우리는 온전한 배아 및 출생 후 심장 내부 깊숙한 곳에서 형광 단백질로 표지된 세포를 체적 측정으로 이미지화하는 프로토콜을 설명합니다. 전체 산 염색과 함께 조직 제거 방법을 사용하면 배아 또는 출생 후 심장 내부의 단일 형광 단백질 표지 세포를 명확하고 정확하게 이미지화할 수 있습니다.
방법 논문
우리는 온전한 배아 및 출생 후 심장 내부 깊숙한 곳에서 형광 단백질로 표지된 세포를 체적 측정으로 이미지화하는 프로토콜을 설명합니다. 전체 산 염색과 함께 조직 제거 방법을 사용하면 배아 또는 출생 후 심장 내부의 단일 형광 단백질 표지 세포를 명확하고 정확하게 이미지화할 수 있습니다.
전체 심장 수준에서 단일 클론 추적 및 분석 심장 개발하는 동안 심장 전구 세포의 행동과 분화를 결정하고, 정상 및 비정상 심장 형태 형성의 세포 및 분자 기초 연구를 허용 할 수 있습니다. 회고전 단일 클론 분석 최근 새로운 기술은 단일 세포 해상도에서 심장 형태 형성의 연구가 가능합니다. 그러나 조직의 불투명도 및 이미징 깊이와 마음의 빛 산란은 단일 셀 해상도을 방해 전체 심장 이미징 증가한다. 이러한 장애, 개발해야 조명 및 검출 모두 매우 투명 마음을 렌더링 할 수있는 전체 배아 청산 시스템을 극복하기 위해. 다행히 지난 몇 년 동안, 같은 CLARITY으로 전체 유기체의 청산 시스템, 무서 제작, SeeDB, ClearT, 3DISCO, CUBIC, DBE, BABB 및 PACT위한 많은 방법들이보고되었다. 이 연구소는 카드의 세포 및 분자 메커니즘에 관심IAC의 형태 형성. 최근에, 우리는 ROSA26-Cre 호텔 ERT2를 통해 추적 단일 세포 계보를 설립, 드문 드문 라벨 세포에 ROSA26 - 색종이 시스템을 심장 개발하는 동안. 우리는 마음 안에 이미지 단일 클론에 전체 마운트 얼룩과 함께 배아을 취소 무서 제작 및 CUBIC (일반, 탁 트인 뇌 영상 칵테일 및 전산 분석) 등 여러 전체 배아 삭제 방법을 적용. 심장은 성공적 단세포 해상도로 촬상 하였다. 우리는 CUBIC 출생 후의 마음을 지울 수 있습니다 동안 무서 르가, 배아 심장을 취소 할 수 있지만, 효과적으로 출생 마음을 지울 수 없습니다 것을 발견하지만, 손상 조직을 용해하여 배아 마음입니다. 여기에 설명 된 방법은 차례로, 선천성 심장병의 세포 및 분자 기초를 밝힐 수 심장 형태 형성 중에 단일 클론 해상도 유전자 기능 연구를 허용한다.
심장 형태 형성은 심장의 별개 섹터로 심장 전구 세포의 네 가지 유형의 시공간 구성을 필요로하는 일련의 이벤트이며, 또한 기능성 심장 1,2-을 형성하는이 과정을 조율하기 위해 여러 유전자 조절 네트워크를 필요로한다. 심장 사양, 차별화, 패턴, 챔버의 성숙은 심장 성 전사 인자 (3)에 의해 조절된다. 유전자 돌연변이 또는 심장 전구 세포에서 이러한 요인의 전사 후 수차는 배아 치사 또는 선천성 심장 결함 (CHD) 4 중 발생할 수 있습니다. 심장 형태 형성의 연구는 심장 형태 형성에 대한 이해를 촉진 심장 개발하는 동안 추적을 세 가지 차원 (3D) 고유의 세부 구조 및 단일 레이블 심장 전구 세포 계보의 이해를 필요로한다. 고해상도 부 기초 단층 다수의 방법 일 개발되어왔다이미지 기관 구조 5,6에 수십 년 과거 전자; 그러나, 이러한 방법은 고가의 특화된 장비 광범위한 노동력을 필요로하고, 최종 부피 화상 7,8 재구성 단일 셀 해상도의 상세한 구성 조직이 부족하다.
