Why does longitudinal imaging matter for target validation in metabolic disease?

Longitudinal imaging enables repeated observation of cellular dynamics in the same animal over time, allowing researchers to assess the durability and consistency of target-mediated effects on beta cell function and islet architecture, which supports more confident go/no-go decisions in target validation programs.

How does isolating pancreatic islets from bowel motion improve data quality?

The metal plate-supported imaging window spatially separates the pancreas from the bowel, reducing motion artifacts from peristalsis and enabling stable, high-resolution imaging of cellular structures, which is essential for reliable quantitative measurements in assay development.

What quantitative measurements enable assessment of beta cell function in this model?

The method allows measurement of beta cell migration, intracellular calcium flux, islet size, and vascular perfusion through time-lapse and z-stack imaging, providing functional readouts that link genetic or pharmacological interventions to phenotypic outcomes in a disease-relevant system.

Why are replication requirements important for cross-functional collaboration in imaging-based assays?

Replication ensures that imaging results are consistent across animals, operators, and experimental runs, which is critical for building confidence in assay outputs and enabling reliable comparison of compound effects between discovery, translational, and preclinical teams.

What statistical analysis capabilities are required before implementing intravital imaging in a discovery pipeline?

Implementation requires capability for quantitative image analysis, including fluorescence intensity tracking, object segmentation, and time-series statistics, to compare conditions and assess significance of observed changes in cellular dynamics or structure.

Intravitale Bildgebung: Eine Methode zur Beobachtung der Bauchspeicheldrüse der Maus auf zellulärer Ebene durch ein stabilisiertes Bildgebungsfenster

JoVE Encyclopedia of Experiments

Biology

0 views • 3:40 min • July 8th, 2025

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Bei der intravitalen Bildgebung werden die Zellen eines lebenden Tieres durch ein Bildgebungsfenster sichtbar, das in das Tier implantiert wird. Es ermöglicht die Langzeitbeobachtung der zellulären Dynamik, ohne deren Funktionen zu beeinträchtigen.

Nehmen Sie zunächst eine anästhesierte transgene Maus, der zuvor ein Pankreas-Bildgebungsfenster implantiert wurde, das auf einer Metallplatte ruht. Die Basisplatte trennt die Bauchspeicheldrüse räumlich vom Darm und reduziert so Bewegungsartefakte aus physiologischen Bewegungen wie der Peristaltik.

Die transgene Maus exprimiert grün fluoreszierendes Protein oder GFP unter dem Insulin-Genpromotor, der in Betazellen von Inselzellen in der Bauchspeicheldrüse exprimiert wird.

Halten Sie anschließend den Mausschwanz fest und sprühen Sie Desinfektionsmittel, um Oberflächenverunreinigungen zu entfernen. Führen Sie einen Katheter in die seitliche Schwanzvene ein. Injizieren Sie eine Lösung mit Antikörpern, die mit einer rot fluoreszierenden Sonde markiert sind, in die Schwanzvene. Diese Antikörper binden an die Zellen, die die Blutgefäße auskleiden, und färben sie rot.

Schalten Sie nun die Maus auf ein Intravitalmikroskopie-Setup. Setzen Sie das Pankreas-Bildgebungsfenster in den Fensterhalter ein. Starten Sie die Bildgebung bei geringer Vergrößerung, um grün fluoreszierende Inselcluster zu lokalisieren, die von rot fluoreszierenden Blutgefäßen umgeben sind. Erhöhen Sie die Vergrößerung, um eine qualitativ hochwertige Bildgebung einzelner Betazellen auf zellulärer Ebene zu erhalten.

Beginnen Sie mit dem Einschalten des Intravitalmikroskops, einschließlich der Laserleistung. Um einen Gefäßkatheter einzulegen, üben Sie mit dem Zeigefinger und dem dritten Finger Druck auf die proximale Seite des Schwanzes aus. Erhitzen Sie ggf. das Heck mit einer Lampe. Desinfizieren Sie die Schwanzvene mit einem 70%igen Ethanolspray, führen Sie dann einen 30-Gauge-Katheter in die laterale Schwanzvene ein und visualisieren Sie das Aufstoßen von Blut im PE-10-Röhrchen. Bringen Sie Seidenband auf den Katheter an, um ihn zu stabilisieren.

Injizieren Sie FITC-Dextran und TMR-Dextran oder andere Fluoreszenzsonden, je nach Bedarf, entsprechend der Kombination der Fluoreszenzsonden. Führen Sie eine rektale Sonde ein, um die Körpertemperatur mit dem homöothermen Heizkissensystem automatisch zu regeln. Setzen Sie dann das Pankreas-Bildgebungsfenster, das während der Einrichtung der Intravitalmikroskopie vorbereitet wurde, in den Fensterhalter ein. Übertragen Sie die Maus von der chirurgischen Plattform in die Bildgebungsphase.

Um eine intravitale Bildgebung durchzuführen, beginnen Sie mit der Bildgebung der Bauchspeicheldrüse bei geringer Vergrößerung, z. B. vierfach, um die gesamte Ansicht der Bauchspeicheldrüse im Pankreas-Bildgebungsfenster zu scannen. Sobald der interessierende Bereich bestimmt wurde, wechseln Sie zu einer Objektivlinse mit höherer Vergrößerung, z. B. 20-fach oder 40-fach, um eine Bildgebung auf zellulärer Ebene mit einer lateralen und axialen Auflösung von etwa 0,5 Mikrometern bzw. 3 Mikrometern durchzuführen.

Führen Sie Z-Stack- oder Zeitraffer-Bildgebung durch, um die 3D-Struktur oder die Dynamik auf zellulärer Ebene, wie z. B. die Zellmigration, zu beobachten.