CUBIC协议可视化在全山皮肤配方单细胞分辨率蛋白表达
Summary
这份报告描述了三次协议，以澄清全层小鼠皮肤活检，并在3D单细胞分辨率的可视化表达方式，增殖细胞，皮脂腺细胞和。这种方法使皮肤的解剖学和病理学的准确评估，并在转基因小鼠品系的表皮异常表型。
Abstract
皮肤是我们的生存至关重要。外表皮层由滤泡表皮，这是覆盖最我们的身体，和表皮附属物的复层鳞状上皮，例如毛囊和汗腺。表皮经历整个生命，并且响应于损伤的再生。这是通过K14表达被紧紧由表皮内和表皮和真皮之间活动多调节机制调节基底表皮干细胞/祖细胞群启用。本文介绍了一种简单的方法来阐明全层小鼠皮肤活检，和可视化K14蛋白的表达模式，Ki67的标记的增殖细胞，尼罗红标记的皮脂腺细胞，并在3D单细胞分辨率DAPI细胞核标记。这种方法可以准确的评估和皮肤的解剖学和病理学的量化，并在转基因小鼠品系的表皮异常表型。立方协议是日E，可到目前为止，调查在单细胞分辨率的全层皮肤活检的分子和细胞相互作用最好的方法。
Introduction
皮肤是我们的生存至关重要。它由三个主要层的外表皮，真皮和皮下组织。表皮是一个高度可再生的组织。这是一个鳞状复层上皮，主要由角质形成细胞。角质形成细胞诞生于基底层，并通过基底层向上移动，而差异化，最终他们在他们出生后一个月外角化层脱落。表皮开发了一些附加物，包括毛囊和皮脂腺。毛囊也再生以循环的方式在整个生命1。表皮的再生能力是由位于滤泡表皮和毛囊2基底层干细胞和祖细胞的存在使能。
许多信号传导途径已牵涉在表皮发育和再生。其中的一些发生内仅表皮，如Hedgehog通路。其他信号事件采取真皮和表皮3之间。例如，从真皮的Wnt信号被认为是对毛囊发育重要的，它们是由毛乳头在生长期激活的发作分泌毛囊膨出干/祖细胞的增殖和毛囊生长4。要明白，控制表皮发育和再生，以便更好地理解它们是如何可能在再生皮肤疾病被扰动如皮肤癌的细胞和分子机制是很重要的。
本文介绍了一个C李尔，U nobstructed 乙雨我 maging鸡尾酒和C omputational分析（立方）协议5-7澄清整装皮肤的准备，并在激光共聚焦显微镜单细胞分辨率的3维可视化表达模式。三次方法涉及皮肤浸泡组织中的两个基于氨基醇化学鸡尾酒。这些解决方案调整皮肤样品中的折射率，而使组织透明和蛋白质的完整，从而允许在单细胞分辨率的免疫检测。
在滤泡表皮和毛囊使用该立方协议，基底和增殖角化细胞种群在使用抗Keratin14（K14）和抗Ki67抗体野生型小鼠的全层皮肤活检成像。在野生型皮肤活检皮脂腺用尼罗红染色也观察。最后，在野生型和增生YAP2-5SA-ΔC皮肤活检的基部角质细胞群体进行比较8。
这一立方协议允许在单细胞分辨率的全层皮肤活检蛋白表达的视觉评估，并以欣赏的转基因皮肤表皮的解剖和形态缺陷的重要工具小鼠，并调查表皮发育和再生基础的细胞和分子机制。
Protocol
Representative Results
Discussion
控制皮肤发育和稳态的调节机制是最常见的2D采用组织切片和组织染色标记的抗体，它能使皮肤只形态，细胞群或蛋白表达的限制升值的影响。许多方法已被开发，以改善细胞和蛋白质中的单细胞分辨率的空间组织的可视化在表皮整体坐骑三月10日至13日的尺寸。其中的一些但涉及从真皮，这在技术上是挑战性的表皮层的分离特别是在使用有毛皮肤，并经常导致毛囊的组织损伤和破裂。而?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
我们感谢澳大利亚的生物资源（加文学院，澳大利亚），生物资源中心（新南威尔士大学澳大利亚）和动物护理和伦理委员会与动物实验的支持。这项工作是由澳大利亚国家卫生和医学研究理事会（计划资助APP1062720）的支持。塞萨尔P.卡纳莱斯博士是CONICYT-Becas智利奖学金（＃72101076）的接受者。 Akladios的Bassem先生是澳大利亚新南威尔士大学国际研究生奖的获得者。
Materials
| Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | P6418 | |
| Ethanol 96% (undenaturated) | Chem-supply | UN1170 | |
| Nile Red | Sigma-Aldrich | 72485-100MG | |
| 4’,6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) | Roche | 10236276001 | |
| N,N,N’,N’-tetrakis (2-hydroxypropyl) ethylenediamine | Merck Millipore | 821940 | |
| Polyethylene glycol mono-p-isooctylphenyl ether | Merck Millipore | 648462 | |
| Triton X-100 | Merck Millipore | 648462 | |
| Sucrose | Sigma-Aldrich | S0389 | |
| Optimal Cutting Temperature (OCT) Compound | Tissue-Tek | 4583 | |
| anti-Keratin14 antibody | Covance | PRB-155P | |
| anti-Ki67 antibody | Abcam | ab16667 | |
| Donkey anti-rabbit Alexa 594 | Life Technologies | A21207 | |
| Dimethylsulfoxide | Sigma-Aldrich | D2650 | |
| Urea | Merck Millipore | 66612 | |
