RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
he_IL
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
המטרה של הפרוטוקול היא להציג האורך intravital מעקב בזמן אמת אחר thymocytes על-ידי סריקת מיקרוסקופ ב שתלים הרתי בתא הקדמי של העין עכבר לייזר. את השקיפות של הקרנית, אמוניה השתל מאפשר הקלטה ברציפות קדמון תא גיוס ויציאה T-cell בוגרת.
מטרת השיטה שהוצגו היא להראות, בפעם הראשונה, את ההשתלה של היילוד thymi אל החדר העין הקדמי של עכברים בוגרים isogenic לניטור ויוו האורך בזמן אמת של הדינמיקה thymocytes´ בתוך vascularized קטע בלוטת התימוס. בעקבות ההשתלה, סריקת מיקרוסקופ (LSM) דרך הקרנית לייזר מאפשר ויוו לא פולשנית חוזרות הדמיה ברמת רזולוציה הסלולר. חשוב, הגישה מוסיף הקודם ההבשלה T-cell intravital הדמיה מודלים האפשרות עבור גיוס תא קדמון רציפה והקלטות בוגרת T-cell היציאה של אותה חיה. יתרונות נוספים של המערכת השקיפות של האזור המושתל, המתיר ניטור מהיר מאקרוסקופית של הרקמה מושתל, הנגישות השתל המאפשר לשפות אחרות בנוסף טיפולים סיסטמיים. המגבלה העיקרית להיות בנפח של הרקמה זה מתאים במרחב מופחתת של תא העין אשר דורש עבור זמירה האונה. שלמות איבר מוגדל על ידי לנתח אונות בלוטת התימוס בדפוסי בעבר הוכח להיות פונקציונלי לייצור תא T בוגרים. הטכניקה מתאימה באופן פוטנציאלי לחקור וחשש רלוונטי שאלות הקשורות לתפקוד בלוטת התימוס הכוללים מחלת חיסון עצמי, כשל חיסוני וסובלנות המרכזית; תהליכים אשר יישארו מוגדרים mechanistically לקוי. ניתוח מנגנוני המנחה thymocyte ההעברה, בידול ובחירה בסדר אמור להוביל הרומן אסטרטגיות טיפוליות מיקוד מתפתחות בתאי T.
Intrathymic T-cell בידול ובחירה subpopulation T-cell מהווים מפתח תהליכים פיתוח ותחזוקה של חסינות תאית חולייתנים1. תהליך זה דורש רצף אירועים מאורגנים היטב כולל הגיוס של אבות למחזור הדם, התפשטות תאים, הגירה, ביטוי דיפרנציאלי של חלבוני ממברנה ולאחר מות תאים מתוכנת מסיבית קבוצות משנה מורכבים מבחר. התוצאה היא שחרורו של T תאים בוגרים תגובתי ספקטרום נרחב של אנטיגנים זרים תוך הצגת תגובות ממוזער העצמי-פפטידים, אשר מקצה את colonizing איברי הלימפה ההיקפית של הפרט2,3. Thymocyte סוטה ממבחר הרפרטואר αβTCR מוביל מחלות אוטואימוניות או חוסר איזון מערכת החיסון4 הנובעות בעיקר פגמים במהלך תהליכי בחירה קודמן חיובית או שלילית, בהתאמה.
כיווני ההגירה של thymocytes מעבר התימוס הוא מהותי בכל שלבי ההבשלה T-cell וזה וליטוש סדרת בו זמנית, או רציף גירויים מרובים, כולל נוגדנים, דבק, ודה-דבק מטריצה חוץ-תאית (ECM) אינטראקציות חלבון3,5. המחקר של רקמות קבוע יש מעובד מידע חיוני לגבי דפוסי ביטוי למקלות נודדות thymocyte microenvironments הרתי מוגדר5,6, בעוד מחקרים לשעבר vivo חשף שתי שכיחה התנהגויות הנדידה של thymocytes בשני תחומים ברורים בהיסטולוגיה איבר: להאט תנועות סטוכסטי בקליפת תנועתיות מהר, סגור לשד7,8,9,10 , 11 , 12 , 13. תעריפי הנדידה הגדילו לתאם עם הבחירה חיובי הרתי13 והיא שלילית הבחירה קשורה עם אופן פעולה של סריקה התומכים את ההשערה כי קינטיקה של המסע דרך בלוטת התימוס קובע נכונה ההבשלה של thymocytes. למרות הרלוונטיות שלהם, את הטופולוגיה של אינטראקציות תא thymocyte-סטרומה את הדינמיקה של תנועתיות thymocyte על פני איברים microenvironments במהלך ההבשלה T-cell עדיין מעורפל.
