הפרוטוקול הנוכחי מתאר טכניקה קלה להדמיה תוך-חיונית של בלוטת החלב של עכבר מניק, באמצעות סריקת לייזר, מיקרוסקופ קונפוקלי ומולטיפוטון.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
הפרוטוקול הנוכחי מתאר טכניקה קלה להדמיה תוך-חיונית של בלוטת החלב של עכבר מניק, באמצעות סריקת לייזר, מיקרוסקופ קונפוקלי ומולטיפוטון.
בלוטת החלב מהווה מודל מצוין לחקר תפקודי אפיתל, כולל עיצוב מחדש של רקמות, קוטביות התא ומנגנוני הפרשה. במהלך ההריון, הבלוטה מתרחבת מעץ צינורי פרימיטיבי המשובץ בכרית שומן לרשת מכתשית מסועפת מאוד המוכנה להיווצרות והפרשת קולוסטרום וחלב. לאחר הלידה, הבלוטה מספקת את כל החומרים המזינים הדרושים להישרדות היילוד, כולל טיפות שומנים מצופות קרום (LDs), חלבונים, פחמימות, יונים ומים. רכיבי חלב שונים, כולל לקטוז, מיצלות קזאין וחלבוני חלב רזה, מסונתזים בתוך תאי הנאדיות ומופרשים משלפוחיות על ידי אקסוציטוזה על פני השטח האפיקאליים. LDs מועברים מאתרי סינתזה ברשתית האנדופלסמית המחוספסת אל קודקוד התא, מצופים בקרומי התא, ומופרשים על ידי מנגנון אפוקריני ייחודי. מרכיבים מוכנים אחרים, כולל נוגדנים והורמונים, מועברים מהצד הסרוסלי של האפיתל לחלב על ידי טרנסציטוזה. תהליכים אלה מקובלים מיקרוסקופיה intravital כי בלוטת החלב היא בלוטת העור, ולכן, נגיש ישירות מניפולציה ניסיונית. במאמר זה מתואר הליך קל לחקר הקינטיקה של הפרשת LD באתרה, בזמן אמת, בעכברים מורדמים חיים. Boron-dipyrromethene (BODIPY)665/676 או monodansylpentane משמשים לסימון החלק השומני הניטרלי של עכברים טרנסגניים, אשר מבטאים EGFP מסיס (חלבון פלואורסצנטי ירוק משופר) בציטופלסמה, או פפטיד ממוקד קרום מאוחה ל- EGFP או tdTomato. חלבוני האיחוי המתויגים בקרום משמשים כסמנים של משטחי התא, וצבעי השומנים פותרים LDs ≥ 0.7 מיקרומטר. תמונות בהילוך מהיר ניתנות להקלטה על ידי מיקרוסקופ קונפוקלי סטנדרטי לסריקת לייזר עד לעומק של 15-25 מיקרומטר או על ידי מיקרוסקופ מולטיפוטון לצורך הדמיה עמוקה יותר ברקמה. בלוטת החלב עשויה להיות שטופה בחומרים פרמקולוגיים או צבעים פלואורסצנטיים לאורך כל הניתוח, מה שמספק פלטפורמה למניפולציות ניסיוניות חריפות לפי הצורך.
מיקרוסקופ תוך חיוני של בלוטת החלב של העכבר מושך תשומת לב מוגברת כשיטה רבת עוצמה לניתוח מגוון שלם של תופעות ביולוגיות, כולל המקור וההתמיינות של תאי גזע 1,2, התקדמות גידולים גרורתיים 3,4,5, ותפקידם של מקרופאגים דוקטליים לאורך התפתחות החלב ואינבולוציה6. באמצעות הפיתוח של מיקרוסקופ תת-תאי תוך-תאי (ISMic)7, החקירות הורחבו לתנועת קרום ומנגנוני הפרשה במהלך הנקה 8,9, והתכווצות בתיווך אוקסיטוצין של תאי מיואפיתל 9,10. פותחו שתי שיטות עיקריות המנצלות את נגישות הבלוטה בין העור לדופן הגוף.
בגישה הראשונה, חלון אקריליק או זכוכית מוכנס לתוך העור ומאובטח עם טבעת תמך מתכת 1,3,11. העכברים סובלים היטב את הניתוח, וניתן לנתח תופעות שונות לסירוגין באותה חיה במשך מספר שבועות. שיטה זו הוכחה כשימושית במיוחד למעקב אחר שושלת 1,12 ולמעקב אחר פלישה והתקדמות של גידולי חלב באתרם 3,11. עם זאת, רזולוציה מתחת לרמת התא כולו הוכחה כקשה מכיוון שהבלוטה עדיין מחוברת לדופן הגוף ולכן היא נתונה לתנועה הנגרמת על ידי נשימה ודופק.
בגישה השנייה, הבלוטה נחשפת בניתוח על דש עור עם כלי דם שלמים ומיוצבת על במת המיקרוסקופ עם ספייסרים 4,9,13. כך מפרידים ביעילות חלק מהבלוטה מדופן הבטן, וממזערים את חפצי התנועה. ברוב המקרים, הפרנכימה החשופה ממוקמת ישירות על הכיסוי עם הצד הגחוני של העכבר כלפי מטה במיקרוסקופ הפוך. בשינוי שנערך לאחרונה, העכבר הונח בשכיבה על מיקרוסקופ זקוף, והבלוטה החשופה הייתה מוגנת בתא מלא נוזל אטום עם כיסוי2. תצורה אחרונה זו מאפשרת גישה למשטח הפרנכימלי לצורך מניפולציה ניסיונית במהלך ההדמיה. רזולוציה של עד <1 מיקרומטר, בכל מקרה, מאפשרת ניתוח של תהליכים תוך-תאיים, כפי שמודגם על ידי מעקב אחר טיפות שומנים (LDs) בתאי אפיתל חלב9.
הפרוטוקול הנוכחי מפרט שיטה קלה להדמיה תוך-חיונית של תאי אפיתל חלב ברמה התת-תאית באמצעות ביוגנזה, הובלה והפרשה של LDs במהלך ההנקה כדוגמה. גישה זו ישימה באופן נרחב לתהליכים רבים אחרים, כולל הובלה והפרשת חלבוני חלב14, טרנסציטוזה של חלבונים מהצד הסרוסלי של האפיתל ללומן הנאדיות 15,16, ושיפוץ הבלוטה במהלך אינבולוציה17,18.
עכברים המבטאים חלבון פלואורסצנטי מועדפים ברוב הניסויים התוך-חיוניים כדי להקל על בחירת האזורים המתאימים לדימות וכסמן ייחוס מורפולוגי. קיים מגוון רחב של עכברים מהונדסים ועכברים מתאימים, המבטאים סמנים חלבוניים פלואורסצנטיים בתאי תאים, יסודות ציטו-שלד, ממברנות ואברונים19. בדוגמאות שניתנו, נעשה שימוש בעכבר EGFPcyto FvB, שבו חלבון פלואורסצנטי ירוק משופר (EGFP) מכוון לציטופלסמה ברוב התאים20 (מסומן EGFPcyto), ועכבר C57BL/6J Tomato (mT/mG)21, שהוא קו פלואורסצנטי כפול המקודד גנים tdTomato ו- EGFP. ביטוי EGFP מתאפשר באמצעות כריתה בתיווך Cre של הגן tdTomato. פלואורופור ממוקד לקרום הפלזמה ברוב התאים באמצעות סקוון המופק מחלבון MARCKS21. בעבודה זו, עכברים המבטאים את הפלואורופור האדום tdTomato מסומנים tdTomatomembr (mT), ועכברים המבטאים EGFP, לאחר כריתה של הגן tdTomato מסומניםבממבר EGFP (mG).