단일 세포 수준에서 3D 용적 촬상 생체 7 전구 세포 분화 및 세포의 거동을 연구하기위한 수단을 제공한다. 그러나 조직 광 산란 깊은 그대로 마음 안에 3D로 세포 구조를 이미징에 주요 장애물이 남아있다. 조직 투명성 8 증가 가능성 접근법 지질 광산란의 주요 원인, 지질 및 / 또는 지질 및 그 주변 영역 사이의 굴절률 차의 조정 제거되어있다. 지난 몇 년 동안, 조직 청산 방법의 수는 조직의 불투명도 및 빛의 산란을 줄일 수있는 개발되었다 BABB (벤질 알코올, 벤질 benzoat 등전자 혼합물)과 DBE (테트라 히드로 푸란 dibenzylether); 그러나이 방법에서, 형광 소광 문제 8-10 남아있다. 용매, 예를 SeeDB (과당 / 티오 글리세롤) 및 3DISCO (디클로로 메탄 / dibenzylether)와 같은 친수성 방법을 기반으로 형광 신호를 보존하지만, 7,8,11 투명 전체 기관을 렌더링하지 않습니다. 이에 비해 선명도 조직 소거 방법은 장기 투명 렌더링, 또한 하이드로 겔 7,13 매립 필요 PACT (수동 명확성 기법)처럼 그 지질 8,12을 제거 전문 전기 영동 장치를 필요로한다. 사용 가능한 모든 조직 삭제 방법에 대한 자세한 내용 등 리처드슨과 Lichtman, 표 1을 참조하십시오. 7.
2011 년, 하마는 등. serendipitously 친수성 혼합물 '무서 르를'발견 (우레아, 글리세롤 및 트리톤 X-100 혼합물) 마우스 뇌와 배아 transpar를 렌더링하는천만에 완전히 표시 클론 (14)로부터 형광 신호를 보존하면서. 이는 세포 내 해상도 밀리미터 및 신경 집단과 돌기의 대규모 개조의 깊이에서 뇌 손상의 이미징을 허용한다. 사키 등. 또한 아미노 알코올을 첨가하여 제작 무서에게 개선 및 인지질 용해를 증가 'CUBIC'(일반, 탁 트인 뇌 영상 칵테일 및 전산 분석) 조직 청소 방법, 감소 청소 시간을 개발하고, 여러 가지 빛깔의 형광 이미징 8 허용했다. 본 연구에서는 cardiogenesis 동안 심장 내부의 무서 제작의 장점과 CUBIC 조직 청소 기술과 고해상도 3D 광학 절편, 각각의 클론을 복용 Rosa26Cre ERT2 15 R26R - 색종이 (16), αMHC-Cre 호텔 17, cTnT를-Cre 호텔을 사용하여 추적했다 18 일 Nfatc1-Cre 호텔 (19), 및 Rosa26-mTmG (mTmG) 20 마우스 라인. 전체 마운트 염색 (WMS) 방법의 조합은 이전에 (21, 22)를 더 표시 클론의 다른 단백질의 염색과 3 차원 체적 맥락에서 자신의 행동의 연구에 허용 조직 청산 방법과를 개발했다. 조직 및 정화 WMS의 조합은 심장 개발시 다른 유전자와 단백질의 역할을 이해하고, 선천성 심장 결함의 원인을 허용한다. 이 프로토콜 개발시 다른 전구 세포의 분화, 세포의 행동 및 장기 형태 발생 이벤트 연구에 적용될 수있다.
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모든 동물 실험은 관리에 대한 NIH 가이드에와 실험 동물의 사용에 따라 올 버니 의과 대학에서 기관 동물 관리 및 사용위원회 (IACUC)의 승인을 수행 하였다.
1. 솔루션의 준비
참고 : Rosa26Cre ERT2 15 R26R - 색종이 (16)는, αMHC-Cre 호텔 (17), 및 Rosa26-mTmG (mTmG)는 20 마우스 라인은 시중에서 구입 한 cTnT를-Cre 호텔 (18)는 알라바마 대학에서 박사 지아오에서 선물했다 Nfatc1-Cre 호텔.. 의학 (19)의 알버트 아인슈타인 대학에서 박사 빈 저우에서 선물했다. 마우스는 양측 개흉술, 잘린 또는 자궁 전위에 의해 사망 검증의 물리적 수단 다음에 적어도 60 초 동안 밀폐 된 챔버 내에서 이산화탄소 흡입에 의해 안락사시켰다.
2. 타목시펜 유도, 배아 분리 및 고정
3. 전체 마운트 얼룩
참고 : 다음과 같이 PFA 고정 후 배아 / 마음은 전체 마운트 염색을 실시한다.
4. 배아 / 무서 리터 e 또는 CUBIC 방법 심장 지우기
참고 : 전체 마운트 염색 한 후, 배아 / 마음이 무서 제작 또는 CUBIC 조직 청소 방법 중 하나를 실시한다. 방법의 선택은 티슈 크기 및 배아 나이에 따라 달라진다. E11.5 이전 연령의 배아를 사용 무서 리터 전자 조직 청소 방법에 대해서는 이전의 배아 또는 출생 후의 마음의 CUBIC 조직 청소 방법이 선호된다.
5. 샘플 장착 및 이미지
참고 무서 리터 예 70 CUBIC-2 용액의 클리어 배아 또는 기관 각각 촬상 매체로서 스케일 70 CUBIC-2 용액으로 직접 영상화 할 수있다. 샘플 아래의 프로토콜 다음 90 % 글리세롤의 샘플을 저장하는 즉시 촬상하지만, 장기간 저장되지 않은 경우에는 클리어 시약 배아 샘플의 취약성을 고려하여.
