Method Article
Макропиноцитозом, крупномасштабные неспецифической жидкости поглощения, имеет важное значение во многих областях клинической биологии, включая иммунологии, инфекции, рак и нейродегенеративных заболеваний. Здесь существующие методы были адаптированы к позволить высокой пропускной способностью, одноклеточных резолюции, измерение макропиноцитозом в макропиноцитозом модели организма сапротрофные discoideum с помощью проточная цитометрия.
Крупномасштабные неспецифической жидкости поглощения макропиноцитозом имеет важное значение для распространения некоторых раковых клеток, антиген выборки, принимающей ячейки вторжения и распространение нейродегенеративных заболеваний. Часто используемые лабораторные штаммы амеба сапротрофные discoideum имеют чрезвычайно высокого поглощения жидкости при выращивании в питательной среде, свыше 90% из которых из-за макропиноцитозом. Кроме того многие из известных основные компоненты млекопитающих макропиноцитозом присутствуют также, что делает его отличным модель системы для изучения макропиноцитозом. Здесь стандартный способ измерить внутреннюю жидкости с использованием флуоресцентных декстрана как метка приспособлен к формат 96-луночных пластины, с образцами анализируемой проточной цитометрии с помощью вложения высок объём выборки (HTS).
Клетки кормят не Подавляемое флуоресцентные декстрана определённое количество времени, промывают погружением в ледяной буфера и отдельно с помощью азид натрия 5 мм, который также останавливается экзоцитоз. Ячейки в каждом хорошо затем анализируются проточной цитометрии. Этот метод также может быть адаптирована для измерения поглощения мембраны и фагоцитоз флуоресцентные бусы или бактерий.
Этот метод был разработан сапротрофные в высокой пропускной способности, труда и ресурсов эффективно разрешить Измерение поглощения жидкости. Это позволяет одновременное сравнение нескольких штаммов (например мутантов Нокаут гена) и условий (например , клеток в различных средствах массовой информации или лечение с различной концентрации ингибитора) параллельно и упрощает время курсы.
Крупномасштабные неспецифической жидкости поглощения макропиноцитозом имеет важное значение в несколько биологических контексты1, включая антигена выборки по иммунной клетки2телефоны, возбудитель вступления в принимающей ячейки3, рак распространения4 и распространение заболеваний прионных5. В млекопитающих и сапротрофные клетки, актина6,7, PI (3,4,5) P38,9,10 (хотя точный характер липидов отличается между двумя11), активированные РАН12,13и14,активированного Rac15 имеют важное значение для эффективного поглощения жидкости на макропиноцитозом, хотя там остаются без ответа многие вопросы о том, как патч macropinocytic сформирован, организованной и в конечном итоге внутреннюю. Открывая больше белков важно для макропиноцитозом и последующего определения как они имеют важное значение в контексте различных биологических, даст более полное представление о макропиноцитозом и потенциально позволяют развитие целенаправленных процедур для ряда условий.
Сапротрофные является система идеальная модель для изучения макропиноцитозом. Высокий уровень учредительного макропиноцитозом в стандартные лабораторные штаммы означает, что что жидкости поглощение составляет более 90% из-за макропиноцитозом6. Это позволяет макропиноцитозом измеряться исключительно путем определения поглощения жидкости, в отличие от mammalian клеток, где доля поглощения жидкости из-за макропиноцитозом намного ниже. Макропиноцитозом настолько хорошо определены и легко визуализировать12 в этой системе также предлагает преимущества для изучения основных сохраненных компонентов macropinosome над другими системами где там может быть несколько регулирования сигналов 16 , 17.
Стандартная техника, используемая для измерения макропиноцитозом mammalian клеток предполагает фиксации клетки после пульсирует с декстрана для короткого периода времени, следуют микроскопии для определения области ячейки, которая занята декстран позитивных везикулы18. Этот метод однако не учитывают возможность усадки при вхождении в ячейку, в которой было сообщено в сапротрофные19и учитывает только одной плоскости клетки, означает объем внутреннюю macropinosomes остается неясным. Альтернативный метод подсчета числа macropinosomes, учитываются в данный момент, имеет же недостатки20. С помощью сапротрофные избегает этих проблем; Однако существующие методы измерения жидкости поглощение сапротрофные являются сравнительно трудоемкими, используя большое количество клеток и декстрана21. Клетки сотрясаны на высокой плотности в образцах, удалены в различные моменты времени для определения интернализированных флуоресценции, используя fluorimeter и флуоресцентные декстрана. Подготовленные таким образом клетки могут быть проанализированы подачей cytometry получить одну ячейку, а не уровня населения, резолюция22, хотя это остается низким-пропускная способность.
