يصف هذا البروتوكول الإعداد المجهر رقة الضوء وتنفيذها لفي الجسم الحي التصوير من C. ايليجانس الأجنة.
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
يصف هذا البروتوكول الإعداد المجهر رقة الضوء وتنفيذها لفي الجسم الحي التصوير من C. ايليجانس الأجنة.
تقنيات التصوير الضوئية سريعة ومنخفضة هي شرط مسبق لدراسة تطوير الكائنات جملة وتفصيلا. المجهر ضوء ورقة تستند يقلل الصورة تبيض والتأثيرات الضوئية مقارنة المجهري متحد البؤر، مع توفير صور 3D مع قرار التحت خلوية. هنا نقدم الإعداد من ورقة القائمة على ضوء المجهر، التي تتألف من المجهر تستقيم ومجموعة صغيرة من عناصر البصريات الميكانيكية لتوليد ضوء ورقة. يصف البروتوكول كيفية بناء ومحاذاة المجهر وتميز ورقة الخفيفة. بالإضافة إلى ذلك، أنها تبين بالتفصيل كيفية تنفيذ أسلوب في التصوير جملة وتفصيلا من C. ايليجانس أجنة باستخدام غرفة الملاحظة البسيطة. الأسلوب يسمح للأسر 3D-ونين الأفلام الوقت الفاصل بين أكثر من ساعات قليلة من التنمية. وهذا ينبغي أن تخفف من تتبع شكل الخلية، انقسامات الخلية والبروتينات الموسومة على مدى فترات طويلة من الزمن.
تشكيل وصياغة كائن حي ينطوي على تحركات الخلية، ويتغير شكل الخلية، وانقسام الخلايا وتمايز الخلايا. فهم تطور وتنسيق هذه العمليات تتطلب أدوات التصوير السريع مع القدرة على ثلاثة أبعاد وقرار التحت خلوية. من بين التقنيات مع هذه في الجسم الحي قدرات التصوير، ودعا ضوء ورقة واحدة أيضا إضاءة المجهر / انتقائية الإضاءة الطائرة المجهر لديه ميزة فريدة من نوعها لإنتاج تأثيرات المنخفض الضوئية وانخفاض photobleaching من 1،2.
في ورقة إضاءة المجهر، مضاءة العينة من الجانب بواسطة ورقة الضوء، الذي يؤدي وباجتزاء البصرية. المسار الإضاءة ومسار الكشف هي متعامدة مع بعضها البعض، ويتم محاذاة الورقة الضوء ليتزامن مع المستوى البؤري كائن الكشف عدسة الهدف. يتم وضع العينة عند تقاطع المسارين، والثانية يمكن نقلها على طول محور الكشف للسماح 3D التصوير. يضيء فقط الطائرة من الاهتمام ويتم الكشف عن جميع النقاط من هذه الطائرة في نفس الوقت. هذا يزيد بشكل كبير من سرعة اكتساب ويقلل photobleaching من الضيائية وكذلك بالمقارنة مع المجهري متحد البؤر 3.
عمليا، والإضاءة ورقة المجهر هو سهل الإعداد ومحاذاة: للتصوير ثنائي الأبعاد، لا المسح ضروري لا بالنسبة للجزء الكشف، ولا بالنسبة للجزء الإضاءة؛ كأسلوب واسعة المجال مع باجتزاء القدرة، ويمكن الحصول على تصوير ثلاثي الأبعاد من قبل حركة محور واحد من مرحلة عقد العينة.
نحن هنا تقديم إقامة المجهر ضوء ورقة بسيطة وتنفيذها لفي التصوير جملة وتفصيلا من C. ايليجانس الأجنة. C. هي مناسبة بشكل جيد ايليجانس الأجنة في العيش في فيفو معهد العالم العربيجينج بسبب شفافيتها، النسب ثابتة ونمطية خلية مواقف 4،5. ويستند إعداد ورقة وضعت على ضوء المجهر تستقيم القياسية للكشف. بروتوكول المعروضة أدناه تفاصيل كيفية بناء ومحاذاة الإثارة وحدة / المسار واختبار وتميز ورقة الضوء وجبل العينة للتصوير 3D. كما يوفر أمثلة من الأفلام مرور الزمن اكتسب مع الإعداد على سلالات مختلفة معربا عن علامات الفلورسنت.
