מחקר זה משתמש בטכניקה מיקרוסקופ (LSFM) אור גיליונות פלורסצנטיות דו-צדדית תאורה בשילוב עם קרחת אופטי ללמוד את הלב מאתר.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
מחקר זה משתמש בטכניקה מיקרוסקופ (LSFM) אור גיליונות פלורסצנטיות דו-צדדית תאורה בשילוב עם קרחת אופטי ללמוד את הלב מאתר.
מיקרוסקופ אור גיליונות פלורסצנטיות כבר בשימוש נרחב עבור ייבוא תמונות מהירה עם רזולוציה צירית גבוהה מ מיקרומטר לקנה המידה מילימטר. טכניקות אור גיליונות מסורתיות לערב את השימוש קרן תאורה יחיד orthogonally מכוונת דגימת רקמה. תמונות של דוגמאות גדולות המיוצרים באמצעות קרן תאורה יחיד מכילות פסים או חפצים, סובלים ברזולוציה מופחתת עקב פיזור קליטת האור על ידי הרקמה. מחקר זה משתמש קרן תאורה דו-צדדית, צלילות מפושטת אופטי פינוי טכניקה ללב מאתר. שיטות אלה מאפשר הדמיה עמוק יותר על-ידי הסרת שומנים מהלב ומפיקים תחום רחב של הדמיה, גדול מ- 10 x 10 x 10 מ מ3. כתוצאה מכך, אסטרטגיה זו מאפשרת לנו לכמת את הממדים חדרית, לעקוב אחר שושלת היוחסין לב לשפה את התפוצה המרחבית של חלבונים ספציפיים הלב ושל יון-ערוצים מכל אחרי לידה כדי העכבר למבוגרים לבבות עם חדות מספקת ו רזולוציה.
מיקרוסקופ אור גיליונות פלורסצנטיות הייתה הטכניקה פותחה לראשונה בשנת 1903 ומשמש היום כשיטה ללמוד ביטוי גנים וגם לייצר מודלים תלת-ממדי או 4-D של רקמות דגימות1,2,3. שיטה הדמיה זו משתמשת סדין דק של אור כדי להאיר מטוס בודד של מדגם כך רק את המטוס הוא נלכד על ידי הגלאי. המדגם יכול להיות עבר לכיוון-צירית ללכוד כל שכבה, מקטע אחד בכל פעם, ועיבוד דגם תלת-ממדי לאחר עיבוד שלאחר של תמונות רכשה4. עם זאת, עקב ספיגת פיזור של פוטונים, LSFM הוגבלה על דוגמאות או מיקרונים אחדים עבה או שטיחות שקוף1.
המגבלות של LSFM הובילו מחקרים מקיפים של אורגניזמים בעלי רקמות שקופים אופטים, כגון דג זברה. מחקרים שכללו פיתוח לב ובידול נערכות לעיתים קרובות על דג זברה מאז ישנם גנים שנשמרת בין בני האדם לבין דג זברה5,6. למרות מחקרים אלו הובילו ההתקדמות במחקר הלב הקשורים6,cardiomyopathies7, יש עדיין צורך לערוך מחקר דומה על אורגניזמים ברמה גבוהה יותר כגון יונקים.
יונקים ברקמת הלב מהווה אתגר עקב עובי האטימות של הרקמה, קליטתם עקב המוגלובין כדוריות דם אדומות, וכן את פיזור המתרחשת עקב תאורה חד צדדית של הדגימה תחת LSFM מסורתיים שיטות1 , 8. כדי לפצות על מגבלות אלה, הצענו להשתמש תאורה דו-צדדית, גרסה מפושטת של טכניקה בבהירות9 בשילוב עם מקדם שבירה התאמת פתרון (חישוקים). לכן, מערכת זו מאפשרת ההדמיה של מדגם זה גדול מ- 10 x 10 x 10 מ מ3 תוך שמירה על רזולוציה באיכות טובה צירית, לרוחב מטוסים8.
מערכת זו היה מכויל תחילה באמצעות חרוזים פלורסנט מסודרים תצורות שונות בתוך הצנרת זכוכית. לאחר מכן, המערכת שימשה תמונה אחרי לידה ומבוגרים מאתר לבבות. ראשית, בלב העכבר אחרי לידה צולמה ב 7 ימים (P7) כדי לחשוף את חלל חדרית, את עוביו של הקיר חדרית המבנים שסתום, הנוכחות של trabeculation. שנית, נערך מחקר כדי לזהות תאים להתמיין cardiomyocytes באמצעות העכבר אחרי לידה לב ב- 1 יום (P1) עם התווית על-ידי Cre cardiomyocytes, חלבון פלואורסצנטי צהוב (YFP). לבסוף, עכברים בוגרים בגיל 7.5 חודשים היו עם תמונה כדי לבחון את נוכחותם של כליות אשלגן מדולרי החיצוני ערוצים (ROMK) לאחר טיפול גנטי8.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל ההליכים הקשורים בבעלי החיים אושרו על ידי המוסדיים סקירה ועדות (IACUC) ב אוניברסיטת קליפורניה, לוס אנג'לס, קליפורניה.
1. התקנת מערכת הדמיה
הערה: ראה איור 1 באיור 2.
2. הדמיה מערכת כיול
3. הכנת הדוגמא
4. דימות הלב למבוגרים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בטכניקה המתוארת כאן להשתמש קרן דו-צדדית תאורה בשילוב של ניקוי אופטי של דגימות רקמות הלב העכבר כדי להשיג עמוק יותר לעומק הדמיה הדימות נפח גדול יותר עם רזולוציה מספקת הדמיה (איור 1). כדי לכייל את המערכת, חרוזים פלורסנט הונחו בתוך הצנרת זכוכית ובתוך מערכת הדמיה. החרוזים ואז היו עם תמונה, דמיינו במישור x-y, y-z המטוס, ולהפיץ במישור x-z, כדי להשיג את הנקודה פונקציה (PSF) עבור מערכת8. כיול המערכת המיוצר רזולוציה בכיוון לרוחב של ≈ dלרוחב...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מערכת LSFM ואת בטכניקה המתוארת כאן מנצל קרן דו-צדדית תאורה בשילוב עם קרחת אופטי תמונת הלב העכבר אחרי לידה ומבוגרים שלבי התפתחותה. קרן תאורה יחיד מסורתי סובל הפוטונים פיזור וקליטה דרך רקמות עבה יותר, גדול יותר דגימות1,3. הקורות דו-צדדית לספק תאורה אפילו יותר של המדגם, ובכך למזער את ההשפעה של פיזור וממצאים אחרים כי הם לעיתים לראות בתמונות המיוצר על ידי תאורה צדדית. טכניקה זו גם מגביר את גודל המדגם זה יכול לדימות על-ידי התאמת המיקום של קורות גאוסיאנית כפול
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים אין לחשוף.
המחברים רוצה להביע את תודתי תאו נגוין, אטסשי נאקאנו מ- UCLA למתן את הדגימה עכברים לתמונה. מחקר זה נתמך על ידי מענקים NIH HL118650 (ל Tzung ק Hsiai), HL083015 (ל Tzung ק Hsiai), HD069305 (כדי ש ג צ'י Tzung ק Hsiai.), HL111437 (ל Tzung ק Hsiai ו ש ג צ'י), HL129727 (ל Tzung ק Hsiai) ומערכת אוניברסיטת טקסס כוכבים מימון (כדי Juhyun לי).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| טכנולוגיות לייזר לייזר CW | LMM-GBV1-PF3-00300-05 | עירור של פלואורופורים | |
| מסנן צפיפות ניטרלית | Thorlabs | NDC-50C-4M | שולט בכמות האור הנכנסת למערכת |
| מרחיב קרן אכרומטי | Thorlabs | GBE05-A | מרחיב את אלומת האור |
| חריץ מכני | Thorlabs | VA100C | שולט ברוחב הקרן |
| מפצל קרן | Thorlabs | BS013 | צורות קרן תאורה כפולה |
| מיקרוסקופ סטריאו עם עדשת אובייקטיבית 1X | אולימפוס | MVX10 | משמש לתצפית על מדגם |
| ORCA-Flash4.0 LT מצלמת sCMOS | Hamamatsu Photonics | C11440-42U | משמש לצילום תמונות |
| אקרילוניטריל בוטאדיאן סטירן (ABS) | Stratasys | uPrint | חומר המשמש להדפסת תלת מימד מחזיק מדגם |
| חרוזי פוליסטירן פלואורסצנטיים | Spherotech Inc | PP-05-10 | משמשים לכיול מערכת הדמיה |
| צינורות זכוכית בורוסיליקט | Corning | Pyrex 7740 | צינורות להטמעת דגימה |
| גליצרול | פישר סיינטיפיק | BP229-4 | מילוי לתא דגימה |
| מלח חוצץ פוספט | פישר סיינטיפיק | BP39920 | תמיסת שטיפה ללבבות עכבר |
| Paraformaldehyde | Electron Microscopy Sciences | RT-15700 | תמיסת הדגירה הראשונה |
| Acrylamide | Wako Chemicals | AAL-107 | מעורבב עם 2,2'-Azobis dihydrochloride לתמיסת דגירה שנייה ללבבות עכברים |
| 2,2'-Azobis dihydrochloride | Wako Chemicals | VA-044 | מעורבב עם אקרילאמיד לתמיסת דגירה שנייה ללבבות |
| עכבריםנתרן דודציל סולפט | Sigma Aldrich | 71725 | מעורבב עם חומצה בורית לתמיסת דגירה שלישית ללבבות עכברים |
| חומצה בורית | Fischer Scientific | A74-1 | מעורבב עם נתרן דודציל סולפט לתמיסת דגירה שלישית ללבבות עכברים |
| Sigma D2158 Sigma Aldrich | D2158 | מעורבב עם PB, Tween-20 ונתרן אזיד כתמיסת התאמת מקדם שבירה | |
| Tween-20 | Sigma Aldrich | 11332465001 | מעורבב עם Sigma D2158, PB ונתרן אזיד כתמיסת התאמת מקדם שבירה |
| נתרן אזיד | Sigma Aldrich | S2002 | מעורבב עם Sigma D2158, PB ו-Tween-20 כפתרון התאמת מקדם שבירה |
| וקטור וירוס הקשור לאדנו 9 עם מקדם טרופונין T ספציפי ללב המתויג עם GFP | וקטור Biolabs | VB2045 | מבטא GFP כאשר הוא קשור למפעיל |
| מנוע סרוו | Thorlabs | Z825B | משמש לתנועת דגימה בכיוון צירי בתוך גיליון אור |
| בקר מנוע סרוו DC מוברש K-Cube | Thorlabs | KDC101 | מתחבר למפעיל המנוע ושולט בתנועה של המפעיל |
| Amira | FEI תוכנה | N/A | תוכנת הדמיה להפקת תמונות דו-ממדיות ותלת-ממדיות |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.