이 기사는 미세 유체를 혀의 인포탈 이미징 창에 통합하여 생체 내 기능적인 맛 세포 이미징을 위한 μTongue(미세 유체액액)을 도입합니다.
방법 논문
이 기사는 미세 유체를 혀의 인포탈 이미징 창에 통합하여 생체 내 기능적인 맛 세포 이미징을 위한 μTongue(미세 유체액액)을 도입합니다.
인트라바이탈 형광 현미경 검사는 살아있는 동물에서 다세포 역학을 연구하기 위해 널리 사용되는 도구입니다. 그러나, 그것은 성공적으로 맛 감각 기관에서 사용 되지 않았습니다. μTongue은 미세 유체액을 중요한 혀 이미징 창에 통합함으로써 여러 술관에 대한 제어된 노출 하에 생체 내 의 맛 세포의 신뢰할 수 있는 기능적 이미지를 제공합니다. 이 논문에서는 μTongue 시스템을 활용하는 상세한 단계별 절차가 제시됩니다. 미적 솔루션 준비, 미세 유체 모듈 설정, 샘플 장착, 기능적 이미지 데이터 수집 및 데이터 분석의 다섯 가지 하위 섹션이 있습니다. μTongue을 사용할 때 발생할 수 있는 실용적인 문제를 해결하기 위한 몇 가지 팁과 기술도 제시된다.
인탈 형광 현미경은 살아있는 조직에 있는 현면 역학을 공부하기 위하여 넓게 이용됩니다. 연구원은 생물학적 과정의 특이적이고 민감한 변환을 형광 신호로 제공하는 유전자 인코딩 된 센서를 빠르게 개발하고 있으며, 이는 널리 이용 가능한 형광 현미경을사용하여 쉽게 기록 할 수 있습니다1,2. 설치류에 있는 대부분의 내부 기관은 현미경을 사용하여 조사되었지만, 혀에 그것의 성공적인 신청은 아직 성공하지 못했습니다3.
미각 세포의 칼슘 이미징에 대한 이전 연구는 외향성 미각4,5,6 또는 곰팡이 형태의 미각을 얻기 위해 미각을 벗겨서 혀 조직을 얇게 단면화하여 전 생체을 실시하였다7,8. 이 견본의 준비는 필연적으로 침략적이었습니다, 그러므로 신경 내성 장벽 및 혈액 순환과 같은 자연적인 미세환경은, 크게 혼란스러웠습니다. 2015년 최등서에 의해 최초로 관전된 혀 영상 창이 보고되었지만, 유체적 술 자극9로인한 움직임과 광학적 아티팩트로 인해 신뢰할 수 있는 기능적 레코딩을 달성할 수 없었다.
최근에는 미세유체-온-어-혀(μTongue)가10개도입되었다. 이 장치는 미세 유체 시스템을 마우스 혀의 이미징 창과 통합합니다. 이미징 기간 동안 술자극의 준-정상 상태 흐름을 달성함으로써 유체 운동으로부터의 유물을 최소화할 수있다(도 1). 입력 포트는 일련의 멀티채널 압력 컨트롤러에 의해 공급되는 반면 출력 포트는 0.3mL/min을 유지하는 주사기 펌프에 연결됩니다. 또한, 술액의 굴절지수의 차이에 의한 광학유물은 칼슘 민감성 지표(tdTomato)와 칼슘 표시기(GCaMP6)11을도입하는 비율 분석으로 최소화되었다. 이 디자인은 유체 채널 간의 갑작스러운 전환에도 불구하고 생체 내에서 맛 세포의 미세한 안정성을 제공했습니다. 따라서, μTongue은 생체 내에서마우스 미각에 여러 태탄의 신뢰할 수있는 기능 적 스크리닝을 구현한다.
이 프로토콜에서, 실험 절차는 μTongue을 사용하여 생체 내에서 마우스 균류 성 미각의 칼슘 이미징에 대해 자세히 설명된다. 첫째, 인공 타액 및 타액의 제조가 설명된다. 둘째, 준-정상 상태 흐름을 달성하기 위해 미세 유체 시스템의 설정이 도입된다. 셋째, 이미지 수집을 허용하기 위해 μTongue에 마우스 혀를 장착하는 데 사용되는 절차가 묘사됩니다. 마지막으로 측면 모션 아티팩트 및 비율 측정을 포함한 이미지 분석을 위한 각 단계가 지정됩니다. 이 프로토콜은 마우스 시설과 2광자 현미경 또는 동등한 장비를 갖춘 모든 연구 실험실에 쉽게 적응할 수 있습니다.
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모든 외과적 수술은 성균관대학교와 서울대학교의 기관동물관리활용위원회(IACUC)의 승인을 받았습니다.
1. 솔루션 준비: 인공 타액 및 태액
2. 미세 유체 시스템의 준비
참고: 태스트는 가압 된 다중 채널 유체 전달 시스템 (참조 도 1 및 재료의 표)를사용하여 마우스 혀로 전달되었다.
3. 생체 내 이미징을 위한 마우스 준비(도2).
참고: 모든 동물 제제는 실험실 작업대에서 무균 조건하에서 낮 동안 수행되었습니다.
4. 이미징 인수
5. 이미지 분석(그림 3)
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Pirt-GCaMP6f-tdTomato 마우스는 미각 이미지를 얻기 위해 사용되었습니다. 마우스 혀의 표면은 자동 형광 성 포피 폼 유두로 덮여 있었다. 미각은 혀의 표면에 드물게 퍼져 있습니다(도4A). 미각과 그 구조의 이미지는 세 가지 필터 검출기를 사용하여 획득되었다. 607/70 nm 필터 세트를 사용하여, 맛 세포로부터의 tdTomato신호(도 4B)를얻었다. 525/50 nm 필터 세트를 사용하여 미각세포를 둘러싼 미각 세포 및 혈관으로부터의 GCaMP 신호를 획득하였다(도4B). 447/60 nm 필터 세트를 사용하여, 구조적으로 미각을 지원하는 콜라겐 결합조직(도 4B)을획득하였다.
미각과 상대 구조의 이미지를 습득한 후, 생체 내 칼슘...
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여기에 설명된 상세한 프로토콜은 생체 내의 미각 세포의 기능적 활동의 조사에 μTongue을 적용하는 상세한 프로토콜이다. 이 프로토콜에서, 유전자 로 인코딩 된 칼슘 지표를 사용하여 맛 세포에 대한 기능적 이미징이 수행됩니다. 형질전환마우스의 사용 외에도, 맛 세포에 칼슘 염료(또는 전압 감지 염료)의 전기전광 적재는 대안이 될 수 있다.
굴절률의 1.336 미만의 모든 맛 용액이 이 실험에서 사용되었다. μ혀는 안정적인 유체 전달을 제공하고 비측정 분석은 이미징 아티팩트를 개선하지만, 연구자들이 더 높은 농도의 술체(예를 들어, > 1.338에서 굴절률로 100mMMM)를 사용하는 것은 어려울 것이다. 인공 타액과 미각 용액 간의 굴절률의 큰 차이는 이미지 후 공정에 의한 보상 범위보다 이미지 초점 평면을 더 많이 이동시합니다. 경험적으로, 실시간으로 안정적인 세포 이미징을 허용하는 맛 용액의 굴절률(1.336 미만)의 특정 범위가 얻어진다.
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저자는 경쟁 금융 이익을 선언: J. 한과 M. 최는이 문서에 설명 된 특허 μTongue 기술의 발명자이며, μTongue 시스템은 SciTech 코리아를 통해 상용화된다.
이 작품은 기초과학연구소(IBS-R015-D1), 한국정부(MSIT) 국가연구재단(MsIT) (2019M3A9E2061789호), 한국정부(MSIT)가 지원한 국가연구재단(NRF)의 지원을 받았다. 김은수와 이유진의 기술지원에 감사드립니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 아세설팜 K | 시그마 알드리치 | 04054-25G | 인공 타액 / 타액 |
| 칼슘 용액 | 시그마 알드리치 | 21115-100ML | 인공 타액 / 타 |
| 시그마 알드리치 | C0759-100G | 인공 타액 / 타 | |
| 시그 | 마 알드리치 | 01810-5G | 인공 타액 / 타액 |
| 데나토늄 | 그마 Aldrich | D5765-5G | 인공 타액 / tastant |
| 치과 접착제 | Denkist | P0000CJT-A2 | 동물 준비 |
| 이미지 J | NIH | ImageJ | 데이터 분석 |
| IMP | 시그마 Aldrich | 57510-5G | 인공 타액 / 맛 |
| 순간 접착제 | 록타이트 | 록타이트 4161, 헨켈 | 동물 준비 |
| K2HPO4 | 시그마 알드리치 | P3786-100G | 인공 타액 / 맛 |
| KCl | 시그마 알드리치 | P9541-500G | 인공 타액 / 맛 |
| 케타민 | 유한 | 케타민 50 | 동물 준비 |
| KH2PO4 | 시그마 알드리치 | P0662-25G | 인공 타액 / 맛 |
| KHCO3 | 시그마 알드리치 | 237205-500G | 인공 타액 / tastant |
| MATLAB | Mathwork | MATLAB | 데이터 분석 |
| MgCl2 | Sigma Aldrich | M8266-100G | 인공 타액 / tastant |
| MPG | Sigma Aldrich | 49601-100G | 인공 타액 / tastant |
| Mutiphoton 현미경 | Thorlab | 베르가모 II | 현미경 |
| NaCl | 시그마 Aldrich | S3014-500G | 인공 타액 / tastant |
| NaHCO3 | 시그마 Aldrich | 792519-500G | 인공 타액 / tastant |
| 객관적인 | Nikon | N16XLWD-PF | 현미경 |
| Octaflow | ALA 과학 기기 | OCTAFLOW II | 유체 제어 |
| PC | LG | Lg15N54 | 유체 제어 |
| PH 미터 | Thermoscientific | ORION STAR AZ11 | 인공 타액 / tastant |
| 인산염 완충 식염수 | Sigma Aldrich | 806562 | 인공 타액 / tastant |
| quinine | Sigma Aldrich | Q1125-5G | 인공 타액 / tastant |
| 주사기 펌프 | Havard Apparatus | PHD ULTRA 4400 | 유체 제어 |
| TRITC-dextran | Sigma Aldrich | 52194-1G | 동물 준비 |
| 초고속 파이버 레이저 | Toptica | FFultra920-01042 | 현미경 |
| Xylazine | Bayer Korea | Rompun | 동물 준비 |
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