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Articolo metodologico

Imaging 3D ad alta risoluzione dell'infezione da virus della rabbia nel tessuto cerebrale con la rimozione del solvente

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DOI:

10.3791/59402

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30 aprile 2019

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In questo articolo

Sommario

Nuove tecniche di sgombero dei tessuti immunostaining come l'ultima imaging 3D di organi autorizzati dai solventi consentono la visualizzazione 3D dell'infezione cerebrale da virus del virus della rabbia e del suo complesso ambiente cellulare. Le fette spesse di tessuto cerebrale etichettate con anticorpi sono rese otticamente trasparenti per aumentare la profondità di imaging e consentire l'analisi 3D mediante microscopia a scansione laser confocale.

Abstract

La visualizzazione dei processi di infezione nei tessuti e negli organi mediante immunoetichettatura è un metodo chiave nella moderna biologia delle infezioni. La capacità di osservare e studiare la distribuzione, il tropismo e l'abbondanza di agenti patogeni all'interno dei tessuti degli organi fornisce dati cardine sullo sviluppo e la progressione della malattia. Utilizzando metodi di microscopia convenzionali, l'immunoetichettatura è per lo più limitata a sezioni sottili ottenute da campioni conbloccati o congelati con paraffina. Tuttavia, il piano di immagine 2D limitato di queste sezioni sottili può portare alla perdita di informazioni cruciali sulla struttura complessa di un organo infetto e sul contesto cellulare dell'infezione. Le moderne tecniche di compensazione dei tessuti multicolore e immunostaining ora forniscono un modo relativamente veloce ed economico per studiare pile di immagini 3D ad alto volume di tessuto di organi infettati da virus. Esponendo il tessuto a solventi organici, diventa otticamente trasparente. Corrisponde agli indici di rifrazione del campione e alla fine porta a una significativa riduzione della diffusione della luce. Pertanto, in combinazione con obiettivi di lunga distanza di lavoro liberi, grandi sezioni di tessuto fino a 1 mm di dimensioni possono essere immagini dalla microscopia a scansione laser confocale convenzionale (CLSM) ad alta risoluzione. Qui, descriviamo un protocollo per applicare l'imaging dei tessuti profondi dopo la compensazione dei tessuti per visualizzare la distribuzione del virus della rabbia nei cervelli infetti al fine di studiare argomenti come la patogenesi del virus, la diffusione, il tropismo e la neuroinvasione.

Introduzione

Le tecniche istologiche convenzionali si basano principalmente su sezioni sottili di tessuti di organi, che possono fornire intrinsecamente solo approfondimenti 2D in un ambiente 3D complesso. Anche se fattibile in linea di principio, la ricostruzione 3D da sezioni sottili seriali richiede tubazioni tecniche impegnative sia per il taglio che per il successivo allineamento in silico delle immagini acquisite1. Inoltre, la ricostruzione senza soluzione di continuità dei volumi z dopo il taglio dei microtomi è fondamentale in quanto gli artefatti meccanici e computazionali possono rimanere a causa della registrazione dell'immagine non ottimale caus....

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Protocollo

È stato utilizzato materiale cerebrale archiviato fissato in RABV, fissato pIS. I rispettivi studi sugli studi sugli animali sono stati valutati dal responsabile della cura degli animali, dell'uso e del comitato etico dell'Ufficio statale per l'agricoltura, la sicurezza alimentare e la pesca in Meclemburgo-Pomerania occidentale (LALFF M-V) e hanno ottenuto l'approvazione con autorizzazioni 7221.3-2.1-002/11 (topi) e 7221.3-1-068/16 (furetti). Le cure generali e i metodi utilizzati negli esperimenti sugli animali sono stati effettuati secondo le linee guida approvate.

AVVISO: Questo protocollo utilizza varie sostanze tossiche e/o nocive, tra....

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Risultati

La combinazione di iDISCO14 e uDISCO13 accoppiato con CLSM ad alta risoluzione fornisce una profonda conoscenza della risoluzione spatiotemporale e della plasticità dell'infezione rabV del tessuto cerebrale e del contesto cellulare circostante.

Utilizzando l'immunostainizzazione della fosfora RABV (P), gli strati complessi di cellule neuronali infette possono essere visualizzati in spesse sezioni di cervelli murini (Figura 3<.......

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Discussione

La rinascita e l'ulteriore sviluppo delle tecniche di sgombero dei tessuti negli ultimi anni2,3,4,5,6,7,8, 9 (in vie , 10 del sistema , 11 Del sistema di , 12.......

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Dichiarazioni

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ringraziamenti

Gli autori ringraziano Thomas C. Mettenleiter e Verena te Kamp per aver letto criticamente il manoscritto. Questo lavoro è stato sostenuto dalla Federal Excellence Initiative del Meclemburgo Western Pomerania e dal Fondo sociale europeo (FSE) Grant KoInfekt (ESF/14-BM-A55-0002/16) e da una sovvenzione di ricerca collaborativa inmurale sui Friedrich-Loeffler-Institute (Ri-0372).

....

