Vorbereitung der primäre akute lymphoblastische Leukämie-Zellen in verschiedenen Zellzyklus Phasen durch zentrifugale Sammelnetzwerk
Summary
Dieses Protokoll beschreibt die Verwendung von zentrifugalen Sammelnetzwerk primäre akute lymphoblastische Leukämie-Zellen in verschiedenen Zellzyklus Phasen aufteilen.
Abstract
Die Fähigkeit, Zellen zu synchronisieren ist zentraler Bedeutung für unser Verständnis des Zellzyklus Verordnung gewesen. Gemeinsame Techniken umfassen Serum Entbehrung; Chemikalien, die Zellen in verschiedene Zellzyklus Phasen zu verhaften; oder die Verwendung der mitotischen Shake-off die Einhaltung der reduzierten nutzt. Jedoch haben alle diese Nachteile. Zum Beispiel arbeitet Serum Hunger gut für normale Zellen aber weniger gut für Tumorzellen mit kompromittierten Zellzyklus Checkpoints aufgrund Onkogen-Aktivierung oder Tumor-Suppressor-Verlust. Ebenso können chemisch behandelte Zellpopulationen Hafen Medikamenten-induzierten Schäden und stressbedingten Veränderungen zeigen. Eine Technik, die diese Probleme umgeht ist Gegenstrom zentrifugale Sammelnetzwerk (CCE), wo Zellen ausgesetzt sind zwei gegensätzliche Kräfte, Fliehkraft und Fluidgeschwindigkeit, wodurch die Trennung der Zellen auf der Grundlage von Größe und Dichte. Da Zellen, die Förderung durch den Zyklus in der Regel vergrößern, einsetzbar CCE Zellen in verschiedenen Zellzyklus Phasen aufteilen. Hier wenden wir diese Technik auf primäre akute lymphoblastische Leukämie-Zellen. Unter optimalen Bedingungen erhalten Sie eine im wesentlichen reine Bevölkerung der Zellen in der G1-Phase und eine hoch angereicherten Population von Zellen in der G2/M-Phasen hervorragende Ausbeute. Dieser Zellpopulationen eignen sich ideal für Studium Zellzyklus-abhängige Mechanismen der Wirkung von Krebsmedikamenten und für andere Anwendungen. Wir zeigen, wie Änderungen an der standard-Verfahren kann in suboptimalen Leistung führen und die Grenzen der Technik zu diskutieren. Die detaillierte Methodik vorgestellt sollte Anwendung und Erforschung der Technik auf andere Arten von Zellen erleichtern.
Introduction
Kultivierte Zellen wachsen in der Regel asynchron und Einzelzellen sind in verschiedenen Phasen des Zellzyklus. Einige Organismen weisen natürlich synchronen Zelle Zyklen oder durch bestimmte physiologische Reize synchronisiert werden können. Zum Beispiel teilen Kerne in riesigen Plasmodien von Slime Mold Physarum Polycephalum in einem sehr synchron Mode1und Zellen der grünen Algen, die Desmodesmus Quadricauda synchronisiert werden kann, durch den Wechsel von hellen und dunklen Perioden2. Während solche Organismen einzigartige experimentelle Attribute bieten, modellieren sie unzureichend die Komplexität von Säugerzellen. Die Möglichkeit, künstlich Säugetier-Zellenbevölkerungen synchronisieren wurde zentraler Bedeutung für unser Verständnis der Zellzyklus-Verordnung und die molekulare Basis der Zellzyklus Checkpoints voranzutreiben. Gängige Methoden gehören Serum Entbehrung, chemische Block- und Veröffentlichung oder Nutzung von physikalischen Eigenschaften3,4. Rücknahme von Serum führt oft Zellen geben Sie Ruhe, und die erneute Zugabe von Serum fördert Wiedereintritt der Zellzyklus in der G1-Phase5. Chemische Inhibitoren gehören Stoffe wie überschüssige Thymidin oder Hydroxyurea die Zellen an der G1/S-Grenze zu blockieren oder Mikrotubuli-Inhibitoren die Zellen in der M Phase3,4in der Regel zu verhaften. Ansätze, die physikalische Eigenschaften ausnutzen gehören mitotischen Shake-off die bereichern für mitotischen Zellen verwendet werden kann, da sie weniger Anhänger als Interphase Zellen6sind. Alle diese Techniken haben jedoch mögliche Nachteile. Zum Beispiel pflegen nicht alle Zelltypen Lebensfähigkeit in der Abwesenheit von Serum oder das Vorhandensein von chemischen Inhibitoren und die Ausbeute an Zellen nach mitotischen Shake-off ohne vorherige Synchronisation mit mitotischen Inhibitoren beschränkt.
