个别的多巴胺神经元的分离或用直接或间接的免疫组织化学的腹侧被盖区,使用激光捕获显微切割证实。对于使用红外激光从玻璃载片隔离的组织,并从用红外和紫外激光的组合膜载玻片参数进行了讨论。
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个别的多巴胺神经元的分离或用直接或间接的免疫组织化学的腹侧被盖区,使用激光捕获显微切割证实。对于使用红外激光从玻璃载片隔离的组织,并从用红外和紫外激光的组合膜载玻片参数进行了讨论。
激光捕获显微切割(LCM)用于分离单个细胞或从组织切片的组织的精确解剖区域的人口集中在显微镜载玻片上。当与免疫组织化学结合,LCM可以用来隔离基于特定蛋白质标记单个细胞类型。在这里,液晶显示模块技术进行说明,收集的多巴胺神经元直接标记酪氨酸羟化酶免疫组织化学和用于容纳使用间接酪氨酸羟化酶免疫组在邻近那些用于LCM一节中的腹侧被盖区的区域中的多巴胺神经元的分离的特定人口。一个红外(IR)激光捕获用于两个解剖单个神经元,以及腹侧被盖区离开玻璃载玻片和到一个LCM盖进行分析。用100%乙醇和二甲苯的组织完全脱水是至关重要的。红外激光捕获和紫外(UV)cutti组合纳克激光被用于使用的PEN膜的幻灯片时,以分离单个的多巴胺神经元或腹侧被盖区。笔膜滑动在载玻片上具有显著优势,因为它提供了更好的一致性在捕获和收集单元,被更快收集大块的组织,是在脱水和结果较少依赖于完全除去从滑动的组织。虽然移除大面积的组织从载玻片是可行的,这是相当耗费更多的时间,并经常留下一些残余组织。这里显示的数据表明,可以使用这些程序的定量PCR测量得到的足够数量和质量的RNA。尽管RNA和DNA是最常见的分离分子从组织和细胞中收集与微小RNA,蛋白质和DNA的表观遗传变化的LCM,分离和测定也可从增强的解剖和蜂窝分辨率有益于使用LCM获得的。
所有组织由细胞的杂合人口。这是特别相关的脑组织中,包括由不同类型的神经胶质细胞(少突胶质细胞,小胶质细胞和星形胶质细胞)的包围各种形态和/或neurochemically明显的神经元。此外,不同的区域在大脑中,如皮质或脑干核的区域,具有特定的功能。因此,能够将分离的细胞或非常小的解剖学不同的区域的特定人群,当与分析技术( 即 ,Q-PCR,微阵列,RNA测序,和蛋白质组学)结合时,能显着提高各种生物过程的理解。 LCM是一种技术,提供来隔离非常离散的解剖区域或特定的细胞从组织显微镜载玻片上,提供一个更均匀的来源为各种分子,如RNA,微小RNA,DNA和蛋白质的进一步分析的能力。
吨“>自从首次引入的LCM,几种不同的方法已被用来从组织1-3 microdissect细胞。最早的方法包括在幻灯片上直接附着组织的使用红外(IR)激光器和热塑性膜和非使用紫外(UV)激光切割分离的细胞或组织,并收集到一个管接触的方法。接着,LCM已经成功地用于在多种组织和细胞类型,并显示为与隔离各种分子的用于下游分析兼容包括RNA,微小RNA,DNA和蛋白质,包括酶的活性1,4-7这里LCM是使用一个LCM系统,其使用一切割UV激光和用于切割周围的细胞或组织,并将其附加到一个捕获IR激光器证明LCM帽上。该LCM系统采用两个红外捕获激光熔化的塑料薄膜上的帽上,重视的细胞对塑料薄膜和从T中删除所述感兴趣的细胞或组织他组织具有去除帽( 图1)。另外,在使用红外激光组合,UV激光可用于切出的组织或从组织固定在载玻片上,用膜,然后通过附加的组织,以使用IR激光( 图2)的LCM帽分离感兴趣的细胞。这些技术的简要概述图1和2中找到。关于该技术的几个变型被描述于任一隔离用直接荧光免疫组织化学和一个用于组织的基础上的特定蛋白质的表达的区域的隔离的间接免疫组化制导技术特定的细胞。具体地,示出从黑质和腹侧被盖区和RNA从新鲜,冷冻的脑组织的随后分离的隔离多巴胺神经元的分离。作为RNA的是最不稳定的测量分子的(相对于DNA或蛋白质),STEPS帮助保存RNA的完整性都包含与RNA上的所获得的数量和质量的显示的数据。
注:从小鼠脑组织使用符合卫生指南实验动物的护理和使用的国家机构,并研究方案被批准的机构动物护理和使用委员会在密西西比州立大学。
1.准备幻灯片和组织
2.组织准备激光捕获 - 快速酪氨酸羟化酶免疫的免疫活性细胞的直接激光捕获
3.组织准备激光捕获 - 酪氨酸羟化酶免疫的免疫反应区的间接激光捕获
4.使用激光捕获显微切割系统
注:LCM应用程序有10个工具条和2个窗口控制显微切割的过程。工具栏:1.显微镜,2捕获激光,3.激光切割4.研究,5.导航,6材料,7捕获组,8显微切割,9字体,10注解。 Windows系统:1.实时视频和2路线图。
个人多巴胺神经元5.激光捕获显微切割掉硅烷准备幻灯片
个人多巴胺神经元6.激光捕获过PEN膜幻灯片
7.硅烷准备幻灯片捕获的腹侧被盖区
8.捕获从PEN膜幻灯片的腹侧被盖区
9.隔离的RNA
在图6和7的显微照片表明个别多巴胺神经元的分离的功能。当前解剖分辨率为大约5-10微米的作为能够始终如一地产生在LCM的最小斑点尺寸帽以分离细胞。对于特定细胞类型的分离的唯一限制是可视化的细胞的能力。虽然LCM能够隔离单个多巴胺神经元,相邻的未标记细胞的部分污染最可能发生。因此,最后的样品是浓集多巴胺神经元,而不是多巴胺神经元的纯群体。这一技术也能够分离组织的小区域,如大脑内的离散的细胞核或区域如图所示与腹侧被盖区的隔离。以前的出版物已经表明在脑组织中此使用以及从正常组织5,11-隔离病理组织。
图9)。 RNA的质量减少来自组织的RNA样本免疫后用于LCM具有较低完整性(RIN不可用),然后加入丙酮固定(RIN 2.6)中相比,全脑的RNA(RIN 8.2),为可以通过在一个相对减少可见所述的rRNA S28峰相比,S18峰高度。然而,该RNA保持18S和28S频带和基因表达可以用Q-PCR来测量。
图10A)中分离。以测量的RNA量与Q-PCR,一系列的全脑的RNA和RNA从多巴胺神经元的浓度逆转录和β肌动蛋白基因使用Q-PCR如前所述5进行测定。基于这些测量,3.55,6.82和20.58微克/微升的浓度是从50,100和200的多巴胺神经元,分别( 图10B)来计算。
来演示如何多巴胺神经元的隔离比较整个诉隔离与LCM entral被盖区,多巴胺神经元特异性基因(Nurr1的,酪氨酸羟化酶和多巴胺转运体),测定用Q-PCR在这两个不同类型的样品和比较β肌动蛋白( 图11)的表达。因为是与感兴趣的基因的较高浓度下产生的(C T)的值,在ΔC 吨减少表示相对于β肌动蛋白的多巴胺神经元的基因表达增加。这说明了如何从个人的多巴胺神经元的分离浓缩物中的多巴胺神经元特异性基因的表达。在腹侧被盖区的样品,多巴胺神经元特异性基因稀释了作为其他细胞(非多巴胺能神经元和神经胶质细胞)也将被收集表达β肌动蛋白,但不表达的多巴胺神经元的基因。


图2.激光捕获使用红外线(IR)激光捕获和紫外(UV)激光切割,为了获得更大的组织区域或便于使用紫外激光的细胞的回收,组织被安装在与膜滑动连接沿着弯道的外侧(PEN膜幻灯片)的幻灯片。 LCM的帽放置在吨他组织和IR捕获激光被用来熔化帽膜和附加组织到LCM盖(步骤1和2)。紫外激光切割,然后用通过滑动膜和组织(步骤3和4),这样,当帽被去除的组织被从幻灯片除去残留在LCM帽(步骤5)来切断。

图3.激光捕获显微切割系统的路线图。这激光捕获显微切割系统具有3张幻灯片的时间空间。当载玻片装入显微镜中,产生低倍率路线图的图像对每个幻灯片。路线图图像上选择一个区域移动实时图像窗口的区域。出于演示的目的,鼠标中脑被划分为10微米节到3张幻灯片。第一滑动被标记为酪氨酸羟化酶immunoreactivi用二氨基联苯胺作为发色(A)TY。部分被安装在任一硅烷制备载玻片(B)或PEN膜幻灯片(℃)。这两个幻灯片采用了快速荧光酪氨酸羟化酶免疫组化标记。 (C)中箭头表示的PEN膜的玻璃载片上的附着。该境外任何组织可以收集与LCM。

图4.使用红外激光捕获的捕获红外激光被用来熔化LCM帽膜到组织附着到LCM盖和从组织的其余部分中取出。红外激光捕获必须以足够的力量来融化LCM盖膜充分接触下层组织和搏命。上面的图片展示了当激光不足以熔化膜到所述滑动件(左两个点)。当融化膜接触载玻片,厚厚的黑色轮廓可以看出(右点)。激光的强度可以通过改变功率(3-100毫瓦),脉冲(100-1,000,000微秒)和#命中激光器进行调整。另外,反复的IR激光器的烧成在同一地点也可以进一步熔融膜。需要红外激光的目标进行调整,随时LCM盖被移动或当物镜被改变。比例尺= 100微米。

图5.使用紫外激光切割,紫外激光切割用于通过PEN膜和组织切割。在使用前需要削减通过膜和组织需要被确定,因为UV激光可损害组织的最小强度。以上的三个点不同的紫外激光强度(箭头)显示与左光点尺寸足够10微米的部分,中间点为较厚部分和右侧的点表明UV激光强度太高。比例尺= 100微米。 请点击此处查看该图的放大版本。

图使用红外激光酪氨酸羟化酶阳性神经元6.直接隔离。多巴胺神经元的酪氨酸羟化酶(A)快速荧光标记后显示。当IR激光器进行烧成熔化 在这些神经元(D)中的LCM帽膜,除去盖的拾取这些细胞离滑动件(B,E)的。这些神经元可以被可视化为附着到LCM盖(C,F)。比例尺= 250微米。=“https://www.jove.com/files/ftp_upload/52336/52336fig6large.jpg”目标=“_空白”>点击此处查看该图的放大版本。

图从PEN膜幻灯片使用红外和紫外激光器酪氨酸羟化酶阳性神经元7.直接隔离。酪氨酸羟化酶标记神经元以上(A)所示。这些神经元可被附连到使用IR激光的LCM盖和切断从使用紫外激光(B)的在PEN膜滑动。比例尺= 250微米。 请点击此处查看该图的放大版本。

图8.间接使用酪氨酸羟化酶免疫反应性的腹侧被盖区的隔离。在腹侧被盖区的多巴胺神经元的位置使用标准免疫组织化学技术(A和E)中的可视化中的一节。此免疫标记的部分被用作模板来定位腹侧被盖区中的未染色相邻部分(B和F)。使用UV激光器,腹侧被盖区附着到LCM帽与红外激光器和切断从与紫外激光(C和D)滑动并且被示出附连到的HS LCM盖(D)中 。腹侧被盖区,从硅烷制备载玻片仅使用红外激光分离还示出连接到一个宏帽(FK)。注意,一个以上的尝试,需要对收集大部分的组织从该区域(比较G和 J)。比例尺= 500微米。PLOAD / 52336 / 52336fig8large.jpg“目标=”_空白“>点击此处查看该图的放大版本。

图9. RNA的质量。代表电泳和市售全脑的RNA(A)和RNA的分离部分丙酮固定和LCM(B)的后或快速荧光酪氨酸羟化酶免疫组织化学及LCM(C)的相关联的凝胶图像。虽然RNA质量降低处理用于免疫组织化学,比起全脑的RNA区段,所述电泳表明大部分完整的RNA基于所述rRNA的S18和S28中的峰的存在。全脑RNA浓度为6.487微克/微升8.2一个RIN。丙酮固定组织RNA浓度为5.036微克/微升用2.6 RIN。免疫组化后ħRNA获得广告4.474皮克/微升和RIN浓度不可用。

图10.核糖核酸数量。为了确定在与LCM获得的神经元的RNA的量,RNA浓度的标准曲线是使用fluorospectrometer和Q-PCR技术制备。为fluorospectrometer测量(A)中,较大的曲线图示出了较高范围的RNA量和小图显示了该测定的灵敏度下降到10微克/微升。从50,100和200的多巴胺神经元获得的RNA的浓度为17.3,24.8和50.9微克/微升,分别。使用Q-PCR来测量RNA的量(B)中 ,RNA的浓度为50,100和200的多巴胺神经元得到的是3.55,6.82和20.58微克/微升,分别。
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的多巴胺神经元特异性基因的个体的多巴胺神经元的分离图11浓度的影响。在(C T)(ΔCT)的多巴胺神经元特异性基因(Nurr1的,酪氨酸羟化酶和多巴胺转运体)和β-actin之间在多巴胺神经元的样品的差在腹侧被盖区分离的LCM相比在整个腹侧被盖区的解剖表达被示出。因为是与感兴趣的基因的较高浓度下产生的(C T)的值,在ΔC 吨减少表示相对于β肌动蛋白作为其他细胞(非多巴胺能神经元和神经胶质细胞)的多巴胺神经元的基因表达的增加将收集表达β肌动蛋白,但不表达的多巴胺神经元的基因的腹侧被盖区中的样品。
LCM是一个功能强大的技术为细胞或从组织切片的组织的区域的离散种群上的显微镜载玻片和RNA的,微小RNA,DNA和蛋白质的随后分离的夹层。使用高通量技术,如微阵列,下一代测序的RNA,DNA和蛋白组学的后生分析与分析结合使用LCM正变得越来越普遍,这些技术的灵敏度提高,需要原料的量减少8-12。用LCM,一个较好的解剖分辨率实现为一个样本,并从这些样品的下游措施的认识大大提高。一个警告与LCM是它提供了所关注的细胞,但不一定是信元的纯群体的浓缩试样。的精度的限制意味着将有来自相邻组织部分污染。然而,这种技术确实集中感兴趣的细胞尽量减少与周围组织和细胞相关效应和最大程度地在感兴趣的细胞中的实验效果。
直接与间接免疫组化
由于LCM目前利用主要用于隔离和RNA的测量,保持完好的RNA是一个非常重要的标准。维持RNA的完整性是使用间接免疫组织化学的背后的主要理由,引导组织解剖中去除的必要性,以直接染色的组织可降解的RNA( 图10)。当实验问题,但是,需要的细胞,如多巴胺神经元的特定人群的隔离,直接荧光免疫是必需的。使用快速免疫组织化学标记的协议可在手术过程中的RNA的降解最小化。短的温育时间是由于使用了高浓度的初级和次级抗的机构,浓度在10-20倍,比什么是必要的以2小时培养的常规免疫较高。然而,如果较长的温育时间是必需的,棕色和Smith使用高盐缓冲液来抑制RNA降解,将获得良好的品质的RNA与长孵育时间(达20小时)13。如果存在的组织的标识和获取访问之间需要一个LCM系统大量的时间这种方法也可使用。
PEN膜,硅烷准备和无涂层玻璃幻灯片-幻灯片的选择
为LCM使用未涂覆的玻璃载片已经报道14。在我们的实验室,硅烷制备幻灯片已经被发现是一个最佳的选择,因为该涂层充分地附着在组织到滑动用于免疫组织化学未经组织的损失,但仍允许用于连接组织的到LCM盖和除去从滑动。无涂层的载玻片有表现出一定的组织损失的免疫程序。如果间接免疫组化的情况下,然而,组织滞留变得不再是一个问题。用适当的脱水,捕获细胞或组织脱硅烷制备载玻片尚未一个问题。每个的各种方法,以在本文所述的分离的神经元或脑区都有优点和缺点。对于个别的多巴胺神经元的隔离,利用硅烷制备载玻片具有更好的光学系统的优点,并且比在PEN膜幻灯片便宜。的缺点是,有时捕获细胞可以是困难的,如果有足够的脱水(见下文)和某些组织可能会留在滑动。的PEN膜的幻灯片的优点是,利用红外激光和紫外激光的组合确保了多巴胺的神经元将被收集。失败来收集从PEN膜幻灯片细胞几乎不会发生的,因为它是较少依赖于脱水比载玻片上。一个附加的优点是紫外激光可以用于更接近于感兴趣的神经元的形状,相比于圆形用于捕获神经元关的玻片与红外激光器。对于组织区域的隔离,PEN膜幻灯片远远优于并证明所增加的成本。这种做法的结果完全除去所有切出在膜组织的,比单独使用IR激光和更厚的组织切片可以收集捕获了大面积的组织的速度要快得多。仅使用IR激光器要求在LCM帽膜完全熔化在整个组织区域。此外,收集不全的组织是典型的,通常需要多次尝试。虽然这需要比从PEN膜滑动分离组织更长,如果可用的组织已经在载玻片或UV激光不可用,这是一个可行的选择,因为大多数的组织可以收集( 图8J)。
ove_content“> 关键步骤在100%乙醇温育是最重要的步骤之一。为了从硅烷制备载玻片收集细胞的组织的完全脱水是必需的。因此,不除去任何的水,这与100%的乙醇孵育大多关联,将影响到拾取单元从幻灯片的能力。为了解决这个问题,经常改变的100%的乙醇溶液作为从前面的洗涤步骤可影响脱水的空气或转移吸收的水。另外,分子筛用于吸收任何污染。该LCM系统最好应设在一个小房间里用除湿机,以保持较低的湿度条件。
良好的冰冻切片是正确的LCM关键。部分必须平,在最小化的组织褶皱。折叠在组织会增加的距离LCM盖之间,并防止它从接触吨他组织。然后变得难以膜盖充分熔融到组织上。对于载玻片,典型地部分厚度必须是6和12微米之间。较厚的部分可以被捕获与PEN膜的幻灯片。
LCM提供了技术能力,从显微镜玻片使组织非常精确的解剖和细胞。相比的组织片毛解剖这极大地增加了进一步分析的分辨率。虽然,LCM可以是时间和劳动力密集型的,它不需要大量的培训或专业知识,并配合其他高通量技术时,可以大大增强的生物过程的理解,当离散的细胞或解剖区域被使用。
提交人声明,他们没有竞争的经济利益。
这项工作由美国国家心理健康研究所 (1R15MH084209 - 01A1)、美国国家神经疾病和中风研究所 (R21NS058375-01A2) 和美国国家科学基金会 (DBI0723080 07070646) 资助。
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Veritas 激光捕获显微切割系统 | Life Technologies,纽约州格兰德岛 | 新型号现已销售 | |
| CapSure Macro LCM Caps | Life Technologies,纽约州格兰德岛 | LCM0211 | |
| CapSure HS LCM Caps | Life Technologies,纽约州格兰德岛 | LCM0213 | |
| PEN 膜载玻片 | Life Technologies,纽约州格兰德岛 | s4651 | |
| 硅烷制备载玻片 | Sigma-Aldrich,密苏里州圣路易 | S4651 | |
| 95% 不含乙醇-RNase | 的 Sigma-Aldrich,密苏里州圣路易 | E7148 | |
| 100% 不含乙醇-RNase | 的 Sigma-Aldrich,密苏里州圣路易 | E7023 | |
| 不含 RNase 的 Triton | Sigma-Aldrich,密苏里州圣路易 | T8787 | |
| 分子筛 | EDM Millipore,马萨诸塞州比尔里卡 | MX1583D | |
| 抗酪氨酸羟化酶抗体 | EDM Millipore,马萨诸塞州比尔里卡 | Ab152 | |
| Alexa Fluor 488 山羊抗兔 IgG | Life Technologies,格兰德岛,纽约 | A-11008 | |
| 2100 生物分析仪 | 安捷伦科技公司,加利福尼亚州圣克拉拉 | G2939AA | |
| Stratagene MX 3005P | 安捷伦科技公司,加利福尼亚州圣克拉拉 | 401513 | |
| Nanodrop 3300 荧光光谱仪 | Thermo Scientific | ||
| Quant-iT RiboGreen | Life Technologies,格兰德岛,纽约 | R11490 | |
| RNaseZap | Life Technologies,格兰德岛,纽约 | AM9780 |
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