המאמר מציג את מכשיר μTongue (microfluidics-on-a-tongue) להדמיית תאי טעם פונקציונליים ב- vivo על ידי שילוב מיקרופלואידיקה בחלון הדמיה תוך-וינטלי על הלשון.
מאמר שיטה
המאמר מציג את מכשיר μTongue (microfluidics-on-a-tongue) להדמיית תאי טעם פונקציונליים ב- vivo על ידי שילוב מיקרופלואידיקה בחלון הדמיה תוך-וינטלי על הלשון.
מיקרוסקופיית פלואורסצנטיות תוך-וינטלית היא כלי המשמש באופן נרחב לחקר דינמיקה רב-תאית בחיה חיה. עם זאת, זה לא נעשה שימוש מוצלח באיבר החושי טעם. על ידי שילוב מיקרופלואידיקה בחלון הדמיית הלשון התוך-ויטלי, ה- μTongue מספק תמונות פונקציונליות אמינות של תאי טעם ב- vivo תחת חשיפה מבוקרת לטעמים מרובים. במאמר זה מוצג הליך מפורט שלב אחר שלב לשימוש במערכת μTongue. קיימות חמש סעיפים: הכנת פתרונות טעימים, הקמת מודול מיקרופלואידי, הרכבה לדוגמה, רכישת נתוני תמונה פונקציונליים וניתוח נתונים. כמה טיפים וטכניקות כדי לפתור את הבעיות המעשיות שעלולות להתעורר בעת שימוש μTongue מוצגים גם.
מיקרוסקופ פלואורסצנטיות תוך-וינטלית נמצא בשימוש נרחב כדי לחקור את הדינמיקה השופעת על רקמות חיות. חוקרים מפתחים במהירות חיישנים מקודדים גנטית המספקים טרנספורמציות ספציפיות ורגישות של התהליכים הביולוגיים לאותות פלואורסצנטיות - אשר ניתן להקליט בקלות באמצעות מיקרוסקופים פלואורסצנטיים הזמינים באופן נרחב1,2. למרות שרוב האיברים הפנימיים במכרסמים נחקרו באמצעות המיקרוסקופ, היישום המוצלח שלה ללשון עדיין לא הצליח3.
מחקרים קודמים על הדמיית סידן של תאי טעם נערכו ex vivo על ידי חתך דק של רקמת לשון כדי לקבל בלוטות טעם להקיף4,5,6 או על ידי קילוף אפיתל הטעם כדי להשיגבלוטות טעםפטרייתיות7,8. הכנת דגימות אלה הייתה פולשנית באופן בלתי נמנע, ולכן המיקרו-סביבה הטבעית כגון פנימיות העצבים, מחסומי החן וזרימת הדם, היו מוטרדות במידה רבה. חלון הדמיית הלשון התוך-ויטלי הראשון דווח בשנת 2015 על ידי Choi et al., אך הקלטה פונקציונלית אמינה לא הייתה ברת השגה בגלל התנועה וממצאים אופטיים הנגרמים על ידי גירויים טעימים נוזלים9.
לאחרונה, microfluidics-על-לשון (μTongue) הוצג10. התקן זה משלב מערכת מיקרופלואידית עם חלון הדמיה על לשון העכבר. על-ידי השגת זרימה מעין-יציבה-יציבה של גירויים טעימים לאורך כל תקופת ההדמיה, ניתן היה למזער חפצים מתנועה נוזלית (איור 1). יציאת הקלט ניזונה מסדרה של בקרי לחץ רב-ערוציים, בעוד שיציאת הפלט מחוברת למשאבת מזרק, השומרת על 0.3 מ"ל/דקה. בנוסף, ממצאים אופטיים שנגרמו על ידי ההבדל במדדים שבירה של פתרונות טעימים צומצמו על ידי ניתוח יחסי המציג אינדיקטור סידן חסר רגישות (tdTomato) כמו גם מחוון סידן (GCaMP6)11. עיצוב זה סיפק יציבות מיקרוסקופית של תאי טעם ב- vivo אפילו עם מעבר פתאומי בין ערוצים נוזליים. כתוצאה מכך, μTongue ליישם הקרנה פונקציונלית אמינה של tastants מרובים בלוטות הטעם של העכבר ב vivo.
בפרוטוקול זה, ההליכים הניסיוניים מוסברים בפירוט עבור הדמיית סידן של בלוטות הטעם פטריות העכבר ב vivo באמצעות μTongue. ראשית, הכנת רוק מלאכותי ופתרונות טעימים מתוארת. שנית, הקמת המערכת המיקרופלואידית להשגת זרימת מצב מעין-יציבה מוצגת. שלישית, ההליכים המשמשים להרכבה של לשון העכבר על μTongue כדי לאפשר רכישת תמונה הם מתויגים. לבסוף, כל שלב לניתוח תמונה, כולל תיקון של ממצאי תנועה לרוחב ויחס, מצוין. פרוטוקול זה יכול להיות מותאם בקלות לכל מעבדת מחקר עם מתקן עכבר ומיקרוסקופ שני פוטון או ציוד שווה ערך.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל ההליכים הכירורגיים אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול בבעלי חיים ושימוש (IACUC) של אוניברסיטת סונגקיונקוואן והאוניברסיטה הלאומית של סיאול.
1. הכנת פתרונות: רוק מלאכותי וטרסמים
2. הכנת המערכת המיקרופלואידית
הערה: פריטים טעימים הועברו ללשון העכבר באמצעות מערכת משלוח נוזלית רב-ערוצית בלחץ (עיין באיור 1 ובטבלת החומרים).
3. הכנת עכבר להדמיית ויוו (איור 2).
הערה: כל ההכנות לבעלי חיים בוצעו בשעות היום בתנאים אספטיים על שולחן עבודה במעבדה.
4. רכישת הדמיה
5. ניתוח תמונה (איור 3)
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
עכבר Pirt-GCaMP6f-tdTomato שימש להשגת תמונת בלוטות טעם. פני השטח של לשון העכבר היו מכוסים בפפילה פילפורמית אוטופלואורסצנטית. בלוטות הטעם מפוזרות בדלילות על פני הלשון(איור 4A). התמונות של בלוטות הטעם והמבנה שלה נרכשו באמצעות שלושה גלאי מסננים שונים. באמצעות ערכת המסננים 607/70 ננומטר, אות tdTomato מתאי הטעם התקבל לניתוח רצומטרי (איור 4B). באמצעות ערכת המסננים 525/50 ננומטר, אות GCaMP מתאי הטעם וכלי הדם המקיפים את בלוטות הטעם נרכשו(איור 4B).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מתואר כאן פרוטוקול מפורט כדי להחיל μTongue על החקירה של פעילויות פונקציונליות של תאי טעם ב vivo. בפרוטוקול זה, מתבצעת ההדמיה התפקודית על תאי הטעם באמצעות אינדיקטורים לסידן מקודדים גנטית. בנוסף לשימוש בעכברים מהונדסים, טעינה אלקטרופורטית של צבעי סידן (או צבעי חישת מתח) על תאי הטעם יכולה להיות אפשרות חלופית.
כל פתרונות הטעם פחות מ 1.336 של אינדקס שבירה שימשו בניסוי זה. למרות μTongue מספק משלוח נוזלי יציב ניתוח יחסמטרי ameliorates חפצים הדמיה, זה יהיה מאתגר עבור החוקרים להשתמש בריכוז גבו...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים על אינטרסים פיננסיים מתחרים: ג'יי האן ומ. צ'וי הם ממציאים של טכנולוגיית ה-μTongue המוגנת בפטנט המתוארת במאמר זה, ומערכת ה-μTongue זמינה מסחרית באמצעות SciTech Korea.
עבודה זו נתמכה על ידי המכון למדע בסיסי (IBS-R015-D1), מענק קרן המחקר הלאומית של קוריאה (NRF) במימון ממשלת קוריאה (MSIT) (מס '2019M3A9E2061789), ועל ידי מענק קרן המחקר הלאומית של קוריאה (NRF) הממומן על ידי ממשלת קוריאה (מס '2019M3E5D2A01058329). אנו מודים לאונסו קים ויוג'ין לי על הסיוע הטכני שלהם.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| אצסולפאם K | סיגמא אולדריץ' | 04054-25G | רוק מלאכותי / |
| תמיסת סידן כלוריד | סיגמא אולדריץ' | 21115-100 מ"ל | רוק מלאכותי / טסטנט |
| חומצת לימון | סיגמא אולדריץ' | C0759-100G | רוק מלאכותי / טסטנט |
| ציקלוהקסימיד | סיגמא אולדריץ' | 01810-5G | רוק מלאכותי / טסטנט |
| דנטוניום | סיגמא אולדריץ' | D5765-5G | רוק מלאכותי / טאסטנט |
| דבק שיניים | Denkist | P0000CJT-A2 | הכנת בעלי חיים |
| תמונה J | NIH | ImageJ | ניתוח נתונים |
| IMP | Sigma Aldrich | 57510-5G | רוק מלאכותי / טאסטנט |
| דבק מיידי | לוקטיט | לוקטיט 4161, הנקל | הכנת בעלי חיים |
| K2HPO4 | Sigma Aldrich | P3786-100G | רוק מלאכותי / tastant |
| KCl | Sigma Aldrich | P9541-500G | רוק מלאכותי / tastant |
| קטמין | יוהאן | קטמין 50 | תכשיר בעלי חיים |
| KH2PO4 | Sigma Aldrich | P0662-25G | רוק מלאכותי / tastant |
| KHCO3 | Sigma Aldrich | 237205-500G | מלאכותי רוק / tastant |
| MATLAB | Mathwork | MATLAB | ניתוח נתונים |
| MgCl2 | Sigma Aldrich | M8266-100G | רוק מלאכותי / tastant |
| MPG | Sigma Aldrich | 49601-100G | רוק מלאכותי / tastant |
| מיקרוסקופ Mutiphoton | Thorlab | ברגמו II | מיקרוסקופ |
| NaCl | Sigma Aldrich | S3014-500G | רוק מלאכותי / tastant |
| NaHCO3 | Sigma Aldrich | 792519-500G | רוק מלאכותי / tastant |
| אובייקט | ניקון | N16XLWD-PF | מיקרוסקופ |
| Octaflow | ALA מכשירים מדעיים | OCTAFLOW II | בקרה נוזלית |
| מחשב | LG Lg15N54 | בקרה נוזלית | |
| Thermoscientific | ORION STAR AZ11 | רוק מלאכותי / טאסטנט | |
| פוספט חוצץ מלח | סיגמא אולדריץ' | 806562 | רוק מלאכותי / כינין טסטנט |
| סיגמא אולדריץ' | Q1125-5G | רוק מלאכותי / | |
| משאבת מזרק | מכשיר Havard | PHD ULTRA 4400 | שליטה |
| נוזליתTRITC-dextran | Sigma Aldrich | 52194-1G | הכנה לבעלי חיים |
| לייזר סיבים מהיר במיוחד | Toptica | FFultra920 01042 | מיקרוסקופ |
| קסילזין | באייר קוריאה | Rompun | הכנת בעלי חיים |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה