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Methodenartikel

μTongue: Eine mikrofluidikbasierte funktionelle Bildgebungsplattform für die Zunge in vivo

3.4K Aufrufe

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DOI:

10.3791/62361

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22. April 2021

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In diesem Artikel

Zusammenfassung

Der Artikel stellt das μTongue-Gerät (Microfluidics-on-a-Tongue) für die funktionelle Geschmackszellbildgebung in vivo vor, indem die Mikrofluidik in ein intravitalen Bildgebungsfenster auf der Zunge integriert wird.

Zusammenfassung

Die intravitale Fluoreszenzmikroskopie ist ein Werkzeug, das häufig verwendet wird, um die mehrzellige Dynamik bei einem lebenden Tier zu untersuchen. Es wurde jedoch nicht erfolgreich im Geschmackssinnsorgan eingesetzt. Durch die Integration der Mikrofluidik in das intravitaale Zungenbildgebungsfenster liefert die μTongue zuverlässige funktionelle Bilder von Geschmackszellen in vivo unter kontrollierter Exposition gegenüber mehreren Tastantien. In diesem Artikel wird eine detaillierte Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Verwendung des μTongue-Systems vorgestellt. Es gibt fünf Unterabschnitte: Vorbereitung von Lösungen, Aufbau eines mikrofluidischen Moduls, Probenmontage, Erfassung funktionaler Bilddaten und Datenanalyse. Einige Tipps und Techniken zur Lösung der praktischen Probleme, die bei der Verwendung der μTongue auftreten können, werden ebenfalls vorgestellt.

Einleitung

Das intravitale Fluoreszenzmikroskop wird häufig verwendet, um die raumzeitliche Dynamik an lebenden Geweben zu untersuchen. Forscher entwickeln schnell genetisch kodierte Sensoren, die spezifische und empfindliche Umwandlungen der biologischen Prozesse in Fluoreszenzsignale liefern - die mit fluoreszierenden Mikroskopen, die weit verbreitet sind, leicht aufgezeichnet werden können1,2. Obwohl die meisten inneren Organe bei Nagetieren mit dem Mikroskop untersucht wurden, war seine erfolgreiche Anwendung auf der Zunge noch nicht erfolgreich3.

Frühere Studien zu....

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Protokoll

Alle chirurgischen Eingriffe wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) der Sungkyunkwan University und der Seoul National University genehmigt.

1. Herstellung von Lösungen: künstlicher Speichel und Geschmacksstoffe

  1. Künstlichen Speichel durch Auflösen von 2 mM NaCl, 5 mM KCl, 3 mM NaHCO3, 3 mM KHCO3, 0,25 mM CaCl2, 0,25 mM MgCl2, 0,12 mMK2HPO4, 0,12 mM KH2PO4und 1,8 mM HCl in destilliertem Wasser (>1 L) vorbereiten und den pH-Wert der Lösung auf 7 einstellen (siehe Materialtabelle)12.....

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Ergebnisse

Die Pirt-GCaMP6f-tdTomato Maus wurde verwendet, um ein Geschmacksknospenbild zu erhalten. Die Oberfläche der Mauszunge war mit autofluoreszierenden filiformen Papillen bedeckt. Geschmacksknospen sind spärlich über die Oberfläche der Zunge verteilt (Abbildung 4A). Die Bilder der Geschmacksknospen und ihrer Struktur wurden mit drei verschiedenen Filterdetektoren aufgenommen. Mit dem 607/70 nm Filterset wurde das tdTomato-Signal aus den Geschmackszellen für die ratiometrische Analyse erhalten (.......

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Diskussion

Hier wird ein detailliertes Protokoll zur Anwendung von μTongue auf die Untersuchung funktioneller Aktivitäten von Geschmackszellen in vivo beschrieben. In diesem Protokoll wird die funktionelle Bildgebung an den Geschmackszellen mit genetisch kodierten Kalziumindikatoren durchgeführt. Neben der Verwendung transgener Mäuse kann die elektrophoretische Belastung von Calciumfarbstoffen (oder Spannungsmessfarbstoffen) auf die Geschmackszellen eine alternative Option sein.

