RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
ar
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
هنا ، نقدم طريقة لتحليل تصوير الخلايا الحية التي يمكن استخدامها لتتبع سلالات المرور 0 الخلايا الكيراتينية يدويا والتي تسمح بجمع مقاييس الانتشار ، بما في ذلك مصير انقسام الخلية ومدة دورة الخلية.
تصوير الخلايا الحية هو طريقة متطورة وصعبة إلى حد ما لدراسة سلوك الخلايا الكيراتينية في المختبر. تاريخيا ، تم التحقيق في سلوك انقسام الخلايا الكيراتينية من خلال طرق مثل التحليل النسيلي والتلوين المناعي وتحليل دورة الخلية. لا تسمح أي من هذه الطرق بتحليل سلوك الخلايا الكيراتينية على مستوى الخلية المفردة في الوقت الفعلي. على مدى العقد الماضي ، استخدمت المجموعات تصوير الخلايا الحية لتحديد الخلايا الجذعية للخلايا الكيراتينية والأسلاف الملتزمة دون الحاجة إلى وضع العلامات. تم تحديد الاختلافات في سلوك الانقسام لكل مجموعة ، ومعدل التمايز النهائي ، ومدة دورة الخلية. هنا ، يتم وصف طريقة لتصوير الخلايا الحية للخلايا الكيراتينية مع التصوير الفوتوغرافي بفاصل زمني وتحليله. يوصى باستخدام الخلايا الكيراتينية غير المارة لهذه الطريقة لتقليد السلوك في الجسم الحي عن كثب. يوفر تصوير الخلايا الحية قدرة فريدة على دراسة الخلايا الجذعية وسلوك السلف الملتزم على مستوى الخلية المفردة وتحديد مصائر الانقسام ومدة دورة الخلية بالإضافة إلى مقاييس الانتشار الأخرى.
تعد القدرة على تصور مجموعات الخلايا في المختبر في الوقت الفعلي أثناء توسعها لفترات طويلة من الزمن فائدة فريدة لتصوير الخلايا الحية. يسمح تصوير الخلايا الحية بتقييم حركة الخلية وهجرتها وتكاثرها على مستوى الخلية الواحدة. الهدف من هذا البروتوكول هو تحسين تصور مزارع الخلايا الكيراتينية عبر التصوير الفوتوغرافي بفاصل زمني ، وإنتاج مقاطع فيديو يمكن تتبعها يدويا بعد ذلك للحصول على بيانات دقيقة عن السلوك الخلوي.
وينصب تركيزنا على حركية الانتشار. من تحليل مقاطع فيديو تصوير الخلايا الحية ، يمكن توضيح أشجار النسب ، ويمكن تقييم الوقت بين الانقسامات (وكيل لمدة دورة الخلية) ، بالإضافة إلى نسب الانقسامات التي تؤدي إلى مزيد من الانقسام مقابل تمايز الخلايا الوليدة.
هناك تباين كبير من متبرع إلى متبرع عند التعامل مع الخلايا الكيراتينية الأولية والمحاولات الفاشلة المتكررة لتكاثر الخلايا. لهذا السبب ، يختار العديد من الباحثين استخدام الخلايا الكيراتينية عالية التكاثر مثل خلايا HaCaT أو الخلايا الكيراتينية لحديثي الولادة ، غالبا بعد خضوعهم لمقاطع متعددة في المختبر1. قد يكون استزراع الخلايا الكيراتينية الأولية من الجلد البالغ أو المسن لغرض تتبع النسب أمرا صعبا. ومع ذلك ، هناك مشكلات في استخدام الخلايا المنقولة من خطوط الخلايا أو من القلفة الذكرية. ينتج عن المرور المتكرر خلايا تختلف اختلافا كبيرا عن حالتها في الجسم الحي 2. علاوة على ذلك ، فقد ثبت أن خلايا HaCaT تتفاعل بشكل مختلف عن الخلايا الكيراتينية الأولية في المقايسات المتعددة3،4،5. للاستفادة من الخلايا التي تشبه إلى حد كبير نظيراتها في الجسم الحي ، يتم استخدام مرور 0 خلايا كيراتينية من المتبرعين البشريين البالغين. تظهر الخلايا الجذعية للخلايا الكيراتينية والأسلاف الملتزمة اختلافات واضحة في السلوك ، مما يسمح بتمييز المستعمرات من أي من المجموعتين عن طريق تصوير الخلايا الحية6. تم استخدام هذه القدرة الجديدة نسبيا على تصور سلوك الخلايا الكيراتينية المفردة على المدى الطويل في عدد قليل من الدراسات السابقة باستخدام تقنيات مماثلة6،7،8. يحدد هذا البروتوكول تصوير الخلايا الحية للخلايا الكيراتينية الأولية باستخدام نظام تحليل الخلايا الحية IncuCyte S3. من أشجار النسب التي يتم إنشاؤها ، يمكن تحديد نوع المستعمرة (الخلايا الجذعية مقابل السلف الملتزم) ، بالإضافة إلى مدة دورة الخلية ونسبة انقسامات التمايز.