רוב שמחוץ מחקרים שבוצעו עד כה כוללים עוברית או reaggregate איברים הרתי תרבויות14,15, רקמות פרוסות או שלמים האונה הרתי explants איפה thymocyte תנועות הם דמיינו ידי סריקת לייזר שני הפוטונים מיקרוסקופ (TPLSM)8, טכניקת דימות intravital עם מקסימום מוגבלת לעבוד מרחוק והדמיה בעומק של 1 מ"מ בהתאם הרקמה בחן16. לעומת התרבויות איברים הרתי מפרך התלויות דגירה ממושכת פעמים טופס 3D-מבנים, הן, הטכניקה פרוסה הרתי והן המבוא היתר מבוקר ללא פגע באונה הרתי גישה של קבוצות משנה מסוימת של מראש הנקרא thymocytes לתוך סביבה אדריכלות רקמה מקורית. עם זאת, כיוון זרימת הדם הוא נעדר במודלים אלה, הם מוגבלים בבירור ללמוד בתהליך הגיוס של בלוטת התימוס להתיישב אבות (TSPs) parenchyma התימוס או את הדינמיקה של הרתי egression של תאי-T בוגרים.
In vivo הדגמים לצורך המחקר לפיזיולוגיה ההבשלה T-cell הרתי בעכברים כוללים את השתלים של חלקים או אונות האיבר כולו למקם בתוך הכליה קפסולה17 או intradermally18. למרות אפשרויות אלה הראה השירות שלהם לחקור מערכתית engraftment תפקודית של הרקמה, המיקום של שתלי הרתי עמוק בתוך החיה או מכוסה על ידי שכבות של רקמות אטום מגבילה את השימוש בהם ב- vivo בדיקה של שתלים על ידי TPLSM.
התא הקדמי של העין מספק שטח נגיש עבור פיקוח ישיר על כל רקמות המושתל בשל השקיפות של שכבות הקרנית. יתרון, הבסיס של תא הנוצרת על-ידי הקשתית הוא עשיר כלי הדם ואת קצות העצבים האוטונומית, הפעלת revascularization מהירה reinnervation מתוך19,שתלי20. ד ר Caicedo השתמשה בהצלחה את המרחב האנטומי הזה עבור תחזוקה ומחקר אורך של לנגרהנס העבר21. . הנה, אנחנו מראים כי אסטרטגיה זו לא רק מהווה גישה חוקית בחקר הדינמיקה של thymocytes בתוך מבנה איבר מקורי, אך גם באופן ייחודי מאפשר להרחיב ויוו הקלטות האורך במחקר של קדמון גיוס ו שלבים egression של T-cell בוגרת עכבר.
טיפול בעלי חיים מוסדיים ועל שימוש הוועדה (IACUC) של אוניברסיטת מיאמי אישר את כל הניסויים בהתאם להנחיות IACUC.
1. בידוד וגיזום של היילוד Thymi
2. בלוטת התימוס השרשה אל החדר הקדמי של העין
3. קונאפוקלית הדמיה של מושתל Thymi באמצעות תלת-ממד יחיד פוטון פלורסצנטיות מיקרוסקופיה קונפוקלית
התימוס של היילוד עכברים הם בודדו אותנו מהמתרחש B6. Cg-Tg(CAG-DsRed*MST) 1Nagy/ג'ס עכברים כפי שמתואר פרוטוקול זה (שלבים 1.1-1.9). באלה העכברים הטרנסגניים, עוף ביתא אקטין האמרגן מנחה את הביטוי של variant חלבון פלואורסצנטי אדום DsRed. MST תחת השפעת cytomegalovirus (CMV) מיידית מוקדם משפר להקל על המעקב של שתלים.
כדי למנוע דחיית רקמה, אנשים isogenic עם גנוטיפ: C57BL/6-Tg(UBC-GFP) 30Scha/J נבחרו כפונדקאים. באלה העכברים הטרנסגניים, יזם האדם אוביקוויטין C מנחה את הביטוי של חלבון פלואורסצנטי ירוק (GFP) משופרת ברקמות כל המאפשר הבחנה ברורה בין הרקמות התורם ונמען. הפעולה של האמרגן האנושי אוביקוויטין C מוביל דיפרנציאלית GFP ביטוי דפוסים מסוימים סוגי תאים hematopoietic. בפרט, תאי T להציג ביטוי GFP גבוה יותר 2-fold רמות יותר CD19+B220+ B תאים או אחרים בתאי הדם ההיקפיים, אשר עשויה להקל את הזיהוי שלהם על ידי טכניקות רגיש כמותי כגון flow cytometry, ללא שום צרכים נוספים תיוג. יתר על כן, ביטוי פלורסנט בעכברים אלו נצפית אצל בעלי חיים למבוגרים, כמו גם בשלבים עובריים כל וזה אחיד בתוך שושלת סוג התא מעניק יציבות סמן.
