פרוטוקול זה מתאר את השימוש במיקרוסקופיה מולטיפוטונית לביצוע הדמיה ארוכת טווח ברזולוציה גבוהה של תא בודד של הריאה השלמה בזמן אמת באמצעות חלון הדמיה מיוצב ואקום.
מאמר שיטה
פרוטוקול זה מתאר את השימוש במיקרוסקופיה מולטיפוטונית לביצוע הדמיה ארוכת טווח ברזולוציה גבוהה של תא בודד של הריאה השלמה בזמן אמת באמצעות חלון הדמיה מיוצב ואקום.
גרורה לאתרים משניים כגון ריאות, כבד ועצמות הוא אירוע טראומטי עם שיעור תמותה של כ 90% 1. האתרים הללו, הריאה הוא קשה ביותר על מנת להעריך באמצעות דימות אופטי intravital בשל העמדה הסגורה שלו בתוך הגוף, הטבע עדין התפקיד חיוני בשמירת פיזיולוגיה נכונה. בעוד שיטות קליניות (טומוגרפיית פליטת פוזיטרונים (PET), הדמיית תהודה מגנטית (MRI) וטומוגרפיה ממוחשבת (CT)) מסוגלות לספק תמונות לא פולשנית של רקמה זו, אין להם את הרזולוציה צורכת לדמיין את אירועי זריעה המוקדמים, עם פיקסל בודד המורכב מכמה אלפי תאים כמעט. דגמים נוכחיים של קביעת זריעת ריאות גרורתי שאירועים רק לאחר הגעתו של תאים סרטניים הם דטרמיניסטיים להישרדות והצמיחה הבאה. משמעות הדבר היא כי כלי הדמיה intravital בזמן אמת עם רזולוציה תא בודד 2 נדרשים על מנת להגדיר את פנוטיפים של cel זריעהls ולבדוק מודלים אלה. בעוד הדמיה אופטית גבוהה ברזולוציה של הריאה שבוצעה באמצעות הכנות vivo לשעבר שונות, ניסויים אלה הם בדרך כלל מבחני פעם אחת נקודות והם רגישים חפצי מסקנות אפשריות שגויות בשל הסביבה שינתה באופן דראמטי (טמפרטורה, שפע, ציטוקינים וכו ' וכתוצאה מכך) מהסרת מחלל החזה ומערכת הדם 3. מחקר שנערך לאחרונה הוכיח כי הדמיה אופטית intravital זמן לשגות של הריאה השלמה אפשרי באמצעות ואקום התייצב 2,4,5 חלון הדמיה עם זאת, פעמי הדמיה טיפוסיות היו מוגבלות כ -6 שעות. כאן אנו מתארים פרוטוקול לביצוע הדמיה זמן לשגות intravital לטווח ארוך של הריאה ניצול חלון כזה על פני תקופה של 12 שעות. רצפי הזמן לשגות התמונה שהושגו באמצעות שיטה זו לאפשר להדמיה לכמת תאי תאי אינטראקציות, דינמיקת הממברנה זלוף וסקולרית הבריאה. בנוסף, אנו דescribe טכניקת עיבוד תמונה שנותנת תצוגה ברורה וחסר תקדים על נימי הדם זעירות ריאות.
הדמיה ברזולוציה גבוהה אופטית intravital הוכיחה להיות חיוני להבנת תהליכים ביולוגיים רבים, ומאפשרים פרמטרי תא בודד ואת המשנה הסלולר להימדד לכמת. בחקר הסרטן, הדמיה intravital של תאים סרטניים ואת סטרומה הובילה לגילוי של אינטראקציות microenvironmental רבים 6-11 שנמצאים רק החיה בשלמותה.
תגליות על microenvironments הקשורים intravasation והפצת תאים סרטניים בסרטן השד באמצעות דימות אופטי ברזולוציה תא בודד in vivo אף הביאה סמנים חדשניים הפרוגנוזה ועל התגובה לטיפול בחולי סרטן השד 12-16. טכנולוגיות ההדמיה הטובות ביותר הזמינות לצפייה עמוקה בתוך האיברים חיוניים הפנימיים שלמים הן השיטות הקליניות (MRI, PET, CT) אשר מציעות נופים מצוינים של האיבר כולו והוא יכול לחשוף פתולוגיות עוד לפני שהם מייצרים סימפטומים קליניים. הם אינם מסוגלים, however, כדי לחשוף את השלבים המוקדמים של גרורות ואת המנגנונים התאיים נהיגת התקדמות גידול בשל חוסר ברזולוצית תא בודד. עד גרורות סרטני בריאות גלויות באופנים אלה, הם מבוססים היטב התרבה. נוכח ההערכה כי 90% של תאים סרטניים שהפיץ מגיעים אל הריאות או אינם שורדים 17 או בתחילה להישאר רדומים 18, ואת התצפית כי הם מגיעים הרבה יותר מוקדם מהצפוי בעבר 19, הדמיה השלבים המוקדמים ההגעה והישרדות הופך קריטי הבנת התהליך של זריעה והישנות גרורתי של גידול באתרים מרוחקים.
ביצוע תצפיות אלה הריאה הוכיח קשה מאוד עם זאת; הרוב המכריע של מחקרי הדמיה נצל הכנות vivo לשעבר או explant 20-23, אשר רק לתת תצוגה לתוך הריאות בנקודות פעם אחת. בעוד הכנות אלה מספקות מידע שימושיrmation, הם לא נותנים הבנה מלאה של אינטראקציות, יחסי סיבה ותוצאה, ודינמיקה המתרחשות בין הרכיבים השונים של microenvironment. עדר מערכת דם תקין (וחוסר איזון קשור של הומאוסטזיס) ואת הניתוק משאר המערכת החיסונית של הגוף עושה את זה שוקק כדי לאמת את המסקנות כי ההכנות האלה ליצור ברקמת שלמי in vivo.
קבוצות רבות בצעו הדמית intravital של הריאה השלמה 2,4,5,24-33 עם Wearn וגרמנית להיות הראשון כמנתח לחשוף את שכבת פלאורלי 24 וטרי הראשון שניצלו את חלון הדמיה מושתל 25.
הדמיה ברזולוציה גבוהה הריאה מתעכבת מאוד על ידי התנועה המתמדת וטכניקות מספר של הריאות פותחו כדי להתגבר על מגבלה זו. ואגנר Filley 27 למד את התנועה הטבעית של הריאה כלביםועוצב הפרוטוקול כירורגית שלהם לאתר החלון המושתל שלהם מעל אזור יחסית נייח בעוד וגנר מנוצל ואקום כהכנה כירורגית חלונו כדי לשתק את הרקמות 28. מאז אותה תקופה, מגוון של טכניקות כבר נוצל לתדמית הריאה כולל: הידוק הסמפונות, דום נשימה רציפה הדמיה מגודרת, רכישת oversampled, הדבקה של אונת ריאת ואקום 34. לכל אלה היתרונות והחסרונות שלה ולא טכניקה אחת התפתחה כנעלה על 34 אחר. לדוגמא, clamping הסמפונות דום נשימה רציפה לשנות את חילופי דברים הרגילים של גזי הריאה ועלולים לגרום תמט ריאות. הדמיה מגודרת ורכישת oversampled אינן סובלות חסרון אלה אך דורשים במהירות גבוהה או ציוד הדמיה מיוחד לא נגיש לציבור רחב. לבסוף הוא דבק של הריאה ואת הטכניקה ואקום להימנע הם החסרונות שהוזכרו לעיל, אך עשויים להפגין פגיעה הנגרם כוח גזירה אם טיפול אינו taken. בשנים האחרונות, חלון הוואקום כבר מיניאטורי ומותאם לשימוש בעכברים באמצעות מיקרוסקופיה confocal multiphoton 4,5,33 ו הדמיה ברזולוציה גבוהה מעולה שהושג 2. טבלת 1 מסכמת היסטוריה עשירה זה ומדגיש את הניירות האלה המתארים רומן התקדמות בשימוש חלונות הדמיה ריאות intravital.
