لقد قمنا بتطوير أدوات وبروتوكولات مخبرية حديثة للاستحواذ على صور حية داخل الجسم (intravital imaging) للغدة الزعترية. ومن شأن تقنيتنا أن تساعد في تحديد "المنافذ" (niches) داخل الغدة الزعترية حيث يحدث تطور الخلايا التائية.
مقالة منهجية
لقد قمنا بتطوير أدوات وبروتوكولات مخبرية حديثة للاستحواذ على صور حية داخل الجسم (intravital imaging) للغدة الزعترية. ومن شأن تقنيتنا أن تساعد في تحديد "المنافذ" (niches) داخل الغدة الزعترية حيث يحدث تطور الخلايا التائية.
ثنائي الفوتون المجهري (TPM) على الحصول على الصور في مناطق عميقة داخل الأنسجة والأعضاء. في تركيبة مع تطوير أدوات جديدة المجسم والعمليات الجراحية ، TPM تصبح تقنية قوية لتحديد "منافذ" داخل الأجهزة الخلوية وثيقة "السلوك" في الحيوانات الحية. بينما intravital التصوير يوفر المعلومات التي تمثل أفضل السلوك الحقيقي الخلوية داخل الجهاز ، فإنه أكثر وشاقة وتتطلب من الناحية الفنية من حيث المعدات المطلوبة / الإجراءات البديلة السابقين من التصوير اكتساب الجسم الحي. وبالتالي ، فإننا تصف عملية جراحية ورواية "المجسم" حامل الجهاز الذي يتيح لنا متابعة تحركات Foxp3 + الخلايا داخل الغدة الصعترية.
Foxp3 هو المنظم الرئيسي لتوليد الخلايا التائية التنظيمية (Tregs). وعلاوة على ذلك ، يمكن تصنيف هذه الخلايا وفقا لأصلهم : أي. وتسمى الغدة الصعترية ، متباينة Tregs "طبيعيا Tregs" (nTregs) ، كما سpposed محيطيا لتحويلها Tregs (pTregs). على الرغم من أنه تم الإبلاغ عن كمية كبيرة من البحوث في الأدب المتعلق النمط الظاهري وعلم وظائف الأعضاء من هذه الخلايا T ، ولا يعرف سوى القليل جدا عن التفاعلات في الجسم الحي مع الخلايا الأخرى. قد يكون هذا النقص بسبب غياب التقنيات التي من شأنها أن تسمح مثل هذه الملاحظات. البروتوكول وصفها في هذه الورقة يقدم علاجا لهذه الحالة.
لدينا بروتوكول يتكون من استخدام الفئران عارية التي تفتقر إلى التوتة الذاتية منذ لديهم طفرة المنضبطة في تسلسل الحمض النووي الذي يهدد تمايز بعض الخلايا الظهارية ، بما في ذلك الخلايا الظهارية التوتة. وكانت الفئران عارية غاما المشع وتشكيل العظام مع الكوسا (BM) من الفئران GFP / GFP Foxp3 - KI. بعد شفائهم BM (6 أسابيع) ، تلقى كل حيوان التوتة الجنينية زرع الكلى داخل الكبسولة. بعد قبول الغدة الصعترية (6 أسابيع) ، تم تخدير الحيوانات ، والتي تحتوي على الكلىتعرض الغدة الصعترية المزروعة ، حامل ثابت في جهازنا ، وأبقى في ظل الظروف الفسيولوجية في الجسم الحي للتصوير بواسطة TPM. لقد تم استخدام هذا النهج لدراسة تأثير المخدرات في توليد الخلايا التائية التنظيمية.
1. إعداد الحيوان
أجريت الايقاف الخلية BM وزرع الغدة الصعترية في ظروف معقمة : ملاحظات مهمة. أعدت تعليق BM داخل الخلية شفاطات لدينا غرفة والثقافة ، في حين تم إجراء عمليات زرع الغدة الصعترية في غرفة العمليات الجراحية التي تقع داخل منشأة الحيوانية لدينا. وكانت من اجل الحفاظ على هذه الشروط وضمان العقيم ، لم يسمح لنا لتسجيل الفيديو لدينا في هذه الأماكن. ومع ذلك ، تم تعقيمها جميع المواد الجراحية وتنظيفها مسبقا على مقاعد البدلاء مع Virkon الجراحية (صيدلي مختبرات بحوث شركة) والايثانول 70 ٪. وقد وافق جميع الإجراءات المتبعة في رعاية الحيوان واستخدام جنة المؤسسية (IACUC) وكانوا في اتفاق مع الاتحاد لحيوانات المختبر الأوروبي للجمعيات العلوم (FELASA) التوجيهات. رقم معرف غير موافقة AO10/2010. كانت كل التجارب صورة الإجراءات النهائية والموت الرحيم كانت الحيوانات مباشرة بعد نهاية الصورالاستحواذ.
