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Le protocole suit les lignes directrices de la protection des animaux et l'utilisation comité (IACUC) de l'Université hébraïque de Jérusalem, en Israël, une installation de approuvée AAALAC (Requête n ° MD-12-13524-4), et par les Cedars-Sinai Medical Center IACUC (demande n o 3770). Les animaux ont été traités dans le strict respect des directives du NIH.
1. Préparation des allogreffes
- Euthanasier 7 à 8 semaines d'âge des souris Balb / C, ou de toute souche différente du receveur, en utilisant la méthode standard de CO 2 inhalation ou injection intrapéritonéale de 50 ul phénobarbital (65 mg / ml .; 100 mg / kg). Confirmer l'absence d'un battement de coeur et d'effectuer dislocation cervicale. Alternativement, récolter les allogreffes à partir de carcasses qui ont été conservés dans -20 ° C et décongelés avant la récolte.
- Rasez la région crânienne en utilisant une tondeuse à cheveux, en l'appliquant contre la direction de la croissance des cheveux. Désinfectez la tête de la carcasse en appliquant 70% isopropanol. Couper la peau du cuir chevelu à l'aide d'un scalpel n ° 11 et enlever le périoste.
- Utiliser une fraise de dentiste et d'un diamètre intérieur de 4,5 mm trépan, détacher un fragment circulaire d'os crânienne. Transférer le fragment d'os dans un plat en plastique de 100 mm contenant une solution saline stérile. À ce stade, d'observer du sang et des tissus mous attaché au fragment d'os (figure 1A). Obtenir des fragments d'os de cette manière à partir de 22 donneurs.
- Maintenez un fragment d'os à la fois en utilisant des pinces courbes. Badigeonner soigneusement à l'aide de coton-tige et enlever tout tissu du cerveau, des tissus mous, et le sang (figure 1B). Couper délicatement pour enlever des éclats d'os qui restent attachés à la greffe à l'aide de ciseaux fins sorte que la greffe aura une forme parfaite arrondie.
- Tremper chaque greffon, une fois dans un tube de 15 ml contenant 70% d'éthanol et deux fois dans 15 ml de solution saline contenant des tubes tamponnée au phosphate pour laver l'éthanol.
- Geler les allogreffes dans un réfrigérateur C -80 ° dans des cryotubes pour aumoins 1 semaine. À ce stade, assurez-vous que les allogreffes apparaissent transparent (figure 1C).
2. Défaut de chirurgie crânienne
- Pour les bénéficiaires utiliser des souris transgéniques qui expriment la luciférase sous le contrôle du promoteur de l'ostéocalcine 6.
- Stériliser les pointes des outils chirurgicaux à l'aide d'un cordon chauffant en verre pendant 30 secondes. Transférer les outils pour un pot contenant 70% d'isopropanol pour maintenir des conditions stériles. Utilisez des gants stériles.
- Anesthésier un 7 à 8 semaines d'âge souris femelle par injection intraperitoneale d'un mélange ketamine- de médétomidine (75 mg / kg et 1 mg / kg, respectivement). Pincez la branche animale pour vous assurer qu'il est profondément anesthésié. Ne pas laisser un animal sans surveillance tant qu'il a repris conscience suffisante pour maintenir décubitus sternal.
- Rasez la région crânienne en utilisant une tondeuse à cheveux en l'appliquant contre la direction de la croissance des cheveux. Appliquer la crème d'épilation pour enlever les restes de fourrure et essuyez-AFTEr pas plus de 2 minutes en utilisant de la gaze sèche suivie de gaze imbibée de solution saline. Des précautions doivent être prises pour éviter de tomber dans les yeux. Alternativement, la pommade vétérinaire de l'œil peut être appliqué avant l'épilation comme une couche supplémentaire de protection pour les yeux. Il est impératif que toutes les traces de la crème dépilatoire être enlevés afin d'éviter l'irritation possible d'une exposition excessive à l'agent chimique. Désinfecter le cuir chevelu en appliquant 5% de chlorhexidine (figure 1D).
- Injecter par voie sous- cutanée à 5 mg / kg carprofène dilué dans 200 ul de solution saline. Appliquer vétérinaire pommade oculaire pour prévenir la sécheresse et de garder l'animal sur un pad thermique à tout moment. Placez l'animal dans les jumelles d'exploitation.
- Faire un 1 cm de long taille ovale dans la peau du cuir chevelu à l'aide de ciseaux fins et une pince à épiler (figure 1E). Maintenez le périoste avec des pincettes courbes et couper avec des ciseaux fins.
- Percer le crânienne défaut 2 mm en avant de la suture lambdoïde en utilisant une fraise de dentiste unend un trépan de diamètre externe de 5 mm (figure 1F et G). Pour éviter la pénétration de la dure-mère, forer trois-quarts du chemin dans l'os et détacher le fragment d'os à l'aide d'une spatule.