פרוטוקול זה מתאר את השימוש במיקרוסקופ intravital multiphoton המורחב זמן לשגות כדי גרורות תמונת הריאה החייה, השלמה עם החלטת subcellular הגבוהה ביותר האפשרית. תמונות נרכשות עבור עד 12 שעות באמצעות מיקרוסקופ multiphoton מצויד בעדשת מטרת צמצם המספרי גבוהה צינור מכפיל מרובה (PMT) גלאי. מודלים עכבר מהונדס מנוצלים מקרופאגים יליד תווית fluorescently יחד עם dextran משקל מולקולרי גבוה פלורסנט תאים סרטניים טרנספקציה פלורסנט חלבון (לתייג התאים בכלי הדם ואת הגידול respectively). בעוד שבחירה זו של תאים שכותרתו fluorescently מאפשרת הדמיה של אינטראקציות מקרופאג תא האנדותל תאים סרטניים ודינמיקה, פרוטוקול זה יעבוד עבור כל זן של העכבר פלורסנט או ללא ניאון. לאחר רכישה, תנועה להיסחף שיורית (אם בכלל) מסולקת באמצעות פיג'י תוסף 35,36 וממוצע זמן פקוד מאקרו מותאמת אישית בערוץ וסקולרית לחסל הבהוב הנגרם על ידי תאי דם במחזור ללא תווית.
בעוד פרוטוקול זה מתמקד גרורות הדמיה, הטכניקות החלות על תהליכים ביולוגיים רבים אחרים הנצפה עם הדמית תא בודד ברזולוציה גבוהה הריאה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל הנהלים מתוארים בפרוטוקול זה בוצעו בהתאם להנחיות והתקנות לשימוש בעלי חיים בעלי חוליות, כוללים אישור מראש על ידי ע"ש אלברט איינשטיין טיפול בבעלי חיים מוסדיים לרפואת ועדת שימוש.
1. במודל עכבר היצירה שכותרתו fluorescently תאים סרטניים
2. multiphoton מיקרוסקופ להגדיר הכנה הדמיה
הערה: בעוד פרוטוקול זה יכול להתבצע על כל מטרמיקרוסקופ ultiphoton, המערכת בשימוש לרכוש את הנתונים המוצגים בפרוטוקול זה תואר בעבר בפירוט 45.
3. מערכת אבק גדר
4. ניתוח
5. הדמיה Intravital
6. המתת חסד
ניתוח תמונה 7.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כדי להדגים את סוג התוצאות שניתן להשיג בשיטה זו, אנו מזריקים תאים סרטניים E0771-LG שכותרתו עם תלתן חלבון פלואורסצנטי לווריד הזנב של עכברים MacBlue 44 בשעה משתנים נקודות זמן לפני הניתוח. לאחר ניתוח, 155 dextran שכותרתו rhodamine KD הוזרק IV לציון ההדמיה בכלי הדם ואת הזמן לשגות בוצעה.