לעכברים יש חמישה זוגות בלוטות חלב משני צדי קו האמצע הגחוני, שלושה באזור בית החזה (ממוספרים 1-3) ושניים באזור המפשעה (ממוספרים 4-5) (איור 1A). עבור ISMic, בלוטות המפשעה הן הנגישות והקלות ביותר לייצוב, מכיוון שהן רחוקות ביותר מתנועות גלובליות הקשורות לנשימה ודופק בבית החזה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל ההליכים בבעלי חיים אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים של המרכז לחקר הסרטן, המכון הלאומי לסרטן, המכונים הלאומיים לבריאות בהתאם למדריך של מועצת המחקר הלאומית של ארה"ב לטיפול ושימוש בחיות מעבדה, מדיניות שירות בריאות הציבור של ארה"ב בנושא טיפול אנושי ושימוש בחיות מעבדה, והמדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה. עבור עבודה זו, בלוטות מספר 4 של נקבות עכברים קדמוניות (בגילאי 4-5 חודשים, יום 10 להנקה) הוכנו בניתוח במצב שכיבה ימנית (איור 1A).
1. הכנת בעלי חיים
2. הליך הניתוח
3. הכנת הדמיה
4. מיקרוסקופיה
5. המתת חסד
6. יצירת סרטונים בזמן אמת
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חלב מופרש מתאי אפיתל מכתשית מקוטבים, אשר מתמיינים במהלך ההריון מניצנים של עץ צינורי נרחב26 (איור 2A). מבשרי סינתזת חלב מוטמעים על פני קרומי הבסיס / לרוחב ומוצרים מוגמרים מופרשים על פני השטח האפי לתוך "חלל חלב" מרכזי. הצד הבסיסי של כל נאדית מכוסה על-ידי מערך סטלטים של תאי מיואפיתל (איור 2A), אשר מוגנים בצד הסרוסלי על-ידי קרום מרתף (לא מוצג באיור 2A). התכווצויות המושרות על ידי אוקסיטוצין של המיואפיטליום ב"שחרור...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ההחלטה אם להשתמש במיקרוסקופ חד-פוטוני או רב-פוטוני תלויה בשאלות הנשאלות, באופי ובמיקום הרקמה שיש לצלם וברזולוציה הנדרשת. מיקרוסקופים מרובי פוטונים מבוססים על יצירת שני פוטונים או יותר בעלי אנרגיה נמוכה באינפרא אדום הקרוב, אשר יכולים לחדור רקמות לעומק רב יותר עם פחות פוטוטוקסיות מאשר מיקרוסקופים של פוטון אחד29,30. בנוסף, הפלואורופור מעורר רק בנקודת המוקד, מה שמפחית את פיזור האור מהרקמה שמסביב. לכן, מיקרוסקופ מולטיפוטונים הפך לשיטה...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
לאף אחד מהמחברים אין אינטרסים מנוגדים להצהיר.
המחברים מודים לשרי ראוש וסמרי גברה (המכון הלאומי לסרטן, NIH) על ניהול וטיפול בבעלי חיים ולג'יימס מאת'ר על העזרה בייצור מגוון ספייסרים מפלסטיק. מחקר זה נתמך [בחלקו] על ידי תוכנית המחקר האינטרמורלי של ה-NIH.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 488 לייזר | Melles-Griot-CW | לייזר 50 mW | |
| 60x PLAPON מטרת טבילה בשמן (NA 1.42) | Olympus | 1-U2B933 | עדשה מיקרוסקופ קונפוקלי |
| 633 לייזר | Melles-Griot-CW | He-Ne לייזר 12 mW | |
| 63x אובייקט (NA 1.40, HC PL APO CS2) | Leica | 11506350 | עדשה מיקרוסקופ דו-פוטוני |
| BA 410-460 ננומטר | כרומה | - | מסנן פס |
| BA 495-540 ננומטר | מסנן Chroma-Band-pass | ||
| BA 505-605 ננומטר | מסנן Chroma-Band-pass | ||
| BA 655-755 ננומטר | מסנן Chroma-Band-pass | ||
| בורון-דיפירומתאן (BODIPY) 665/676 | Thermo Fisher Scientific | B3932 | חיישן חמצון ליפידים |
| Carbomer-940 | Snowdrift Farm | 739601480651 | |
| צנתר | Terumo | SV27EL | ערכות חליטה מכונפות |
| צריבה | Braintree Scientific, Inc | GEM 5917 | מערכת כלי נשק |
| CMV-Cre עכבר | ג'קסון מעבדה | 006054 | קו עכבר |
| Coverslip | Bioptechs-30 | מ"מ קוטר coverlip למיקרוסקופ הפוך | |
| Curity 4x4 אינץ 'כל מטרה ספוג גזה | Covidien | 9024 | ספוג |
| EGFPציטו עכבר | מעבדת ג'קסון | 003291 | קו עכבר |
| Fiji/ImageJ תוכנה | קוד פתוח | ||
| מלקחיים עדינים | Braintree Scientific, Inc | FC003 8 | מלקחיים רקמות |
| Fluoview 1000 מיקרוסקופ | אולימפוס | FV1000 | מיקרוסקופ קונפוקלי |
| תוכנת FluoView | מיקרוסקופ אולימפוס-קונפוקלי ומיקרוסקופ דו-פוטוני | ||
| סכין גילוח חשמלי כף יד | Braintree Scientific, Inc | CLP-8786-451A | קוצץ אלחוטי |
| כרית חום | Braintree Scientific, Inc | DPIP | כרית חום לבעלי חיים |
| גלאי HyD | Leica-Leica | 4Tune גלאי ספקטרלי | |
| Imaris תוכנה | מטוס / מכשירי אוקספורד | תוכנה מסחרי | |
| Ingisht X3 לייזר מתכוונן | ספקטרום פיזיקה | תובנה X3 | דופק מתכוונן לייזר |
| איזופלורן | VetOne | 13985-046-40 | קטמין הרדמה |
| VetOne | 13985-702-10 | הרדמה | |
| LAS X תוכנה | Leica-שני | פוטונים כלי תוכנה | |
| לייזר מתכוונן | ספקטרום פיזיקה | מאי-טאי | לייזר |
| MetaMorph | מכשירים מולקולריים-כלי | תוכנה מסחרי | |
| Monodansylpentane AUTODOT | Abcepta | Sm1000a | צבע טיפות שומן |
| MPE-RS מיקרוסקופ | אולימפוס | IX70 | מיקרוסקופ דו-פוטוני |
| mT/mG עכבר מעבדת | ג'קסון | 007676 | קו עכבר |
| מחמם אובייקטיבי | Bioptechs | 150819 | מחמם אובייקטיבי למיקרוסקופים קונפוקליים ודו-פוטונים |
| תא נשימה רווי חמצן | Patterson Scientific | 78933385, SAS3 ו-EVAC4 | מערכת הרדמה ופינוי גז |
| Parafilm | Heathrow Scientific | HS234526B | שקוף למחצה, גמיש, תרמופלסטי |
| Olympus-Descanned | גלאים גלאי | ||
| PMT | LSM-Technology | גלאים לא נסרקים | בהתאמה אישית |
| משאבה | מכשירי הרווארד | 703602, | מזרק ובקר Nanomite |
| 704402 איכות מלח ביולוגית | 114-055-721EA | מלח | |
| רגיל מספריים חדים קהים Braintree | Scientific, Inc | SCT-S 508 | מספריים כירורגיים |
| מזרק | Covidien | 22-257-150 | מזרק טוברקולין 1 מ"ל |
| TCS SP8 מיקרוסקופ ספקטרלי צלילה | Leica | SP8 | מיקרוסקופ דו-פוטוני |
| פינצטה | Braintree Scientific, Inc | FC032 | מלקחיים לרקמות |
| קסילזין | VetOne | 13985-704-10 | חומר הרדמה |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.