أجريت هذه الدراسة وفقا لإعلان هلسنكي. تم الحصول على جميع الأنسجة البشرية بعد موافقة مجلس المراجعة المؤسسي بجامعة كاليفورنيا ، سان فرانسيسكو (UCSF) ، وتم الحصول على الموافقة على جميع الأنسجة المستخدمة.
1. التصوير الفوتوغرافي بفاصل زمني لمرور 0 الخلايا الكيراتينية البشرية
ملاحظة: هذا البروتوكول خاص ب IncuCyte S3 و SX5.
2. استخدام التصوير بفاصل زمني لبناء أشجار النسب وإنشاء أوراق البيانات
تنمو الخلايا الكيراتينية الأولية بطريقة نمطية ، والتي يمكن تتبعها عن طريق تصوير الخلايا الحية. يستخدم مشغل وسائط VLC لمسح التسجيلات. الوقت حتى التقسيم الأول متغير ويمكن أن يكون عدة أيام اعتمادا على خصائص المتبرع ، مثل العمر أو الحالة الصحية أو عوامل النمو الموجودة في بيئة المختبر . عند البذر الأولي ، يكون للخلايا الكيراتينية مظهر صغير مستدير (الشكل 1). بعد البذر ، عادة ما تصبح الخلايا الكيراتينية المكونة للمستعمرة مسطحة (الشكل 1). تميل هذه الخلايا الكيراتينية المسطحة إلى أن تكون أكثر قدرة على الحركة من نظيراتها غير المنقسمة (الفيديو التكميلي 1). مباشرة قبل الانقسام ، يبدو أن الخلايا الكيراتينية المسطحة تتكثف مركزيا (الشكل 1).
باستثناء التقسيم الأولي ، فإن 95٪ من الخلايا الكيراتينية التي ستنقسم (التكاثرية - P) تفعل ذلك في غضون 48 ساعة من القسمالسابق 6. تلك التي لا تعتبر متمايزة نهائيا (د) (الشكل 1) 6. تظل هذه الخلايا المتمايزة ملتصقة حتى نهاية فترة المراقبة أو حتى ترفع عن اللوحة ويتم إزالتها عند تغيير الوسائط اللاحقة. تميل الخلايا التي تتمايز إلى التوسع بمرور الوقت ، مما يؤدي إلى مورفولوجيا غير منتظمة لمستعمرة الخلايا الكيراتينية (الشكل 1). قم بتصدير مقاطع الفيديو بمجرد انتهاء فترة المراقبة وابدأ التحليل (الشكل 2).
يتم توثيق المستعمرات باستخدام عملية موحدة. يتم استخدام بادئة الفيديو التي كانت تقع فيها المستعمرة (A1 ، A2 ... ، B1 ، B2 ...) ، متبوعا برقم المستعمرة. على سبيل المثال ، سيكون A2-6 فيديو A2 ، مستعمرة 6. يبدأ التحليل بتتبع النسب. تقدم سريعا إلى نهاية الفيديو لتحديد المستعمرات ، ثم ارجع إلى بداية فترة الملاحظة لتحديد الخلية الأصلية المكونة للمستعمرة. تتبع الطوابع الزمنية لجميع الأقسام عند حدوثها وقم بإنشاء مخطط متفرع يدويا ، وتتبع أكبر عدد ممكن من الأجيال بدقة (الشكل 3). في النهاية ، لم يعد من الممكن تتبع انقسامات الخلايا بدقة بسبب الكثافة الخلوية (يحدث هذا عادة في حوالي الجيل 5-7 ، اعتمادا على ما إذا كانت المستعمرة نشأت من خلية جذعية مقابل سلف ملتزم). في الأجيال اللاحقة ، غالبا ما تندمج المستعمرة مع مستعمرة أخرى ، أو تخرج المستعمرة عن الشاشة. في هذه المرحلة ، ضع علامة على آخر خلية قابلة للتتبع على أنها U (لا يمكن تعقبها). التقط دائما لقطة شاشة للمستعمرة التي يتم تتبعها (يمكن القيام بذلك باستخدام ميزة اللقطة على VLC) وقم بتمييز المستعمرة باستخدام التسمية الموضحة أعلاه. تأكد من تسمية لقطة الشاشة بتسمية موحدة ، بما في ذلك الفيديو المحدد الذي تم تحليله ورقم المستعمرة الذي يمكن مطابقته مع لقطة الشاشة.
بمجرد إنشاء الرسم التخطيطي الفرعي ، يمكن نقل البيانات إلى ورقة انتشار أو "ورقة خضراء" (ملف تكميلي 1). تحتوي الورقة الخضراء على نفس الملصق لكل مستعمرة يتم تتبعها عبر مخطط فرعي. لتحديد الأجيال بسهولة ، يتم تبديل إبرازات الألوان بين الأجيال. يشير الوقت 1 من الجيل 1 إلى الفترة من طلاء الخلايا إلى وضعها على مجهر الفاصل الزمني. في الملف التكميلي 1 ، الوقت 1 من الجيل 1 هو 24 ساعة ، حيث يتم وضع الخلايا على الجهاز بعد 24 ساعة من الطلاء. يمثل الوقت 2 المدة حتى تخضع الخلية للانقسام الأول. تذكر أن الطابع الزمني في مقاطع الفيديو لا يأخذ في الحسبان 24 ساعة إضافية ، لذا يجب إضافة الساعات يدويا في كل جيل. عند نسخ البيانات من الرسم التخطيطي الفرعي إلى الورقة الخضراء ، أضف دائما 24 ساعة إلى وقت الأقسام لأن الطابع الزمني الذي يوفره الجهاز لا يأخذ في الاعتبار الوقت الذي يسبق بدء التسجيل. ΔT هي مدة دورة الخلية. معظم الدراسات6،8 لا تتضمن ΔT للجيل الأول في التحليلات ، لأنها دائما أطول بكثير من تلك الخاصة بالأجيال اللاحقة ومتغيرة للغاية ، مما يؤدي إلى تحليلات منحرفة.
بمجرد إنشاء الورقة الخضراء ، يمكن للمرء تحديد المستعمرات التي تنشأ من الخلايا الجذعية وأيها تنشأ من أسلاف ملتزمة. تعتبر المستعمرات التي تظهر انقسامات تكاثرية في الغالب (الشكل 1) وتستمر حتى نهاية فترة المراقبة مستعمرات الخلايا الجذعية6. تعتبر المستعمرات التي تتمايز نهائيا (الشكل 1) خلال فترة المراقبة مستعمرات سلفا ملتزمة6. يمكن بعد ذلك حساب متوسط ΔT لمستعمرات الخلايا الجذعية ومستعمرات السلف الملتزمة ، على التوالي. بقسمة نسبة الأقسام D على إجمالي التقسيمات ، يمكن للمرء أن يحسب نسبة أقسام التمايز ، إما مع جميع الأقسام المجمعة للخلايا الجذعية / مستعمرات السلف الملتزمة ، على التوالي أو حسب الجيل. الورقة الخضراء هي طريقة مفيدة لتنظيم البيانات للحصول على المعلومات بكفاءة وتتطور اعتمادا على البيانات والإحصاءات اللازمة لأهداف الدراسة.

