تسمح تقنية التصوير المحسنة بالتصوير ثلاثي الأبعاد للأعضاء أثناء النمو. نصف هنا نظام زراعة الأعضاء الكامل الذي يسمح بالتصوير الحي للزغابات النامية في أمعاء فأر الجنين.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
تسمح تقنية التصوير المحسنة بالتصوير ثلاثي الأبعاد للأعضاء أثناء النمو. نصف هنا نظام زراعة الأعضاء الكامل الذي يسمح بالتصوير الحي للزغابات النامية في أمعاء فأر الجنين.
تم الاستدلال معظم عمليات التخلق في الأمعاء من الجنين أقسام رقيقة من الأنسجة الثابتة، وتوفير لقطات من التغيرات على مدى مراحل النمو. المعلومات ثلاثي الأبعاد من أقسام مسلسل رقيقة يمكن أن يكون تحديا لتفسير بسبب صعوبة إعادة بناء أقسام التسلسلية تماما والحفاظ على التوجه السليم للأنسجة على أقسام التسلسلية. النتائج الأخيرة من قبل غروس آخرون، 2011 تسليط الضوء على أهمية ثلاثية الأبعاد في فهم المعلومات التشكل من الزغب النامية في الأمعاء 1. أظهرت إعادة الإعمار ثلاثي الأبعاد من الخلايا المعوية المسمى منفردة أن غالبية الخلايا الظهارية في الأمعاء اتصل كل من الأسطح قمية والقاعدية. وعلاوة على ذلك، أظهرت إعادة الإعمار ثلاثي الأبعاد من الهيكل الخلوي الأكتين على السطح القمي من ظهارة أن لمعة الأمعاء مستمرة وأن شمعة الثانوية وقطعة أثرية من لياليectioning. تلك نقطتين، جنبا إلى جنب مع تظاهرة الهجرة النووية interkinetic في الظهارة المعوية، ويعرف ظهارة الأمعاء النامية بصفة ظهارة مطبقة كاذبة وليس طبقية كما كان يعتقد سابقا 1. كانت القدرة على مراقبة ظهارة ثلاثة الأبعاد-المنوية لإثبات هذه النقطة، وإعادة التشكل الظهارية في الأمعاء الجنين. مع تطور تكنولوجيا التصوير متعدد الفوتون وبرامج إعادة الإعمار ثلاثي الأبعاد، والقدرة على تصور سليم، وتطوير أجهزة يتحسن بسرعة. ثنائي الفوتون الإثارة تتيح اختراق أقل ضررا أعمق في الأنسجة مع ارتفاع القرار. التصوير ثنائي الفوتون وإعادة الإعمار 3D من الأمعاء بأكملها الماوس الجنين في التون وآخرون، 2012 ساعد على تحديد نمط زغابة ثمرة 2. نحن هنا وصف نظام الثقافة الجهاز كله الذي يسمح فيفو السابقين تطوير الزغب وملحقات هذا النظام للسماح للثقافةالأمعاء لتكون ثلاثة الأبعاد تصويرها خلال تنميتها.
تتكون كل زغابات معوية من جزأين رئيسيين للنسجة: طبقة سطحية ظهارية ونواة وسيطة. تتشكل الأمعاء الدقيقة للفأر في اليوم الجنيني 10 عندما تغلق ورقة من الأديم الباطن وتغلق لتشكيل أنبوب من الظهارة محاط بخلايا اللحمة المتوسطة3. يخضع هذا الأنبوب المسطح من الظهارة لتكاثر سريع ، وينمو في الطول والمحيط ويخضع لعمليات إعادة ترتيب دراماتيكية تنطوي على تغييرات ديناميكية في شكلالخلية 1. في الوقت نفسه ، يخضع اللحمة المتوسطة المحيطة أيضا للعديد من العمليات التنموية بما في ذلك تكوين الضفيرة الوعائية ، وتمايز العضلات الملساء وتجنيد الخلايا العصبية المعوية4. في الأمعاء الدقيقة القريبة في اليوم الجنيني 14.5 ، تبدأ التكثيفات (المجموعات) من الخلايا المستجيبة للقنفذ و PDGF في التكون بجوار الظهارة2،5. يستمر تكوين العناقيد الوسيطة في الانتشار على طول الأمعاء بحيث تغطي الأمعاء الدقيقة بأكملها بحلول اليوم الجنيني 16.52. مع تشكل المجموعات الوسيطة ، تبدأ الخلايا الظهارية الأقرب إلى العناقيد في الانسحاب من دورة الخلية ، بينما تستمر الخلايا الظهارية الأخرى في التكاثر. تبدأ تلك الخلايا الموجودة مباشرة فوق مجموعة اللحمة المتوسطة التي انسحبت من دورة الخلية في تغيير شكلها حيث تنقبض الزغابات الناشئة في التجويف. ويعزى النمو الإضافي للزغابات جزئيا إلى الانتشار المستمر للظهارة بين الزغابات الناشئة. تظل مجموعات اللحمة المتوسطة ملتصقة بإحكام بظهارة الزغابات المتنامية وتستمر في التعبير عن مجموعة متنوعة من جزيئات الإشارة. تنتشر موجة ظهور الزغابات على طول الأمعاء الدقيقة بعد تكوين مجموعات اللحمة المتوسطة. مع استمرار نمو الأمعاء وتمتد منطقة الزغابات بين الزغابات الناشئة ، تتشكل مجموعات اللحمة المتوسطة الجديدة بجوار ظهارة intervillus وينتج عن ذلك جولات أخرى من ظهور الزغاباتونموها 6.
< p class = 'jove_content'> يعد التطور المتزامن للظهارة واللحمة المتوسطة ضروريا لتشكل الزغابات. تفرز جزيئات الإشارات من طبقة إلى أخرى حيث تستقبل المستقبلات رسالة الإشارة وتحولها من أجل تنسيق التطور بين الظهارة واللحمة المتوسطة. تعمل العناقيد الوسيطة كمراكز إشارات وتعبر عن مجموعة متنوعة من الأشكال التنموية7-10. يؤدي تعطيل تكوين الكتلة أو النمط إلى فقدان ظهور الزغابات ونمطها. ينتج عن تثبيط إشارات PDGF عدد أقل من المجموعات وعدد أقل من الزغابات وتلك الزغابات التي تتشكل مشوهة بعد المجموعات غير الطبيعية11. يؤدي فقدان إشارات القنفذ إلى فقدان كامل لتكوين الكتلة وفشل ظهور الزغابات2،12. توضح هذه البيانات معا أن العناقيد تنسق تطور ظهارة الزغابات مع قلبها الوسيط.باستخدام نظام ثقافة الأعضاء بأكمله ، نحن قادرون على تغيير الإشارات المتضمنة في الحديث المتبادل العنقودي الظهاري الوسيط لتحديد دور تلك الإشارات في تكوين الزغابات. يوفر التقسيم البصري متحد البؤر ثنائي الفوتون وإعادة البناء القدرة على تصور تكوين الكتلة وظهور الزغابات في ثلاثي الأبعاد وفهم العلاقات المكانية بين العناقيد الوسيطة والظهارة المغطى بها بشكل أفضل. من خلال توسيع نظام الثقافة إلى أربعة أبعاد ، يمكننا التقاط مجموعات z-stacks من المجموعات والزغابات النامية بمرور الوقت ومراقبة هذه التفاعلات. في النهاية ، فإن القدرة على متابعة تطور الزغابات بهذه الطريقة ومراقبة التغييرات التي تحدث مع الإشارات المتغيرة ستحدث ثورة في فهم التفاعلات الوسيطة الظهارية في تكوين الزغابات.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ملاحظة: تم التعامل مع جميع الفئران إنسانية باستخدام بروتوكولات المعتمدة من قبل جامعة ميشيغان كلية الطب حدة لمختبر الطب الحيوانية وفقا للمبادئ التوجيهية للجنة الجامعة على استخدام ورعاية الحيوانات.
