Dieses Protokoll beschreibt die Verwendung von Multiphotonen - Mikroskopie ausgedehnte Zeitraffer-Bildgebung von mehrzelligen Interaktionen in Echtzeit durchzuführen, in vivo auf Einzelzellauflösung.
Methodenartikel
Dieses Protokoll beschreibt die Verwendung von Multiphotonen - Mikroskopie ausgedehnte Zeitraffer-Bildgebung von mehrzelligen Interaktionen in Echtzeit durchzuführen, in vivo auf Einzelzellauflösung.
In der Tumormikroumgebung interagieren Wirtsstromazellen mit Tumorzellen, um die Tumorprogression, Angiogenese, Tumorzellverbreitung und Metastasierung zu fördern. Multizelluläre Wechselwirkungen in der Mikroumgebung des Tumors können zu vorübergehenden Ereignissen führen, einschließlich der gerichteten Motilität der Tumorzellen und der Gefäßpermeabilität. Bei der Quantifizierung der vaskulären Permeabilität von Tumoren wurden häufig Endpunktexperimente verwendet, um die Extravasation von Gefäßfarbstoffen zu messen. Aufgrund der transienten Natur multizellulärer Wechselwirkungen und der vaskulären Permeabilität kann die Kinetik dieser dynamischen Ereignisse jedoch nicht erkannt werden. Durch die Markierung von Zellen und Gefäßen mit injizierbaren Farbstoffen oder fluoreszierenden Proteinen hat die hochauflösende Intravitalmikroskopie im Zeitraffer die direkte Echtzeit-Visualisierung von vorübergehenden Ereignissen in der Tumormikroumgebung ermöglicht. Hier beschreiben wir eine Methode zur Verwendung von Multiphotonenmikroskopie zur Durchführung einer erweiterten intravitalen Bildgebung in lebenden Mäusen, um die multizelluläre Dynamik in der Tumormikroumgebung direkt sichtbar zu machen. Diese Methode beschreibt zelluläre Markierungsstrategien, die chirurgische Präparation eines Brusthautlappens, die Verabreichung von injizierbaren Farbstoffen oder Proteinen mittels Schwanzvenenkatheter und die Aufnahme von Zeitrafferbildern. Die mit dieser Methode erhaltenen Zeitraffersequenzen erleichtern die Visualisierung und Quantifizierung der Kinetik zellulärer Ereignisse der Motilität und Gefäßpermeabilität in der Tumormikroumgebung.
Verbreitung von Tumorzellen von der primären Mammatumor wurde nicht nur Tumorzellen gezeigt einzubeziehen, aber Host stromalen Zellen, einschließlich Makrophagen und Endothelzellen. Darüber hinaus ist Tumorgefäße mit einer erhöhten Permeabilität 1 abnormal. Somit bestimmen, wie Tumorzellen, Makrophagen und endothelialen Zellen in Wechselwirkung treten Gefäßpermeabilität und Tumorzell intravasation in dem primären Tumor-Mikroumgebung zu vermitteln, ist wichtig für das Verständnis der Metastasierung. die Kinetik der vaskulären Permeabilität, Tumorzelle intravasation und dem darunterliegenden Signalisierungsmechanismus von mehrzelligen Interaktionen im Tumormikroumgebung zu verstehen, können wichtige Informationen bei der Entwicklung und Verabreichung von Antikrebstherapien bereitzustellen.
Die primäre Mittel der Tumor vaskuläre Permeabilität in vivo zu studieren die Messung von extravaskulärem Farbstoffe wie Evans - Blau 2, hochmolekulare Dextrane (155 kDa) wurde3 und Fluorophor oder Radiotracer-konjugierte Proteine (einschließlich Albumin) 4 in festen Zeitpunkten nach der Injektion des Farbstoffes. Fortschritte in der Mikroskopie, Tiermodelle und Fluoreszenzfarbstoffe haben die Visualisierung von zellulären Prozessen und vaskuläre Permeabilität in lebenden Tieren durch Intravitalmikroskopie 5 aktiviert.
Live - Tierbildgebung mit dem Erwerb von statischen Bildern oder kurzen Zeitraffer-Sequenzen über mehrere Zeitpunkte nicht für das Verständnis von dynamischen Ereignissen im Tumormikromilieu 6,7 erlauben. Tatsächlich statische Bildaufnahme über den Verlauf von 24 Stunden gezeigt , dass Tumorgefäße undicht jedoch die Dynamik der vaskulären Permeabilität wurde 6 nicht beobachtet. So fängt längere kontinuierliche Zeitraffer-Bildgebung bis zu 12 Stunden, um die Kinetik der dynamischen Ereignissen im Tumormikromilieu.
Dieses Protokoll beschreibt die Verwendung von erweiterten Zeitraffer multiphotauf Intravitalmikroskopie dynamische vielzelligen Ereignisse in der Tumor-Mikroumgebung zu studieren. Mehrere Zelltypen in der Tumor-Mikroumgebung mit injizierbaren Farbstoffen markiert oder mit transgenen Tieren exprimieren fluoreszierende Proteine verwenden. einen Schwanzvenenkatheter Gefäß Farbstoffe oder Proteine verwendet, kann nach dem Start der Bildgebung injiziert werden kinetischen Daten von mehrzelligen Ereignisse im Tumormikromilieu zu erwerben. Für Live-Cell-Imaging wird die Brusttumor durch die chirurgische Vorbereitung einer Hautlappen ausgesetzt. Bilder werden für bis zu 12 Stunden erworben 8 eine Multiphotonen - Mikroskop ausgestattet mit mehreren Photovervielfacherröhren (PMT) Detektoren. Durch die Verwendung von geeigneten Filtern ermöglicht eine Subtraktion Algorithmus 4 PMT Detektoren 5 Fluoreszenzsignale im Tumormikromilieu zu erwerben gleichzeitig 9. Hochauflösende Multiintravitalmikroskopie erfasst einzelne Zelle auflösende Bildgebung von Tumor-Stroma-Interaktionen im Tumormikromilieu, zu einem besseren führenden uERSTÄNDIGUNG der vaskulären Permeabilität und Tumorzell intravasation 10-13. Insbesondere offenbart verlängerte intravitalAbbildungs stark lokalisierten, transient Gefäßpermeabilität Ereignisse , die selektiv an den Stellen der Interaktion zwischen einer Tumorzelle, einem Makrophagen und einer Endothelzelle (definiert als der Tumor - Mikroumgebung der Metastasierung, TMEM 14) 13 auftreten. Weiterhin tritt Tumorzelle intravasation nur an TMEM und räumlich und zeitlich mit Gefäßpermeabilität 13 korreliert. Einzelne Zell Auflösung der Dynamik dieser Ereignisse wurde möglich durch die Verwendung erweiterter Zeitraffer-Multiphotonen-Mikroskopie von fluoreszenzmarkierten Zellen im Tumormikromilieu.
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Alle beschriebenen Verfahren müssen mit den Richtlinien und Vorschriften für den Einsatz von Wirbeltieren, einschließlich der vorherigen Zustimmung des Albert Einstein College of Medicine Institutional Animal Care und Use Committee entsprechend durchgeführt werden.
1. Erstellen von fluoreszenzmarkierten Tumoren und Tumor-assoziierten Makrophagen
2. Mikroskopaufbau und Imaging Vorbereitung
Hinweis: Dieses Verfahren beschreibt den Aufbaufür intravital Bildgebung auf einem Multi Mikroskop 8.
3. Herstellung von Schwanzvenenkatheter und Reagenzien für die Injektion während der Bildgebung
4. Einsetzen des Verweil Schwanz Venenkatheter
5. Hautlappen chirurgischen Eingriff Expose die Brusttumor
6. Vorbereitung der Tiere für die Mikroskopie
7. Bildaufnahme und Injektion von Fluorescent Farbstoffe und injizierbare Proteine
8. Euthanasie
9. Bildverarbeitung
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Erweiterte Zeitraffer-Mikroskopie ermöglicht einzelne intravital Zellauflösende Bildgebung von mehrzelligen Prozesse im Tumormikromilieu. Durch fluoreszenz Markierung von Tumorzellen, Makrophagen, den vaskulären Raum und Visualisieren des Kollagenfasernetzwerk der zweiten Harmonischen Erzeugungssignal, mehrere Kompartimente in der Tumor-Mikroumgebung verwendet werden gleichzeitig während der Bildgebung verfolgt. Tumorzellen mit fluoreszierenden Proteinen markiert können in transgenen Mäu...
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Zelluläre Interaktionen, die sich spontan in der Tumor-Mikroumgebung auftreten können, auf Veränderungen in der Tumorzellbeweglichkeit und intravasation führen. Hochauflösende intravital Bildgebung von lebenden Tumorgewebe ermöglicht die Visualisierung von mehrzelligen Dynamik , die hochtransienten 10,13,24 sein kann. End-Punkt in - vivo - Tests oder Zeitraffer-Bilder mit diskreten Zeitpunkten erworben wesentlichen Informationen über die molekularen Mechanismen von Prozessen in der Tumor - M...
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Die Autoren haben nichts zu offenbaren.
Diese Arbeit wurde durch das Department of Defense Breast Cancer Research Program unter Verleihungsnummer (ASH, W81XWH-13-1-0010), NIH CA100324, PPG CA100324 und dem Integrated Imaging-Programm unterstützt.
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| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 155 kDa Dextran-Tetramethylrhodamin-Isothiocyanat | Sigma Aldrich | T1287 | rekonstituiert bei 20 mg/ml in 1x PBS |
| 70 kDa Dextran-Texas Red | Life Technologies | D-1830 | rekonstituiert bei 10 mg/ml in 1x PBS |
| 10 kDa Dextran-Fluorescein-Isothyocyanat | Sigma Aldrich | FD10S | rekonstituiert bei 20 mg/ml in 1x PBS |
| Qdot 705 ITK Amino (PEG) Quantum Dots | Leben Technologien | Q21561MP | Verwässerung 25 μ l in 175 μ l von 1x PBS zur Injektion |
| MMTV-PyMT Mäuse | Jackson Laboratory | 2374 | |
| Csf1r-ECFP Mäuse (Csf1r-Gal4/VP16,UAS-ECFP) | Jackson Laboratory | 26051 | |
| Csf1r-EGFP Mäuse | Jackson Laboratory | 18549 | |
| 1x PBS | Life Technologies | ||
| Isoethesia (Isofluran) | Henry Schein Animal Health | 50033 | 250 ml |
| Oxygen | AirTech | ||
| 1 ml Spritze, Tuberkulin-Aufsteckspitze | BD | 309659 | |
| 30 G x 1 (0,3 mm x 25 mm) Nadel | BD | 305128 | |
| Mikro-Medizinschlauch aus Polyethylen | Scientific Commodities Inc | BB31695-PE/1 | Innendurchmesser 0,28 mm x 0,64 mm Außendurchmesser |
| Mikroskop-Deckglas | Corning | 2980-225 | Dicke 1,5, 22 x 50 mm |
| PhysioSuite MouseSTAT Pulsoximeter, Software und Sensoren | Kent Scientific | ||
| Laborband | Fisher Scientific | 159015R | |
| Weichgummiauflage | McMaster-Carr | 8514K62 | Ultraweiche Polyurethanfolie, 3/16" Dicke, 12" x 12", 40 Oo Durometer, glatte Rückseite |
| Hartgummiauflage | McMaster-Carr | 8568K615 | Hochfeste Neopren-Gummiplatte 1/4" dick, 12" x 12", 50 Ein Durometer-Mikroskop |
| Olympus | Das Mikroskop ist ein speziell angefertigtes Zwei-Laser-Multiphotonenmikroskop, das auf einem Olympus IX-71 Stativ basiert und ein 20X 1,05NA Objektiv verwendet. | ||
| 7er Lochsatz | McMaster-Carr | 3429A12 | 1/4" auf 1" Lochdurchmesser, für Hammerlocher |
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