$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
פנוטיפים הן תכונות הנצפה של אורגניזם המייצגים את ההשלכות של אינטראקציות ייחודי בין הרקע הגנטי שלו לסביבה. מאפיינים אלה יכולים לכלול מאפיינים התנהגותיים, הביוכימי, מורפולוגיים, התפתחותית, ו/או פיזיולוגית. חשוב, הבדלים בין התכונות בין אורגניזמים פראי-סוג מוטציות גנטיות יכול לספק תובנה מפתח מנגנוני והפונקציות של גנים המושפעת. לגבי מורפולוגיה, histopathology הוא תקן זהב להערכת פנוטיפים ברמה התאית אבל סובל חפצים מכני, אינה מאפשרת ניתוח מדויק volumetric כמותי1. מעבדה שלנו הוא מוטיבציה כדי להתגבר על חסמי היישום של הכוח אבחון של היסטולוגיה לאמצעי אחסון של רקמות מלאה ברזולוציה כחיוניים.
סקר של טכנולוגיות זמינות מרמז כי הדמיה על ידי צילום רנטגן מיקרו-שחושב טומוגרפיה (מיקרו-CT) עשוי לספק יכולות אידיאלי לצורך מילימטר בקנה מידה כל-בעלי חיים תלת-ממדי (3D) היסטולוגיה. מיקרו-CT מאפשר הרסניות, איזוטרופיות, 3D להדמיה ואת היכולת לערוך ניתוח כמותי של רקמות-אדריכלות-1,-2. בשנים האחרונות, הדמיה תלת-ממדית של דג זברה וללא רבב, מוכתם מתכת על ידי מיקרו-CT צברה המתיחה הולך וגדל, יש נעזרו volumetric ניתוח של מספר רקמות, כולל שריר, שיניים, עצמות, רקמות adipose3,4 ,5,6,7,8,9,10. מודל אורגניזמים אחרים, דגימות רקמה נתונות גם מיקרו-CT הדמיה. למשל, כבר הציג קו צינור לכימות תנועת נוירואנטומיה mesoscale צפופה של מוח העכבר עם תמונה באמצעות מיקרו-CT סינכרוטרון11. באופן דומה, פרוטוקול מכתימים מבוסס-אאוזין הוכח להיות מתאים רקמות רכות מיקרו-CT הדמיה של העכבר כל האיברים12. ניתוח Morphometric של חוליות L3 אנושית וללא רבב והדמיה של ריאות האדם שהוכתמו כסף באמצעות מיקרו-CT הראו התועלת של טכנולוגיה זו עבור האדם דגימות13,14.
על מנת לממש את ההבטחה הגדולה של מיקרו-CT עבור מלאה מורפולוגיים phenotyping של חיות קטנות ללא פגע, דגימות רקמה, מספר משוכות צריך להתגבר ביחס תפוקה, רזולוציה, שדה-of-view, מקיף תא מכתים, שימור לטווח ארוך. בעוד כל אחד מהיבטים אלה היא חשובה ביותר, המוקד בכתב היד הוא אופטימיזציה של נהלים ההטבעה, הערות נוספות על קיבוע הדגימה, מכתים. צביעת מתכות כבדות שימושית בגלל הניגוד הטבועה בין רקמות רכות שונות בתמונות מיקרו-CT הוא נמוך. כתמי בעצמת מתכת שונים, כגון אוסמיום ארבע-חמצני, יוד, חומצה phosphotungstic (PTA) ו- gallocyanin-chromalum, כדי לשפר את הניגודיות עבור מיקרו-CT הדמיה כבר למדה15,16,17. Uranyl אצטט גם שימש כסוכן מנוגדים עבור מיקרו-CT הדמיה של עצם, סחוס18,19. ועד ההורים כמו בשימוש פרוטוקול שלנו מוביל מכתים עקבית של כמעט כל הרקמות, תאים דגימות כל דג זברה, מניב תמונות זה שעשוי להיות תואם עם היסטולוגיה כמו מחקרים באמצעות אמצעי אחסון מלאה של רקמות.