Здесь стандартный способ измерить внутреннюю жидкости с использованием флуоресцентных декстрана как метка приспособлен к формат 96-луночных пластины, с образцами анализируемой проточной цитометрии с помощью вложения высок объём выборки (HTS). Клетки кормят не Подавляемое флуоресцентные декстрана определённое количество времени, промывают погружением в ледяной буфера и отдельно с помощью азид натрия 5 мм, который также останавливается экзоцитоз. Ячейки в каждом хорошо затем анализируются проточной цитометрии. Этот метод был разработан для преодоления ограничения вышеупомянутых методов и позволяют одновременное сравнение жидкости поглощения большого количества штаммов/условия при использовании меньше ресурсов и сокращение труда участвующих.
1. Подготовка клеток и материалов
2. Преобразование качественных измерений в количественную (опционально)
3. Измерение поглощения жидкости
Рисунок 1: Схема измерения макропиноцитозом высокой пропускной способности. (A) сапротрофные растут на плите SM семенами с K. исследовании бактерий (желтый). Урожай клетки от кормления фронта (оранжевый), избегая клетки, которые уже разработаны (зеленый), в 25 мл КК2 буфера. Вихрь не присоединяться, Пелле центрифугированием 3 мин на 300 x g, затем промыть 3 раза в 50 мл КК2 буфера, отбрасывая супернатант каждый раз. Ресуспензируйте до 1 x 105 клеток/мл в HL5 среднего роста и добавьте 50 мкл в три скважины на сэмпл плиты 96-луночных плоское дно. Инкубируйте на 22 ° C в течение 24 ч. (B) разбавляют TRITC-декстран до 1 мг/мл в HL5 роста среднего от Стоковый раствор 50 мг/мл. Добавьте 50 мкл каждого образца (за исключением 0 мин поглощение контроля скважин) и инкубировать в 22 ° C в течение 1 ч, после которого добавить декстрана в элемент управления поглощение 0 мин. (C) немедленно сцеживаться СМИ, погладить пластину на ткани, чтобы удалить избыток среднего и погружать в ванну ледяной КК2 буфера, заполнение скважины для стирки. Декант буфера и высушите снова. 100 мкл 5 мм азид натрия растворяют в КК2MC для отсоединения клетки. Возьмите потока цитометр для измерения интернализированных флуоресценции. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
4. выполнение жидкости поглощение время курсы
5. доза ответ кривых
6. фагоцитоз и поглощение мембраны
После того, как техника была выполнена и клетки загружен с декстрана и готовы для анализа (рис. 1), убедитесь, что проточный цитометр не заблокирован и настроить профиль разброс вперед разброс/стороне, выглядеть, как показано на рисунке 2Аклетки. Если компьютер заблокирован, он будет выглядеть более как это показано на Рисунок 2B и должны быть разблокированы, прежде чем продолжить. Обеспечение параметров Показать управления стерильных клетки имеют высокую внутреннюю декстрана флуоресценции на длиннее время точек и низким внутренним флуоресцирования на коротких (рис. 2 c).
При поиске различия между мутантов, вполне вероятно, что будет одним из трех фенотипов. Мутанты могут иметь нормальное потребление жидкости, они могли бы частично дефект или поглощения жидкости может быть полностью отменена. 2D рисунок показывает штамма с обычной жидкости поглощения, в этом случае стандарт лаборатории штамм Ax2, мутант с ~ 50% уменьшение поглощения жидкости (Ax2 rasG-14) и один с отменили поглощения жидкости (Ax3 gefB-28). Получить средний средний поглощения жидкости (раздел 3.5) и использовать его для вычисления объема жидкости, интернализации (как показано на рисунке 3B) или сравнить данные в элемент управления (как показано на рисунке 4В и 4 C).
При выполнении жидкости поглощение время курс, как показано на рисунке 3A, интернализованные флуоресценции следует увеличить на 60-90 мин, после чего декстрана начинает быть exocytosed и плато достигается (рис. 3B). Использование 60 мин в качестве точки стандартное время, при сравнении макропиноцитозом в разных мутантов/условиях поэтому позволяет хороший сигнал быть достигнуто, и сигнал не теряется вследствие экзоцитоз. Мутанты, где серьезно затруднен экзоцитоз может занять больше времени для достижения плато29.
При лечении клетки с ингибиторов, которые являются эффективными против макропиноцитозом в сапротрофные (комплект вверх как Рисунок 4A), декстрана, внедрено в 1 h будет идти вниз почти ничего на более высокие концентрации ингибитора в большинстве случаев (Рис. 4В). Некоторые ингибиторы не может быть эффективным на 100%, однако, например Нокодазол только тормозит до 50% поглощения жидкости на макропиноцитозом при добавлении остро (рис. 4 c). Если ингибиторы не являются эффективными, клетки будет усвоить подобные количество декстрана как элемент управления, и снижение в флуоресцировании не будет рассматриваться. Эта техника позволяет большой спектр различных ингибиторов и концентрации ингибитора проверяться для воздействия на поглощения жидкости на макропиноцитозом очень быстро, сокращение времени, затрачиваемого оптимизация лечение ингибитором.
Рисунок 2: Настройка потока цитометр и представитель данных. (A) вперед точечной (FSC) и стороны точечной (SSC) профили клеток должны быть установлены таким образом клетки легко отличить. Показан пример того, как должен выглядеть Ax2 клетки. (B) Если проточный цитометр заблокирован, как в этом примере, клетки имеют разброс очень низкой стороне. Лазер не будет волновать флуорофоров должным образом и машина должна быть разблокированы перед продолжением. Любые данные, полученные в то время как машина была заблокирована должны быть отброшены. (C) флюоресценция должны устанавливаться таким образом, чтобы образец 0 мин поглощение низкой флуоресценции, который увеличивает когда клетки были инкубировали для больше в флуоресцентные среде, как показано в этом примере, взяты из Уильямс и Кей 201824. (D) примеры клеток, которые были инкубировали с TRITC декстран за 1 час с нормальной макропиноцитозом (Ax2, зеленый), снижение макропиноцитозом (Ax2 rasG -, HM172614, оранжевый) и отменил макропиноцитозом (Ax3, gefB- HM177628, синий). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 3: выполнение жидкости поглощение время курсы в 96-луночных пластины. (A) декстран следует добавить к каждому набору образцов последовательно, с тем же временем окончания. Затем промыть лунки, отсоединить и измерить внутреннюю флуоресценции проточной цитометрии. Здесь показан пример раз для добавления декстрана. (B) жидкости поглощение время курс Ax2 клеток выступал в 96-луночных пластины. Взятые из Уильямс и Кей 201824, погрешностей показывают стандартная ошибка трех независимых экспериментов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 4: жидкости поглощения дозы ответ кривых. (A) добавить соединение интерес, это ингибитор LY294002, случай PI3K с HL5 содержащие 1 мг/мл TRITC-декстрана в двойной желаемого окончательный максимальная концентрация. Смешать с HL5 роста среднего + декстрана 1 мг/мл, содержащие только в различных пропорциях для создания разрежения серии 200 мкл среднего за состояние транспортного средства. Добавьте скважин как обычно за 1 ч до мытья и измерения интернализированных флуоресценции. (B) кривой отклика дозы поглощения жидкости для Ax2 клетки инкубировали с LY294002-содержащих среднего от A. Адаптировано из Уильямс и Кей 201824. Жидкости поглощение нормируется для необработанных элемента управления. Планки погрешностей показывают стандартная ошибка трех независимых экспериментов. (C) кривой отклика дозы поглощения жидкости для Ax2 клетки инкубировали с Нокодазол. Адаптировано из Уильямс и Кей 201824. Жидкости поглощение нормируется для необработанных элемента управления. Планки погрешностей показывают стандартная ошибка трех независимых экспериментов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
В то время как другие методы для оценки поглощения жидкости являются низкая пропускная способность, мытья клетки в situ и использования азид натрия для отсоединения клетки являются важнейшие шаги в этом методе, которые позволяют высок объём измерения макропиноцитозом, мембрана поглощения, или фагоцитоз, сапротрофные. Как клетки прикреплены к поверхности и среднего нет, их можно слева прилагается в то время как средний вокруг них впервые сбросили и затем изменено путем погружения в буфере и сбросили снова. Азид натрия, который истощает сотовой АТФ и depolarizes мембрана30, затем используется для отсоединения клетки, а также предотвращает экзоцитоз не затрагивая жизнеспособность клеток24.
Хотя с помощью проточной цитометрии для измерения макропиноцитозом, сапротрофные дает очень точные измерения поглощения жидкости очень быстро, чтобы установить причину, почему конкретного штамма или условие изменило поглощения жидкости, дальнейшее расследование с помощью микроскопия-требуется24. Следует также отметить что в некоторых случаях, ранее опубликованные результаты показали разницу в жидкости поглощение мутантных штаммов, выращенных на поверхности (как в данном случае), или в тряску подвеска (как и стандартный протокол)31. С помощью этого метода может означать, что в редких случаях, пропустил очевидной поглощения жидкости дефектов. Кроме того при измерении фагоцитоза, может использоваться только в низкой концентрации частиц. Максимальная скорость фагоцитоза, который может быть определен с этой техникой является намного ниже реальной максимум, хотя это все еще возможно измерить соответствующие различия между штаммов и условия24в фагоцитозе. Чтобы определить максимальную скорость фагоцитоза, поглощение должна быть измерена в тряску подвеска альтернативный протокол27. Клетки, которые phagocytosed бусины увеличились разброс стороне, так что это должно быть исправлено для соответственно при настройке проточный цитометр.
