マウス胎児肝臓培養システムは、ターミナル赤血球の初期および後期段階での標的遺伝子の機能を分析する
Summary
私たちは、端末赤血球生成の初期および後期段階を解剖インビトロマウス胎児肝臓赤芽球培養系を提示。このシステムは、異なる発生段階における特定の遺伝子の機能解析を容易にします。
Abstract
赤血球生成が急速に形成単位赤血球コロニー（CFU-ES）を分周して、その後、コミット赤血球バースト形成単位（BFU-ES）で始まる動的なプロセスを伴う。 CFU-ESの後、細胞を形態学的に認識され、一般的には、端末赤芽球と呼ばれる。端末赤血球生成の研究のための課題の一つは、時系列的に遺伝子の機能を分析するための実験的アプローチの欠如である。このプロトコルでは、端末赤血球形成の初期及び後期段階での遺伝子機能を決定するためのユニークな戦略を記載している。このシステムでは、マウス胎児肝臓TER119（成熟赤血球細胞マーカー）負の赤芽球を精製し、目的の遺伝子のcDNAや小さなヘアピンRNA（shRNAを）の外因性発現で形質導入。細胞は、外因性cDNAまたはshRNAを可能にしながら、12時間それらの前駆段階を維持するためにエリスロポエチン（EPO）以外の成長因子を含む培地で培養し、その後発現させた。外因性遺伝物質がすでに発現させながら、細胞は、細胞分化および増殖を誘導するために12時間後のEpo培地に変更した。このプロトコルは、端末赤血球生成の初期段階で遺伝子機能の解析を容易にします。後期端末赤血球形成を研究するために、細胞を直ちに形質導入後のEpo培地中で培養した。このように、細胞は、既に形質導入された遺伝物質を発現した端末赤血球形成の後期に分化させた。私たちは、端末赤血球生成のさまざまな段階での詳細な遺伝子機能を理解する助けとなるこの戦略の一般的な適用を推奨します。
Introduction
赤血球生成は、赤血球を成熟多能造血幹細胞の分化の過程である。この段階的なプロセスは、コミットされた赤血球バースト形成単位（BFU-ES）、急速に分裂赤血球コロニー形成単位（CFU-ES）、及び形態学的に認識可能な赤芽球1,2の形成を含む。 CFU-Eの前駆細胞からの端末赤血球生成は、シーケンシャルエリスロポエチン依存性および非依存性のステージ2,3を伴う。端末赤血球形成の初期段階では、エリスロポエチン（EPO）は、細胞表面上の受容体に結合し、細胞アポトーシスを防止し、迅速な細胞分裂および遺伝子発現1,4を促進する下流のシグナル伝達経路のシリーズを誘導する。端末赤血球生成の後期段階では、赤芽球は、高度に凝縮した核5の端子分裂停止、クロマチンおよび核の凝縮、および押出を受ける。
端末の理解赤血球生成が大幅にin vitroおよびin vivoで 6-9マウスモデルにおけるいくつかの使用の成功によるところが大きい、これ過去数十年で改善されています。これらのモデルの中でも、マウス胎児肝芽球のインビトロ培養中の細胞の精製、速い増殖および分化の容易さを含む多くの利点を提供し、人間の赤血球生成10,11に近い模倣。このシステムでは、マウス胎児肝臓からの赤血球前駆細胞の多数が容易にTER119の単一ステップ精製（成熟赤血球系細胞のマーカー）は、負の赤芽球を単離することができる。赤芽球の二日間の培養の間、これらの細胞の分化は、トランスフェリン受容体（CD71）の表面発現およびTER119抗原12に基づいて、フローサイトメトリー分析によってモニターすることができる。また、末端分化赤芽球の除核は、DNAメーカー（ヘキスト33342）によって検出することができる13。さらに、精製された前駆細胞は、遺伝的に赤血球生成11,13,14上の遺伝子発現の機能の機構研究を容易にする、目的の遺伝子のcDNAまたは小ヘアピンRNA（shRNAは）の外因性発現によって改変することができる。
それは、端末赤血球形成の異なる段階での遺伝子機能を特徴付けることは困難であるので、一方で、高速細胞増殖速度は、両刃の剣であることができる。ほとんどの場合、それは、cDNAまたはshRNAが発現した時点で以降の端末赤血球形成の初期段階における特定の遺伝子の機能は、細胞が既に初期段階に合格したかどうかを決定することは困難である。この問題を解決するために、私たちは、端末赤血球生成の初期および後期段階を詳細に分析するために独自のシステムを開発しました。端末赤血球形成の初期段階では、遺伝的に改変されTER119負赤芽球は、Epoを含まない培地中で培養したが、幹細胞因子（SCF）、IL-6およびFLT3を含むリガンドは、それらの前駆状態を維持し、数13に形質導入されたcDNAまたはshRNAを可能にする。細胞は、細胞の増殖および分化を誘導するために12時間後にEpoを含む培地に変更した。細胞が分化し始めたときにこのように、形質導入されたcDNAまたはshRNAは、既に発現した。端末赤血球生成の後期段階では、TER119負の赤芽球は、すぐに導入後エポ含む培地で培養した。従って、一つの端末赤血球形成の後期段階において、目的の遺伝子の機能を分析することができる。要約すると、本システムの広範な適用は、端末赤血球形成の異なる段階での遺伝子機能を分析に役立つだろう。
Protocol
Representative Results
Discussion
ここでは、時系列的に、マウス胎児肝臓端末赤血球生成を分析する独自のシステムを提示する。異なる培養条件の適用を通じて、首尾よく初期および後期段階での端末赤血球生成を解剖した。これは、複数の機能を有する遺伝子のメカニズムを決定するために特に重要である。例えば、RacのGTPアーゼは、端末赤血球生成の各段階において重要な役割を果たしている。端末赤血球生成に影響を?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この研究は、NIH R00HL102154によってサポートされ、P智への血液学者賞のアメリカの社会ました。
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 |
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