כאשר הדמיה עכברים 24 שעות לאחר ההזרקה, תאים בודדים גלויי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
רזולוציה גבוהה הדמיה אופטית vivo בשילוב עם תגים תפקודיים שכותרתו fluorescently כגון חלבונים ונוגדנים יש עלה באופן משמעותי את הבנתנו של המפל גרורתי. זה איפשר להדמיה ישירה וכימות של תא בודד ופרמטרים המשנה הסלולר בתאי גידול, תאי המארח microenvironment שלהם. הדמיה זו בתוך הגידול הראשוני הובילה, למשל, כדי גילוי microenvironments הדיסקרטית, כי הם תומכים או של פלישת צמיחה או 6,7 הפצה. במקרה של פלישה, in vivo הדמיה חשפה את התפקיד המועדף של הזרמת שיתוף...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
מחקר זה נתמך על ידי NIH-CA100324, מענק התמיכה במרכז הסרטן של המכון הלאומי לסרטן איינשטיין P30CA013330, R01CA172451 ל-JWP ולתוכנית ההדמיה המשולבת. טכנולוגיה זו פותחה במרכז הביופוטוניקה ע"ש גרוס-ליפר ובתוכנית ההדמיה המשולבת במכללה לרפואה ע"ש אלברט איינשטיין. אנו מכירים בתמיכתם של מרכזים אלה בעבודה זו. המחברים מודים למייק רוטנקולבר, ריקרדו איבגון ואנתוני לג'יאדרו מחנות המכונות של איינשטיין על אומנותם המיומנת והמתוזמנת, למעבדה של מתיו קרומל על שיתוף נדיב של שרטוטי עיצוב החלונות שלהם, לקווין אליסיירי וג'רמי ברדפלדט על מומחיותם במיקרוסקופיה והמלצות המגבר שלהם ולאליסון הארני ובויאנה גליגורייביץ' על דיונים אינפורמטיביים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| ווסת ואקום פליז מצופה ניקל 1/8 NPT נקבה, עם מד, 0 - 20 אינץ' כספית | ואקום מקמאסטר קאר | 4172K12 | ווסת ואקום |
| מתאם התאמת צינור פליז דוקרני עבור 1/4 אינץ' מזהה צינור X 1/8 אינץ' NPTF צינור זכר | McMaster Carr | 5346K13 | מתאם צינור ווסת ואקום |
| צלוחיות סינון מותג פיירקס עם צינורות; צוואר מעוצב לפקק גומי מס' 4; קיבולת: 50 מ"ל | Corning Life Sciences Glass | 5360-50 | בקבוק ואקום |
| כיסויי זכוכית עגולים עובי #1.5, 0.16 - 0.19 מ"מ קוטר 10 מ"מ | טד פלה, בע"מ | 260368 תלושי כיסוי | |
| צנתרים חד פעמיים של Exel International Safelet IV; 22 גרם x 1 אינץ' | Exel International | 26746 | קטטר קנה הנשימה |
| PERMA-HAND תפרי משי קלועים שחורים, ETHICON LIGAPAK סליל חלוקה גודל 2-0 | VWR | 95056-992 | מחרוזת |
| , שקוף, 0.14 אונקיות | Hendel Corp. | LOC1647358 | דבק ציאנו-אקרילט |
| טטרמתילרודמין איזותיוציאנט&ndash– Dextran | Sigma-Aldrich | T1287-500MG | 155 kD |
| צינורות PVC שקופים של מעבדת Dextran, 1/16 אינץ' ID, 1/8 אינץ' OD, 1/32 אינץ' עובי קיר, 25 רגל אורך | McMaster Carr | 5155T12 | צינורות דקים & צינורות לצינורות |
| פוליאתילן עמידים בפני סדקים, 1/8 אינץ' ID, 1/4 אינץ' OD, 1/16 אינץ' עובי דופן, לבן, 50 רגל. | מקמאסטר קאר | 5181K24 | צינורות עבים |
| קרם השפלה | Nair-Micro | ||
| צינורות רפואיים 95 דורומטר LDPE | Scientific Commodities Inc. | BB31695-PE/1 | צינורות לצנתר וריד הזנב |
| 30 גרם x 1 אינץ'. BD PrecisionGlide Needle | BD | 305128 מחטים לצנתר וריד הזנב | |
| Puritan Nonsterile Cotton-tippped Swabs | פישר סיינטיפיק | 867WCNOGLUE | |
| התאמת צינור דוקרבונט שקוף, צמצום ישר עבור 3/32 אינץ' x 1/16 אינץ' מזהה צינור | McMaster Carr | 5117k51 | מחברים בין צינורות |
| פקקי גומי עם חור אחד | פישר סיינטיפיק | 14-135F | פקק לבקבוק ואקום |
| SHARP טיפים למחסום דיוק, עבור P-100, 100 ומיקרו; l | דנוויל סיינטיפיק בע"מ | P1125 | קצה פיפטה |
| פישר סיינטיפיק | 159015R | ||
| Puralube | הנרי שיין בריאות בעלי חיים | 008897 | משחה אופטלמית |
| ערכת קוטרה תאומים מכשיר | הרווארד | 726067 | עט |
| גראף מיקרו מלקחיים; משונן; עקומה קלה; רוחב קצה 0.8 מ"מ; אורך 4 אינץ' | Roboz כירורגי | RS-5135 | מלקחיים |
| מספריים מיקרו חיתוך עדינים במיוחד 4 "ישר חד / חד 24 מ"מ | Roboz כירורגי | RS-5912 | מספריים חדים |
| מספריים מיקרו חיתוך 4 "ישר קהה / | קהה Roboz כירורגי | RS-5980 | מגבוני מספריים קהים |
| פישר סיינטיפיק | 06-666-A | לרתום | |
| מערכת PhysioSuite קנט | סיינטיפיק | PhysioSuite | Vitals מוניטור |
| 1 מ"ל מזרק, טוברקולין קצה החלקה | BD | 309659 | מזרק |
| ציאנו אקרילט | סיכות | LOC1647358 | כיסוי דבק להחליק |
| ג'לי נפט | פישר סיינטיפיק | 19-086291 | מחסום מים |
| Luer Cannulla 1.5 - 2.2 מ"מ | מכשיר | הרווארד734118 | מחבר קטטר |
| PhysioSuite עכבר אוקסימטר דופק STAT | קנט סיינטיפיק | דופק אוקסימטר | |
| איזואתזיה (איזופלורן) | הנרי שיין בריאות בעלי חיים | 50033 | 250 מ"ל |
| חמצן | TechAir | OX TM | |
| 1x PBS | Life Technologies | 10010-023 | |
| שסתום כדור PVC, דחף לחיבור, 1/4 | בגריינג'ר | 3CGJ7 | שסתום ואקום |
| מאוורר בעלי חיים קטנים | מכשיר הרווארד | 683 | חלופה זמינה מקנט סיינטיפיק: MouseVent |
| OptiMEM סרום מופחת בינוני | ThermoFisher Scientific | 31985062 | |
| Lipofectamine 2000 Transfection Reagent | ThermoFisher Scientific | 11668019 | |
| MacBlue Tg(Csf1r*-GAL4/VP16,UAS-ECFP)1Hume/J | עכברי מעבדת ג'קסון | 026051 | |
| מיקרוסקופ מולטיפוטון | Olympus | Fluoview FV1000 | חלופה להיקף בנוי בהתאמה אישית |
| מארז סביבתי | פלסטיק מדויק | עבור FV1000 | חלופה למארז בנוי בהתאמה אישית |
| פוספט חוצץ מלח | ThermoFisher Scientific | 14190136 | |
| מד כוח לייזר | קוהרנטיMaxIITOP | ||
| ראש מד כוח לייזר | קוהרנטי | PM10 | |
| pcDNA3-Clover וקטור חלבון פלואורסצנטי | Addgene | 40259 | |
| G418 סולפט אנטיביוטיקה סלקטיבית | ThermoFisher Scientific | 10131027 | |
| MoFlo ממיין תאים פלואורסצנטיים | בקמן קולטר | XDP | |
| טריפסין EDTA 1x | קורנינג | 25-052-Cl | |
| 40 ומיקרו; m רשת | פלקון | 352235 | |
| 96 באר צלחת | Costar | 3599 | |
| 60 מ"מ צלחת תרבות | קורנינג | 430196 | |
| 10 ס"מ צלחת תרבות | קורנינג | 353003 | |
| סרום בקר אלבומין | סיגמא-אולדריץ' | A4503 | |
| Dulbecco's Phosphate Buffered מלח 1x | קורנינג | 21-031-CV | |
| מעבדת ג'קסון | לעכבר C57BL/6J | 000664 | |
| קים מגבונים | פישר סיינטיפיק | 06-666-A |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה