במאמר זה אנו מציגים פרוטוקול לזיהוי אוליגודנדרוציטים טעונים במיקרוטובולים במודל של טובולינופתיה באמצעות גישה פשוטה וחדשנית של מיקרוסקופיה הרמונית מהדור השני.
מאמר שיטה
במאמר זה אנו מציגים פרוטוקול לזיהוי אוליגודנדרוציטים טעונים במיקרוטובולים במודל של טובולינופתיה באמצעות גישה פשוטה וחדשנית של מיקרוסקופיה הרמונית מהדור השני.
ההדמיה המשביעת רצון של מרכיבים ציטוסקטליים במוח היא מאתגרת. ההתפלגות בכל מקום של רשתות של מיקרוטובולים, מיקרופילמנטים וחוטי ביניים בכל הרקמות העצביות, יחד עם השונות בתוצאות של אסטרטגיות היתוך חלבונים פלואורסצנטיים ויישומם המוגבל למחקרים דינמיים של נוגדנים ותרופות ככלי כרומופור, הופכים את הגישות האופטיות הקלאסיות ללא יעילות כמו עבור חלבונים אחרים. כאשר יש צורך לחקור טובולין, הדור ללא תווית של הרמוניות שניות הוא אופציה מתאימה מאוד בשל הארגון הלא צנטרוסימטרי של המולקולה. טכניקה זו, כאשר מצומדים למיקרוסקופיה, יכולה לתאר באופן איכותי את ההתפלגות הנפחית של צרורות מקבילים של מיקרוטובולים בדגימות ביולוגיות, עם היתרון הנוסף של עבודה עם רקמות טריות שאינן מסודרות ובלתי מנוצלות. עבודה זו מתארת כיצד לדמות טובולין עם מערך מיקרוסקופיה הרמוני מסחרי מהדור השני כדי להדגיש מיקרוטובולים במבנים המועשרים בטובולינים של האוליגודנדרוציטים, כמו בהיפומיאלינציה עם ניוון של הגרעינים הבסיסיים וטובולינופתיה של המוח הקטן (H-ABC), הפרעת מיאלין שתוארה לאחרונה.
ההדמיה האופטית של מבנים ציטוסקטליים ברקמות ובהכנות איברים אינה משימה קלה. חוטים ציטוסקטליים נמצאים בכל מקום, כך שאם מבוצעת צביעה גנרית, למשל, נגד אלפא-טובולין או בטא-אקטין או אולי קרטין בדגימת אפיתל, סביר להניח שהאות יופץ בצורה הומוגנית למדי בכל רחבי הדגימה. כדי להגביל את הכתמים לתת-קבוצה משמעותית יותר של רכיבים תאיים, ניתן להשתמש בעכברים מהונדסים עם ביטוי ממוקד1 או לתכנן להשתמש בנוגדנים ספציפיים לאיזופורם. בעוד שמעט מאוד מהאחרונים נמצאים בשוק (ומעטים מאוד קיימים בכלל 2,3,4), מודל של בעלי חיים מהונדסים עשוי להיות זמין. עם זאת, הוא צריך להירכש על ידי המעבדה ולשכן אותו כראוי, עם כל ההוצאות הכרוכות בתהליך. נוגדנים או כימיקלים מסוימים, לדוגמה, תרופות מצומדות פלואורופור כמו פלואידין או פקליטקסל, עשויים להיות לא תואמים באופן חלקי או מלא לשימוש בתאים חיים או ברקמות, ובכך להגביל את תחולתם רק למחקרים של דגימות קבועות.
במקרה של טובולין, יש לקחת בחשבון היבט נוסף, שהוא הרגישות של הפולימר לקיבוע. קיבוע כימי קונבנציונלי עם פורמלדהיד ידוע בכך שאינו מספיק לשמירה אופטימלית על שלמות המיקרוטובולים5. בנוסף, דו"ח שפורסם לאחרונה מאשר כי הצלבת פורמלדהיד גורמת לשינויים עדינים במבנה האולטרה-מבנה של המיקרוטובול, בדומה למה שקורה עם קשירה של תרופות מסוימות או מולקולות פיזיולוגיות כגון GTP6.
ההדמיה הישירה של מיקרוטובולים בדגימות לא מוכתמות ולא מתוקנות היא, אם כן, רצויה לעתים קרובות. כדי להשיג זאת, פתרון טכני אחד הוא מיקרוסקופיה שנייה של הדור ההרמוני (SHG)7, המבוססת על היכולת של צרורות של מיקרוטובולים מקבילים לפעול כהרמונופורים ולפלוט אור כפול תדר כאשר הוא מואר כראוי בלייזר אינפרא אדום אינטנסיבי ופועם. למרות שניתן להפיק אות הרמוני שני חזק ויציב יותר מקולגן וממיוזין, שהם שני החומרים הביולוגיים האחרים היחידים הידועים כבעלי יכולת להכפיל תדרים, האות מטובולין שימש עד כה בעיקר לחקר סידור מחדש של צירים מיטוטיים 8,9,10 ומורפולוגיה של מיקרוטובולים אקסונאליים11,12,13.
בעבודה זו, אנו מציגים שימוש חדשני במיקרוסקופיית SHG ככלי אבחון להבחנה בין רקמות מערכת העצבים המרכזית (CNS) המושפעות מטובולין בטא 4 A (TUBB4A) טובולינופתיה לבין עמיתיהן הבריאים14. חלק מהמוטציות המתרחשות באיזופורם העצבי הזה של טובולין, כמו אלה הגורמות להיתמיאלינציה וניוון של הגרעינים הבסיסיים והמוח הקטן (H-ABC), גורמות למילוי יתר של מיקרוטובול באוליגודנדרוציטים15,16; השינויים הציטוסקטליים, בתורם, קשורים להשפעות במורד הזרם כמו דיסמיאלינציה, עם פגיעה עמוקה במסלולים המוטוריים והחושיים16,17,18,19. מודל הטייפ מורין המשמש בעבודה זו מציג תכולת מיקרוטובולים חריגה באוליגודנדרוציטים ומשחזר את רוב הסימפטומים החושיים-מוטוריים של חולי H-ABC17. הפרוטוקול מסביר כיצד לדמות מבנים כמו קורפוס קלוסום והמוח הקטן, שהם בדרך כלל מאוד מיאלינים ואשר מושפעים קשות בחולים אנושיים, כמו גם בחולדה taiep 19, כדי להדגיש את ההבדלים באותות SH בין רקמות בריאות ומוטנטיות.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל ההליכים המתוארים נעשו בהתאם לחוקים ולקודים שאושרו בכותרת השביעית של תקנת חוק הבריאות הכללי בנוגע למחקר בריאותי של ממשלת מקסיקו (NOM-062-ZOO-1999) ובהתאם להמלצות מדריך המכונים הלאומיים לבריאות לטיפול ושימוש בחיות ניסוי ואושרו על ידי הוועדה המוסדית לביואתיקה במחקר של אוניברסיטת גואנחואטו ובנמריטה אוניברסידד אוטונומה דה פואבלה.
1. הגדרות מיקרוסקופ
2. בקרות ראשוניות במיקרוסקופ
הערה: בצע את פקדי המיקרוסקופ הראשוניים פעם אחת, אלא אם כן ההתקנה תשתנה.
3. מיצוי רקמות
הערה: השתמש תמיד בכלים נקיים לביצוע ההליכים הכירורגיים.
4. חתך ויברטום
5. העברה למיקרוסקופ
6. הדמיה
7. עיבוד המוח הקטן
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
לתמונות המתקבלות במתודולוגיה זו יש רמת רקע נמוכה מהותית בשל המספר המצומצם מאוד של הרמונופורים הקיימים ברקמות ביולוגיות, וזה אחד היתרונות המשמעותיים של השיטה.
כאשר מדמיינים את הסיבים של קורפוס קלוסום, מבנים קצרים דמויי סיבים ואלמנטים מעוגלים יכולים להימצא באופן עקבי במוח הטאייפ (איור 3B), בעוד שהקורפוס קלוסום של מוח הבקרה מראה אות הרבה יותר הטרוגני ואיזוטרופי בכל אזור המוח (איור 3A). מקורו של האות הדיפרנציאלי טמון באופן ספציפי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מיקרוסקופיית SHG היא חלק מקבוצה של טכניקות אופטיקה לא ליניאריות, הכוללות מיקרוסקופיית עירור של שני פוטונים, מיקרוסקופיה של הדור ההרמוני השלישי ומיקרוסקופיית פיזור קוהרנטית נגד סטוקס ראמאן, שתרמו להרחבת מגוון היישומים של מיקרוסקופיה אופטית קונבנציונלית למדעי החיים20.
באופן ספציפי, הכוח והחולשה העיקריים של מיקרוסקופיה SHG מתייחסים לאותו מצב: מחולל האותות אינו צנטרוסימטרי21. מצב אדריכלי ספציפי כזה נמצא לעתים קרובות בתחום הגבישים האנאורגניים והאורגני...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין אינטרסים כלכליים מתחרים.
עבודה זו נתמכה על ידי Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) באמצעות המענקים הבאים: infraestructura 226450 ל- VP-CIO, infraestructura 255277 ל- V.P., ו- FORDECYT-PRONACES/194171/2020 ל- V.H. אנו מכירים בתמיכתו של יובנאל הרננדס גווארה במנמ"ר בהפקת הסרטונים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 405/10 ננומטר BrightLine(R) מסנן פס פס יחיד | סמרוק | FF01-405/10-25 | קוטר 32 מ"מ, עם טבעת דיור |
| ניילון שחור, בד מצופה פוליאוריתן | ת'ורלאבס | BK5 | 5' x 9' (1.5 מ' x 2.7 מ') x 0.005 אינץ' (0.12 מ"מ) עבה |
| להבים לוויברטום | כל פרסומת; למשל חרב וילקינסון | סכיני גילוח קלאסיים מנירוסטה עם קצה כפול | |
| כלי תרבית תאים, 35 מ"מ | כל פרסומת; למשל פלקון | 351008 | |
| מיקרוסקופ קונפוקלי | צייס | LSM710NLO AxioObserver Z1 | מיקרוסקופ הפוך, המטרה המשמשת היא LCI Plan-Neofluar 25x/0.8 NA |
| קריר | כל מסחרי | כל קופסת פוליסטירן מבודדת יכולה לעבוד, כדי לשמור על הדגימה בסביבות 37 מעלות; C | |
| תירס סטאק | למשל Maizena | מהסופרמרקט | |
| כיסויים #1.5 | כל מסחרי | מלבני | |
| דבק ציאנואקרילט | למשל לוקטיט | כדי להדביק את המוח למסקינטייפ | |
| מלקחיים עדינים | כלים מדעיים עדינים | 11412-11 | לתפעל קטעי רקמה על ידי טיפול בקרום המוח |
| מספריים עדינים | כלים מדעיים עדינים | 14370-22 | כדי לחתוך את העור |
| מספריים עדינים קצה מעוקל | כלים מדעיים עדינים | 14061-09 | לחתוך לאורך קו האמצע |
| פורמלדהיד 37% | סיגמא-אולדריץ' | 252549 | כדי לדלל 1:10 ב-PBS |
| פרידמן רונגר | כלים מדעיים עדינים | 16000-14 | לחתוך את העצם |
| חבילות ג'ל | כל מסחרי | מחומם מראש ל -37 מעלות; C, כדי לסייע בשמירה על הטמפרטורה בתוך הצידנית | |
| פיפטת פסטר מזכוכית, שונה | כל מסחרי | כדי להעביר את קטע הרקמה | |
| הנקס ופריים; תמיסת מלח מאוזנת (HBSS) | ג'יבקו | 14025-076 | ניתן להכין מאבקות |
| המוסטטים של קלי | כלים מדעיים עדינים | 13018-14 | כדי להפריד את העצם |
| סרט מיסוך | כל מסחרי | כדי להגן על פני השטח של לוחית הדגימה | |
| מודול NDD, סוג C | צייס | 000000-1410-101 | כדי לזהות את האות, להפחית את אובדן האור. בית סט המסננים 000000-1935-163 עם SP485 |
| ציפורני עצם אופסט | כלים מדעיים עדינים | 16101-10 | לחתוך את העצם |
| תמיסת מלח חוצצת פוספט (PBS) | ג'יבקו | 10010-031 | ניתן להכין מאבקות או לשוניות |
| לייזר פועם | קוהרנטי | זיקית ויז'ן II | 680– לייזר מתכוונן 1080 ננומטר |
| אזמל | כל מסחרי | להב ישר עם חוד חד | |
| מלקחיים בתבנית סטנדרטית | כלים מדעיים עדינים | 11000-18 | |
| מספריים אביביים של Vannas | כלים מדעיים עדינים | 15018-10 | לחתוך קרומי מוח שנשארים מחוברים הן לפרוסה המתקבלת מחיתוך ויברטום והן לחלק המודבק לצלחת הדגימה. |
| ויברטום | כל פרסומת; למשל Leica | VT1200 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה