이 작품은 공 촛점 이미징 양식의 완전한 착취를 가능하게 두께, 3 차원 조직 단면 분석을위한 새로운 처리 및 이미징 프로토콜을 제공합니다. 이 프로토콜은 항원 성을 보존하고 피부 조직 및 잠재적으로 다른 조직 유형을 분석하는 강력한 시스템을 나타냅니다.
Method Article
이 작품은 공 촛점 이미징 양식의 완전한 착취를 가능하게 두께, 3 차원 조직 단면 분석을위한 새로운 처리 및 이미징 프로토콜을 제공합니다. 이 프로토콜은 항원 성을 보존하고 피부 조직 및 잠재적으로 다른 조직 유형을 분석하는 강력한 시스템을 나타냅니다.
과학적 논증을 뒷받침하는 현미경 이미지를 생성하기 위해 관심 조직을 처리하는 것은 어려울 수 있습니다. 고품질 현미경 이미지의 획득은 현미경의 품질뿐만 아니라 종종 여러 가지 중요한 동작이나 단계를 포함하는 조직 처리 방법에도 달려 있습니다. 또한, 피부 및 다른 조직에서의 중간 엽 세포 유형은 조직 준비 및 영상화를위한 새로운 도전 과제이다. 여기, 우리는 조직 수확에서 현미경으로 완전한 과정을 제시한다. "수평 전체 마운트 (horizontal whole mount)"라고 불리는 우리의 기술은 초보자들이 신속하게 능숙해질 수 있고 저온 유지 장치로 절단 된 60-300 μm 두께의 섹션에서 항원 보존과 검출을 가능하게합니다. 이 두께의 섹션은 3 차원 환경에서 조직 마이크로 아키텍처의 향상된 시각화를 제공합니다. 또한, 프로토콜은 중간 엽 세포를 보존 할 때 이미지 품질을 향상시키는 방식으로표준 저온 유지 장치 또는 파라핀 절편과 비교하여 면역 염색의 효능 및 안정성을 증가시킵니다. 우리는이 프로토콜이 피부 및 다른 조직 및 기관을 시각화하는 모든 실험실에 도움이 될 것으로 믿습니다.
현미경 영상 장비의 혁명은 정교하고 고해상도 영상 장비를 제공합니다. 그러나, 완전한 3 차원 (3D) 조직 단면의 현미경 이미지를 획득 할 때, 표본 준비는 상당한 도전을 제시하며 이미지 품질을 정의하는 데있어 제한 요소가 될 수 있습니다. 각각의 개별 단계는 표적 단백질의 조직 형태 및 항원 성을 보존하고, 가공에 의해 유발 된 인공물을 최소화하고, 최종 이미지 품질을 최대화하기 위해 신중한 고려가 필요하다. 예를 들어, 전통적인 피부 분석에서는 표정과 진피를 볼 수있는 이미지가 필요합니다. 모공은 적절하게 배향되어 있으며, 줄기 세포 구획을 피부 항상성 1 , 2에 해부학 적으로 분석 할 수 있습니다. 이것은 피부가 어떻게 매립되고 절단되는지에 대한 철저한 집중이 필요합니다. 중요하게, 모낭은 더 두꺼울 수 있습니다100 μm 이상으로 표준 파라핀이나 동결 절편 두께를 크게 능가하므로 전체 장착 또는 두꺼운 단면 3 , 4 , 5에 비해 분석 표준이 낮아집니다.
종합하여, 현미경 분석을위한 표본 준비의 각 단계는 이미지 분석에 영향을주는 중요한 결정 요소입니다. 여기서 "수평 전체 마운트 (horizontal whole mount)"라고 부르는 두껍고 3D 인 조직 단면 분석을위한 새로운 처리 프로토콜이 제시됩니다. 이 프로토콜은 항원 성을 유지하고 표준 공 촛점 이미징 장비를 사용하여 피부의 두꺼운 부분을 최대한 활용할 수 있습니다. 조직 수확 및 파라 포름 알데히드 (PFA)를 기반으로 한 저온 보존 (단계 1), 저온 저장 장치로 100 μm 두께의 조직 단면 생성 (단계 1)을 포함한 두꺼운 조직 단면 처리 및 이미징을위한 스킨 사용에 대한 완벽한 안내서입니다. 2), 면역 형광성 라벨링 및 마운팅 (단계 3 및 4). 대표적인 결과는이 프로토콜의 잠재적 인 사용자를위한 "수평 전체 마운트"의 장점을 강조하는 두 가지 별개의 조직 학적 준비 기술 (고전적 절제 및 두꺼운 3D 조직 교차 절삭)의 공 촛점 이미지를 비교합니다.
모든 동물 실험은 지역 윤리 승인을 받아야하며 영국 정부 본국 면허 조건에 따라 수행되었습니다.
1. 피부 수확 및 냉동 보존

그림 1. 마우스 스킨 수집 및 고정. ( a ) 동물 시체의 등쪽 부위에서 피부 조직을 수확했다. 이 영역의 모낭은 균등하게 간격을두고 배열되어 있으며 따라서 화살표로 표시된 바와 같이 절단 중에 최적의 방향을 허용합니다. ( b ) 크리오 몰드에 맞는 적절한 크기의 사각형을 절단 한 후, 피부 조직을 4 % PFA에서 15 분간 고정시키고 각각 5 분 동안 PBS로 2 회 세척 하였다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
2. 두꺼운 조직 횡단면

그림 2. Embedding, cryopreservation 및 sectioning.
( a ) 흑색 화살표로 표시된 크리오 몰드에서 머리 여포 (HF) 방향을 표시하는 것은 cryosectioning 동안 적절한 방향에 중요합니다. ( b ) 단면 모서리는 모낭의 전체 길이가 그대로 유지되는 섹션을 생성하기 위해 모낭 오리 엔테이션과 정렬해야합니다. ( c ) 섹션은 모낭의 방향에 따라 검은 모서리 방향으로 절단되었습니다 냉동고. ( d ) 두꺼운 조직 단면을 금속 집게로 수집하고 ( e ) 1x PBS가 들어있는 100mm 배양 접시에 옮겼다. ( f ) 실온에서, PBS는 OC를 용해시킨다.티. 흰색 화살표로 표시된 것처럼 두꺼운 조직 단면을 둘러싸는 화합물. 섹션은 PBS에서 자유롭게 부유됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
3. 면역 형광성 라벨링.

그림 3. Immunofluorescent 라벨 부착 및 장착.
( a ) 부동 조직 단면은 4 ℃에서 최소 2 일 동안 12- 웰 플레이트에 저장할 수 있습니다. immunofluorescent (IF) 표시하기 전에 화살표 1에 표시된 바와 같이 차단을위한 PB 버퍼가 포함 된 1.5 ML의 microcentrifuge 튜브로 관심있는 조직 단면을 전송하십시오. IF 라벨 들어, 3 단계에서 정교한 다중 단계 절차를 준수합니다. 각 단계 3의 일부는 화살표 2로 표시된 1 차 항체 용액, 2 차 항체 용액 또는 세척 완충액을 함유하는 새로 제조 된 미세 원심 분리 튜브 내로 조직 단면을 조심스럽게 옮길 것을 요구한다. ( b ) IF 표지 후, 섹션은 해부 현미경의 도움을 사용하여 글리세롤의 물방울에서 풀리고 평평합니다. ( c ) 일단 조직 횡단면이 커버 슬립의 바닥에 완전히 편평하게되면, 일정한 현미경 슬라이드가 단면을 장착하는데 사용된다.
우리 기술의 장점을 강조하기 위해 우리는 두꺼운 3D 조직 교차 절삭 기법 인 "수평 전체 마운트"를 기존의 고정 된 섹션과 비교했습니다. 고전 냉동 섹션은 이전에 설명한대로 잘라 5 . 현미경 이미지에서 표피에 대한 시각적 구조를 제공하기 위해, 우리는 integrin alpha-6 (Itga6)에 대해 면역 염색을하였으며, 이것은 표피 세포를 기저막 6에 고정시키는 성분이다. 우리는 또한 인테그린 알파 - 8 7 (또한 "소름"로 알려진) 경직을 담당하는 arrector의 필리 근육 (APM)를 표시. 고전적인 동결 절편에서 Itga6로 시각화 된 대부분의 모낭은 전체 길이에 따라 절개되지 않았으며, 수평 전체 마운트에 비해 섹션 당 우세하게 불완전한 모낭을 생성했습니다 ( 그림 4a -4d 그림 4a - 4d ). 또한 cryosections가 잘 알려진 냉동 동결 해물 인 따뜻한 유리 슬라이드에 부착되었을 때 지방 세포의 파괴와 비교하여 피하 지방실의 조직 무결성이 수평 전체 마운트에서 보존됩니다 ( 그림 4a - b , 피하 지방 영역) 8 .

그림 4. 수평 전체클래식 cryosection에 비해 nt.