الشكل 1: التغييرات في مورفولوجيا الخلايا الكيراتينية التي أدت إلى انقسام الخلايا ومصطلحات الانقسام. تتقدم الخلايا الكيراتينية من خلال تسلسل نمطي للتغيرات المورفولوجية التي تؤدي إلى انقسام الخلية. يصور هذا الشكل خلية كيراتينية تمر بهذا التسلسل من الأحداث بمرور الوقت. الخلايا الفردية التي على وشك الانقسام متحركة وتأخذ في البداية مورفولوجيا مسطحة وتصبح مكثفة مركزيا قبل الانقسام مباشرة. تنقسم الخلايا الوليدة التي ستستمر في التكاثر في غضون 48 ساعة من إنشائها وإلا فإنها تعتبر متمايزة نهائيا. شريط المقياس 400 ميكرومتر. تم إنشاؤه في BioRender. غديالي ، ر. (2025) https://BioRender.com/k40e714 الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: تصدير البيانات من مجهر الفاصل الزمني. دليل حول كيفية تصدير البيانات من الجهاز. تم إنشاؤه في BioRender. غديالي ، ر. (2024) BioRender.com/x99d452 الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3. مخطط فرع السلائف (شجرة النسب) لإبلاغ إنشاء الأوراق الخضراء. مثال على شجرة النسب ، عادة ما تكون مرسومة باليد. المختصرات: h: ساعات، م: دقيقة. تم إنشاؤه في BioRender. غديالي ، ر. (2025) https://BioRender.com/wbt7z8x الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
ملف تكميلي 1. أمثلة على أوراق البيانات (الورقات الخضراء) لبيانات تصوير الخلايا الحية غير المنشورة. مثال على الورقة الخضراء التي تحتوي على بيانات غير منشورة. الرجاء النقر هنا لتنزيل هذا الملف.
فيديو تكميلي 1. مثال على فيديو تصوير الخلايا الحية للخلايا الكيراتينية. فيديو تصوير الخلايا الحية بكثافة خلية مناسبة لتتبع مستعمرات الخلايا الكيراتينية الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.
اي.
هنا ، نقدم طريقة لتحليل تصوير الخلايا الحية التي يمكن استخدامها لتتبع سلالات المرور 0 الخلايا الكيراتينية يدويا والتي تسمح بجمع مقاييس الانتشار ، بما في ذلك مصير انقسام الخلية ومدة دورة الخلية.
تم دعم هذا العمل من قبل جائزة مراجعة الجدارة رقم I01 CX001816 من الولايات المتحدة (الولايات المتحدة) قسم شؤون المحاربين القدامى ، العلوم السريرية ، خدمة البحث والتطوير (CSRD). لا تمثل المحتويات وجهات نظر وزارة شؤون المحاربين القدامى الأمريكية أو حكومة الولايات المتحدة. نشكر الدكتور مايكل روزنبلوم على تزويدنا بإمكانية الوصول إلى مجهر الفاصل الزمني لإجراء تجاربنا.
| لوحة قفل صورة البئر 96 | سارتوريوس | BA-04856 | توصية بميكرولوح متوافقة مع الجهاز إذا كنت تستخدم لوحة بئر 96. |
| صفيحة 24 بئر | كورنينج | 3524 | توصية بميكرولوح متوافقة مع الجهاز إذا كنت تستخدم لوحة 24 بئر. |
| أمفوتيرسين B، 50 مل | كورنينج | 30-003-CF | تخفيف إلى 5 مرات (يأتي بسعة 100x) ل5 ضعف PSA - 1x لتغييرات الوسائط |
| إبيلايف، 50 مل | جيبكو | MEP1500CA | أضف S7، واعتبر البريموسين |
| إنكوسايت S3 | سارتوريوس | 4637 | Imager (بدائل مقبولة في Zoom/SX5) |
| البنسلين/ستريبتومايسين، 100 مل | كورنينج | 30-002-Cl | مخفف إلى 5x (يأتي بسعة 100x) |
| بريموسين | إنفيفوجين | ANT-PM-05 | 1 مل لكل 500 مل من الوسائط |
| الملحق S7 | جيبكو | S0175 | تمت إضافته إلى الحياة الفوقية |