Un método de limpieza de tejidos para imágenes neuronales de escalas mesoscópicas a microscópicas

Resumen

El protocolo proporciona un método detallado de imágenes neuronales en cortes cerebrales utilizando un método de limpieza de tejidos, ScaleSF. El protocolo incluye la preparación del tejido cerebral, la clarificación del tejido, el manejo de rodajas despejadas y la microscopía de escaneo láser confocal de las estructuras neuronales desde los niveles mesoscópicos hasta los microscópicos.

Resumen

Aquí se proporciona un protocolo detallado para visualizar las estructuras neuronales desde los niveles mesoscópicos hasta los microscópicos en los tejidos cerebrales. Las estructuras neuronales que van desde los circuitos neuronales hasta las estructuras neuronales subcelulares se visualizan en rodajas cerebrales de ratón limpiadas ópticamente con ScaleSF. Este método de limpieza es una versión modificada de ScaleS y es un método de limpieza de tejido hidrófilo para rodajas de tejido que logra una potente capacidad de limpieza, así como un alto nivel de preservación de las señales de fluorescencia y la integridad estructural. Una cámara de imágenes tridimensional (3D) personalizable está diseñada para un montaje confiable de tejidos cerebrales despejados. Los cerebros de ratón inyectados con un vector de virus adenoasociado que transportaba un gen de proteína fluorescente verde mejorado se fijaron con paraformaldehído al 4% y se cortaron en rodajas de 1 mm de espesor con una cortadora de tejido vibrante. Las rebanadas cerebrales se eliminaron siguiendo el protocolo de limpieza, que incluye incubaciones secuenciales en tres soluciones, a saber, solución ScaleS0, solución salina tampón de fosfato (–) y solución ScaleS4, para un total de 10.5-14.5 h. Las rodajas cerebrales despejadas se montaron en la cámara de imágenes y se incrustaron en gel de agarosa al 1,5% disuelto en la solución ScaleS4D25 (0). La adquisición de imágenes 3D de las rodajas se llevó a cabo utilizando un microscopio de barrido láser confocal equipado con una lente de objetivo de inmersión múltiple de una larga distancia de trabajo. Comenzando con imágenes neuronales mesoscópicas, logramos visualizar estructuras neuronales subcelulares finas, como espinas dendríticas y boutons axonales, en las rebanadas cerebrales ópticamente despejadas. Este protocolo facilitaría la comprensión de las estructuras neuronales desde el circuito hasta las escalas de componentes subcelulares.

Introducción

Los métodos de limpieza de tejidos han mejorado la obtención de imágenes independientes de la profundidad de muestras biológicas y clínicas con microscopía de luz, lo que permite extraer información estructural sobre tejidos intactos ^1,2. Las técnicas de limpieza óptica también podrían acelerar y reducir el costo del análisis histológico. Actualmente, hay tres enfoques principales de limpieza disponibles: métodos hidrófilos, hidrófobos y basados en hidrogel ^1,2. Los enfoques hidrófilos superan en la preservación de las señales de fluorescencia y la int....

Protocolo

Todos los experimentos fueron aprobados por los Comités Institucionales de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad de Juntendo (Aprobación No. 2021245, 2021246) y realizados de acuerdo con las Directrices Fundamentales para la Conducta Adecuada de Experimentos con Animales por el Consejo científico de Japón (2006). Aquí, se utilizaron ratones machos C57BL/6J inyectados con vector AAV portador del gen de proteína fluorescente verde mejorada (EGFP) y ratones transgénicos de parvalbúmina (PV)/miristoilación-EGFP-receptor de lipoproteína de baja densidad C-terminal del cromosoma artificial bacteriano (BAC) (ratones PV-FGL)⁹ . Los ratones PV-FGL....

Resultados

La limpieza óptica de una rebanada de cerebro de ratón de 1 mm de espesor se logró utilizando este protocolo. La Figura 1B representa imágenes de transmisión de una rebanada de cerebro de ratón antes y después del tratamiento de limpieza. El método de limpieza de tejido hizo que una rebanada de cerebro de ratón de 1 mm de grosor fuera transparente. Se encontró una ligera expansión en los tamaños finales de las rebanadas cerebrales después de la incubación en la solución de limpieza durante 12 h (expansió.......

Discusión

Pasos críticos dentro del protocolo
Hay algunos pasos críticos en el protocolo que deben llevarse a cabo con la máxima precaución para obtener resultados significativos. La fijación uniforme de muestras es imprescindible para la obtención de imágenes 3D dentro de tejidos a gran escala. La lente del objetivo, la muestra y el fluido de inmersión deben tener ri correspondiente. El desajuste de RI entre ellos conducirá a imágenes altamente perturbadas de las células que expresan EGFP dentro de las rebanad.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Lente objetivo multiinmersión 16x	Leica Microsystems	HC FLUOTAR 16x/0.60 IMM CORR VISIR
Agar	Nacalai Tesque	01028-85
Agarosa	TaKaRa Bio	L03
Dimetilsulfóxido	Nacalai Tesque	13407-45
D-Sorbitol	Nacalai Tesque	06286-55
γ- ciclodextrina	Wako Pure Chemical Industries	037-10643
Glicerol	Sigma-Aldrich	G9012
Huygens Essential	Scientific Volume Imaging	ver. 18.10.0p8/21.10.1p0 64b
Imaris	Bitplane	ver. 9.0.0
Leica Application Suite X	Leica Microsystems	LAS X, ver. 3.5.5.19976
Metil-β-ciclodextrina	Tokio Industria Química	M1356
Paraformaldehído	Merck Millipore	1.04005.1000
Solución salina tamponada con fosfato (10x; pH 7.4)	Nacalai Tesque	27575-31	10x PBS(–)
Azida sódica	Nacalai Tesque	31233-55
Pentobarbital sódico	Kyoritsu Seiyaku	N/A
TCS SP8	Leica Microsystems	N/A
Triton X-100	Nacalai Tesque	35501-15
Urea	Nacalai Tesque	35940-65
Cortadora de pañuelos vibratoria	Dosaka EM	PRO7N