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지워진 배아 심장 이미징
척추 심장 형성은 시공간 규제 형태 형성 과정과 네 개의 다른 소스 (1)로부터의 조직 및 전구 세포의 분화에 따라 달라진다. 심장 초승달 제 심장 분야에서 세포 선형 심장 튜브를 형성하기 위해 복부 정중선을 향해 접어 것이다. 처음에 첫 번째 심장 필드에 dorsomedially 거주하는 두 번째 심장 필드에서 세포는, 이후 그들은 선형 심장 튜브의 기존 발판으로 마이그레이션 곳에서, 인두 및 내장의 중배엽으로 이동시키다. 두 번째 심장 필드의 세포는 우심실, 유출 관 (OFT) 심근에 어떤 내막 25-28에 기여할 것입니다. 심장 신경 능선 세포 (CNCC) postotic rhombomeres 6, 7, 8에서, 원래는 꼬리 인두로 마이그레이션 및 signifi을 기여OFT가있는 평활근 층과...
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배아 분리는 매우 중요한 단계입니다. E9.5의 배아 때문에 각별한주의가 분리 동안 배아 / 심장 구조 손상되지 않도록주의해야한다, 크기가 매우 깨지기 쉬운 작은 있습니다. 전체 배아를 이미징 할 때 배아 / 마음을 포위 비 배아 여분의 층은 신중하게, 특히 제거해야합니다. 이 배아 조직 내부에 깊은 항체 및 청산 혼합물의 침투를 허용하고, 또한 이미징 때 배경 신호를 제거하는 데 도움이됩니다. PECAM에 대한 항체, 아세틸 화 α-튜 불린과 인테그린 β1 등 다양한 항체를 검사하고, 모든 성공적으로 33 (데이터는 도시하지 않음) 검출되었다. 이 분자의 무결성은 무결성 세포 항원 호환성이 소거 과정에서 교란되지 않았 음을 보여준다.
넓은 입 전송 피펫 (팁을 절단)를 사용하여 배아 / 마음을 전송합니다. 이 취급 중에 손상을 방지 할 수 있습니다. GFP / YFP / RFP / CFP 발현 패턴 및 n-클론의 암갈색 신중하게 한 마음에 따라 복제하거나...
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저자는 경쟁하는 재정적 이해관계가 없음을 선언합니다.
과학적 토론을 해주신 M.W. 연구실 회원들에게 감사드립니다. 이 작업은 M.W.에 대한 AHA [13SDG16920099]와 M.W.에 대한 National Heart, Lung, and Blood Institute 보조금[R01HL121700]의 지원을 받았습니다. 이미지는 Albany Medical College의 Imaging Core Facility에서 캡처되었습니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 2,2&프라임;,2&프라임; '-니트릴로트리에탄올 | Sigma Aldrich | 90279 | |
| Affymetrix | 19943 | 의 4% 파라포름알데히드 | |
| ; | |||
| N,N,N',N'-테트라키스(2-하이드록시프로필) 에틸렌디아민 | Sigma Aldrich | 122262 | |
| 인산 완충액 식염 | Sigma Aldrich | P5368-10PAK | |
| Triton X-100 | 시그마 알드리치 | T8787 | |
| 요소 | 시그마 알드리치 | U-1250 | |
| 자당 | 알드리 | 84097 | |
| 글리세롤 | 시그마 알드리치 | G8773 | |
| 타목시펜 | 시그마 알드리치 | T5648 | |
| 해바라기씨 오일 | 시그마 알드리치 | S5007 | |
| 트윈 20 | 시그마 알드리치 | P1379 | |
| PECAM (CD31) | BD 파밍겐 | ||
| Alexa Fluor 647 | Invitrogen | A-21247 | |
| DAPI 핵 염색 | Sigma Aldrich | D9542 | |
| 37oC 인큐베이터 | Thermoscientific Fischer | Heratherm, 소형 미생물 인큐베이터 | |
| 48웰 플레이트 | Cell Treat | 229148 | |
| Analytical Balance | Metler Toledo | PB153-S/FACT | |
| Confocal 현미경 | Zeiss | Zeiss 510 컨포칼 현미경 | |
| 해부 현미경 | Unitron | Z850 | |
| 형광 현미경 | Zeiss | Observer. Z1 | |
| Germinator 500 유리 구슬 살균기 | CellPoint Scientific | GER-5287-120V | |
| 광원 | SCHOTT | ACE I | |
| 가위 | 쌍 파인 사이언스 도구 | 14084-08 | |
| 페트리 접시 60 mm x15 mm | TPP 테크노 플라스틱 제품 AG | 93060 | |
| 록커 II 플랫폼 로커 | Boekel Scientific | 260350 | |
| 신틸레이팅 튜브 | Fischer Scientific | 03-337-26 | |
| 전사 피펫 | Samco Scientific | 202 | |
| 핀셋 | 정밀 과학 도구 | 11251-20 |
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