(a) 고전적 수득 피부는 10 μm의 두께 (B)를 100 ㎛의 두께의 3 차원 조직 단면이 인테그린 알파 6 (Itga6)로 표지하고, 인테그린 알파 8 (Itga8) 시각화 표피 실과 arrector 필리 근육 저온부 로 나타났다. 두꺼운 조직 단면의 이미지는 큰 Z 스택의 최대 투영으로 표시됩니다. 흰색 프레임은 ( c ) 클래식 및 ( d ) 수평 전체 마운트 섹션에 표시되는 확대 된 영역을 나타냅니다. ( e ) 손상되지 않은 모낭과 ( f ) 손상되지 않은 근력 약근 근육은 고전 및 수평 전체 마운트 섹션에서 정량화되었다. 눈금 막대는 100 μm를 나타냅니다. 데이터는 평균 ± 표준 오차 (SEM)로 표시됩니다. 생물학적 복제 ( n = 3) 당 하나의 섹션을 정량화했습니다. 페어링되지 않은 t- 테스트 * P <0.05, *** P <0.0005. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
여기에서는 기존 냉동 섹션에 비해 몇 가지 장점이 있는 "수평 전체 마운트" 기술을 제시합니다. 우리 기술의 한 가지 장점은 표준 조직학 장비와 공초점 현미경으로 쉽게 수행할 수 있다는 것입니다. 둘째, 조직 무결성은 표준 냉동 절개와 비교할 때 우수한 방식으로 보존됩니다. 예를 들어, 피하층 내의 지방세포(즉, 진피 백색지방세포(DWAT))9는 표준 냉동절개에서 심각하게 파괴되어 지방이 풍부한 조직을 연구하는 것이 불가능합니다. 우리의 기술은 이 층의 지방세포에 대한 완전한 분석을 허용하며 지방세포 함량이 높은 다른 조직에 적용될 수 있습니다. 또한, 이를 통해 계통 추적 연구에서 중간엽 세포의 검출이 개선될 수 있습니다 2,10.
표준 냉동 절개는 본질적으로 공초점 현미경을 통해 조직의 실제 3D 측면을 결코 드러낼 수 없습니다. 이는 모낭과 그 하부 구조가 고전적인 냉동절편에 사용되는 표준 두께인 10μm를 초과하는 깊이를 횡단할 수 있기 때문에 두꺼운 절편이 피부 분석에 유리하다는 것을 의미합니다. 우리는 예를 들어 장과 뇌와 같은 다른 조직이 조직을 3D 구조로 보는 것과 관련하여 유사한 문제를 가지고 있다는 사실에 흥미를 느낍니다 2,7,11,12,13. 흥미롭게도 우리의 기술은 이미 장의 특정 응용 분야에 사용하기에 유익한 것으로 나타났습니다14. 우리는 수평 전체 마운트 프로토콜이 3D 분석이 필요한 다른 조직에 적용할 가능성이 있다고 믿습니다.
저자는이 원고의 출판물이 Thermo-Fisher Scientific Inc.에 의해 지원되었음을 공개하고자합니다.
저자는 Thermo-Fisher Scientific의 후원을 인정하고 공 촛점 이미지 수집 중 지원을 위해 Kings College London의 Nikon Imaging Center에 감사드립니다.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 냉수 생선 피부에서 추출한 | |||
| 수제 | |||
| 글리세롤 | BDH 실험실 용품 | 444482V | |
| O.C.T. 화합물 | VWR 화학 물질 | 361603E | |
| Peel-A-Way 임베딩 금형 | Sigma | E6032-1CS | Square S-22 |
| 무지방 분유 | 바이오 베이직 주식회사 | NB0669 | |
| Triton X-100 | Sigma | T9284 | 500ML |
| 4′,6-Diamidino-2-phenylindole, dilactate (DAPI) | Invitrogen | D3571 | |
| FITC Rat Anti-Human CD49f | BD Pharmingen 555735 | ||
| Mouse/Rat Integrin alpha 8 항체 | R& D Systems | AF4076 | |
| Alexa Fluor 488, 당나귀 안티-랫, IgG | Life Technologies | A21208 | |
| Alexa Fluor 555, 당나귀 안티-염소, IgG | Life Technologies | A21432 | |
| CryoStar NX70 | Thermo Fisher Scientific | ||
| 100mm, 배양 접시 | |||
| 일회용 메스, | Swann-Morton | Ref, 0501 | |
| 뾰족한 금속 집게 | |||
| 1.5 ml 마이크로 원심분리기 튜브 | VWR | 211-2130 | |
| 12 웰 플레이트 | 시그마 | CLS3513 | |
| 해부 현미경 | Nikon | ||
| 20 ul 및 1000 ul 피펫 | Gilson | ||
| 1000µ l XL 눈금이 매겨진 TipOne 여과기 끝 (메마른) | Star Lab | S1122-1830 | |
| 20µ l 비스듬한 TipOne 필터 팁(멸균) | Star Lab | S1120-1810 | |
| 흔들리는 셰이커 플레이트 | |||
| 현미경 슬라이드, menzel Glaeser | Thermos Scientific | 631-9483 | Superfrost Plus |
| 커버 안경, Menzel Glaeser | Thermos Scientific | MENZBB024060AB | 24 x 60mm |
| 컨포칼 현미경 | Nikon |
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