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Todos los protocolos de animal de que se obtuvieron datos de proyección de imagen fueron realizados con la aprobación del cuidado Animal y uso Comité de Instituto Nacional del cáncer, institutos nacionales de salud. Todos los protocolos animales discuten y retratado en el artículo video han sido aprobados por el Comité de cuidado Animal de Universidad de British Columbia.
1. preparación de las células tumorales para la inyección y materiales para el modelo de PuMA
Nota: La cantidad de soluciones y células será suficiente para 1 ratón. Ampliar según sea necesario si más ratones se utilizan en el estudio. Recetas de medios de comunicación, consulte la tabla 1 y tabla 2.
- Precalentar 5 mL de un-Media en un tubo cónico de 15 mL en un baño de agua de 37 oC.
- Derretir la solución 1.2% baja fusión agarosa (en agua estéril) usando el microondas de laboratorio.
- Transferir 5 mL de agarosa fundido en un tubo cónico de 15 mL y calentarse en baño María a 37 oC. Asegúrese de que la agarosa fundida está a 37 oC y líquido antes del paso de insuflación pulmonar.
- Pre-enfriar 30 mL de grado cultivo celular PBS suplementado con 1 X pluma/estreptococos en un cubo de hielo.
- En un pocillo de una placa de 6 pozos, pre-empape una esponja de gelatina en 1,5 mL de B-medios de comunicación. La esponja será el ancla de apoyo para las lonchas de pulmón.
- Las células OS sean unos 70-90% confluente en el día del procedimiento. No utilice las células confluentes excesivamente o si los medios de comunicación son de color naranja a amarillo ya que las células generalmente se estresan y han disminuido la viabilidad en este punto. Para las líneas celulares de osteosarcoma, MNNG y HOS, 5 x 105 en un volumen de 100 μL se utilizará para inyectar en la vena de la cola del 1 ratón. De lujo por consiguiente si más ratones se utilizan para el estudio.
- Las células del tumor usando 0.25% tripsina-EDTA (3 mL para un frasco de T75 o 2 mL en una placa de cultivo de 10 cm) de la cosecha. Cuando las células están comenzando a levantar la placa, neutralizar el tripsina-EDTA con los medios de comunicación completa. Desactivación de las células y enjuague una vez con grado cultivo celular PBS. Resuspender el precipitado en 5 mL de PBS.
- Realizar un recuento de células por métodos estándar. Es mejor hacer la suspensión más de lo que realmente se necesita desde pérdida de suspensión de células a menudo se produce durante la confección de la aguja e inyección intentos fallidos.
- Realizar un análisis de exclusión azul de tripano en una muestra de la suspensión de células para evaluar la viabilidad de las células. Proceda sólo si la celda Mostrar viabilidad 90% o superior.
- Inyectar 5 x 105 células en un volumen de 100 μL. Para preparar un exceso de 2 X de esta cantidad, 1 x 106 células deben girar hacia abajo y resuspendió en 0,2 mL de HBSS.
- Colocar suspensión celular en un cubo de hielo mientras se preparan los ratones para la inyección.
2. inyección en la vena y la insuflación pulmonar la cola
Nota: La cantidad de soluciones y células en esta sección será suficiente para 1 ratón. Ampliar según sea necesario si más ratones se utilizan en el estudio. Para una lista de los equipos, materiales y los instrumentos quirúrgicos utilizados en los pasos siguientes, consulte la tabla 3 y tabla 4.
- Caliente un ratón hembra (edad 6-8 semanas) bajo una lámpara de calentamiento durante 5 minutos para hacer la cola de la vena más visible aparente. Para las células murinas de K7M2 o K12, usar ratones Balb/c; para MG63.3 humano, células MG63, MNNG y HOS, usar ratones de inmunodeficiencia combinada severa.
- Asegúrese de que la suspensión de células es uniforme agitando suavemente el tubo. Elaborar cuidadosamente la suspensión de células en la jeringa de 1 mL sin la aguja. Aguja g tapa la jeringa con un 27. Asegúrese de que el bisel de la aguja está en el mismo lado que las marcas de volumen de la aguja.
- Coloque el ratón en el limitador y limpiar la cola con un paño con alcohol.
- Proceder a realizar una inyección de la vena de la cola e inyectar 100 μL de la suspensión de células. 5 minutos después de la inyección, coloque el ratón en una cámara de2 CO y comenzar el procedimiento de funcionamiento estándar de eutanasia (como esquema por su Comité institucional de cuidado animal). Dislocación cervical no debería utilizarse como una forma de eutanasia ya que lo daña la tráquea.
- Una vez que el ratón es eutanasia, comienzan la preparación de la campana de flujo laminar para la insuflación del pulmón del ratón con la solución de agarosa/un-media. Dentro de la campana de flujo laminar, establecer un área de trabajo con su pad estéril. En esta almohadilla colocará sus instrumentos esterilizados, catéter IV, IV extensión fijada y aparato de perfusión de gravedad (véase figura 1 complementaria).
- Coloque el ratón en recumbancy dorsal. Con pequeñas tijeras estériles, diseccionar cuidadosamente hacia fuera el esternón para exponer la cavidad torácica. Tenga cuidado de no perforar el pulmón ya que se utilizará una solución de agarosa/un-media para insuflar el pulmón.
- Cuando la disección por el esternón, disecar más allá de la entrada torácica a ambos lados la tráquea. Exponer la tráquea por disección a los tejidos blandos circundantes.
- Canule la tráquea con un catéter IV de 20 calibre. Sin apretar un nudo quirúrgico mediante sutura catgut estéril alrededor de la tráquea canulada.
- Instale una extensión de IV de la tráquea cateterizada en la jeringa de 10 mL de los aparatos de perfusión de gravedad.
- Combinar la agarosa al precalentado 37 oC (5 mL) y un-media (5 mL) en una mezcla 1:1. Verter la solución de agarosa/un-media líquida en la jeringa de 10 mL del dispositivo de perfusión de gravedad. Antes de la insuflación de los pulmones con la solución de agarosa/un-media, asegúrese de que toda la longitud de la extensión fijada ha sido preparada con agarosa/un-media, negando tal modo insuflación accidental de muestras de pulmón con el aire.
- Llenar los pulmones de la solución de agarosa/un-media hasta que los pulmones se insuflan completamente.
- Una vez que los pulmones se insuflan completamente, retire la cánula y atar firmemente el nudo quirúrgico para evitar la fuga de la solución de agarase/un-media a través de la tráquea.
- Proceda a disecar hacia fuera el pluck (tráquea, corazón y pulmón) de la cavidad torácica. Tenga cuidado de no perfore o dañar la superficie del pulmón.
- Lugar el pluck (en ninguna orientación particular) en el pre enfriado 30 mL de PBS suplementado con 1 X pluma/strep y permiten el agarosa, un-media solidificar por 20 min.
- Usando tijeras finas y pinzas, cortadas pequeños trozos de pulmón (3 x 1,5 mm) como se muestra en la figura 1A. Pequeñas lonchas de pulmón pueden ser reflejadas fácilmente usando un objetivo de X 2.5. Varias rebanadas pueden cortarse por condición experimental, por lo general 4-10 rebanadas por grupo.
Nota: Para cada grupo experimental, colocar las lonchas de pulmón en un pozo independiente (placa de 6 pozos) que contiene una esponja de gelatina de 2 x 2 cm previamente empapada en B-medios de comunicación. La cantidad de medios de comunicación por el bien debe ser 1,5 mL. Cambiar el medio cada 2-3 días. Para estudios de medicamentos, la frecuencia de cambio de las medios de comunicación y las drogas es usuario determinado.
