Hori, M., Lodish, H. F. Histone deacetylase 2 is required for chromatin condensation and subsequent enucleation of cultured mouse fetal erythroblasts. Haematologica. 95 (12), 2013-2021 (2010).
- Dumitriu, B., et al. Sox6 cell-autonomously stimulates erythroid cell survival, proliferation, and terminal maturation and is thereby an important enhancer of definitive erythropoiesis during mouse development. Blood. 108 (4), 1198-1207 (2006).
- Rector, K., Liu, Y., Van Zant, G. Comprehensive hematopoietic stem cell isolation methods. Methods in molecular biology. 976, 1-15 (2013).
- Rossi, L., Challen, G. A., Sirin, O., Lin, K. K., Goodell, M. A. Hematopoietic stem cell characterization and isolation. Methods in molecular biology. 750, 47-59 (2011).
- Choi, H. S., Lee, E. M., Kim, H. O., Park, M. I., Baek, E. J. Autonomous control of terminal erythropoiesis via physical interactions among erythroid cells. Stem cell research. 10 (3), 442-453 (2013).
- Bhatia, H., et al. Short-chain fatty acid-mediated effects on erythropoiesis in primary definitive erythroid cells. Blood. 113 (25), 6440-6448 (2009).
- Zhang, J., Socolovsky, M., Gross, A. W., Lodish, H. F. Role of Ras signaling in erythroid differentiation of mouse fetal liver cells: functional analysis by a flow cytometry-based novel culture system. Blood. 102 (12), 3938-3946 (2003).
- Socolovsky, M., et al. Ineffective erythropoiesis in Stat5a(-/-)5b(-/-) mice due to decreased survival of early erythroblasts. Blood. 98 (12), 3261-3273 (2001).
- Ji, P., Jayapal, S. R., Lodish, H. F. Enucleation of cultured mouse fetal erythroblasts requires Rac GTPases and mDia2. Nature cell biology. 10 (3), 314-321 (2008).
- Chida, D., Miura, O., Yoshimura, A., Miyajima, A. Role of cytokine signaling molecules in erythroid differentiation of mouse fetal liver hematopoietic cells: functional analysis of signaling molecules by retrovirus-mediated expression. Blood. 93 (5), 1567-1578 (1999).
- Patel, V. P., Lodish, H. F. A fibronectin matrix is required for differentiation of murine erythroleukemia cells into reticulocytes. The Journal of cell biology. 105 (6 Pt 2), 3105-3118 (1987).
- Udupa, K. B., Lipschitz, D. A. Endotoxin-induced suppression of erythropoiesis: the role of erythropoietin and a heme synthesis stimulating factor. Blood. 59 (6), 1267-1271 (1982).
- Koury, M. J., Sawyer, S. T., Brandt, S. J. New insights into erythropoiesis. Current opinion in hematology. 9 (2), 93-100 (2002).