Mit Ausnahme der frühen embryonalen Zelle Zyklen, wo Zellen nach und nach in der Größe zurückgehen, da sie7teilen, die meisten Zellen durch den Zyklus Wachstumsphasen zu unterziehen und größer geworden. Diese Eigenschaft wird in der Technik der Gegenstrom zentrifugale Sammelnetzwerk (CCE) ausgenutzt, die kann verwendet werden, um Zellen unterschiedlicher Größe zu trennen und somit im Zellzyklus phase8,9. Während der CCE, Zellen werden unter dem Einfluss der beiden gegensätzlichen Kräfte: Zentrifugalkraft, die die Zellen von der Drehachse antreibt, und Fluidgeschwindigkeit (Gegenstrom), die die Zellen in Richtung der Drehachse (Abbildung 1) antreibt. Zellen in der Sammelnetzwerk Kammer erreichen eine Gleichgewichtslage, wo diese Kräfte gleich sind. Die wichtigsten Faktoren diktiert die Gleichgewichtslage sind Zelle Durchmesser und Dichte. Als der Fluss der Pufferlösung erhöht und die Widerstandskraft der Gegenstrom überwiegt die Fliehkraft, ein neues Gleichgewicht entsteht, verursacht eine Änderung in der Position der Zellen im Inneren der Kammer. Alle Zellen sind die Kammer-Ausgang, was zu kleineren verlassen die Kammer zunächst, während die größeren Zellen innerhalb der Kammer bleiben, bis die Gegenstrom-Rate ausreichend erhöht wird, um die Ausfahrt zu fördern verschoben. Die Flucht der Sammelnetzwerk Kammer mit aufeinander folgenden Erhöhungen Gegenstrom Zellen können in bestimmten Fraktionen gesammelt und jede Fraktion enthält Zellen nacheinander Größen zu erhöhen. Statt Sammelnetzwerk mit inkrementellen Erhöhungen Gegenstrom, werden fortlaufende Rückgang der Zentrifugalkraft durch Zentrifugation Geschwindigkeit verringern das gleiche Ergebnis erreichen. Der Prozess der Sammelnetzwerk erfordert Optimierung je nach Zelltyp, Sammelnetzwerk Puffer eingesetzt und das spezifische Gerät verwendet. Die Rate der Sedimentation der Zellen unter diesen Bedingungen wird am besten durch Stokes Gesetz beschrieben: SV = [d2(ρp– ρm) / 18η] .ω2R, wo SV = Sedimentation Geschwindigkeit; d = Durchmesser des Teilchens; Ρp = Dichte des Teilchens; Ρm = Dichte des Puffers; Η = Viskosität des Puffers; Ω = Winkelgeschwindigkeit des Rotors; und R = radiale Position des Partikels. So, SV ist proportional zur Zelle Durchmesser und Dichte, und da Durchmesser auf die zweite Kraft angehoben, es leistet mehr als Dichte, die in der Regel konstant durch den Zellzyklus ist.
Ein wichtiger Vorteil der CCE ist, dass Zellen nicht einer rauen chemische Behandlung oder ernährungsphysiologischen Entbehrung unterliegen und hervorragende Ausbeute im wesentlichen unbeirrt zurückgewonnen werden. Voraussetzung ist, dass die fraglichen Zellen eine deutliche Zunahme der Durchmesser von mindestens 30 % zu unterziehen, wie sie den Zellzyklus durchqueren. Der größte Nachteil sind die Kosten der spezialisierten Zentrifuge, Rotor und Zubehör. Dennoch hat die Fähigkeit, Zellen in bestimmten Zellzyklus Phasen von CCE bereichert bereiten Zellzyklus Forschung in Organismen aus Hefe auf Säugerzellen9,10erheblich erleichtert. Darüber hinaus sind die jüngsten Fortschritte verwendet zur Trennung von Zellen von gesunden versus Krebsgewebe, die Trennung der verschiedenen Zelltypen in heterogenen Gemischen und zur Produktion von bestimmten Zelltypen für Immuntherapie9erweitert.
Unser Hauptinteresse ist für das Verständnis des Wirkmechanismus von Mikrotubuli targeting Agents (MTAs) wie Vinca Alkaloide und Taxane gewesen. Diese Medikamente wurden gedacht, um ausschließlich in Mitose, blockieren Spindel Mikrotubuli Funktion11,12, handeln, aber den letzten Beweis schlägt vor, dass sie auch Interphase Microtubules13,14Zielen können. Wir berichteten kürzlich, dass primäre akute lymphoblastische Leukämie (ALL) Zellen Tod entweder der G1-Phase unterziehen oder in der M phase, wenn mit Vincristin und anderen MTAs im Zellzyklus-abhängigen Weise15behandelt. Die Fähigkeit, alle Zellen in verschiedenen Zellzyklus Phasen von CCE zu trennen war maßgeblich an dieser Schlussfolgerung. In diesem Artikel wir beschreiben die technischen Details und bieten praktische Tipps für die Anwendung des CCE zur Vorbereitung des primären alle Zellen in verschiedenen Zellzyklus Phasen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Wir haben einer Methode für den Erhalt der primären alle Zellen in den verschiedenen Phasen des Zellzyklus mit CCE beschrieben. Unter optimalen Bedingungen eine im wesentlichen reine Bevölkerung der Zellen in der G1-Phase und eine hoch angereicherten Population von Zellen in der G2/M-Phasen könnte ohne weiteres eingeholt werden hervorragende Ausbeute und Zellen hochangereichertes in S-Phase können auch erhalten werden, wenn gewünscht. Die hier präsentierten Ergebnisse wurden mit eine eigenständige Kultur, ALL-2<s…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde von NIH CA109821 (, TCC) unterstützt. Wir danken Beckman Coulter für die großzügige Bereitstellung von Mitteln zur Deckung der Veröffentlichungskosten und für technische Unterstützung bei der Einrichtung und Bedienung des Sammelnetzwerk Systems. Wir danken Dr. Fred Falkenburg für die Bereitstellung von ursprünglichen primären aller Kulturen.
Materials
| Hanks' balanced salt solution | Lonza | 10-508Q | 1 L bottle |
| Fetal Plus bovine serum | Atlas Biologicals | FP-0500-A | 500 mL bottle |
| 2-napthol-6,8-disulfonic acid dipotassium salt | Acros Organics | 212-672-4 | 100 g powder |
| 50 mL concial tubes | Denville Scientifics | C1062-P | 500/case |
| PES Membrane 0.22 µm filter unit | Millipore | SLGP033RB | 250/pack |
| Avanti J-26S XPI w/ Elut. Non-IVD – 50/60 Hz, 200/208/240V | Beckman Coulter | B14544 | centrifuge compatible with elutriation system |
| JE 5.0 elutriator rotor kit | Beckman Coulter | 356900 | rotor kit which includes the rotor, T-handle hex wrench, the quick release assembly (w/o the elutriation chamber), anchoring cable, and the strobe assembly |
| Chamber, standard, 4-mL, "A" | Beckman Coulter | 356943 | standard elutriation chamber |
| Masterflex L/S Easy-Load pump head | Cole-Parmer | EW-07518-10 | |
| Masterflex L/S Variable-Speed Drive | Cole-Parmer | EW-07528-10 | |
| Masterflex BioPharm platinum-cured silicone pump tubing, L/S 16 | Cole-Parmer | EW-96420-16 | |
| 25 G x 1.5 Precision Glide needle | BD | 305127 | sterile, single-use needles |
| 10 mL Luer-Lok syringe | BD | 309604 | sterile, single-use syringes |
| Vi-Cell XR | Beckman Coulter | 383556 | |
| PI/RNase staining buffer | BD Pharmingen | 550825 | propidium iodide/RNase staining buffer |
| cyclin B1 (GNS1) mouse monoclonal IgG antibody | Santa Cruz Biotechnology | sc-245 | |
| cyclin D1 (DCS-6) mouse monoclonal IgG antibody | Santa Cruz Biotechnology | sc-20044 | |
| P-Rb (S807/811) (D20B12) XPR rabbit monoclonal antibody | Cell Signaling Technology | 8516s | |
| GAPDH (14C10) rabbit monoclonal antibody | Cell Signaling Technology | 2118s | |
| Goat anti-mouse IgG (H+L)-HRP conjugate | BioRad | 170-6516 | |
| Goat anti-rabbit IgG (H+L)-HRP conjugate | BioRad | 170-6515 |
References
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