3. imágenes de fluorescencia Widefield de lonchas de pulmón y el análisis
Nota: Para fluorescencia de campo amplio imágenes, pequeñas rebanadas se cortan (3 x 1,5 x 1 mm) para ajustar la sección del pulmón en 1 imagen con un objetivo X 2.5.
Adquisición de imágenes en un microscopio de fluorescencia de campo amplio:
- Lonchas de pulmón son típicamente reflejadas en 0, 3, 7 y después de la inyección 14 días. En el ambiente estéril del gabinete biológico, transferir cuidadosamente los trozos de pulmón de la gelatina de esponjas para un fondo de cristal de 35 mm estéril ronda plato. Tenga cuidado de dab fuera el exceso de líquido de la rebanada del pulmón como el exceso de líquido actuará como un espejo y reflejar la luz fluorescente proveniente de las células del tumor.
- Arreglar los trozos de pulmón de manera similar, representada en la figura 1A. Cada columna representa una diversa condición experimental. Tenga cuidado de no Cruz-contaminar los pulmones con las pinzas. Enjuagar con etanol al 70% y seca antes de manipular segmentos de pulmón de otro grupo experimental.
- Optimizar los parámetros de proyección de imagen (es decir. ganancia, offset, exposición tiempo, binning) que ofrece el mejor contraste entre las células del tumor fluorescente y tejido pulmonar de fondo del control (vehículo sin tratamiento) grupo. Utilice los mismos parámetros del grupo de control para los grupos experimentales de la imagen. Guardar como formato de imagen tiff.
- Para una referencia de escala, tomar una foto digital de un micrómetro en el mismo objetivo.
- Desde pulmón auto-fluorescencia cambia con el tiempo, los parámetros de proyección de imagen se deben ajustar a los pulmones control cada sesión de imagen. Los parámetros de proyección de imagen para una sesión podrán no necesariamente ser óptimos para posteriores sesiones de proyección de imagen.
Análisis de la imagen:
Nota: Los siguientes pasos del proceso de imagen se realizan con ImageJ 1,51 h software paquete 17.
- Abrir un archivo de imagen en ImageJ (Figura 3A).
- Quitar fondo: proceso > restar fondo > radio bola de balanceo (inicio con 50 píxeles), desmarque "Luz de fondo" (figura 3B).
- Convertir imagen a formato de 8 bits: imagen > tipo > 8 bits (figura 3).
- Establece las unidades en píxeles: imagen > Enter "Píxeles" en la unidad de longitud, escriba 1 en "Píxeles altura de la anchura","Pixel", "Profundidad de Voxel". La casilla "Global" para aplicar a las imágenes posteriores.
- Con la herramienta de selección de polígono, delinear la forma de la rebanada del pulmón entero y determinar el área (pixel2) de la división pulmonar total. Este valor se utilizará para calcular la carga por ciento tumor del pulmón.
- Imagen de umbral: imagen > ajustar > umbral > destacar "Por defecto" y "B & W" > Utilice el control deslizante al umbral de la imagen que la mayoría de las células del tumor se destaca con precisión. Pulsar "Aplicar" se traducirá en una imagen en blanco y negro donde el pulmón es todo negro, y las lesiones fluorescentes son de color blancas (figura 3D). Al presionar "Aplicar" una segunda vez se invierta la imagen donde todas las estructuras fluorescentes ahora son formas negras (figura 3E).
- Cuantificación del número y forma de las lesiones:
Analizar > establecer medidas > Compruebe "Área". Desactive todas las casillas.
Analizar partículas de > tamaño (pixel2): 0-infinito representa la gama de formas que enumerar ImageJ. Determinar empíricamente la lesión más pequeña que se considera que una célula solo tumor en imágenes del vehículo de día 0. Utilizar el área de esta célula de tumor único como el límite inferior para las restantes imágenes del conjunto de datos. El trabajo presentado en este documento, se establece como el límite inferior 11 pixel2 . El trabajo presentado en el video ejemplo, 24 pixel2 se establece como el límite inferior. Va gama de "Circularidad" como 0-1. "Show" puede establecerse en "Nada". Por otra parte, si se selecciona "Show" y "Contornos", se genera un dibujo de todas las formas de contorno. Comprobar "Mostrar resultados" para una ventana independiente de mediciones a pop-up. Opcionalmente, tener marcada la casilla "Add to manager" guardará todas las formas cuantificadas a un encargado del retorno de la inversión, que puede guardarse para referencia futura. Después de pulsar OK, aparecerá una ventana de "Resultados" hasta que contenga todas las formas enumeradas y medidas de área (figura 3F).
- Copiar y pegar los datos desde la ventana de "Resultados" en una hoja de cálculo. Utilice la función matemática de suma en Excel para sumar todas las áreas de las lesiones metastáticas por ese trozo de pulmón particular. Para evaluar la carga de tumor pulmonar por ciento del segmento de pulmón, dividir la suma de las áreas de lesiones metastásicas por el área total del trozo de pulmón. Este parámetro es también conocido como fracción del área (unA) que se describe más lejos por Underwood 18.
Carga del tumor de pulmón = suma del área de áreas/total de lesión metastática de rebanada de pulmón
- Calcular la carga de tumor de pulmón para el resto de las secciones del pulmón en el grupo control y los restantes grupos. Parcela la carga del tumor pulmonar promedio por grupo sobre 0, 3, 7 y 14 días. Imágenes fluorescentes representante widefield de alta y baja metastásicas células humanas de OS en el modelo de PuMA en tiempo progresivo se muestran (Figura 4A). Un gráfico de línea que muestra el cambio de doblez (normalizado a día 0) en carga del tumor metastásico por ciento con el tiempo se muestra (Figura 4B).
4. proyección de imagen de confocal de la fluorescencia del modelo PuMA
Nota: Para la proyección de imagen confocal, las procesamiento de tejido es similar a la de la sección anterior excepto que lonchas de pulmón más grandes se cortan (secciones transversales completas, 1-2 mm de espesor) para permitir más ROIs a ser reflejada.
Etiquetado de parénquima pulmonar con DAR4M:
- Sumerja las rebanadas del pulmón en 10 μμM de DAR4M (en HBSS) por 45 min a 37 ° C. DAR4M etiquetas de especies de nitrógeno reactivo dentro de las células del pulmón.
- Después de 45 minutos de incubación, lavar los trozos de pulmón con HBSS fresco.
- Coloque el trozo de pulmón en un fondo de cristal de 35 mm redonda de plato y la imagen en el microscopio confocal.
- Los parámetros de proyección de imagen para las imágenes de ejemplo que se muestra en la figura 5 se enumeran en la tabla 5.
- Adquirir una pila de Z para una región de interés. Use el espesor de corte sugerido de Z para el muestreo de Nyquist. Una película representativa de una pila de 3D mostrando células de OS fluorescentes verdes en el tejido pulmonar marcada con DAR4M se suministra en 1 película y 1 película suplementario.
Para las imágenes confocales de ejemplo que se muestra en la figura 5, la sesión de imágenes era terminal. Si la proyección de imagen longitudinal se requiere, se recomienda el uso de un 2-fotón o varios fotones confocal LSM microscopio equipado para la proyección de imagen ya que hay menos fotodaño a la vida de los tejidos19,20.
Proyección de imagen de mito-RFP expresando MG63 las células en el modelo de PuMA:
- Realizar el protocolo de PuMA como contorno en paso 1 y 2 con el uso de células MG63 expresando la construcción del mito-RFP.
- Coloque el trozo de pulmón en un fondo de cristal de 35 mm redonda de plato y la imagen en el microscopio confocal.
- Los parámetros de proyección de imagen para las imágenes de ejemplo que se muestra en la figura 6 se muestran en la tabla 6. Una película representativa de una pila de 3D mostrando verde fluorescente OS las células con mitocondrias fluorescentes es siempre de rojo en la película 2 y adicional 2 de la película.