| 2,2′,2′’-nitrilotriethanol | Merck Millipore | 137002 | |
| Confocal Microscope | Nikon Instruments Inc | Nikon A1 – Confocal Microscope | |
| cruZer6 Face Trimmer | Braun | Braun cruZer6 Face | |
| Sodium azide | Sigma-Aldrich | 438456 |
References
- Fuchs, E. Scratching the surface of skin development. Nature. 445 (7130), 834-842 (2007).
- Watt, F. M., Lo Celso, C., Silva-Vargas, V. Epidermal stem cells: an update. Curr Opin Genet Dev. 16 (5), 518-524 (2006).
- Hardy, M. H. The secret life of the hair follicle. Trends Genet. 8 (2), 55-61 (1992).
- Lim, X., Nusse, R. Wnt signaling in skin development, homeostasis, and disease. Cold Spring Harb Perspect Biol. 5 (2), (2013).
- Susaki, E. A., et al. Whole-brain imaging with single-cell resolution using chemical cocktails and computational analysis. Cell. 157 (3), 726-739 (2014).
- Susaki, E. A., Tainaka, K., Perrin, D., Yukinaga, H., Kuno, A., Ueda, H. R. Advanced CUBIC protocols for whole-brain and whole-body clearing and imaging. Nat Protoc. 10 (11), 1709-1727 (2015).
- Tainaka, K., et al. Whole-body imaging with single-cell resolution by tissue decolorization. Cell. 159 (4), 911-924 (2014).
- Beverdam, A., Claxton, C., Zhang, X., James, G., Harvey, K. F., Key, B. Yap controls stem/progenitor cell proliferation in the mouse postnatal epidermis. J Invest Dermatol. 133 (6), 1497-1505 (2013).
- Fuchs, E., Green, H. Changes in keratin gene expression during terminal differentiation of the keratinocyte. Cell. 19 (4), 1033-1042 (1980).
- Braun, K. M., Niemann, C., Jensen, U. B., Sundberg, J. P., Silva-Vargas, V., Watt, F. M. Manipulation of stem cell proliferation and lineage commitment: visualisation of label-retaining cells in wholemounts of mouse epidermis. Development. 130 (21), 5241-5255 (2003).
- Hamilton, E., Potten, C. S. Influence of hair plucking on the turnover time of the epidermal basal layer. Cell Tissue Kinet. 5 (6), 505-517 (1972).
- Morris, R. J., Fischer, S. M., Slaga, T. J. Evidence that a slowly cycling subpopulation of adult murine epidermal cells retains carcinogen. Cancer Res. 46 (6), 3061-3066 (1986).
- Schweizer, J., Marks, F. A developmental study of the distribution and frequency of Langerhans cells in relation to formation of patterning in mouse tail epidermis. J Invest Dermatol. 69 (2), 198-204 (1977).
- Chang, H., Wang, Y., Wu, H., Nathans, J. Flat mount imaging of mouse skin and its application to the analysis of hair follicle patterning and sensory axon morphology. J Vis Exp. (88), e51749 (2014).