- Pour implanter une autogreffe, récupérer le fragment d'os et de le laver dans une plaque de plastique de 10 mm contenant 10 ml de solution saline stérile pour enlever les débris. Ne retirez pas les tissus mous. Pour implanter une allogreffe, dégel à l'avance une allogreffe et de normaliser à RT, puis laver.
- Placez la greffe osseuse dans le défaut en utilisant des pinces courbes afin de ne pas toucher les marges de défauts (Figure 1H). Coller le greffon à l'os hôte en utilisant du gel de fibrine (5 ul de 46 mg / ml de fibrinogène mélangés avec 5 pl de 25 UI / ml de thrombine).
- Suturer la peau en utilisant 4-0 vicryl (Figure 1I). Appliquer povidone-iode à la coupe chirurgicale. Des précautions doivent être prises pour éviter la contamination de la suture par la fourrure. Mark l'oreille de la souris et injecter 0,25 mg / kg Antisedan to inverser l'effet anesthésiant de la médétomidine.
- Si l'animal ne se réveille en 10 min, assurez-vous qu'il est situé sur un tampon réchauffé. Injecter 200 ul de solution saline stérile, et si nécessaire injecter 0,1 mg / kg Antisedan. Ne retournez pas un animal qui a subi une intervention chirurgicale à la compagnie d'autres animaux jusqu'à guérison complète.
- Gardez les animaux dans des cages séparées pour une semaine pour les empêcher d'ouvrir les points de suture. Placez la souris chow trempées dans l'eau dans une boîte de Pétri sur le sol de la cage pour un post-op quelques jours. Injecter par voie sous cutanée 200 pi de 1 mg / ml solution Carprofène dilué dans une solution saline stérile une fois par jour pendant 3 jours après la chirurgie pour traiter la douleur post-chirurgicale.

Figure 1. Préparation et crânienne allogreffe Défaut chirurgie crânienne. Le fragment d'os est isolé de la région crânienne (A). Mouchoir doux, La moelle osseuse et le sang sont tamponnées (B), et le greffage est rincé dans de l'éthanol à 70% suivie par deux lavages dans une solution saline tamponnée au phosphate (C, AG = allogreffe). La souris receveuse est préparé pour la chirurgie par le rasage et désinfection de la peau dans la région crânienne (D). Une coupe ovale est créée dans la peau du cuir chevelu, et le périoste est éliminé (E). Ensuite, le défaut crânienne est foré au moyen d'un trépan 5 mm de diamètre (F). Le fragment d'os est détachée à l'aide d'une spatule en forme de cuillère, en laissant le sinus sagittal supérieur intact (G). L'allogreffe est ensuite placé dans le défaut et sécurisé à l'aide gel de fibrine (H). Enfin, la peau est suturée (I). S'il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.
3. Micro-tomodensitométrie pour la caractérisation desl'arbre vasculaire
- Préparer une solution saline héparinée. Poids 2000 de l'héparine de sodium U et le placer dans le tube 50ml en plastique. Ajouter 20 ml de solution saline et bien agiter le tube. Remplissez un 20-ml verrouillage seringue Luer avec 15 ml de solution saline chauffée héparine et connecter la seringue à un 23-G ensemble du cuir chevelu veine. Fixez la seringue à une pompe seringue, et le mettre à la pompe de 10 ml à 1 ml / min.
- Sedate une souris en utilisant une injection intraperitoneale de 50 ul phénobarbital (65 mg / ml .; 100 mg / kg). Pincez le membre de l'animal pour vous assurer qu'il est profondément sous sédation. Fixer la souris sur son dos à un conseil de fixation enveloppé avec un revêtement de surface absorbante (figure 2A). Placer la souris fixé dans une hotte de laboratoire pour empêcher l'exposition du personnel à des fumées.
- Couper la peau de l'abdomen à l'aide de ciseaux fins cou et une pince à épiler (figure 2B). Couper la paroi abdominale jusqu'à la pointe du sternum (figure 2C). Couper la cage thoracique le long de sa face latérale. Éviter de blesser les poumons uned cœur, et assurez-vous que le cœur est pleinement exposé. Utilisez une pince hémostatique pour rétracter le sternum (figure 2D).
- Insérez l'aiguille papillon 3 mm dans le ventricule gauche (figure 2E). Collez l'aiguille vers la paroi du coeur et la poitrine avec de la colle 3-sec (figure 2F).
- Activer immédiatement la pompe. Après une minute, disséquer la veine cave inférieure, afin de dépressuriser le système vasculaire (figure 2G). Inclinez le conseil afin que les liquides iront loin de la tête. Perfusion succès se traduira par compensation le foie et les vaisseaux sanguins.
- Lorsque la solution saline perfusion héparine est terminée, perfuser 10 ml de 4% de formaldéhyde. Éviter la pénétration de bulles d'air dans le système vasculaire et éviter l'exposition à des vapeurs de formaldéhyde. Le succès formaldéhyde perfusion se traduira par raidissement de la queue. Rincez le formaldéhyde avec 10 ml de sérum physiologique hépariné.
- Préparer l'agent de contraste radio-opaque selon manufactinstructions de rier. En règle générale, il faudra mélange du composé, un diluant, et un agent de durcissement. Utilisez pipettes sérologiques et mélanger la solution dans un tube en plastique de 15 ml.
- Perfuser l'animal avec le mélange d'agent de contraste à un débit de 1 ml / min. Observez les vaisseaux sanguins coronaires, intestinaux et hépatiques et assurez-vous qu'ils se tournent jaune après perfusion de 2 - 3 ml, indiquant perfusion succès (Figure 2H). À la fin de la perfusion, couper le tube de l'aiguille de papillon, d'obtenir la carcasse seul et l'envelopper avec du papier toilette pour empêcher la fuite de la solution à la région crânienne. Autoriser polymérisation dans 4 ° CO / N.
- Disséquer la région crânienne (Figure 2I); Première utiliser un scalpel pour couper la peau comme latéral que possible, en évitant d'endommager la région crânienne d'intérêt. Localisez la greffe osseuse et ensuite utiliser des ciseaux fins pour couper l'os crânien de 10 mm de la greffe.
- Scannez le Calv isolééchantillon d'os arial aide d'un scanner μCT; définir le champ de vision à 20,5 mm, l'énergie des rayons X de 55 kV, l'intensité de 145 pA, en utilisant 1.000 projections par 360 ° et temps d'intégration de 200 ms. Réglez les paramètres μCT 7 à l'image d'autres modèles de défaut osseux.
- Respecter les tranches 2D reconstruite qui ont été générés par le logiciel μCT. Assurez-vous de balayer la région d'intérêt est correctement et puis recherchez le défaut crânienne. Évaluer la qualité de la perfusion. Après une identification réussie de vaisseaux sanguins (Figure 2J), poursuivre et détartrer l'échantillon en utilisant 6% acide trichloroacétique (TCA) dilué dans de l'eau distillée deux fois (DDW).
- Réanalyser l'échantillon en utilisant les paramètres indiqués dans la section 3.10. Localisez la suture lambdoïde dans les tranches 2D reconstruits. Définir un volume cylindrique d'intérêt (VOI) en hauteur de 2 mm et 8 mm de diamètre, qui est tangente à la suture - ce qui est le site anatomique de défaut.
- E sectorielse tissus osseux de tissus mous en utilisant une procédure globale de seuil; définir le seuil inférieur à 130, et appliquer un filtre gaussien contrainte 3D (sigma [σ] = 2.0 et support = 2) pour supprimer partiellement bruit dans les volumes. Générer une reconstruction 3D et assurez-vous que le VOI est correctement positionné (Figure 2K).
- Générer une carte d'épaisseur en utilisant le logiciel IPL et la fonction "dt_object_param" (Figure 2L).
Remarque: Cette fonction décrit le volume de la cuve pour chaque diamètre du vaisseau.

Figure 2. Perfusion utilisant un agent radio-opaque par l'intermédiaire de l'approche cardiaque. La souris est apposé sur le conseil de fixation (A), et la peau est découpée le long de l'abdomen jusqu'au cou (B). La paroi abdominale est coupée le long de la ligne médiane à la procé xiphoidSS (C), et la cage thoracique est coupée latéralement (D). Une aiguille de papillon est inséré dans le ventricule gauche, ce qui évite l'insertion dans le ventricule droit, qui est nettement plus foncé (E, le ventricule droit est indiquée par la ligne en pointillé blanc), et l'aiguille est fixée à la paroi du coeur et de la poitrine (F) . Une solution saline héparinée (3.2 ml) est pompé dans le cœur, et la veine cave inférieure est disséqué (G, flèche blanche indique la veine cave inférieure). Formaldéhyde (4%) est perfusé et lavé; ceci est suivi par une perfusion d'agent de contraste radio-opaque jaune teints. Perfusion succès sera évident par apurement des vaisseaux sanguins, qui changent de couleur au jaune (H). Après polymérisation, la région crânienne est isolé (I, AG = allogreffe) et imagée en utilisant un scanner de μCT pour confirmer perfusion appropriée (J, le volume d'intérêt est marqué à l'orange). lel'échantillon est adoucie et réanalysés (K), suivie par la production d'une carte d'épaisseur de couleur (L). S'il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.
4. imagerie de fluorescence de la minéralisation osseuse et le sang de perfusion
- Reconstituer sondes à une concentration de 2 nmol / 100 ul de PBS dans un tube de 1,5 ml (en utilisant une sonde fluorescente bisphosphonate conjugué à surveiller la minéralisation osseuse et d'un agent fluorescent par le sang afin de mesurer la perfusion sanguine). Pipeter doucement plusieurs fois pour assurer la dissolution homogène de la sonde.
- 24 heures avant la séance d'imagerie désigné prendre une image temps zéro; anesthésier 3 souris à l'aide de 2 L / min inhalation de 100% d'oxygène de qualité médicale complété avec 3% d'isoflurane dans une chambre d'induction. Après anesthésie appropriée a été établie, l'isoflurane abaisser la concentration de 1,5% - 2%.
- Appliquer vétérinaire pommade oculaire pour prévenir la sécheresse et assurez-pad thermique est allumé en tout temps. Pincez la branche animale pour vous assurer qu'il est profondément anesthésié. Ne pas laisser un animal sans surveillance tant qu'il a repris conscience suffisante pour maintenir décubitus sternal.
- Rasez la région crânienne en utilisant une tondeuse à cheveux de l'appliquer contre la direction de la croissance des cheveux. Retirer les restes de fourrure utilisant la crème dépilatoire. Tous les restes de fourrure va interférer avec l'imagerie optique. Retirer les sutures à l'aide de ciseaux fins et pincettes.
- Placez trois animaux sur la scène IVIS chauffé à 37 ° C pour chaque session d'imagerie. Réglez le temps d'exposition à l'auto, voir champ à C, et ajuster les filtres. Par exemple, pour une sonde fluorescente bisphosphonate conjugué caractérisé avec une excitation maximale à la longueur d'onde de lumière de 680 nm, utiliser un filtre d'excitation de 675 nm et un filtre d'émission de Cy5.5 . De même, lorsque vous utilisez un agent fluorescent par le sang, avec un pic d'excitation à 750 nm de longueur d'onde de lumièreutiliser un filtre d'excitation de 710 nm et un filtre d'émission de 780 nm.
- L'image de la souris à travers Vivre logiciel d'image en appuyant sur le bouton "Acquérir". Assurez-vous que la région crânienne est complètement visible (figure 3B) Pour un guide complet conseiller Lim et al 2009 8.
- Autoriser les souris se réveillent à l'inhalation de 100% d'oxygène.
- Injecter la sonde fluorescente 2 nmol via une injection intraveineuse de queue. Lors de la session de formation d'image désigné, effectuer l'imagerie comme décrit ci-dessus.
5. Micro-tomodensitométrie pour la régénération osseuse
- Pour la quantification de la formation osseuse, anesthésier les souris par inhalation de 3% d'isoflurane, comme représenté à l'étape 4,2 - 4,3. Transférer la souris pour la vitre du scanner μCT, et placez-le dans le scanner.
- Réglez le tube à rayons X énergie potentielle du scanner μCT à 55 kV et une intensité de 145 pA de résolution moyenne. L'utilisation d'un champ de vision de 20,5 mm, effectuerun éclaireur (simple x-ray) analyse et définir une région d'intérêt étendant aux yeux de la souris à l'arrière de son crâne. Effectuez un balayage de CT, en utilisant 1.000 projections par 360 ° et temps d'intégration de 200 ms.
- Reconstruire les tranches 2D à l'aide une résolution spatiale nominale de 20 um. Alignez les marges de défauts à une position normalisé en utilisant un logiciel μCT 9.
- Similaire à l'étape 3.20, définir un volume cylindrique d'intérêt et appliquer le filtre gaussien 3D contrainte (σ = 0,8 et support = 1) pour supprimer partiellement bruit dans les volumes. Le segment de tissu osseux de tissus mous en utilisant une procédure globale de seuil.
- Déterminer le volume de tissu osseux minéralisé dans le volume d'intérêt.
6. La bioluminescence imagerie des cellules souches et différenciation Recrutement
- Préparer la souris pour l'imagerie comme décrit dans les sections 4,2-4,4 et réveiller les souris par inhalation de 100% d'oxygène.
- Administrer 126 mg / kg luciférine de coléoptère à chaque souris par injection intraperitoneale, et retourner de l'animal à la chambre d'induction. Après 2 min, anesthésier l'animal en utilisant 3% d'isoflurane. Placez la souris sur l'IVIS réchauffés scène.
- Via Vivre logiciel d'image, réglez le temps d'exposition à "auto", et le champ de vision à C. image de la souris 5 minutes après l'administration de la luciférine. Image les animaux comme représenté à l'étape 4.6, en utilisant le "bioluminescence" modalité définir des régions d'intérêt parce que l'expression du transgène varie entre souris. Normaliser le signal crânienne à la queue.