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Die CLEM Methodik hier vorgestellt, um die Auswirkungen der ein virales Protein-Expression auf Zellmembranen zu studieren wird erfolgreich eingesetzt, bevor um die HCV-Replikation-assoziierten erhellen Strukturen, vor allem Doppelmembran Vesikel (DMVs)21, sowie zu Ermitteln Sie die kritische Bausteine erforderlich, um diese HCV-induzierten Strukturen23bilden. Beachten Sie, dass in unserer ersten Arbeit mit CLEM HCV-Replikation21zu studieren, eine leicht modifizierte Version des Protokolls, die hier beschriebenen angewendet wurde. In diesem konventionellen 0,05 mm dicken Saphir Disks ohne alphanumerische Muster-Studie dienten in dem ein Referenzmuster entstand durch Kohlenstoff Beschichten sie mit einem Finder Raster an der Spitze (siehe Tabelle der Materialien). Diese Version des aktuellen Protokolls kann schließlich mit dem Vorteil angewendet werden, dass die "A" Träger für HPF direkt, ohne die Notwendigkeit der Senkung wie in Abbildung 3Averwendet werden kann. Alternativ, wie im Protokoll erwähnt, ein dicker "A" Träger genutzt werden (siehe Tabelle der Materialien) mit gemusterten Saphir Scheiben, ohne die Notwendigkeit eines Trägers "B".
Interessanterweise kann dieses Protokoll angewendet werden, nicht nur BSL-1 Proben zu studieren, wie Zellen mit viralen Proteinen wie beschrieben hier und anderswo19,23transfiziert, sondern auch um infizierte Zellen zu studieren. Obwohl arbeiten mit humanpathogenen Labors BSL-2 und BSL-3 in der Regel beschränkt, in einigen Ländern ist es noch möglich, Cryo-Immobilisierung unter diesen biologischen Bedingungen durchzuführen. In den BSL-2 und BSL-3 Labors wo Verglasung nicht möglich, da die örtlichen Vorschriften oder das Fehlen einer HPF-Maschine ist können virusinfizierte Zellen noch vorbereitet zu sein mit dieser Methode, wenn chemische Fixierung mit Aldehyden im voraus durchgeführt wird, nämlich vor der Abreise der BSL-2 oder BSL-3 Einrichtungen. Darüber hinaus müssen Aldehyde abgeschreckt werden, sofort nach der Fixierung die Fluoreszenz zu halten, während der Rest des Protokolls mit dem hier beschriebenen identisch ist. Diese Technik kann überflüssig angesehen werden, weil die Zellen zweimal, chemisch und über Verglasung befestigt sind. Dieses doppelte Fixierung Protokoll führt jedoch in der Tat um einen viel besseren Schutz der HCV-induzierte DMVs im Vergleich zu der DMVs in den Zellen chemische Fixierung allein21ausgesetzt gefunden.
Weitere Modifikationen und Fehlerbehebung des Lesers bezeichnet man die Noten während des Protokoll-Teils dieser Handschrift. Diese Hinweise beschreiben Fallstricke zu vermeiden, sowie Alternativen zur vermeintliche Schwierigkeiten zu überwinden, die entstehen könnten, wenn diese Methode durchführen.
Die wichtigste Voraussetzung für die Anwendung dieser Technik ist eine HPF-Maschine. Wenn Zellen Cryo-Immobilisierung der Zellen über HPF ist nicht möglich (aufgrund des Fehlens einer HPF-Maschine) oder nicht erforderlich ist (wenn die Membran Erhaltung nicht optimal sein muss), kann durch EM8chemisch fixiert und anschließend vorbereitet und analysiert werden, 9,10,11,12,13,14,15,16,17,18 ,19. Diese Option erfordert nicht die Verwendung von Saphir Scheiben, aber Zelle Kultur Gerichte mit gerasterten Mustern für Zellen oder zellcluster verlagern. Der Hauptvorteil des Einsatzes dieser Gerichte ist ihre größeren Durchmesser im Vergleich zu Saphir Scheiben, so dass das Screening von größeren Flächen. So hat die Anwendung dieses Protokolls CLEM erfolgreich die Wirkung von eine antivirale Substanz gegen HCV15 studieren oder visualisieren Sie die Membran-Rearrangements induziert durch die Elementoptionen Proteine von Noroviren19angewendet. Ein weiteres Problem, das die Leistung dieser Methode einschränken kann ist das Fehlen eines kommerziellen FS-Geräts. In diesem Fall können hausgemachte FS Basissysteme stattdessen genutzt werden. Obwohl automatische FS-Geräte Umgang mit Pannen reduzieren könnte, werden hausgemachte Geräte erfolgreich zum Beispiel in Kent McDonalds30 und Paul Walthers Labors eingesetzt.
In Bezug auf chemische Fixierung das hier beschriebene Protokoll sorgt für eine optimale Konservierung der intrazellulären Strukturen20. Für den Fall, dass die oben genannten HPF und FS-Geräte zur Verfügung stehen, wäre einzufrieren die Zellen von Interesse bevorzugt daher.
Zukünftige Alternativen zu dieser CLEM Ansatz gehört die Möglichkeit der Anwendung dieser Methode nicht nur 2D-Informationen Ultrastrukturforschung Ebene zu erwerben, sondern auch 3D Informationen über die Architektur von Membran und Organelle Veränderungen durch Viren zu gewinnen. Die 3D-EM-Methoden, einschließlich Elektron Tomographie (ET) und fokussierte Ion Beam scanning-Elektronenmikroskopie (FIB-SEM) (ausführlich beschrieben in29), könnte auch auf Zellen angewendet werden, die nach dieser aktuellen Protokoll21vorbereitet wurden, 31. 3D-Informationen konnte darüber hinaus auch die Ebene der LM abgerufen werden, bei einem confocal Mikroskop ermöglicht den Erwerb von Z-Stapel. Diese Option ist in der Tat dringend empfohlen, wenn eine exakte Korrelation zwischen LM und EM Datasets gewünschte (siehe zum Beispiel17). Die Angaben in 3D Z-Stapel-Aids, die Korrelation mit der 2D TEM Bilder zu verbessern. So, in einem solchen Szenario am besten passende LM und EM Bilder werden ausgewählt und können dann eines der Korrelation-Software zur Verfügung, wie z. B. die EG-CLEM Plugin von ICY (http://icy.bioimageanalysis.org/)32 oder das Wahrzeichen Korrespondenzen Plugin von unterworfen Bild J (http://imagej.net/Landmark_Correspondences), was die Generation der überlappende LM-EM Bilder.
Wenn zeitliche Informationen benötigt werden, die Kinetik der ein bestimmtes Ereignis zu verstehen, kann Zeitraffer Bildgebung zur Dynamik von lebenden Zellen in Kombination mit EM zu überwachen. Während der Veranstaltung von Interesse sind Zellen sofort fixiert, generieren eine "gefrorene Momentaufnahme", die anschließend über EM analysiert werden können, den detaillierten Ultrastrukturforschung Informationen über diesen besonderen Moment zum Zeitpunkt der Immobilisierung. Um diese "gefrorene Momentaufnahme", nach der Beobachtung in Echtzeit zu erhalten, können Zellen entweder chemisch festen33 oder Cryo immobilisiert6sein. Da viele zelluläre Prozesse schneller als die Diffusionsvorgänge chemische Fixierung auftreten, sollte wenn möglich, Ultra-schnelles Gefrieren durchgeführt werden. Allerdings ist es wichtig zu berücksichtigen, dass die HPF-Maschinen in ihre effektive Auflösung34unterscheiden.
Obwohl dieses Protokoll für die Einbettung von Zellen in einem Epoxidharz entworfen wurde, können Zellen darüber hinaus auch in niedrigviskose Harze, wie Lowicryls, LR weiß oder LR Gold eingebettet. Die Verwendung dieser Einbettung Medien ermöglicht die Antigenität35,36, sowie Fluoreszenz37,38 zu bewahren und sind daher hauptsächlich für die Post-Einbettung auf Abschnitt Immunolabeling39 , 40 und auf Abschnitt CLEM41,42,43,44, wo die LM nach der Einbettung erfolgt. Beide Ansätze (Immuno-EM und auf Abschnitt CLEM) müssen für diese Experimente entscheidend sein in denen nicht-Charakteristik Strukturen leicht per TEM und/oder als Kontrolle gegen Miscorrelation LM bis EM Signale gefunden werden können. Ebenso Kennzeichnung mit Antikörpern, die durch beide bildgebenden Verfahren (LM und EM) sichtbar gemacht werden können vorgenommen werden45 um, z. B. transfizierte Zellen in LM (Pre-Einbettung Bühne) und erreichen eine viel genauere Lokalisierung von der GFP-Signal über seine spezifischen Kennzeichnung durch Immuno-EM (Post-Einbettungs-Stadium). Muss berücksichtigt werden, jedoch erfolgt die Permeabilisierung vor LM erlauben den Zugang von Antikörpern gegen den intrazellulären Raum, was eine Sub-optimale Erhaltung der Zellarchitektur auf EM Niveau führen kann. Interessant ist, dieses Protokoll eignet sich auch gut für Multi-Color, die Experimente lässt sich mit dem Einsatz anderer fluoreszierende Tags als GFP (wie hier gezeigt). Zusammenfassend gibt es viele vermeintliche Möglichkeiten der Anpassung dieses Protokolls auf die LM bzw. an den EM-Seiten, je nach Fragestellung, die in Angriff genommen werden. Eine umfassende Beschreibung der anderen alternativen Protokollen wird bis5,46verwiesen. Unabhängig davon, wie die Mikroskopie-Modalitäten kombiniert werden ergibt zusammen einen Zugewinn an Information, ermöglicht es uns, besser zu verstehen, wie Viren und ihre Proteine mit ihren Gastgebern im wirklichen Leben interagieren.
Die wichtigste Schritt innerhalb dieser Methode ist die Sammlung von Schnittserien aus den Zellen von Interesse. Wie in Abschnitt repräsentative Ergebnisse hervorgehoben erfordert dies fachkundiges Personal sowie viel Geduld. Wichtig ist, ist dieser Schritt wichtig, die Zellen wieder auf dem Niveau der EM aus zwei Gründen zu finden. Erstens sind in dieser Art von CLEM Protokoll mit Pre LM einbetten, die Koordinaten nur sichtbar auf der LM-Ebene und auf dem Harz Block Gesicht nach der Einbettung. Allerdings werden sie nicht auf den Abschnitten durch TEM sichtbar. Gezielte Trimmen auf dem Block nach unten in die Regionen von Interesse (ROIs) muss daher sorgfältig durchgeführt werden, mit einer Rasierklinge um sicherzustellen, dass die Abschnitte, die nachträglich erlangt werden die Zellen mit dem Ausdruck einer bestimmten FP enthalten. Zweitens ist es notwendig, die beste Überlagerung zwischen den LM und die EM-Akquisitionen zu finden, "Scannen" mehrere Abschnitte. Im Gegensatz zu Methoden, wo LM in der Post-Einbettung Stadium durchgeführt wird, ist in diesem Fall das LM-EM-Overlay nicht so genau. Die geringe Überlagerung Genauigkeit ist aufgrund der Unterschiede in axiale Auflösung zwischen LM und EM, Schrumpfung während der Probenverarbeitung von EM und Kompression während42-Schnitt. Dennoch helfen effizientes Tracking-Methoden wie der Einsatz von Sehenswürdigkeiten, die Zellen wieder zu finden. Dazu gehören die Position von einer Zelle zur anderen, sowie die Form der Zellen und deren Kern. In diesem Zusammenhang informieren wie in dem Protokoll, DIC-Bilder "anatomischen" der Zellen, die die Korrelation zu verbessern sind. Alternativ die Zellkerne oder andere gut erkennbar Zellorganellen (z. B. Mitochondrien oder Lipid Tröpfchen) vor LM gebeizt und als Landmarken verwendet werden können.
Schließlich ist es bemerkenswert zu erwähnen, dass obwohl diese Handschrift über den Einsatz dieser Technik für Virologie Studien ausgerichtet ist, der Anwendungsbereich dieser Versuchsanordnung erweitert werden kann, um allgemeine biologische Fragen beantworten.