במהלך ייבוא תמונות מיקרו-CT, הקרנה (2D) 2-ממדי הוא נלקח כפי המדגם מסובבת על ידי חלקיק תואר וחזר עד המדגם השלים סיבוב 180° או 360°, הפקת סדרה של אלפי התחזיות 2D המשמש שחזור מתוך20תלת-ממדי. בתהליך זה, יגרום בכל ההפרעות של הדגימה ההשתקפויות 2D המתאימים להיות לא מיושרים, וכתוצאה מכך כרכים 3D לקוי המשוחזרת. לדוגמה הנייח היא דרך לתיקון בעיה זו ולערב כמה אסטרטגיות הנוכחי השוקע המדגם באלכוהול או הטבעה של agarose צינורות פוליפרופילן או micropipette טיפים3,5,15, 16 , 21 , 22. טבילה נוזלי שיטות אינן אידיאלי כי דגימת תנועה במהלך ייבוא תמונות יכול להתרחש בין מערכות הדמיה, וכתוצאה מכך שהוסטו שחזורים של אמצעי אחסון 3D23. יתרה מכך, זה ידוע כי יציבותו הפיזית של דגימות רקמה המאוחסנות בנוזל הוא עני פרקי זמן של חודשים עד שנים, עקב חוסר יציבות כימית ושחיקה השטח המזוהים עם התנועה של נקודות מגע בין מדגם לבין (קיר של מיכל אישי תצפיות עם דגימות רקמה חיה ואנושית קבוע).
כדי להפחית את האפשרות לתנועה מדגם במהלך דימות, דוגמאות ניתן להטביע את agarose24,25,26, אך נוהג זה מזוהה עם הסיכון של הכתם לשדר לתוך agarose ובכך להקטין תמונה לעומת זאת26. יתר על כן, תכשירים נוזליים או agarose הם נוטים נזק פיזי ולבזות את לאורך זמן, שהופך אותם מתאימים לאחסון מדגם לטווח ארוך. אנחנו הסיק כי שיטה הנייח דוגמה מוצלחת וישירה באופן פוטנציאלי יכול להיות ממאמרו של שימוש עבור דגימות מיקרוסקופ אלקטרונים. שרפים polymerized כגון 812 EPON (הופסק והוחלף להטביע 812) משמשים כדי לספק את הקשיות הנדרש להפקת מקטעים ודק במיוחד עבור מיקרוסקופ אלקטרונים27,28. ואכן, מספר מחקרים השוואתיים בין דימות רנטגן ואלקטרון הראו כי הדגימות נעוץ שרף יכול לדימות על ידי רנטגן-מיקרוסקופיה-29,-30. עם זאת, חלק נוהלי סטנדרטי של מיקרוסקופ אלקטרונים לא לתרגם ישירות על מיקרו-CT הדמיה. לדוגמה, מיקרו-CT הדמיה של דגימות עם בריבוע שרף קצוות גושי שרף טיפוסי, דגימות של אלה בלוקים מזוהה עם קצה עקיפה חפצים יכולים להפריע הדמיה. החלקת קצוות שרף, בעוד זה אפשרי, זה מפרך ולגזול.
בעוד מגוון רחב של פלסטיק שרפים ההטבעה מועסקות מיקרוסקופ אלקטרונים, רקע גבוה המשויך שרפים קשה כגון 812 להטביע הוביל אותנו לבחון את האחרים. בחרנו LR לבן שלו צמיגות נמוכה, התכווצות נמוך, נטייה נמוכה טופס בועות בזמן הפילמור ורקע נמוכה יותר. כדי ליצור דוגמאות ללא קצה, וכדי לצמצם את הכמות של שרף המקיפים את הדגימה, פיתחנו הפרוטוקולים למשוך דגימות נוזל שרף לתוך פוליאימיד אבובים לפני הפילמור. פוליאימיד נבחר שלו יציבות תרמית גבוהה, גבוהה רנטגן להדמיה כך ההסרה של הצנרת אינו הכרחי עבור הדמיה. בסופו של דבר, תיכננו מתאם micropipette מותאם אישית עבור הדגימה הטבעה טכניקה כדי להחזיק את הצנרור ולמנוע הזיהום של micropipettes באופן אמין. המתאם יכול להיות מודפס מקובץ התמונה CAD תלת-ממד. יחדיו, המטרה של שיטות הכנה מדגם המובאת כאן היא לבצע הטבעה של דוגמאות קטנות יותר הגונים, להשיג משופרת מכתים ניגודיות הנייח נוקשה, אחסון לטווח ארוך של מילימטר שלם-סולם דגימות.