התבנית עבור זמירה התימוס באיור איור 1A בעקבות תיאורים קודמות של תפקודי בלוטת התימוס קטעים מושתלים כליה capsula23. הליך זמירה מאפשרת הפחתה של הנפח הכולל של רקמות כדי להיות מושתל תוך שמירה על היחידות תפקודית בסיסית היסטולוגית של האיבר (קליפת המוח, לשד, צומת cortico-מדולרי (CMJ) כלי דם). ההבדל הבולטים בגודל בין היילוד התימוס (איור 1A, משמאל) התימוס של עכברים אחד - בן שבועיים (איור 1A, נכון) צריך להילקח בחשבון עבור זמירה, כמו השטח הזמין להתאים שתלים בתא הקדמי של העכבר עין היא מוגבלת. התוצאות המובאות כאן כוללים את השתלים המתקבל ילודים בלבד. איור 1B מציג תמונה מאקרוסקופית של קטע הרתי מושתל בתא הקדמי של העין העכבר GFP, לאכלס כדי לשמר את חזון חיים. פרטים היסטולוגית של השתל ביחס הקרנית (GFP רקמות סמוכים השתל RFP) ניתן לצפות בהשבת 3D תמונות קונאפוקלית 1 וידאו משלימים. Engraftment כדי הקשתית מוצג וידאו 1 ו- 2 איור.
איור 1C ו- 1 D בהתאמה להמחיש את שדה בהיר ומעקב פלורסצנטיות תמונות של אותו אזור אשר עשוי לשרת עבור כפול-מאקרוסקופית של צמיחה רקמות לפוף בלימודי המשך. איור 1C מדגימה גם את אמוניה רקמת מושתל אשר אמור לאפשר באופן ייחודי עבור לימודי פיזיולוגיה התימוס תלויים איברים אספקת הדם לאורך זמן.
אמוניה השברים הרתי שנוספו אירעה בתוך 72h שלאחר השתל. תהליך vascularization מהירה הוא הסכם טוב עם כמות גדולה של כלי הדם נמצאו הקשתית ואת העושר של בלוטת התימוס בייצור ציטוקינים. מאפיינים אלה מאפשרים engraftment מהירה של thymi שנוסף. אמוניה שתלים מודגם סרטון 2, מציג את engraftment של כלי הדם הרתי עם iris´ של המחשב המארח בודדים (GFP רקמות סמוכים השתל RFP), לכן, המאשר כי המודל המוצג כאן, למעשה, מאפשר עבור monitorization רציף לא פולשנית של בלוטת התימוס vascularized ברמה המיקרוסקופית. השימוש LSM להמחיש התימוס אנדוגני או בלוטת התימוס מושתל בעבר במקומות שונים אנטומיים הוא מוגבל על ידי רקמת לאטימות של רקמות עובי מעל 1 מ מ. התא הקדמי של העין הוא נחשב "חלון" האורגניזם הקלת התצפית של רקמות מושתל ברמה המיקרוסקופית.
. כאן, זה הוכיח כי המודל שפותח על ידי הקבוצה שלנו מאפשר את החזיית לנדידת תאים מן הדם את הטורנט (סרטון 2) לתוך בלוטת התימוס מושתל (ככל הנראה אבות); עבור המעקב אנשי הקשר של GFP ובתאים נכנסות לתוך השתל הרתי עם תושב הרתי אפיתל, סטרומה תאים (שכותרתו RFP) במהלך תהליכי בידול ובחירה (קטעי וידאו 3 ו- 4), בנוסף, את היציאה של תאים (ככל הנראה בוגר-בתאי T) לתוך כלי הדם (5 וידאו).
הגישה שנתאר ובכך מייצג את "הוכחת העיקרון", מבוסס על ההקלטות נלקחה בין 72 h חודש שלאחר השתל מאנשים שישה מושתלים עם המקטעים מתורמים שלושה היילוד עצמאית, בעל חיים מודל זה היתרים ויוו בזמן אמת מעקב של התבגרות thymocyte ב קטע הרתי vascularized שגרות לא פולשנית לאורך זמן, ככזה, הפרוטוקול אולי צריכים עוד ליטושים. מודל זה יכול עוד יותר הסתדרו עשיית שימוש של חיות הטרנסגניים מחסה thymocyte שכותרתו סמנים מולקולריים, לדוגמה, כמו פלורסנט מוצרים פיוז'ן, וכך מאפשר פריט חזותי ישיר של T-cell ההבשלה intermediates. המערכת עשויה לסייע לפתרון המחלוקות ולהגיב incognitas מקושרת thymocyte בידול ובחירה אירועים בין היתר.

