Bu protokol Drosophila göz / antennal hayali diskleri (EAD) floresan işaretli, genetik olarak tanımlanmış klonal tümörleri oluşturmak için nasıl gösterir. Üçüncü evre larvaları ve nasıl görselleştirmek ve gen ifadesi değişikliklerini ve tümör yayılmasını ölçmek için bunları işlemek için EAD ve beyin teşrih açıklamaktadır.
Drosophila melanogaster has emerged as a powerful experimental system for functional and mechanistic studies of tumor development and progression in the context of a whole organism. Sophisticated techniques to generate genetic mosaics facilitate induction of visually marked, genetically defined clones surrounded by normal tissue. The clones can be analyzed through diverse molecular, cellular and omics approaches. This study describes how to generate fluorescently labeled clonal tumors of varying malignancy in the eye/antennal imaginal discs (EAD) of Drosophila larvae using the Mosaic Analysis with a Repressible Cell Marker (MARCM) technique. It describes procedures how to recover the mosaic EAD and brain from the larvae and how to process them for simultaneous imaging of fluorescent transgenic reporters and antibody staining. To facilitate molecular characterization of the mosaic tissue, we describe a protocol for isolation of total RNA from the EAD. The dissection procedure is suitable to recover EAD and brains from any larval stage. The fixation and staining protocol for imaginal discs works with a number of transgenic reporters and antibodies that recognize Drosophila proteins. The protocol for RNA isolation can be applied to various larval organs, whole larvae, and adult flies. Total RNA can be used for profiling of gene expression changes using candidate or genome-wide approaches. Finally, we detail a method for quantifying invasiveness of the clonal tumors. Although this method has limited use, its underlying concept is broadly applicable to other quantitative studies where cognitive bias must be avoided.
Kanser insidans ve mortalite önemli ölçüde dünya çapında, özellikle yaşlılarda, artan hastalıkların en genetik olarak heterojen bir grup, birini temsil eder. Kanser doğasında tümör baskılayıcı mekanizmalarını kaçar ve kontrol dışı bölen bir tümör başlatan hücre klonal kaynaklanır. ölüm ve farklılaşmasını inhibe ederken işbirliği büyüme, çoğalma ve motilitesini teşvik genetik lezyonların kademeli birikimi yüksek, malign metastatik ve ölümcül tümör içine ilk selim üremesine dönüştürür. Bu genetik değişikliklerin yanı sıra, tümör ilerlemesi olan mikro-tümör ve çok sayıda hücre türleri (örneğin, fibroblastlar, immün ve endotel hücreleri) arasındaki çevre stroma ve çapraz-karışma değişiklik gerektiren belirgin hale gelmiştir. tümör stroma etkileşimleri de dahil olmak üzere malign transformasyon altında yatan moleküler ilkelerinin anlaşılması PREVEN geliştirmek için büyük önem taşıyoryon ve erken tarama stratejilerinin yanı sıra, yeni ve etkili tedavi, kanser metastazı ve ilaç direncine karşı koymak.
Meyve sineği Drosophila Melanogaster'in onun hızlı nesil zaman nedeniyle kanser araştırmaları 1-4 için çekici bir sistem haline gelmiştir sinekler ve insanlarda, hemen hemen herhangi bir genin işlenmesini kolaylaştıran gelişmiş genetik araçları sınırlı genetik yedekleme ve zenginlik arasındaki düğümleri sinyal olağanüstü koruma bir geçici ve mekansal kısıtlı bir şekilde. Değişen malignite genetik olarak tanımlanmış tümörler tekrarlanabilir MARCM tekniği 5 kullanan bir başka vahşi tip dokusunda progenitörlerin bir alt kümesi gain- ve zarar-fonksiyon mutasyonlar tanıtarak Drosophila tasarlanmış olabilir. MARCM aracı FLP / FRT (FLP rekombinaz / FLP Tanıma Hedef) FLP-out 7 ve Gal4 / UAS (yukarı aktivasyon dizisi) 8 hedef geni ile mitoz rekombinasyon 6 aracılı birleştiririfade sistemleri 9. dsRNA'nın indüklenen gen susturma onkogen ya da floresan proteini cDNA ya ters çevrilmiş DNA Tekrarlar dahil olmak üzere herhangi UAS göre transgenin bu yöntem ifade ile, spesifik bir genetik yeri ve rekombinasyon nedeniyle bir GAL4 represörü kaybetmiş bir hücre klonu ile sınırlı olacak (Şekil 1A). Klon yamalar yeşil floresan (GFP) veya kırmızı floresan proteinleri ile işaretlenmiş (örneğin, RFP, DsRed, mCherry) kolayca geliştirme, izole ve analiz boyunca izlenebilir. Önemli olarak, onların davranışları doğrudan bitişik vahşi tip dokuya karşılaştırılabilir. Böylece, sorular genetik lezyonların özerk ve özerk olmayan etkiler rahatlıkla ele alınabilir hücreye formüller verilmiştir. Memelilere benzer şekilde, sadece klonları olan çoklu onkojenik lezyonlar Drosophila malign olmak ve memeli kanser kilit işaretlerinden özetlemek kombine edilir. Onlar, apoptoz kaçmasına enflamasyon neden, ölümsüz ve InvAn haline overproliferatesive, sonuçta ev sahibi 10-17 öldürme.
Burada, bir protokol MARCM tekniği kullanılarak Drosophila larvalarının göz / anten ve beyin dokusunda genetik olarak tanımlanmış klonal tümörler oluşturmak için tarif etmektedir. Yöntem, eyeless arttırıcı (eyFLP) 18,19 kontrolü altında maya FLP yeniden bağlayıcı ifade eden bir MARCM test hisse senetleri dayanır. Bu şekilde, GFP etiketli klonlar peripodial ve kolumnar EAD epiteli ve embriyonik ve larva aşamaları (Şekil 1A, B ve referans 20) boyunca beynin neuroepithelium hem de oluşturulur. neuroepithelium farklılaştırılmış optik lob nöronlar üreten neuroblasts doğurmaktadır EAD yetişkin göz, anten ve baş kapsül içine geliştikçe klonlar kolayca yetişkinliğe kadar takip edilebilir.
Biz de mozaik doku geniş, moleküler fonksiyonel ve fenotipik karakterizasyonu kolaylaştırmak içinçubuk üçüncü instar larvaları EAD ve beyin diseksiyon için bir protokol ve üç farklı uygulamalar için işleme nasıl özetlemektedir: (i) transgenik flüoresan muhabir ve immün saptanması, tümör yayılımı ve (iii) analizi, (ii) ölçümü gen ekspresyon kantitatif gerçek zamanlı PCR (qRT-PCR) veya yüksek verimli bir mRNA sıralaması (mRNA DİZİ) (Şekil 1C) ile değiştirir.
immün protokolü spesifik bir antikor ile çıkar proteini görselleştirmek için kullanılabilmektedir. Transgenik floresan transkripsiyonel gazetecilere belirli bir sinyal yolunun aktivitesi üzerine uygun ve kesin uzaysal bilgi sağlar. Hücre soyu, belirli muhabir, diğer taraftan, mozaik doku içinde ve farklı genotipler tümörleri arasında hücre popülasyonlarının niteliksel ve niceliksel değişiklikler göstermektedir. invaziv davranış miktarının belirlenmesi genotipi arasındaki tümör malignite karşılaştırılmasını kolaylaştırırs. Son olarak, RNA izolasyonu için mozaik EAD toplanması ve işlenmesi tarif protokolü, sırasıyla QRT-PCR ve genom mRNA SEQ, ardından ters transkripsiyon hem küçük hem de büyük ölçekli alt uygulama için uygundur. Bu analizler sonucu elde edilen nitel ve nicel veriler klonal tümörlerin sosyal davranış içine yeni bakış açıları sağlayacaktır. Ayrıca, bireysel genler, genetik ağları ve farklı aşamalarında tümör mikro ve tümörogenez yönleriyle rolü üzerine fonksiyonel çalışmalar için sağlam bir temel oluşturur.
Teknikler Drosophila genetik mozaikler analiz ve gen fonksiyonu 33 işlemek için en gelişmiş araçlar arasında yer almaktadır oluşturmak için. O gözsüz arttırıcı aktif 9,18 olan dokularda, yani mekansal kısıtlı bir şekilde görsel olarak işaretlenmiş, genetik olarak tanımlanmış klonların indüksiyon izin verdiği eyFLP-MARCM sistemi güçlü ve sağlam olduğunu kanıtlamıştır. Birden çok genetik lezyonlar aynı hücrelerde birleştirilir, bu öz…
The authors have nothing to disclose.
We thank the Bloomington Stock Center (Bloomington, USA), Dirk Bohmann, Katja Brückner and Istvan Ando for fly stocks, and antibodies. We thank Marek Jindra and Colin Donohoe for comments on the manuscript. This work was supported by the Sofja Kovalevskaja Award to M.U. from the Alexander von Humboldt Foundation and DFG project UH243/1-1 to M.U. from the German Research Foundation.
Agar | Gewürzmühle Brecht, Eggenstein, Germany | 00262-0500 | Fly food recipe: Prepare 20 L fly food with 160 g agar, 360 g yeast, 200 g soy flour, 1.6 kg yellow cornmeal, 1.2 L malt extract, 300 ml light corn syrup, 130 ml propionic acid and 200 ml 15% nipagin. Fly food should be cooked for 1 hour at 85°C. |
Corn syrup | Grafschafter Krautfabrik Josef Schmitz KG, Meckenheim, Germany | 01939 | |
Propionic acid | Carl Roth GmbH, Karlsruhe, Germany | 6026.1 | |
Cornmeal | ReformKontor GmbH, Zarrentin, Germany | 4010155063948 | |
Malt extract | CSM Deutschland GmbH, Bremen, Germany | 728985 | |
Soy flour | Stockmeier Food GmbH, Herford, Germany | 1000246441010 | |
Yeast | Werner Ramspeck GmbH, Schwabach, Germany | 210099K | |
Methyl-4-benzoate/ Nipagin | Sigma-Aldrich, Deisenhofen, Germany | H5501 | Prepare a 15% stock solution with 70% EtOH |
Drosophila fly food vials | Kisker Biotech, Steinfurt, Germany | 789008 | |
Vial plugs | K-TK e.K., Retzstadt, Germany | 1002 | |
Drosophila fly food bottles | Greiner Bio-One, Frickenhausen, Germany | 960177 | |
Bottle plugs | K-TK e.K., Retzstadt, Germany | 1002 S | |
Poly(vinyl alcohol) 4-88/[-CH2CHOH-]n | Sigma-Aldrich, Deisenhofen, Germany | 81381 | Mounting medium recipe: Dissolve 6 g Poly(vinyl alcohol) 4-88 in 39 ml Millipore H2O, 6 ml 1 M Tris (pH 8.5) and 12.5 ml glycerol. Stir overnight at 50°C and centrifuge 20 min at 5000 rpm. Add DABCO to the supernatant to get a final concentration of 2.5%. Store aliquots at -20°C. |
1,4-Diazabicyclo[2.2.2]octane/ DABCO | Sigma-Aldrich, Deisenhofen, Germany | D2522 | |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich, Deisenhofen, Germany | 9002-93-1 | |
Phosphate-buffered saline/ PBS | 137 mM NaCl, 2.7 mM KCl, 10 mM Na2HPO4 and 1.8 mM KH2PO4, pH 7.4 in Millipore H2O | ||
PBST | 0.1% Triton X-100 in PBS | ||
Paraformaldehyde/ PFA | Sigma-Aldrich, Deisenhofen, Germany | 158127 | 4% PFA fixative recipe: Dissolve 4 g PFA in 80 ml Millipore H2O on a magnetic stirrer plate heated to 55 °C. Add 1M NaOH dropwise until all PFA particles are dissolved. Add 10 ml 10X PBS and adjust the pH to 7.4 with 1M HCl. Mix in 100 µl Triton X-100 and fill up with Millipore H2O to 100 ml. Store aliquots at -20°C. Avoid repeated thawing. (CAUTION: PFA is highly toxic. Prepare the PFA fixative in a fume hood. Wear a self-contained breathing apparatus, gloves and clothing. Avoid contact with skin, eyes or mucous membranes) |
Bovine Serum Albumin/ BSA | Sigma-Aldrich, Deisenhofen, Germany | A3059 | Blocking solution recipe: Dissolve 0.3% BSA in PBST |
4’,6-Diamidino-2-phenylindol Dihydrochlorid/ DAPI | Carl Roth GmbH, Karlsruhe, Germany | 6335 | DAPI staining solution: Prepare a stock solution of 5 mg/ml in Millipore H2O and store aliquots at 4°C. Used in dilution 1:1000 in PBST. |
Alexa Flour 546 Phalloidin | Invitrogen, Karlsruhe, Germany | A22283 | Used in dilution 1:500 in PBST. |
Mouse anti-H2 antibody | Kurucz et al., 2003 | Used in dilution 1:500 in blocking solution | |
Cy5 AffiniPure Donkey Anti-Mouse IgG (H+L) | Jackson ImmunoResearch, Suffolk, UK | 715-175-151 | Used in dilution 1:500 in blocking solution |
Dumont #5 forceps | Fine Science Tools, Heidelberg, Germany | 11295-10 | |
Glass embryo dish (30 mm) | Thermo Scientific, Schwerte, Germany | E90 | |
Tungsten needles | Fine Science Tools, Heidelberg, Germany | 10130-20 | |
Nickel Plated Pin Holder | Fine Science Tools, Heidelberg, Germany | 26018-17 | |
Microscope slides | VWR, Darmstadt, Germany | 631-1553 | |
Coverslips 22 x 22 mm (#1 Menzel-Gläser) | VWR, Darmstadt, Germany | 631-1336 | |
Coverslips 24 x 50 mm (0.13-0.16 mm) | Thermo Scientific, Schwerte, Germany | 1076371 | |
Kimtech Science Precision Wipes | Thermo Scientific, Schwerte, Germany | 06-677-70 | |
Dissecting stereomicroscope | Olympus, Hamburg, Germany | SZX7 (DF PLAPO 1X-4 Japan) | |
Fluorescent stereomicroscope | Olympus, Hamburg, Germany | SZX16 (SDF PLAPO 0.8X Japan) with DP72 CCD camera | Equipped with the narrow blue bandpass filter set for excitation of GFP other blue excitable fluorochromes (excitation filter BP460-480 nm, barrier filter BA495-540 nm) and narrow green excitation and longpass barrier filter for RFP and other green excitable fluorochromes (excitation filter BP530-550, barrier filter BA575IF). Software: Olympus cellSens Standard 1.11. |
Confocal microscope | Olympus, Hamburg, Germany | FV1000 | Equipped with inverted IX81 microscope. Objectives: 20× UPlan S-Apo (NA 0.85), 40× UPlanFL (NA 1.30) and 60× UPlanApo (NA 1.35). Lasers: UV laser Diode LD405 (50mW), Argon laser, multi-line 457/(476)/ 488/515 (40mW), Yellow/Green laser diode LD560 (15mW) and Red Laser diode 635 (20mW). Software: Fluoview 2.1c Software |
Drosophila cooled incubator | Ewald Innovationstechnik GmbH, Bad Nenndorf, Germany | Sanyo MIR553 | |
Squirt bottle | VWR, Darmstadt, Germany | 215-8105 | |
BD Clay Adams Nutator Mixer | VWR, Darmstadt, Germany | 15172-203 | |
ELMI Digital Rocking Shaker | VWR, Darmstadt, Germany | DRS-12 | |
5 PRIME Isol-RNA Lysis Reagent | VWR, Darmstadt, Germany | 2302700 | The protocol is compatible with other TRIzol-based reagents e.g. TRIreagent from Sigma (Cat. Nr.T9424), TRIzol reagent from Thermofisher (Cat. Nr. 15596). |
Diethyl pyrocarbonate/ DEPC | Sigma-Aldrich, Deisenhofen, Germany | D5758 | Dilute DEPC 1:1000 in Millipore H2O, stir overnight and autoclave. |
UltraPure Phenol:Chloroform:Isoamyl Alcohol (25:24:1) | ThermoFischer Scientific, Invitrogen, Karlsruhe, Germany | 15593-031 | |
Chloroform | Merck, Darmstadt, Germany | 102445 | |
TURBO DNase (2 U/µl) | Thermo Scientific, Schwerte, Germany | AM2238 | |
Invitrogen UltraPure Glycogen | ThermoFischer Scientific, Invitrogen, Karlsruhe, Germany | 10-814-010 | |
Sodium acetate trihydrate | VWR, Darmstadt, Germany | 27652.232 | Prepare a 3M Sodium acetate solution with DEPC-H2O and adjust the pH to 5.2 |
2-Propanol | Merck, Darmstadt, Germany | 109634 | |
Ethanol | Merck, Darmstadt, Germany | 100983 | Prepare a 75% EtOH dilution with DEPC-H2O. |
UV/Vis-Spectrophotometre NanoDrop ND-8000 | Thermo Scientific, Schwerte, Germany | ND-8000 | |
Eppendorf Microcentrifuge (Refrigerated) | Thermo Scientific, Schwerte, Germany | 5417R | |
Experion RNA StdSens Analysis Kit | Bio-Rad Laboratories GmbH, München, Germany | 7007103 | |
Experion Automated Electrophoresis Station | Bio-Rad Laboratories GmbH, München, Germany | 7007010 | |
SuperScript III Reverse Transcriptase | Thermo Scientific, Schwerte, Germany | 18080044 | |
Oligo d(T) Primer | Integrated DNA Technologies, Leuven, Belgium | Prepare 100 µM stock solutions in DEPC-H20 and store at -20°C | |
dNTP Mixture | Takara Bio Europe/Clonetech, Saint-Germain-en-Laye, France | 4030 | Store aliquots of 25 µl at -20°C |
CFX96 Touch Real-Time PCR Detection System | Bio-Rad Laboratories GmbH, München, Germany | 1855195 | |
iQ SYBR Green Supermix | Bio-Rad Laboratories GmbH, München, Germany | 170-8882 | |
Hard-Shell PCR Plates 96-well, thin wall | Bio-Rad Laboratories GmbH, München, Germany | HSP9601 | |
Microseal 'B' Film | Bio-Rad Laboratories GmbH, München, Germany | MSB1001 | |
rp49 Forward primer | Integrated DNA Technologies, Leuven, Belgium | 5' TCCTACCAGCTTCAAGATGAC 3' | |
rp49 Reverse primer | Integrated DNA Technologies, Leuven, Belgium | 5' CACGTTGTGCACCAGGAACT 3' | |
mmp1 Forward primer | Integrated DNA Technologies, Leuven, Belgium | 5' AGGGCGACAAGTACTACAAGCTGA 3' | |
mmp1 Reverse primer | Integrated DNA Technologies, Leuven, Belgium | 5' ACGTCTTGCCGTTCTTGTAGGTGA 3' |