1. كامل نظام الجهاز ثقافة
2. التصوير من الأمعاء الثابتة
3. تصوير لايف من الأمعاء كامل
الأمعاء تحصد من fetuseق بعد E12.5، مع الثرب متصل يقم سليمة، ووضع بنجاح الزغب في الثقافة باستخدام النظام المذكور أعلاه. وبالتالي، يسمح هذا النظام خارج الحي القبض على الصور الحية ض جزء من الأمعاء النامية التي يمكن بناؤها للحصول على عرض ثلاثي الأبعاد من التشكل مع مرور الوقت.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
في ثقافة Explants كاملة من أمعاء الجنين يسمح للتحليل الموقع، والتوزيع، ومدة الجزيئات مما يشير إلى أن تنسيق التنمية المعوية، حيث أن هذا النظام يمكن التلاعب في الإشارات مع الكواشف الدوائية أو البروتينات المؤتلف. نظام الثقافة transwell (الشكل 1A، مستنسخة من التون وآخرون، 2012) 2 يوفر واجهة الهواء السائل، مما يجعل من الممكن لوضع بالمخدرات أو البروتين غارقة الخرز الاغاروز على الأنسجة وبالتالي إنشاء مصادر الإشارات المحلية (الشكل 1B )...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الطبيعة الديناميكية والتفاعلات المعقدة للأنسجة الأمعاء وضع التصور 3D تتطلب أن يكون التقدير الكامل لهذه الأحداث التخلق. مع تطور تكنولوجيا التصوير، والقدرة على فحص زغابة التشكل بالتفصيل على تطوير / تحسين ومعها، وتعزيز فهم التواصل والتفاعل المكاني خلال توالد بشكل كبير.
كما تم اختبار طرق بديلة لزراعة الأمعاء بأكملها، ولكن يبقى نظام transwell الأكثر موثوقية لمرات أطول الثقافة والحفاظ على طبيعية العنقودية وزغابة الزخرف...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين أي صراعات مالية للكشف عنها.
نعرب عن امتناننا للدكتورة ديبورا إل جوموسيو كمستشارة لنا ولدعمها الذي لا يقدر بثمن في تحديد الثقافة وطرق التصوير. نشكر أيضا الدكتور جيم برودي ، والدكتور هونغ شيانغ لو ، والدكتورة شارلوت ميستريتا ، والدكتورة آن جروس على مساهماتهم في تطوير نظام زراعة أعضاء الأمعاء بأكملها. قدمت المناقشات المفيدة حول التصوير نصائح ممتازة من الدكتور تشيب مونتروز ومايكل تشيروينسكي وساشا مشينشي. تم إجراء جميع عمليات التصوير في مختبر الفحص المجهري وتحليل الصور بجامعة ميشيغان. تم تقديم الدعم التمويلي من قبل NIH R01 DK065850.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| ملقط تشريح دقيق | أدوات العلوم الدقيقة | 11254-20 | زوجان 70 |
| ٪ إيثانول | |||
| 1x محلول ملحي معقم من Dulbecco (DPBS) | Gibco & nbsp ؛ | 14040-133 | 500 مل |
| 6 ألواح آبار Costar | 3516 | ||
| 24 ألواح بئر | Costar ؛ | 3524 | |
| 60 × 15 مم أطباق بتري | Falcon | ؛ 451007 | |
| ألواح Transwell ، إدراج 24 مم ، أغشية بولي كربونات 8.0 مم | Corning Costar & nbsp ؛ | 3428 | 6 إدراج لكل لوحة |
| BGJb وسائط | Invitrogen | 12591-038 | 500 مل |
| PenStrep (10,000U / مل البنسلين ؛ 10,000 مجم / مل ستربتومايسين) | Gibco | ؛ 15140 | |
| حمض الأسكوربيك | سيجما | A0278 | يجعل 5 ملغ / مل مخزون ، مرشح ، aliquot وتخزينه في -20 درجة ؛ C |
| ماصة الفم (Drummond 1-15 بوصة أنبوب الشفاطة) | فيشر | & nbsp ؛ 21-180-10 | قم بإزالة مجموعة الشفاط واستبدله ب 1,000 & micro ؛ ل طرف الماصة الذي يعمل كمحول لتوصيل ماصة باستور زجاجية مقاس 6 بوصات. |
| 6 بوصة زجاج باستور ماصات | |||
| شعرية العالم | أدوات الدقة | TW100F-4 | سحب إلى الإبر |
| 4٪ بارافورمالدهايد | مصنوعة في 1 × PBS ، درجة الحموضة إلى 7.3 | ||
| لوحات ثقافة Falcon | & nbsp ؛ | 353037 | |
| شاشة الفولاذ المقاوم للصدأ شبكة دقيقة | في متجر | ||
| أغشية البولي كربونات | توماس العلمية | 4663H25 | بدلا من ذلك ، قطع أغشية Corning Costar 3428 من transwell يدعم |
| شراء الغراء الفوري | في هلام متجر لاجهزة الكمبيوتر | على أساس مفضل | |
| 35 × 10 مم لوحات | Falcon & nbsp ؛ | 351008 | |
| 7٪ agarose | Sigma | A9414 | إعداد ث / الخامس في 1x DPBS, التسخين لتذوب في حمام مائي |
| دبابيس دقيقة | أدوات العلوم الدقيقة | 26002-20 | |
| الفينول الأحمر الخالية من الوسائط (DMEM) | Gibco | 21063-029 | |
| زيلازين (100 مجم / مل) | AnaSed | 139-236 | |
| Matrigel | BD | 356231 | مصفوفة غشاء القاعدية ، عامل النمو المخفض ، الفينول الخالي من الأحمر |
| 3-4٪ agarose | Sigma & nbsp ؛ | A9414 | إعداد w / v في 1x DPBS ، تسخين ليذوب في حمام مائي |
| تصوير الأمعاء | |||
| اسم المواد / المعدات | الشركة | رقم الكتالوج | التعليقات / الوصف |
| الفازلين | في الصيدلية | المستخدمة في صنع VALAP: أجزاء متساوية من الفازلين ، اللانولين ، البارافين | |
| لانولين | سيجما & nbsp ؛ | يستخدم L7387 | لصنع VALAP: أجزاء متساوية من الفازلين واللانولين والبارافين |
| البارافين | Surgipath | 39601006 المستخدمة في صنع VALAP: أجزاء متساوية من الفازلين واللانولين والبارافين | |
| 70٪ الجلسرين في 1 × PBS | |||
| Focus clear و Mount Clear | CelExplorer Labs Co. | F101-KIT | |
| شراء الطين النمذجة | في متجر | ||
| مزدوج العصا | |||
| مسحات القطن المسحات | |||
| قوالب البلاستيك ، 10 مم × 10 مم × 5 مم) | Tissue Tek & nbsp ؛ | 4565 | |
| شرائح | |||
| غطاء مختبر | |||
| مسح | كيمبرلي كلارك | 34155 | الوبر الحرة مهمة حساسة مسح |
| Theiler الرسم البياني التدريي | http://www.emouseatlas.org/emap/ema/theiler_stages/ downloads/theiler2.pdf | ||
| Leica SP5X مجهر متحد البؤر | تستخدم Leica | لإجراء التصوير المباشر | |
| حامل Leica DMI 6000 | تستخدم Leica | لإجراء التصوير المباشر | |
| وسط تركيب مائي (إطالة الذهب)مجسات | جزيئية | P36930 | |
| اسم المواد / المعدات | رقم كتالوج الشركة | التعليقات / الوصف | |
| 24 لوحة بئر | Costar | ؛ 3524 | |
| Triton X-100 | Sigma | يستخدم T-8787 | لصنع محلول النفاذية: 0.5٪ Triton X-100 في 1 × مصل |
| الماعز | المستخدم في صنع محلول الحظر: 4٪ مصل الماعز ، 0.1٪ Tween20 في 1x PBS | ||
| Tween20 & nbsp ؛ | سيجما | ص 9416 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.