איור 1. אופטים של האונות הרתי היילוד לתורם והשתלות אל החדר הקדמי של העין עכברים. (א) היילוד (משמאל) ותמונות thymi (מימין) אחרי לידה שבוע אחד. מקף קווים על היילוד התימוס מייצגים מדריכים כדי להתכונן מקטעים השתלת אל החדר העין הקדמי של עכברים כדי להעריך את המספר המרבי של השתלות מתורם אחד. תמונה ייצוגית (B) מציג לאחרונה מושתלים בלוטת התימוס. (ג) נציג דימוי הושתל, vascularized התימוס 2 שבועות שלאחר השתל. (ד) זריחה תמונה של בלוטת התימוס שתל המוצגות (C). סרגל קנה מידה מוצג (1 מ"מ). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

באיור 2. התמונה קונאפוקלית מציג הפירוט של בלוטת התימוס קטע (אדום) engraftment של הקשתית (ירוק)- התמונה שהושג עם מיקרוסקופ, באמצעות ההגדרות הבאות: 488, 561 nm עירור/500, 575 אורכי גל nm פליטה, 512 x 512 פיקסלים ברזולוציה, 40 X טובלים המטרה עם זמן ומרחק עבודה. סרגל קנה מידה מוצג (40 מיקרומטר). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