إجراءات مفصلة كما يلي :
تحضير جميع المواد ستحتاج مقدما ووضعها جانبا.
ملاحظة : يتم عرض الصور من الألومنيوم احباط ومقطع المدفأة الأعلى في الشكل 3.
3. ثنائي الفوتون التصوير اكتساب
استخدمنا تستقيم "المرج أولتيما XY" ثنائي الفوتون المجهر. وقد تم تجهيز نظامنا مع تي : ليزر الياقوت ، وأربع فرق إدارة المشاريع PMT العليا للقناة في وقت واحد استحواذ تصل إلى 4 وغمر المياه الهدف 20X.
4. ممثل النتائج
g1.jpg "/>
الشكل 1. . التوتة الجنينية قبول وظيفة بعد استرداد BM ، وقد تم زرع thymuses الجنينية للحيوانات المعاد BM ؛ بعد أسبوعين من زرع الغدة الصعترية ، ونزفت هذه الفئران مرة واحدة في الأسبوع لمراقبة نسب فرعية الخلايا التائية التي تلطيخ المضادة للCD4 أو CD8 المضادة ، MABS. اعتبرنا قبلت بنجاح الغدة الصعترية في الحيوانات مع CD4 : CD8 حول نسبة 1.5-2.0:1 (A). للتأكد من فاعليته ، ونحن ضحت بعض الحيوانات وزرع الغدة الصعترية ، مقارنة النسبة المئوية للخلية توتية مجموعات سكانية فرعية مختلفة مع الفئران WT (B). النسب المئوية للالمزدوج السلبية (DN ؛ CD4 -- thymocytes -- CD8) المجموعات السكانية الفرعية (عن طريق تلطيخ مع CD25 المضادة للطائرات ومضادة للMABS CD44) ، انقر نقرا مزدوجا إيجابية (DP ؛ CD4 + CD8 + thymocytes) واحدة إيجابية (SP) CD4 + أو CD8 + thymocytes كانت متشابهة بين هذه الحيوانات.
ig2.jpg "/>
الشكل 2. التجمع صاحب الحيوان ، وبعد تخدير عميق ، يتم وضع الحيوان على رأس وسادة التدفئة ، التي شنت في وقت سابق على رأس الحيوان حامل المرحلة (أ). الكلى المزروعة التي تحتوي على الغدة الصعترية هي مواجهة (B). والمشبك رقائق الألومنيوم القرصات بدقة الكلى كله (C) لابقائه في مكانه. التين. 1C ادخال يبين بالتفصيل المشبك. يتم وضع الجزء العلوي من صاحب الحيوان في مكان (D). تتم إزالة القطن غارقة في برنامج تلفزيوني من الجزء العلوي من الجهاز ، والاستعاضة عنها ذوبان agarose المنخفضة الدافئة ، ويتم إضافة جهاز التدفئة أعلى (E). أخيرا ، يتم نقل التجمع كله المجهر ، التي يمثلها هنا الهدف (F).

الشكل 3. تفاصيل أجزاء حامل ، وهذه الصور تظهر المشبك رقائق الألومنيوم (أ) عقد الكلى (B). نلاحظ أيضا في المنطقة حيث تقع الغدة الصعترية المزروعة. هذا يشير إلى ما يقرب من المنطقةلقطع الكبسولة التوتة وجعل جيب لوضع التوتة الجنينية. تم إصلاح سخان ساترة العلوي (C) مع الغراء إلى الجزء السفلي من السيليكون والخمسين (D).
فيلم 1. التصوير Intravital من thymocytes + Foxp3 - GFP داخل الغدة الصعترية حيث تم الإبقاء على مستويات الفسيولوجية للالأوكسجين ودرجة الحرارة (37 درجة مئوية) خلال العملية برمتها. لاحظ تدفق الدم والحركة من Tregs. ويمكن قياس هذه السرعات ومقارنة مع البيانات المنشورة. انقر هنا لمشاهدة الفيلم.
الفيلم 2. Intravital تصوير Tregs داخل الغدة الصعترية ، حيث تم الحصول على الصور في 30 درجة مئوية. لاحظ عدم وجود حركة وشكل الجولة من الخلايا على الرغم من الحفاظ على تدفق الدم. انقر هنا لمشاهدة الفيلم.
قمنا في هذه الورقة بتوضيح إجراءات التصوير ثنائي الفوتون للخلايا التيموسية داخل حيوان حي. كما وصفنا بعض المعاملات التي ينبغي التحكم فيها بدقة، مثل استمرارية تدفق الدم والحفاظ على درجة حرارة العضو أثناء إجراءات التصوير. ومع ذلك، وعلى الرغم من الجهود الحثيثة للحفاظ على استقرار العضو، قد تظهر عيوب حركية مثل "انزياح العضو". ويمكن إجراء تصحيح لاحق للصور من خلال تطوير خوارزميات مصممة خصيصاً لهذا الغرض. كما يمكن أن يؤدي المزيد من تحليل الصور إلى تطوير بروتوكولات جديدة تسعى إلى تقليل الأخطاء.
الغدة الزعترية هي العضو الذي يتم فيه إنتاج جميع الخلايا التائية، وبالتالي، فهي العضو الذي يصب فيه علماء المناعة المهتمون بفهم توليد الخلايا التائية من نوع γδ أو CD4 أو CD8 جل اهتمامهم. تعتمد معظم الدراسات المتعلقة بالخلايا التائية على الاختلافات في أعداد و/أو استقرار هذه الخلايا بعد إجراء معالجات مختلفة in vitro/in vivo. ومع ذلك، لم نتمكن من ملاحظة التفاعل بين خلايا الجهاز المناعي المشاركة في الحفاظ على التوازن الداخلي إلا بعد التصوير in vivo 3-7. لذا، فإن الملاحظة in vivo للخلايا الزعترية تمثل على الأرجح واحدة من أهم المعلومات المفقودة لفهم بيولوجيا الخلايا التائية بشكل أفضل. يوفر مجهر الفوتونين (TPM) الحيوي صورة مفصلة لتحركات الخلايا التائية وتفاعلاتها، ونوضح هنا كيفية استخدامه لإجراء دراسات تفصيلية على الخلايا الزعترية. ومع ذلك، فإن لكل تقنية قيودها؛ فبينما يعد الحصول على الصور الحيوية النظام الأكثر دقة في عكس سلوك الخلايا داخل الجسم، فمن الصحيح أيضاً أن الحصول على صور للأعضاء بعد استئصالها يكون أقل جهداً وقد استُخدم لجمع معلومات مهمة عن الجهاز المناعي 8,9. علاوة على ذلك، لا يمكن إنكار أن طرق التصوير الحيوي تتطلب جراحة لكشف الأنسجة والأوعية الدموية في الحيوانات المخدرة، وهو ما قد يتسبب بحد ذاته في إحداث تغيير في فسيولوجيا العضو بأكمله 10. ومع ذلك، توجد طرق غير باضعة تلغي الشوائب الناتجة عن الإجراء الجراحي 11، كما يتم تطوير طرق جديدة لتحضير الحيوانات المستخدمة مسبقاً بشكل أفضل 12. وبناءً على ذلك، فإن الإجراءات والأدوات الجراحية الجديدة ستعمل على تقليل أو تجاوز القيود الحالية للحصول على الصور الحيوية، وستصبح متاحة بشكل متزايد للمجتمع العلمي.
لقد أثبتنا أن الطريقة التي وصفناها مجدية، وأنها ترصد جميع التدخلات الجهازية in vivo التي استخدمناها، مثل إعطاء العقاقير. وبناءً على ذلك، نقترح استخدام هذه الطريقة جنبًا إلى جنب مع تقنيات ex vivo المتاحة حاليًا، وذلك لاستكمال وتعزيز الدراسات المستقبلية المتعلقة بتطور الخلايا التيموسية.
ليس لدينا أي تضاربات للمصالح للإفصاح عنها.
نود أن نشكر الدكتور David Olivieri على المراجعة النقدية لهذه المخطوطة، والدكتور Nuno Moreno على المساعدة اللوجستية في بناء حامل الحيوانات ووسادات التسخين، والدكتور Vijay K. Kuchroo على التبرع السخي بفئران Foxp3-KIgfp/gfp. هذا العمل مدعوم من قبل "Fundação para Ciência e Tecnologia" (FCT، البرتغال)، منحة رقم PTDC/EBB-BIO/115514/2009#.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات | |
|---|---|---|---|---|
| رودامين ب إيزوثيوسيانات-ديكستران | Sigma-Aldrich | R9379 | تحضير المحلول المخزني بتركيز 20 mg/ml | |
| مجهر ثنائي الفوتون | Prairie Technologies Inc. | Prairie Ultima X-Y | ||
| ليزر Ti:Sapphire | Coherent, Inc. | Chameleon Ultra Family | ||
| عدسة شيئية غامرة 20x/1.00 NA | Olympus Inc. | XLUMPLFLN 20XW | ||
| حامل (مرشحات/ثنائي اللون) | Chroma Technology Corp. | 91018 BX2 (U-MF2) | ||
| مرشح 525 nm/50 | Chroma Technology Corp. | ET525/50m | ||
| مرشح 595 nm/50 | Chroma Technology Corp. | ET595/50m | ||
| مرشح ثنائي اللون 565 nm | Chroma Technology Corp. | 565dcxr | ||
| برنامج Imaris | Bitplane AG Inc. | Imaris | ||
| برنامج Volocity | PerkinElmer Inc. | Volocity | ||
| برنامج ImageJ | NIH, USA | ImageJ |