Alle Geschmacksl.......

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Offenlegungen

Die Autoren erklären konkurrierende finanzielle Interessen: J. Han und M. Choi sind Erfinder der in diesem Artikel beschriebenen patentierten μTongue-Technologie, und das μTongue-System ist über SciTech Korea kommerziell erhältlich.

Danksagungen

Diese Arbeit wurde vom Institute of Basic Science (IBS-R015-D1), dem von der koreanischen Regierung finanzierten Stipendium der National Research Foundation of Korea (NRF) (NRIT) (Nr. 2019M3A9E2061789) und von der National Research Foundation of Korea (NRF) unterstützt, das von der koreanischen Regierung (MSIT) finanziert wird (Nr. 2019M3E5D2A01058329). Wir danken Eunsoo Kim und Eugene Lee für ihre technische Unterstützung.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Acesulfam KSigma Aldrich04054-25GKünstlicher Speichel / schmackhafte
CalciumchloridlösungSigma Aldrich21115-100MLKünstlicher Speichel / schmackhafte
ZitronensäureSigma AldrichC0759-100GKünstlicher Speichel / schmackhaftes
CycloheximidSigma Aldrich01810-5GKünstlicher Speichel / schmackhaft
denatoniumSigma AldrichD5765-5GKünstlicher Speichel / schmackhaft
ZahnkleberDenkistP0000CJT-A2Tierpräparation
Bild JNIHImageJDatenanalyse
IMPSigma Aldrich57510-5GKünstlicher Speichel / schmackhaft
SofortklebstoffLoctiteLoctite 4161, HenkelTierpräparat
K2HPO4Sigma AldrichP3786-100GKünstlicher Speichel / Geschmack
KClSigma AldrichP9541-500GKünstlicher Speichel / Geschmack
Ketamin YuhanKetamin 50Tierpräparat
KH2PO4Sigma AldrichP0662-25GKünstlicher Speichel / Geschmack
KHCO3Sigma Aldrich237205-500GKünstlich Speichel / Geschmack
MATLABMathworkMATLABDatenanalyse
MgCl2Sigma AldrichM8266-100GKünstlicher Speichel / Geschmack
MPGSigma Aldrich49601-100GKünstlicher Speichel / Geschmack
Mutiphoton MikroskopThorlab  Bergamo IIMikroskop
NaClSigma AldrichS3014-500GKünstlicher Speichel / Geschmack
NaHCO3Sigma Aldrich792519-500GKünstlicher Speichel / Geschmack
ObjektivNikonN16XLWD-PFMikroskop
OctaflowALA Scientific InstrumentsOCTAFLOW IIFluidische Steuerung
PCLGLg15N54
PH-MessgerätThermowissenschaftlichesORION STAR AZ11Künstlicher Speichel / Geschmack
Phosphatgepufferte KochsalzlösungSigma Aldrich806562Künstlicher Speichel / schmackhaftes
ChininSigma AldrichQ1125-5GKünstlicher Speichel / schmackhafte
SpritzenpumpeHavard ApparatusPHD ULTRA 4400Fluidische Steuerung
TRITC-dextranSigma Aldrich52194-1GTierpräparat
Ultraschneller FaserlaserTopticaFFultra920 01042Mikroskop
XylazinBayer KoreaRompunTierpräparat
für fluidische Steuerung

Referenzen

  1. Mao, T., O'Connor, D. H., Scheuss, V., Nakai, J., Svoboda, K. Characterization and subcellular targeting of GCaMP-type genetically-encoded calcium indicators. PLoS One. 3 (3), 1-10 (2008).
  2. Shih, A. Y., et al.

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Nachdrucke und Genehmigungen

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