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Reagents
Benzyl alcoholAlfa Aesar41218Reagente di chiarificazione
Benzyl benzoatoSigma-AldrichBB6630-500MLReagente di chiarificazione
DimethylsulfoxideCarl Roth4720.2Vari tamponi
Etere di difenileSigma-Aldrich240834-100GReagente schiarente
DL-&alfa;-TocoferoloAlfa AesarA17039Antiossidante
Siero d'asinoBio-RadC06SBZReagente bloccante
GlicinaCarl Roth3908.2Riduzione dello sfondo
Siero di capraMerckS26-100MLReagente bloccante
Eparina sale sodicoCarl Roth7692.1Sfondo riduzione
Soluzione di perossido di idrogeno (30 %)Carl Roth8070.2Sbiancamento dei campioni
MetanoloCarl Roth4627.4Pretrattamento dei campioni
Paraformaldeide CarlRoth0335.3Polvere cristallina per la produzione di soluzione fissativa
Azoturo di sodioCarl RothK305.1Prevenzione della crescita microbica nelle soluzioni madre
terz-butanoloAlfa Aesar33278Disidratazione del campione per la pulizia dei tessuti
TO-PRO-3Thermo FisherT3605Colorazione dell'acido nucleico
Triton X-100Carl Roth3051.2Detersivo
Tween 20AppliChemA4974,0500Reazione detergente
Varie
ml tubiEppendorf0030119401Provette per campioni
Vetrino coprioggetti, circolare (diametro: 22 mm)Marienfeld0111620Parte della camera di imaging
Vetrino coprioggetti, circolare (diametro: 30 mm)Marienfeld0111700Parte della camera di imaging
Ago ipodermico (27 G x ¾ ” [0,40 mm x 20 mm])B. Braun4657705Riempimento della camera di imaging con soluzione di pulizia
RTV-1 gomma siliconicaWackerElastosil E43Adesivo per l'assemblaggio della camera di imaging
Ultimaker CPE 2,85 mm trasparenteUltimaker8718836374869Filamento di copoliestere per stampante 3D per stampare parti della camera di imaging
Attrezzature tecniche e software
Stampante 3DUltimakerUltimaker 2+Stampa della camera di imaging
Sistema automatizzato di immersione in acquaLeica15640019Pompa dell'acqua controllata da software Agitatore
orbitale da bancoElmiDOS-20MIncubazione del campione a temperatura ambiente (~ 150 giri/min)
Agitatore orbitale da banco, riscaldatoNew Brunswick ScientificG24 Agitatore ambientaleIncubazione del campione a 37 gradi C (~ 150 giri/min)
Microscopio a scansione laser confocaleLeicaDMI 6000 TCS SP5Microscopio confocale invertito per l'imaging di campioni
FijiNIH (ImageJ)Software open source (v1.52h)Pacchetto di elaborazione delle immagini basato su ImageJ
Obiettivo ad immersione in acqua a lunga distanza di lavoroLeica15506360HC PL APO 40x/1.10 W motCORR CS2
VibratomeLeicaVT1200S
WorkstationDellPrecision 7920di esempio: Intel Xeon Gold 5118
GPU: Nvidia Quadro P5000
RAM: 128 GB 2666 MHz DDR4
SSD: 2 TB
Anticorpi primari
Goat anti-RABV NFriedrich-Loeffler-InstitutSiero policlonale monospecifico di capra anti-RABV N, generato mediante immunizzazione di capra con nucleoproteina RABV N
espressa da baculovirus e purificata con His-tag Diluizione: 1:400
di coniglioDakoZ0334(RRID:AB_10013382)
Diluizione: 1:100
coniglio anti-MAP2Abcamab32454(RRID:AB_776174)
Diluizione: 1:250
Anti-RABV di coniglio P 160-5Friedrich-Loeffler-InstitutSiero policlonale policlonale monospecifico di coniglio anti-RABV P, generato mediante immunizzazione di coniglio con fosfoproteina RABV espressa da baculovirus e His-tag-purificata P (vedi riferimento 23: Orbanz et al., 2010)
Diluizione: 1:1.000
Anticorpi secondari
Asino anti-capra IgGThermo Fisher Scientifica seconda del coniugato fluoroforoAltamente assorbito
Diluizione: 1:500
IgG anti-topo d'asinoThermo Fisher Scientifica seconda del fluoroforo coniugatoAltamente assorbito
Diluizione: 1:500
IgG anti-coniglio d'asinoThermo Fisher Scientifica seconda del fluoroforo coniugatoAltamente assorbito
Diluizione: 1:500
IgG anti-topo di capraThermo Fisher Scientificoa seconda del fluoroforo coniugatoAltamente assorbito
Diluizione: 1:500
IgG anti-coniglio di capraThermo Fisher Scientificoa seconda del fluoroforo coniugatoAltamente assorbito
Diluizione: 1:500
5 di slicing Anticorpo policlonaleAnticorpo policlonale di

Riferimenti

  1. Pichat, J., Iglesias, J. E., Yousry, T., Ourselin, S., Modat, M. A Survey of Methods for 3D Histology Reconstruction. Medical Image Analysis. 46, 73-105 (2018).
  2. Chung, K., et al. Structural and molecular interrogation of intact biological systems. Nature. 497

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Ristampe e permessi

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