Проточной цитометрии могут быть использованы для измерения поглощения жидкости в клетках млекопитающих32, однако большее количество жидкости этапа поглощения, другие endocytic пути, чем видели в сапротрофные является проблемой. Кроме того клетки обычно отсоединяются с помощью трипсина при 37 ° C, позволяя далее endocytic прогрессирования интернализированных декстрана. Азид натрия ледяной не вызывают макрофагов отсоединить от поверхности (Уильямс, неопубликованные наблюдения), что делает этот метод не применяется к mammalian клеток без дальнейшей оптимизации.
Высокая пропускная способность измерения макропиноцитозом имеет потенциал, чтобы быть использованы для экрана быстро и дешево для эффекты ингибиторов, генетические мутации или нокдаун гена на сапротрофные клетки. Мутанты всегда должны сравниваться только их прямых родителей. Если читатель не ранее предпочтение сапротрофные деформации, не стерильных штаммов DdB или НС4 более «дикого» чем стерильных и можно манипулировать так же эффективно, как стерильных штаммов33. В противном случае, Ax2 штаммы являются стерильных штаммы с наименьшим генома дублирования34, в то время как многие штаммы Ax4 Талина A нокауты и следует по возможности избегать23. Наиболее ранее опубликованные штаммов можно заказать центр фондовая Dicty35.
Этот метод позволяет более следственных возможностей, чем было возможно ранее в отношении последствий различных условий, ингибиторы и мутации на макропиноцитозом по сапротрофные.
Авторы не имеют никаких конфликтов интересов раскрыть.
Мы благодарим Совет медицинских исследований Великобритании для основного финансирования (U105115237) для RRK.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
LSR_II flow cytometer | BD Biosciences | - | Other Flow cytometers can also do this role, e.g. the LSRFortessa by BD |
TRITC-dextran (155 kDa) | Sigma-Aldrich | T1287 | Other non-quenchable dextrans, and other sizes are also fine |
HL5 medium | Formedium | HLGCFG | |
96-well tissue culture plate | Corning | 3596 | Any flat-bottom tissue culture treated 96-well plate will work |
Dihydrostreptomycin sulfate | Sigma-Aldrich | PHR1517 | |
Ampicillin sodium | Formdium | AMP50 | |
Kanamycin monosulfate | Sigma-Aldrich | 60615 | |
Sodium azide | VWR | 103694M | |
Magnesium sulfate hydrate | VWR | 25169.295 | |
Calcium chloride dihydrate | VWR | 1.02382.0250 | |
Potassium dihydrogen phopshate | VWR | 1.04877.1000 | |
Di-potassium hydrogen phosphate | VWR | 1.05104.1000 | |
Fluorimeter | Perkin-Elmer | LS 50 B | |
FM1-43 | Thermofisher | T35356 | |
Fluoresbrite YG-carboxy microspheres 1.00 µm | Polysciences | 15702-10 | |
Fluoresbrite YG-carboxy microspheres 1.50 µm | Polysciences | 09719-10 | |
Fluoresbrite YG-carboxy microspheres 1.75 µm | Polysciences | 17687-5 | |
Fluoresbrite YG-carboxy microspheres 2.00 µm | Polysciences | 09847-5 | |
Texas Red E. coli bioparticles | Thermofisher | E2863 | |
Flow-set fluorospheres | Beckman Coulter | 6607007 | Calibration Beads |
SM agar | Formedium | SMACFG | |
0.22 µm syringe filter | Elkay Laboratory Products | E25-PS22-50S | |
10 mL Syringe | Becton Dickinson | 302188 | |
Round-bottom polystyrene tubes | Corning | 352058 | Use a tube that will fit onto your flow cytometer. |
70 µm cell strainer | Falcon | 352350 | |
50 mL centrifuge tube | Sarstedt | 62.547.004 | |
Repeating pipette | Eppendorf | M4-SK | |
5 mL repeating pipette tips | Eppendorf | 30089650 | |
DMSO | Sigma-Aldrich | D2650-100ML | |
LY294002 | Cayman Chemical Company | 70920 | |
Nocodazole | Sigma-Aldrich | M1404-2MG |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены