このコンテンツを表示するには、JoVEへの購読が必要です。 または、無料トライアルをお申し込みください。

方法論記事

マクロファージの融合を研究するための光学的品質ガラス表面を加工

6.8K 回視聴

⸱

DOI:

10.3791/56866

⸱

2018年3月14日

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Center for Metabolic and Vascular Biology, Mayo Clinic, 2Molecular and Cellular Biosciences, School of Life Sciences, Arizona State University, 3Department of Physics, Arizona State University, 4Center for Biological Physics, Arizona State University, 5Biodesign Institute, Arizona State University, 6Department of Civil and Environmental Engineering and Earth Sciences, University of Notre Dame, 7Advanced Imaging Center, HHMI Janelia Research Campus, 8Advanced Light Microscopy Facility, European Molecular Biology Laboratory

この記事について

サマリー

このプロトコルを記述する生きている標本のマクロファージの融合の監視に使用することができ、固定標本の超解像顕微鏡の長鎖炭化水素を含む化合物を吸着した光学的品質のガラス表面の作製.

要約

生きている標本から巨細胞 (MGCs) の形成の可視化という最もライブ イメージング技術は、ガラスを光の伝搬を必要とするが、ガラスにマクロファージの融合は、まれなイベントのためにチャレンジしております。このプロトコルは、長鎖炭化水素を含む化合物の吸着が融合性表面にガラスを変換いくつかの光学的品質のガラス表面の作製を提示します。まず、きれいなガラス表面処理表面改質の出発原料として、説明します。第二に、融合性基板非融合性ガラスに変換する長鎖炭化水素を含む化合物の吸着のメソッドが提供されます。第三に、このプロトコルでは、MGC 形成の時空間制御の高度を促進するため表面のマイクロ パターンの作製について説明します。最後に、ガラス底培養皿を製造すると説明します。マクロファージの融合や MGC 形成を研究するモデルとしてこの体外電池システムの使用の例を示します。

概要

MGCs の形成に伴う慢性炎症1識別人体病理学的状態の数。Mononucleated マクロファージ ヒューズ フォーム MGCs2に合意、にもかかわらず意外にも少数の研究は、生活の文脈の中融合を示している標本3,4。ほとんどイメージングに必要なきれいなガラス表面はマクロファージの融合による炎症性サイトカイン5時を促進しないためにです。確かに、きれいなガラスとして使用する場合、基板、マクロファージの融合中間倍率の目的 (すなわち10-20 X) 及び連続 15 時間以上低画像多くの場合単一の融合イベントを観察するに必要があります。

その他の手、融合性プラスチック表面 (例えばpermanox) または細菌学的グレードのプラスチックにフュージョン2を促進します。しかし、プラスチックを通してイメージングは、基板が厚いと光が飛び散るので問題です。これはイメージング長い作動距離 (LWD) 対物レンズが必要なので複雑になります。ただし、LWD 目標通常収集能力と比べて、coverslip 修正、低光があります。さらに、以来、プラスチックの複屈折、微分干渉コントラストなど試料を通過する光の極性の変化を利用する技術が可能。プラスチックの使用に伴う障壁をそれはマクロファージの融合/MGC 形成が表面に発生する個所を予測することが可能ではないという事実によってさらに強調しました。一緒に、これらの制限は、段階の対照の光学、合計イメージング期間を拡張するマクロファージの融合の可視化を制限する (> 15 連続時間)、および低解像度。

最近マクロファージ/MGCs4分子超解像顕微鏡観察を行いながら高い融合性のガラス表面がわかりました。この観測された意外なのできれいにガラス表面の非常に低いレートで融合を促進する 〜 インターロイキン 4 (IL-4) 融合によって決定される存在下で 24 時間後 5% インデックス4。融合を促進するために容量がオレアミドの汚染が原因だったことがわかった。オレアミドまたは同様に長鎖炭化水素に含まれているその他の化合物の吸着したガラス膜融合。ほとんど融合ペプチド化合物 (パラフィン ワックス) マイクロパターニングゲル、それはマクロファージの融合と permanox と比較して同じ時間内で観測された融合イベントの数の 2 倍増加を時空間制御の高度を与えられます。これらの光学的品質の表面は形態学的特徴と生きている標本の MGCs 形成カイネティクスに最初の一見を提供しました。

このプロトコルの様々 な MGCs の生きている標本からの形成を監視するために使用できるガラス表面の作製について述べる。さらに、これらのサーフェスが遠方の超解像技術に従う義務があることを示します。表面加工は、実験の目的に依存して、各サーフェスは、進むテキストの関連の例で説明。

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

プロトコル

動物を利用する手順は、動物愛護とメイヨー クリニックと Janelia リサーチ キャンパス、アリゾナ州立大学で使用委員会によって承認されました。

1. カバーのガラスを酸洗浄の準備

注: 多くのメーカーから購入したカバーガラスは、どおりきれいできない場合があります。顕微鏡が関与している任意のプロシージャの前にカバー ガラスのバッチを日常的に清掃をご検討ください。

  1. 高い金詰りカバーガラスを購入します。正しい厚さ (0.15 または 0.17 mm) を選択する特別な注意を取る。
    注: カバー ガラス厚の選択は対物レンズに依存して、客観的バレルに直接表示されます。
  2. 超音波 (42 kHz、70 W) で 1 時間の換気の化学発煙のフード 12 M 塩酸でカバーガラスを孵化させなさい。新鮮な 12 M HCl と追加で 2 回のこの手順を繰り返します。
  3. 純水を別のビーカーを記入し、カバーガラスを追加します。換気化学フードで 5-10 分間カバー ガラスを超音波照射します。この手順を 10 回繰り返します。
  4. 超音波処理で 30 分間換気化学フードで純粋なアセトンでカバーガラスを孵化させなさい。追加で 2 回のこの手順を繰り返します。
  5. 滅菌超純水と別のビーカーを記入し、カバーガラスを追加します。換気化学フードで 5-10 分間カバー ガラスを超音波照射します。この手順を 10 回繰り返します。
  6. 超音波処理と 30 分のための化学フード 100% エチルアルコールでカバーガラスを孵化させなさい。追加で 2 回この手順を繰り返します。
    メモ: ethyl アルコールの純度が重要です。溶存固形物の形で汚染物質はガラスの上は乾燥され、マクロファージの融合を促進することができます。
  7. 長期保存のため純粋なアルコールを入れた容器に酸洗浄カバー ガラスを配置します。また、窒素ガスと真空デシケータ内ストア カバーガラスを乾燥させます。

2. 融合性光学的品質面の準備

  1. 無料の DMSO 溶解超純水トルエン高融点点パラフィン ワックス。
    注: ストック濃度 10 mg/mL でなされ、希薄化後の 1:9 は超純水トルエン 1 mg/mL に作業ソリューションを作成します。
    注意: トルエンは催奇形物質として注意して処理する必要があります。機関の化学衛生学の計画によるとトルエンの処分します。
  2. ガラス表面を均等にカバーするボリュームで乾燥酸洗浄カバー ガラスへの解決策を働いてパラフィンを適用します。余分なソリューションを捨て、窒素ガスまたは空気でカバーガラスを乾燥します。一括準備 Coplin jar カバーガラスを収容するように設計を使用します。
  3. X 軸の 3 本のストローク、糸くずのワイプで y 軸の 3 本のストローク次カバー ガラスを磨く (材料の表を参照してください)。
  4. 直前に実験を行い, 無菌純水とカバーガラスを洗浄し、その後紫外光生物学的安全フードで 15-30 分間殺菌します。また、エチレン酸化物またはガンマ照射によるカバー ガラスを滅菌します。

3. 微細炭化水素を含む化合物に融合を限定する所定の地域

  1. 酸洗浄カバーガラスを乾燥し、平らな面にガラスを固定します。
  2. 炭化水素化合の実用的なソリューションで金伝達電子顕微鏡のファインダー グリッドを浸す鉗子を使用して、慎重に。実験の目的に合った炭化水素化合物を選択 (表 1参照)。ろ紙上のグリッドをやさしくタッピングによって離れて余分なソリューションを芯し、カバー ・ ガラスの中心にグリッドをすぐに置き。次のステップに進む前に 2 分間乾燥するトルエンを許可します。
  3. グリッドはガラスを軽く反転によってガラスに接着されていることを確認します。グリッドは、3.2 の新しいカバーのガラスを使用して、手順を繰り返しますをデタッチします。 場合、
    注: プラズマ クリーナーを使用できない場合は、ステップ 3.4 を省略します。
  4. プラズマ真空プラズマ処理によるカバー ガラスのクリーニングします。
    注: ファインダーのグリッドは、プラズマから長鎖炭化水素を吸着した基になる表面を保護するためのマスクとして機能します。グリッドによって保護されていない領域は、プラズマへの露出によって非融合性がレンダリングされます。カバーガラスは、プラズマに公開時間の量は、経験的に決定する必要があります。
  5. ファイン ・ チップ鉗子を使用して、慎重に、微細パターンを公開するガラス面からグリッドを取り外します。

4. 加工ガラス底培養皿

  1. 35 mm プラスチック シャーレ ステップ ドリルを使用しての下で 6-10 mm の孔をドリルします。
    注: ステップ ドリル ビットを使用して、滑らかなエッジを作成する重要です。エッジは、あまりにもラフ、カバーガラスが平らな皿の底に接合しないでしょう。不完全平らな表面は顕微鏡を困難にさせます。
  2. 慎重に混合し、ドガの (すなわちポリジメチルシロキサンの製造元の指示に従ってシリコーン ・ エラストマーPDMS)。
  3. エラストマーの端にだけ近接の薄いコーティングを適用 (すなわち、外接) 穴。
    注: エラストマーは、ホールの周り連続とはいえ薄いバンドとして表示されます。
  4. エラストマーに囲まれた穴をカバーするために料理に融合ペプチド カバーガラス (2 のセクションで説明します)、または (セクション 1 で説明した) 乾燥酸洗浄カバー ガラスを適用優しく。カバー ガラス皿の底と同じ高さに表示されます、ガラスのかなりの部分がプラスチックに接触して穴の直径を超えたことを確認します。2-3 h の 50 ° C で焼成してエラストマーを硬化します。
  5. 融合性ガラスを優先する場合、殺菌は標準のプロトコルによると料理と文化の細胞。微細パターンをお勧め、しかし、微細パターン準備のため 3.2 手順に進みます (マイクロパターニング中に使用されるガス プラズマ殺菌皿と強くガラスに PDMS をカップル)。

5. 収集 Thioglycollate 誘発マクロファージ

  1. 前述3,4,64% ビール thioglycollate の滅菌溶液 0.5 mL を 8 週齢の c57bl/6 マウスを注入します。
  2. 七十から二時間後、承認された動物のケアによると動物を安楽死させると、ガイドラインに従うし、冷えたリン酸緩衝生理食塩水を 5 mM エチレンジアミン四酢酸を添加した腹膜灌流によるマクロファージを収集します。
  3. 3 分間 300 x g でマクロファージを遠心し、15 ミリメートル、HEPES を添加した DMEM:F12 の 1 mL で再懸濁します 10 %fbs、および 1% の抗生物質 (培養液)。
    注: セルをその後ノイバウアー検定と数えます。マクロファージは適切な濃度に希釈して、サーフェスに適用されます。所定の表面に適用するセルの数は、実験の質問の目的のための調査官によって注意深く検討されるべき。主要な文学で知られている規格を参照してください。
  4. 30 分後に非付着性細胞を除去し、新鮮な培養液を交換する 0.1 %bsa を添加した HBSS で表面を洗います。文化をインキュベーター (37 ° C で空気 5% CO2 ) に戻ります。
  5. 2 h 後、培地を吸引し、IL-4 の 10 ng/mL 添加培養液中に置き換えます。4他の所で説明したように細胞をイメージします。

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

結果

材料の物理化学的パラメーターは、マクロファージの融合7,8,9,10の程度に劇的な効果を持っています。また、表面汚染物質は、マクロファージの融合11を促進するために知られています。したがって、マクロファージの融合のネガティブ コントロールとして重要なを始めるきれいなカバー ガラスです。きれいプロトコル 1 で説明したように、表面研磨による長鎖炭化水素の吸着度ナノトポグラフィ (図 1) を作成します。 一方ないの明白な表面の特徴をフラットにカバー ガラスが非常にです。

きれいなカバー ガラス表...

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

ディスカッション

識別し、その後、マクロファージの融合を促進するため、光学的品質のガラス表面を開発する必要が最近ない出版された調査直接まで生活のコンテキストでマクロファージの融合を可視化という事実から生じた試験片3、 4。これは、一般的に使用される融合性プラスチック表面 LWD 目標を必要し、する大部分の段階の対照の光学に制限されますが原因です。これらの障壁は、マクロファージの融合の特別なレートを推進だけでなく、意外な MGCs の形成空間制御を付与する光学的品質ガラス表面をエンジニア リングによって克服されました。

この技術は、マクロファージの融合を監視する高度なイメージング技術の使用を可能に制限なし付属していません。長鎖炭化水素(例えばオレアミド、パラフィン ワックス等)を吸着した研磨面は、マクロファージの融合融合性プラスチック表面と比較しての特別料金を生成する核融合残る空間確率プロセス (図 2

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

開示事項

著者は、彼らは競合する金銭的な利益があることを宣言します。

謝辞

私たちはこの仕事の役に立つ議論のための代謝と血管生物学 Ugarova 研究所、センターの研究者のメンバーに感謝したいと思います。ジェームズ ・ ファウストは、2015 年に欧州分子生物学研究所超解像顕微鏡法コースでインストラクターに感謝の意を表現する願っています。Janelia で LLSM のサンプル準備のヘルプについてサティヤ Khuon に感謝したいです。レビューとこの作品の撮影の部分の間にジェームズ ・ ファウストは T32 フェローシップ (5T32DK007569-28) によって支えられました。この作品の格子光シート コンポーネントは HHMI およびベティとゴードン ・ ムーア財団によって支えられました。顧問は、NIH によって資金を供給 HL63199 を付与します。

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
プラズマクリーナーHarrickプラズマPCD-32G
ファインダーグリッド電子顕微鏡科学G400F1-Au任意の金TEMグリッドは動作します
カバーガラス(22x22ミリメートル)トールラボCG15CHは、高ストリンジェンシーカバーガラス
フィンワックスグマAldrich17310
セロレータシグマAldrich16415のみを使用します置換された
オレアミドシグマAldrichO2136、新鮮な
イソプロパノールシグマAldrich278475
トルエンシグマAldrich244511
アセトンVWR国際BDH1101
エタノール電子顕微鏡科学15050を使用して低溶解を使用し、置換された場合、&α;-トコフェロールフリーでなければなりません固形物エタノール
酸フィッシャーサイエンティフィA144C-212を使用して、カバーガラス
Slyguard 184VWRインターナショナル102092-3121:10の比率で混合し、50°Cで硬化させます。C 4 h
35 mm シャーレサンタ クルス バイオテクノロジーsc-351864
デュモン no. 5 鉗子電子顕微鏡科学72705セクション 3.5
FBSアトランタ バイオロジカルS11550
DMEM: F12コーニング10-092には 15 mM HEPES
ペン/ストレプトコーニング30-002-CL
HBSSCorning21-023
BSA溶液Sigma AldrichA9576HBSSで0.1%で使用して、非接着性マクロファージ
IL-4GenscriptZ02996アリコートを10 &muで洗浄します。g/mL で保存し、-20 °Cで保存します。C
C57BL/6Jジャクソン研究所000664造影剤を必要としない固定サンプルまたは技術に使用
eGFP-LifeActマウスn/a n/aライブ蛍光イメージングに使用
KimwipeKimberly Clark 34155化水素吸着表面を研磨するために使用
パラシワは塩ッシュを が含まれていますを炭

参考文献

  1. McNally, A. K., Anderson, J. M. Interleukin-4 induces foreign body giant cells from human monocytes/macrophages. Differential lymphokine regulation of macrophage fusion leads to morphological variants of multinucleated giant cells. Am J Pathol. 147 (5), 1487(1995).
  2. Helming, L., Gordon, S. Molecular mediators of macrophage fusion. Trends Cell Biol. 19 (10), 514-522 (2009).
  3. Podolnikova, N. P., Kushchayeva, Y. S., Wu, Y., Faust, J., Ugarova, T. P. The Role of Integrins α M β 2 (Mac-1, CD11b/CD18) and α D β 2 (CD11d/CD18) in Macrophage Fusion. Am J Pathol. 186 (8), 2105-2116 (2016).
  4. Faust, J. J., Christenson, W., Doudrick, K., Ros, R., Ugarova, T. P. Development of fusogenic glass surfaces that impart spatiotemporal control over macrophage fusion: Direct visualization of multinucleated giant cell formation. Biomaterials. 128, 160-171 (2017).
  5. Jenney, C. R., Anderson, J. M. Alkylsilane-modified surfaces: Inhibition of human macrophage adhesion and foreign body giant cell formation. J Biomed Mater Res. 46 (1), 11-21 (1999).
  6. Vignery, A. Methods to fuse macrophages in vitro. Cell Fusion: Overviews Methods. , 383-395 (2008).
  7. Zhao, Q., et al. Foreign-body giant cells and polyurethane biostability: In vivo correlation of cell adhesion and surface cracking. J Biomed Mater Res. 25 (2), 177-183 (1991).
  8. Anderson, J. M., Rodriguez, A., Chang, D. T. Foreign body reaction to biomaterials. Semin Immunol. 20 (2), 86-100 (2008).
  9. Jenney, C. R., Anderson, J. M. Effects of surface-coupled polyethylene oxide on human macrophage adhesion and foreign body giant cell formation in vitro. J Biomed Mater Res. 44 (2), 206-216 (1999).
  10. DeFife, K. M., Colton, E., Nakayama, Y., Matsuda, T., Anderson, J. M. Spatial regulation and surface chemistry control of monocyte/macrophage adhesion and foreign body giant cell formation by photochemically micropatterned surfaces. J Biomed Mater Res. 45 (2), 148-154 (1999).
  11. Jenney, C. R., DeFife, K. M., Colton, E., Anderson, J. M. Human monocyte/macrophage adhesion, macrophage motility, and IL-4-induced foreign body giant cell formation on silane-modified surfaces in vitro. J Biomed Mater Res. 41 (2), 171-184 (1998).
  12. Hell, S. W., Wichmann, J. Breaking the diffraction resolution limit by stimulated emission: stimulated-emission-depletion fluorescence microscopy. Opt Lett. 19 (11), 780-782 (1994).
  13. van de Linde, S., et al. Direct stochastic optical reconstruction microscopy with standard fluorescent probes. Nat Protocols. 6 (7), 991-1009 (2011).
  14. Fölling, J., et al. Fluorescence nanoscopy by ground-state depletion and single-molecule return. Nat Methods. 5 (11), 943-945 (2008).
  15. Heilemann, M., et al. Subdiffraction-resolution fluorescence imaging with conventional fluorescent probes. Ange Chem Int Edit. 47 (33), 6172-6176 (2008).
  16. Betzig, E. Proposed method for molecular optical imaging. Optics Letters. 20 (3), 237-239 (1995).
  17. Betzig, E., et al. Imaging intracellular fluorescent proteins at nanometer resolution. Science. 313 (5793), 1642-1645 (2006).
  18. Shtengel, G., et al. Interferometric fluorescent super-resolution microscopy resolves 3D cellular ultrastructure. P Natl Acad Sci U S A. 106 (9), 3125-3130 (2009).
  19. Shtengel, G., et al. Imaging cellular ultrastructure by PALM, iPALM, and correlative iPALM-EM. Method Cell Biol. 123, 273-294 (2013).
  20. Chen, B. C., et al. Lattice light-sheet microscopy: Imaging molecules to embryos at high spatiotemporal resolution. Science. 346 (6208), 1257998(2014).
  21. Planchon, T. A., et al. Rapid three-dimensional isotropic imaging of living cells using Bessel beam plane illumination. Nat Methods. 8 (5), 417-423 (2011).

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

再版と許可

タグ

ガラス表面修飾炭化水素吸着表面マイクロパターンガラスボトムディッシュライブイメージング超解像顕微鏡法細胞培養調製IL4刺激蛍光顕微鏡法
マクロファージの融合を研究するための光学的品質ガラス表面を加工
お問い合わせ
図書館に推薦する

プライバシー

利用規約

ポリシー

著作権 © 2026 MyJoVE Corporation. 無断転載を禁じます。