يقدم البروتوكول أداة جديدة لتبسيط التصوير داخل الجسم باستخدام المجهر المقلوب متحد البؤر.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
يقدم البروتوكول أداة جديدة لتبسيط التصوير داخل الجسم باستخدام المجهر المقلوب متحد البؤر.
يعد فهم السلوكيات الطبيعية والشاذة في الخلايا الحية أمرا ضروريا لتطوير التدخلات السريرية لإحباط بدء المرض وتطوره. لذلك من الأهمية بمكان تحسين مناهج التصوير التي تسهل مراقبة ديناميكيات الخلايا في الموقع ، حيث تظل بنية الأنسجة وتكوينها غير مضطربة. البشرة هي الحاجز الخارجي للجسم ، وكذلك مصدر السرطانات البشرية الأكثر انتشارا ، وهي سرطان الجلد الجلدي. توفر إمكانية الوصول إلى أنسجة الجلد فرصة فريدة لمراقبة سلوكيات الخلايا الظهارية والجلدية في السليمة باستخدام الفحص المجهري داخل الجسم غير الباضع. ومع ذلك ، فقد تم تحقيق نهج التصوير المتطور هذا في المقام الأول باستخدام المجاهر متعددة الفوتونات المستقيمة ، والتي تمثل حاجزا كبيرا أمام دخول معظم الباحثين. تقدم هذه الدراسة مجهرا مصمما خصيصا ، مطبوعا 3D ، مناسبا للاستخدام مع المجاهر متحدة البؤر المقلوبة ، مما يبسط التصوير داخل الجسم على المدى الطويل لجلد الأذن في الفئران المعدلة وراثيا الحية. نعتقد أن هذا الاختراع متعدد الاستخدامات ، والذي يمكن تخصيصه ليناسب العلامة التجارية للمجهر المقلوب والنموذج المفضل وتكييفه مع أنظمة الأعضاء الإضافية للصورة ، سيثبت أنه لا يقدر بثمن لمجتمع البحث العلمي الأكبر من خلال تعزيز إمكانية الوصول إلى الفحص المجهري داخل الجسم بشكل كبير. هذا التقدم التكنولوجي أمر بالغ الأهمية لتعزيز فهمنا لديناميكيات الخلايا الحية في السياقات الطبيعية والمرضية.
الفحص المجهري داخل الجسم هو أداة قوية تسمح بمراقبة سلوكيات الخلايا في بيئاتها غير المضطربة في الجسم الحي. قدمت هذه الطريقة الفريدة رؤى رئيسية حول الأعمال الداخلية لأنظمة أعضاء الثدييات المعقدة ، بما في ذلك الرئة1 والدماغ2 والكبد3 والغدة الثديية4 والأمعاء5 والجلد6. علاوة على ذلك ، كشف هذا النهج عن تغيرات سلوكية للخلايا أثناء تطور الورم7 ، والتئام الجروح 8,9 ، والالتهاب10 ، وغيرها من الأمراض المتنوعة في الموقع. في هذه الدراسة ، نركز على تعزيز إمكانية الوصول إلى الفحص المجهري داخل الجسم لتصوير الديناميكيات الظهارية واللحمية الحية في جلد الفأر السليم. إن فهم سلوكيات الخلايا في جلد الثدييات له أهمية سريرية عالية بسبب القدرة التجديدية والأورام الرائعة لهذا النسيج.
تم إجراء التصوير داخل الجسم في الفئران بشكل أساسي باستخدام المجاهر متعددة الفوتونات المستقيمة نظرا لقدرتها على توفير تصوير عالي الدقة على أعماق الأنسجة >100 ميكرومتر11,12. ومع ذلك ، تفتقر هذه الأدوات إلى تعدد استخدامات العمود الفقري وإمكانية الوصول بشكل عام للمجاهر متحدة البؤر المقلوبة ، والتي تكون أكثر سهولة في الاستخدام وفعالية من حيث التكلفة ، وتوفر القدرة على تصوير الخلايا المستزرعة ، ولا تتطلب ظلاما كاملا أثناء الحصول على الصور ، وهي أكثر أمانا بشكل عام ، من بين مزايا ملحوظة أخرى13,14. في هذه الدراسة ، نقدم أداة جديدة تعزز بشكل كبير إمكانية الوصول إلى التصوير داخل الجسم من خلال تكييف هذا النهج للمجاهر متحدة البؤر المقلوبة.
هنا ، نقدم تصميم إدراج مرحلة مخصص مطبوع ثلاثي الأبعاد يتضمن العديد من الميزات الرئيسية لتسهيل التصوير المستقر والطويل المدى داخل الجسم لجلد أذن الفأر على مجهر متحد البؤر مقلوب (الشكل 1 ، الشكل 2 ، الشكل 3 ، الشكل 4 ، والشكل 5). تتضمن هذه الميزات المتخصصة ثقبا موضوعيا للإزاحة يسمح لجسم الفأر البالغ بالكامل بالاستلقاء تماما أثناء التصوير. هذا يقلل من التداخل الاهتزازي لحركات جسم الفأر على التصوير ويلغي الحاجة إلى إعطاء الكيتامين والزيلازين لتثبيط التنفس ، وهي ممارسة غالبا ما تقترن بالتصوير داخل الجسم6. بالإضافة إلى ذلك ، تضع أقواس الزاوية الموجودة على الملحق مخروط أنف إيزوفلوران بشكل صحيح لمحاذاة وجه الماوس ، ومشبك أذن معدني يجمد أذن الماوس إلى قرص غطاء مصمم خصيصا ، ولوحة حرارية اختيارية مغلقة الحلقة للارتجاع البيولوجي قابلة للفصل تقع داخل الملحق لدعم درجة حرارة جسم الماوس أثناء جلسات التصوير الطويلة. تم إنشاء قرص غطاء مخصص ، والذي يوفر سطحا مستويا ضروريا لرأس الفأر والأذن ليكون مسطحا ، في ورشة آلات عن طريق إزالة جدران طبق زراعة الخلايا العام الذي يحتوي على غطاء الغطاء. يوفر استخدام عدسة غمر زيت السيليكون 40x (فتحة رقمية 1.25 [N.A.] ، مسافة عمل 0.3 مم) جنبا إلى جنب مع قرص غطاء الانزلاق وإدراج المسرح المخصص صورا عالية الدقة >50 ميكرومتر في عمق أدمة الأذن.
لاختبار وظائف إدخال مرحلة المجهر المقلوب الجديد هذا ، التقطنا مداخن z تغطي جميع طبقات ظهارة البشرة على مدار 3 ساعات في أذن فأر بالغ K14-H2B-mCherry15 معدل وراثيا (تحتوي النوى الظهارية في خط الماوس هذا على ملصق فلوري أحمر) (الشكل 6A-A'). لقد التقطنا أيضا مداخن z تمتد على عدة طبقات من الخلايا الليفية داخل الأدمة الجلدية على مدار 3 ساعات في أذن Pdgfra-rtTA16 المعدلة وراثيا الحية. pTRE-H2B-GFP17 فأر بالغ (تحتوي نوى الخلايا الليفية في خط الفأر هذا على ملصق فلوري أخضر بعد تحريض الدوكسيسيكلين) (الشكل 6B-D '). تظهر بياناتنا عالية الدقة استقرارا ثابتا بسبب عدم الانجراف في المستويات x و y و z ، مما يثبت فعالية أداة التصوير الجديدة داخل الجسم هذه للاستخدام على المجاهر المقلوبة. الأهم من ذلك ، يمكن تعديل أبعاد إدراج المرحلة المطبوع ثلاثي الأبعاد ، كما هو موضح في الملف التكميلي 1 والملف التكميلي 2 والملف التكميلي 3 ، لتناسب أي مجهر مقلوب ، ويمكن نقل موضع الفتحة الموضوعية إلى مواقع بديلة داخل الإدراج لتناسب بشكل أفضل تصوير نسيج معين و / أو نموذج حيواني مهم. وبالتالي يمكن لهذا الاختراع أن يمكن المختبرات الفردية ، أو الباحثين الذين لديهم وصول متحد البؤر للمنشأة الأساسية ، من تكييف هذه الأداة مع احتياجات التصوير الفريدة داخل الجسم الحيوي ، وبالتالي تبسيط تقييم بيولوجيا الخلية المتنوعة في الجسم الحي.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم إجراء هذا البحث وفقا لإرشادات رعاية واستخدام بجامعة إيموري والمركز الطبي لشؤون المحاربين القدامى في أتلانتا وتمت الموافقة عليه من قبل اللجنة المؤسسية لرعاية واستخدام (IACUC).
1. تركيب ملحق التصوير الحي على مرحلة المجهر المقلوب
2. تكوين الأيزوفلوران وإعداد الماوس
3. وضع الماوس على إدراج للتصوير داخل الجسم
4. إنهاء التصوير
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يتم التحقق من صحة التجميع الصحيح لإدراج التصوير الحي على مجهر متحد البؤر مقلوب والاتجاه المناسب للماوس المعدل وراثيا فوق الملحق من خلال الحصول على أكوام z من أنسجة الأذن الحية ذات العلامات الفلورية على مدار فترة زمنية ≥1 ساعة مع الحد الأدنى من الأدلة على الانجراف في المحاور x و y و z. يجب التقاط الصور على فترات زمنية متسقة (يعتمد الوقت الفاصل الزمني على السؤال البيولوجي ، وقوة إشارة التألق ، وما إلى ذلك) بحيث يمكن تتبع ديناميكيات الخلية وانجراف الصورة بمرور الوقت. طوال الدورة الزمنية ، تكشف مراقبة الطائرات z الفردية لضما...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
في هذه الدراسة ، نقدم أداة جديدة تسهل التصوير المستقر والطويل الأمد داخل الجسم لظهارة جلد الفأر السليمة على المجاهر متحدة البؤر المقلوبة. يتكون هذا الاختراع من جيش التحرير الشعبى الصينى, وهو الأكثر شيوعا وغير مكلفة 3D المواد القابلة للطباعة; جميع تكاليف الطباعة ثلاثية الأبعاد الداخلية لهذا الإدراج تصل إلى < 5 دولارات. يمكن تجميع قطعتي الإدراج المنفصلتين (الشكل 1 والملف التكميلي 1 والملف التكميلي 2) بسهولة باستخدام مسامير مثبتة (انظر جدول المواد
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للكشف عنه.
نشكر فالنتينا جريكو على الفئران K14-mCherry-H2B. نحن ممتنون لورشة آلات قسم الفيزياء بجامعة إيموري لتوليد أقراص الغطاء الزجاجي. تم تمويل هذا العمل من قبل جائزة التطوير الوظيفي #IK2 BX005370 من خدمة BLRD التابعة لوزارة شؤون المحاربين القدامى الأمريكية إلى LS ، وجوائز NIH RF1-AG079269 و R56-AG072473 إلى MJMR ، وجائزة I3 Emory SOM / GT الحاسوبية وتحليل البيانات إلى MJMR.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| طابعة ثلاثية الأبعاد | Qudi Tech | i-Fast | مطبوعات ثلاثية الأبعاد باستخدام مادة جيش التحرير الشعبى |
| 40x 1.25NA عدسة موضوعية من السيليكون | نيكون | ||
| AxR مجهر متحد البؤر بالليزر المسح | نيكون | ||
| قطن يميل مسحة | VWR | 76337-046 | كريم / مرهم تطبيق |
| Doxycycline hyclate | Sigma-Aldrich | D9891 | يحفز وضع العلامات GFP على نوى الخلايا الليفية في Pdgfra-rtTA ؛ pTRE-H2B-GFP الفئران |
| مفك براغي مسطح الرأس (2.5 مم) | إدراج Affiix في مرحلة المجهر | ||
| مسامير مسطحة × 4 (# 6-32) إدراج | نيكون | في مرحلة المجهر | |
| طبق ثقافة القاع الزجاجي | chemglass علوم الحياة | CLS-1811-002 | تم تعديله عن طريق إزالة جدران الطبق لاستخدامه كقرص غطاء متوافق مع الإدراج المباشر ؛ يحتوي القرص بعرض 35 مم على غطاء زجاجي بعرض 20 مم ؛ كانت جدران الأطباق تمت إزالته بواسطة متجر |
| الماكينة وحدة التحكم في اللوحة الحرارية | Physitemp | TCAT-2LV | وحدة التحكم في درجة حرارة - الجهد المنخفض ؛ مرفق مسمع الشرجي لمراقبة درجة حرارة جسم الماوس |
| ربط سداسي (1.5 مم) | لتعديلات المسمار M3 مفتاح | ||
| ربط سداسي (2.5 مم) | اضبط التوتر على مشبك الأذن المعدني | ||
| إدراج | |||
| التصوير داخل الحيويةIsoflurane | Med-Vet International | HPA030782-100uL | تخدير الفأر |
| (أو شريط سكوتش) | VWR | 10127-458 | بديل لمشبك الأذن المعدني لتثبيت الأذن إلى |
| قفل | يستخدم كمشبك أذن | ||
| الماوس: C57BL / 6-Pdgfraem1 (rtTA) Xsun / J | مختبر جاكسون | RRID: IMSR_JAX: 034459 | محفز خاص بالأرومة الليفية يقود تعبير rtTA المحفز للدوكسيسيكلين |
| الماوس: K14-H2BPAmCherry | بإذن من الدكتورة فالنتينا جريكو في جامعة | تسميات نوى الخلايا الظهارية للبشرة مع mCherry ؛ يشار إليها في النص باسم "K14-H2B-mCherry" | |
| الماوس: pTRE-H2B-GFP: STOCK Tg (tetO-HIST1H2BJ / GFP) 47EFU / J | مختبر جاكسون | RRID: IMSR_JAX: 005104 | ملصقات نوى الخلايا الليفية مع GFP عند دمجها مع Pdgfra-rtTA ومستحثة مع دوكسيسيكلين |
| متعدد الأغراض الختم التفاف | سعيد | تعزيز دفء الماوس | |
| Optixcare | VWR | MSPP-078932779 | زيوت التشحيم للعين |
| × 3 (M3 ؛ 6 مم) | Thorlabs | SS3M6 | مرفق لوحدة الصفيحة |
| الحرارية زيت | مطبق على 40x سيليكون لوحة | ||
| تسخين الصغيرة | Physitemp | HP-4M | توفر الحرارة للحيوان |
| Somnoflow مبخر إلكتروني منخفض التدفق | كينت Scientific | SF-01 | فأر التخدير |
| فراغ الشحوم | فلين Scientific | AP1095 | الأختام غطاء القرص لإدراج |
| إزالة الشعر Veet | |||
| وسادة حرارية تعميم المياه | Stryker Medical | TP700 | لإحياء الفأر بعد التصوير |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.