משלים איור 1. תוכנית ההתקנה עבור הדמיה קונאפוקלית של שתל הרתי באמצעות קרינה פלואורסצנטית 3D פוטון יחיד לייזר מיקרוסקופיה קונפוקלית- (א) Heatpad, stereotaxic headholder ופרטים מסכת גז. (B) הגדר של העכבר מחזיק השתל התימוס LSM. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

וידאו 1. In vivo הדמיה של בלוטת התימוס שתלים בתא הקדמי של העין העכבר. אנא לחץ כאן כדי לצפות בסרטון. (לחיצה ימנית כדי להוריד.)

וידאו 2. גיוס של בלוטת התימוס presumable יה אבות (כפית) של זרם הדם (GFP) parenchyma הרתי (RFP). אנא לחץ כאן כדי לצפות בסרטון. (לחיצה ימנית כדי להוריד.)

וידאו 3. תנועת thymocytes (אבות הרתי מוקדם או ETPs) בקליפת סטוכסטיים. אנא לחץ כאן כדי לצפות בסרטון. (לחיצה ימנית כדי להוריד.)

וידאו 4. האינטראקציה של thymocytes (GFP) עם תאי סטרומה הרתי (RFP) או cTECs (תאי אפיתל הרתי קורטיקליים) או mTECs (תאי אפיתל הרתי מדולרי). אנא לחץ כאן כדי לצפות בסרטון. (לחיצה ימנית כדי להוריד.)

וידאו 5. הדמיה היציאה בזמן אמת של תאי-T בוגרת פוטנציאלי. אנא לחץ כאן כדי לצפות בסרטון. (לחיצה ימנית כדי להוריד.)

משלים Video 1. 3D -ויוו הדמיה של בלוטת התימוס שתלים בתא הקדמי של העין העכבר. אנא לחץ כאן כדי להוריד את הקובץ.
המחברים אין לחשוף.
המטרה של הפרוטוקול היא להציג האורך intravital מעקב בזמן אמת אחר thymocytes על-ידי סריקת מיקרוסקופ ב שתלים הרתי בתא הקדמי של העין עכבר לייזר. את השקיפות של הקרנית, אמוניה השתל מאפשר הקלטה ברציפות קדמון תא גיוס ויציאה T-cell בוגרת.
עבודה זו נתמכה על ידי מענקים NIH R56DK084321 (AC), R01DK084321 (AC), R01DK111538 (AC), R01DK113093 (AC) ו R21ES025673 (AC), ועל ידי המענק הטוב/2015/043 (Consellería de Educació, קולטורה אני esport, Generalitat valenciana, ולנסיה, ספרד) (EO). מחברים להודות לצוות שנשלחו אוניברסיטת ולנסיה דה Católica סן ויסנטה Mártir, ולנסיה, ספרד ו אלברטו הרננדז-סנטרו דה Investigación פרינסיפה פליפה, ולנסיה, ספרד על עזרתם עם צילום וידאו ועריכה.
| וופורייזר איזופלואורן עם איזופלואורן | Kent Scientific Corp | VetFlo-1215 | |
| היקף חיתוך עם מקור אור | Zeiss | Stemi 305 | |
| מלקחיים לדיסקציה עדינה | WPI | 500455 | |
| מלקחיים לדיסקציה בינונית | WPI | 501252 | |
| מלקחיים לדיסקציה עדינה בקצה מעוקל | WPI | 15917 | |
| Vannas מספריים | WPI | 503371 | |
| ניתוחי מספריים | WPI | 503243 | |
| אזמל | WPI | 500353 | |
| 40 מ"מ 18 גרם מחטים | BD | 304622 | |
| פיפטה העברה חד פעמית | Thermofisher | 201C | |
| כרית חום ומנורת חום | קנט סיינטיפיק קורפ | Infrarred | |
| אתנול 70% | VWR | 83,813,360 | |
| צלחת סטרילית 60 מ"מ | SIGMA | CLS430166 | |
| סטרילית 1x PBS pH(7,4) | מגבונים | סטריליים Thermofisher10010023 | |
| Kimberly-Clark | LD004 | ||
| תרופות לטיפול בכאב | Sigma-Aldrich | A3035-1VL | |
| תמיסת מלח או Viscotears | Novartis | N/A | |
| סטריאומיקרוסקופ | Leica | MZ FLIII | |
| מתאם מחזיק ראש | Narishige | SG-4N-S | |
| מסכת גז | Narishige | GM-4_S | |
| מיקרוסקופ קונפוקלי | Leica | TCS SP5 II | |
| קולט אדים זרימה למינרית | Telstar | BIO IIA |