1. إعداد ورقة الضوء والكشف عن مسار
يعطي الشكل 1 مخطط العام من الإعداد البصرية.
2. التحقق من ورقة الخفيفة
3. وتصاعد من C. ايليجانس الأجنة
والصورة الخطوات التالية في الشكل 3.
4. تسجيل من C. التنمية ايليجانس
ثلاث تجارب تسجيل الوقت الفاصل 3D من ثلاث C. مختلفة ايليجانس توضيح سلالات نوع البيانات التي يمكن الحصول عليها باستخدام ضوء الإعداد المجهر رقة المذكورة أعلاه. بحثنا أنه في ظل هذه الظروف الأجنة في تطوير السرعة العادية والبقاء على قيد الحياة في التصوير، بما يتفق مع تقارير سابقة تشير إلى أن التصوير SPIM يسبب مستويات منخفضة الضيائية فقط في C. ايليجانس الأجنة 6،7.
سلالة الأولى يعبر عن هيستون تنصهر إلى GFP (zuIs178؛ stIs10024). تم إجراء التسجيل خلال 2 ساعة مع كومة من 20 شرائح (المسافة بين شرائح 1 ميكرون) اتخاذ كل 37 ثانية. الشكل 6 يوضح طائرة واحدة من المكدس في نقاط زمنية مختلفة. كل من نوى interphasic (السهم) ومكثف لونين الإنقسامية (رأس السهم) واضحة للعيان.
سلالة الثاني يعبر عن تويولين تنصهر إلى GFP (ruIs57) وهيستونتنصهر mCherry (itIs37؛ stIs10226). تم إجراء تسجيل خلال 16 دقيقة مع كومة من 20 شرائح (المسافة بين شرائح 1 ميكرون) اتخاذ كل 105 ثانية. الشكل 7 يوضح طائرات مختلفة من المكدس ونقاط زمنية مختلفة. الفيلم يعرض 3D المرتبطة 1 اعادة البناء في الوقت 3 نقاط على التوالي. خلال الانقسام، المغزل الإنقسامية (الأخضر) والكروموسومات مكثف (الحمراء) مرئية مما يتيح تتبع توجهات انقسام الخلايا أثناء التطور بشكل واضح.
سلالة الثالث يعبر عن ئي VIT-2 تنصهر إلى GFP (pwIs23) وغشاء ملزمة mCherry (ltIs44). تم إجراء تسجيل خلال 25 دقيقة مع كومة من 10 شرائح (المسافة بين شرائح 1 ميكرون) اتخاذ كل 30 ثانية. الشكل 8 يوضح طائرات مختلفة من المكدس ونقاط زمنية مختلفة. تحركات سريعة من جزيئات البروتين الدهني صفار (الخضراء) داخل الخلايا يمكن بسهولةيليه.

الشكل 1: الإعداد البصرية SPIM تتألف من الإضاءة والكشف وحدات، الأمامي وجهات النظر أسفل. في وحدة الإضاءة والليزر جنبا إلى جنب بواسطة المرايا مزدوج اللون دخول AOTF، التي تسيطر على السلطة من كل الليزر بشكل مستقل. ثم، التلسكوب يزيد حجم شعاع بنسبة 4 أضعاف وبيريسكوب يجلب إلى ارتفاع المجهر. عدسة اسطوانية تشكل ورقة الضوء، الذي هو تركيز من قبل الهدف الإضاءة. تم دمج وحدة الكشف في المجهر تستقيم ويتكون أساسا من عدسة الكشف والتصفية، أنبوب العدسة وEMCCD. يتم وضع العينة في التقاطع بين الإضاءة والكشف عن المسارات. يسمح مرحلة كهرضغطية العمودي (Z) النزوح من العينة لاقتناء 3D.

الشكل 2: حامل كوفيت يتكون حامل من 3 صفائح الألمنيوم ومشدود على المسرح كهرضغطية. يقام كفيت الزجاج قبل الربيع (باللون الأحمر).

الرقم 3: تركيب بروتوكول C. الأجنة ايليجانس للتجارب SPIM. وهي مغلفة قطعة قطع من الزجاج مع بولي-L-يسين. يتم وضع وسادة من أجار على السطح المطلي. ثم يضاف بولي-L-يسين على لوحة أجار. أخيرا، C. يتم محاذاة ايليجانس الأجنة على بولي-L-يسين المغلفة لوحة أجار.
ther.within صفحة = "دائما"> 
الشكل 4: حامل العينة. حامل يناسب للأبعاد الداخلية للكفيت الزجاج. اثنين من الينابيع (باللون الأحمر) عقد شريحة زجاجية (موضح في الشكل 3). ثم يتم وضع هذا حامل داخل كفيت الزجاج.

الرقم 5:. حامل عينة في سياق المراقبة ويجمد الأجنة على شريحة زجاجية وفقا لخصت البروتوكول حتى في الشكل 3 يقام الشريحة من قبل صاحب العينة هو موضح في الشكل (4) يتم إدراج صاحب العينة في كوفيت الزجاج، عقدت من قبل صاحب موضح في الشكل 2. ورقة الضوء الأفقي وطlluminates الأجنة من الجانب. عدسة الهدف هو الكشف العمودي، فوق العينة.

الرقم 6: تسجيل من C. ايليجانس الجنين إبداء الانصهار هيستون :: GFP الصور طائرة واحدة من الجنين وراثيا إبداء هيستون :: الانصهار GFP (zuIs178؛ stIs10024) في نقاط زمنية مختلفة الصور المستخرجة من تسجيل الوقت الفاصل 3D:. مداخن مصنوعة من شرائح 20 ( المسافة بين شرائح 1 ميكرون)؛ زمن التعرض لكل شريحة: 30 ميللي ثانية؛ الفاصل الزمني بين أكوام: 37 ثانية؛ مجموع اكتساب الوقت: 2 ساعة. السهم: نواة interphasic، رأس السهم: مكثف لونين الإنقسامية. في ر = 0 دقيقة الجنين في مرحلة 2 خلية وعلى ر = 120 دقيقة الجنين يحتوي على حوالي 70 الخلايا كما هو متوقع في ظل ق التنموية العاديةتبول (لاحظ أن فقط الخلايا الواردة في طائرة واحدة واضحة في الصور وليس كل خلايا الجنين). كانت قوة الإضاءة 30 μW في 488 نانومتر (تقاس في الخروج من الهدف إضاءة). الرجاء النقر هنا لعرض هذا الفيديو.

الرقم 7: تسجيل لC. ايليجانس الجنين تعبر عن تويولين :: الانصهار GFP وهيستون :: mCherry الانصهار. الصور المستخرجة من 3D الوقت الفاصل بين تسجيل لC. ايليجانس الجنين تعبر عن تويولين :: الانصهار GFP (ruIs57) وهيستون :: mCherry الانصهار (itIs37؛ stIs10226). ظروف التسجيل: الاستحواذ على كومة من 20 شرائح (المسافة بين شرائح 1ميكرون) كل 105 ثانية؛ مجموع اكتساب الوقت: 16 دقيقة؛ وقت التعرض: 200 ميللي ثانية لكل قناة. لوحة ويظهر 10 شرائح من نفس كومة. يظهر لوحة ب نفس شريحة كل 210 ثانية. كانت قوة الإضاءة 30 μW و 300 μW، ل488 و 561 نانومتر ليزر، على التوالي (قياس في الخروج من الهدف إضاءة). الرجاء النقر هنا لعرض هذا الفيديو.

الرقم 8: تسجيل من C. ايليجانس الجنين تعبر عن VIT-2 :: GFP الانصهار والتي تستهدف غشاء mCherry. الصور المستخرجة من 3D الوقت الفاصل بين تسجيل لC. ايليجانس الجنين تعبر عن الانصهار VIT-2 :: GFP (PWIS23) وmCherry التي تستهدف الغشاء (ltIs44). شروط تسجيل: الاستحواذ على كومة من 10 شرائح (المسافة بين شرائح 1 ميكرون) كل 30 ثانية؛ مجموع اكتساب الوقت: 25 دقيقة؛ زمن التعرض لكل قناة: 200 ميللي ثانية. لوحة ويظهر شرائح الأولى من نفس كومة 5. يظهر لوحة ب نفس شريحة كل 30sec. الرجاء النقر هنا لعرض هذا الفيديو.
يصف هذا البروتوكول وسهلة الإعداد المجهر ضوء ورقة لفي الجسم الحي التصوير من C. ايليجانس الأجنة. العناصر البصرية الضرورية لإنشاء ومحاذاة الورقة الضوء، بما في ذلك أشعة الليزر، وشعاع المتوسع، إيزاء وعدسات التركيز، ويمكن تركيبه بسهولة على مقاعد البدلاء البصرية. في تركيبة مع المجهر تستقيم لمسار كشف والكاميرا، وهذا يوفر حلا بسيطا لإعداد ورقة المجهر الخفيفة.
هذه الهندسة يجعل البيئة عينة بسيطة. يتم وضع العينة يعيشون في كوفيت الزجاج، والذي يقام المتمركزة وانتقلت من مجموعة صغيرة من القطع الميكانيكية. كما الإضاءة رقة المجهري هو أسلوب حقل واسع مع باجتزاء القدرة، مطلوب فقط محور واحد آلية الحركة للتصوير 3D. وهذا يحد من شرط التزامن إلى عنصر واحد المسح الضوئي ويسهل تطوير البرمجيات. مقارنة iSPIM 6 دينا geomet تستقيمراي يسمح باستخدام عدسة الهدف NA عالية للكشف. مقارنة مع الاجهزة SPIM مع العدسات الهدف في المستوى الأفقي وتركيب العينة والتصوير من سلسلة من الأجنة هي أسهل. تماما، وتنفيذ هذه التقنية واضحة ومباشرة، ويمكن أن يتحقق مع القليل الخبرة في مجال البصريات. هذا هو بديل أرخص لالمجاهر مبائر مع مزايا أعلى سرعة وانخفاض الضيائية ولكن العيب قرار المحوري أقل.
نحن أيضا تطوير وسيلة سهلة وقابلة للتكرار لجبل C. الأجنة ايليجانس لفي الجسم الحي التصوير باستخدام هذا النظام. الإجراء تصاعد سريع (15 دقيقة) وغير مناسبة لإجراء التجارب اليومية. لC. ايليجانس التصوير، ومزايا هذا الإعداد بسيطة ما لا يقل عن اثنين من طيات: (ط) في التصوير توتو هو ممكن من دون دوران، وبالتالي إعادة الإعمار 3D واضح وصريح؛ (ب) عينة من السهل تركيب والأجنة متعددة ولا يمكن تصوير بالتسلسلعلى نفس الشريحة. أظهرنا أمثلة من الأفلام الوقت الفاصل بين لقرار الزمنية كافية لمراقبة انقسامات الخلية ويتغير شكل الخلية. قوة المجهر ضوء ورقة لدراسة C. التنمية ايليجانس كما تم توضيح مؤخرا من قبل الآخرين 6، 7، 8، ولذلك فإن هذا الأسلوب أن تكون مفيدة جدا لدراسة التشكل والزخرفة من C. ايليجانس الجنين.
يمكن لهذا النظام أيضا أن تستخدم لتحليل تطور الكائنات نموذج آخر؟ من المهم أن ندرك أن تنفيذ ورقة إضاءة المجهر لكائن صغير وشفافة مثل C. ايليجانس أقل صرامة من لكائنات أكبر مثل أجنة ذبابة الفاكهة. في التصوير جملة وتفصيلا من ذبابة الفاكهة يتطلب عادة التناوب ومتعددة بغية إعادة بناء 9، 10. الإثارة من الجانبين مع خط واحد العدسات الهدف الإثارة يمكن أيضا تقليل تأثيرات الظل الناجمة عن attenuatايون الضوء 11. حتى الآن، والإعداد المقدمة هنا لا تزال تتكيف مع الجانب صورة واحدة من أجنة ذبابة الفاكهة، مع انخفاض تبيض وانخفاض photoxicity. هذا الإعداد يمكن أن تكون مفيدة لصورة أجنة صغيرة وشفافة مثل المزقييات أو الزرد أيضا.
والكتاب ليس لديهم ما يكشف.
نشكر جميع أعضاء Lenne ومختبرات برتراند، ولا سيما اوليفييه بلان لتطوير البرمجيات وجيريمي Capoulade للمناقشة. نشكر أيضا مرفق التصوير PICsL-IBDM، ولا سيما كلود موريتي وبرايس Detailleur للدعم التقني.
وأيد هذا العمل من المنح المقدمة من ATIP CNRS (لP.-FL وVB)، وLabex إنفورم منحة (لP.-FL وVB) ومنحة من شركة سانوفي أفنتيس (لVB). نحن نعترف البنية التحتية فرانس BioImaging بدعم من الوكالة الوطنية دي لا بحوث (ANR-10-INSB-04-01، والدعوة "INVESTISSEMENTS كوت أفينير").
قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة الاسم الشركة رقم فهرسي التعليقات عن عدسة قطع ثم في مرحلة بيزو الكهربائية رصاص < td colspan = "4" > برنامج
| SPIM | |||
| الكشف | |||
| المجهر العمودي | ZEISS | Axiophot 1 | |
| 100x W الهدف (NA 1.1 ، WD 2.5 مم) ؛ | نيكون | ||
| EMCCD مضاءة للخلف | ANDOR | DU-885K-CS0-#VP | |
| ليزر إضاءة 488 نانومتر / 60 ميغاواط | TOPTICA | iBeam سمارت | |
| ليزر 405 نانومتر / 120 ميجاوات | TOPTICA | iBeam سمارت | |
| ليزر 561 نانومتر / 500 مللي واط | COBOLT | JIVE 500 | للتصوير بفاصل زمني ، 50 أو 100 ميجا واط كاف |
| مرشح بالليزر رباعي الخط ZET 405/488/561/638 | AHF | F57-405 | |
| ثنائي اللون 405 | AHF | F38-405 | |
| ثنائي اللون 488 | SEMROCK | Di01-R488 | |
| AOTF | AA | AOTFnC-400.650-TN | |
| مرآة | |||
| 50 مم | THORLABS | تلسكوب 5X | |
| عدسة 200 مم | تلسكوب THORLABS | 5X | |
| منظار | THORLABS | RS99 / M | |
| عدسة أسطوانية f = 100 مم | THORLABS | ACY254-100-A | |
| 10X NA 0،3 | NIKON | ||
| xyz المرحلة | NEWPORT | ||
| عينة | |||
| باكتو أجار | بكتون ديكنسون | 214010 | 5٪ في محلول بولي |
| إل ليسين في الماء | الشعيرات الدموية Sigma | P8920 | |
| GC100F-10 ، 1.0 مم oD ، 0.58 مم ID ، 100 مم L | Havard Appartus | 30-0019 | |
| أنبوب الشفط (ماصة الفم) | Dutsher | 55005 | |
| M9 متوسط: | |||
| KH2PO4 (3 جم / لتر) | أي مورد | ||
| Na2HPO4 (6 جم / لتر) | أي مورد | ||
| NaCL (5 جم / لتر) | أي مورد | ||
| MgSO4 (1 ملي مولار النهائي) | أي مورد | ||
| حامل كوفيت | محلي الصنع | بواسطة Brice Detailleur | |
| حامل عينة | HOME MADE | بواسطة كلود موريتي | |
| x المرحلة | NEWPORT | ||
| coverslip 50x20x1 مم | MARIENFELD | 10x20x1mm | |
| مع مكبر للصوت / وحدة تحكم | PI | P-622. ZCD / E-625.CR | |
| كوفيت 40 مم × 40 مم × 10 مم | HELLMA | 704.002-OG.40 مم - 10 مم قلم | |
| زجاجي عالي | الماس VWR | ||
| C ++ (Qt) برنامج محلي الصنع | تم تطويره بواسطة Olivier Blanc و Claire Chard & egrave ؛ s ، متاح عند الطلب. الحلول البديلة: micromanager أو labview | ||
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن