이 프로토콜은 원래 쥐 장을 위해 개발된 '스위스 롤' 기법을 수정한 전체 위 면역염색법을 개략적으로 설명합니다.
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이 프로토콜은 원래 쥐 장을 위해 개발된 '스위스 롤' 기법을 수정한 전체 위 면역염색법을 개략적으로 설명합니다.
공간 '오믹스' 기술은 위 신경근 장치의 개별 세포가 원래 조직 환경에서 생물학과 상호작용을 연구할 수 있는 전례 없는 기회를 제공합니다. 그러나 이러한 접근법의 성공적인 적용과 안저, 코퍼스, antrum 전반의 구조 및 분자 차이 평가는 일관된 샘플링과 조직 방향 설정이 필요합니다. 여기서는 쥐 위를 위해 수정된 '스위스 롤' 기법을 보고하는데, 이는 모든 주요 해부학적 부위를 단일 냉동 절개로 내장하고 시각화할 수 있게 합니다. 이 접근법은 평면 고정과 신중한 위치 조정을 강조하여 재현 가능한 방향성과 품질을 가진 단면을 생성합니다. 또한 이 연구는 세포 마커의 고품질 시각화를 보장하기 위해 면역형광 염색 조건을 최적화했습니다. 이 프로토콜은 조직 손실과 실험적 변동성을 최소화하면서 위 부위의 포괄적이고 나란히 비교할 수 있게 합니다. 조직 보존과 공간적 방향성을 강화함으로써, 이 방법은 생리학적·병리학적 맥락에서 위생물학을 연구하는 연구자들에게 실용적이고 확장 가능한 도구를 제공합니다.
위는 식도와 십이지장1을 연결하는 복잡한 J자 모양의 기관입니다. 이 부위는 기저, 코퍼스,그리고 제1 부위라는 세 가지 주요 해부학적 영역으로 나뉩니다. 위두막의 각 부위는 뚜렷한 생리학적 역할을 하며, 조절, 순응, 음식 갈등, 배출 등 주요 위 기능에 기여합니다. 위 생리학과 병리학의 변화를 연구하려면 이 부위와 그 세포 구조에 대한 상세한 분석이 필요합니다.
넓은 조직 영역을 시각화하기 위해 연구자들은 원래 쥐 장(3,4,5,6)을 위해 개발된 '스위스 롤(Swiss roll)' 기법을 자주 적용합니다. 이 연구는 쥐 위장에 적용하기 위해 스위스 롤 기법을 수정하여 새로운 프로토콜을 확립하였습니다. 위는 먼저 해부학적 영역으로 분리되어 평평한 방향으로 고정됩니다. 조직은 신중하게 말아 냉동절출을 위해 가공됩니다. 부적절한 스위스 롤링은 특히 장의 연약한 상피 구조를 손상시켜 면역염색에 적합한 조직 품질을 악화시킬 수 있습니다. 잘 고정되고 적절한 조직을 보존하며 세포 구조가 온전한 것은 고해상도 영상에 필수적입니다. 이 연구는 모든 위 부위를 하나의 크라이오블록 내에 포함하는 스위스 롤을 생성하는 새로운 방법을 제시합니다. 또한, 위근육 튜니카에 대한 최적화된 면역형광 염색 프로토콜이 설명되어 위 기능의 상세 평가를 가능하게 합니다. 이 프로토콜은 위 조직의 신중한 준비, 스위스 롤 처리, 염색을 통해 고품질 면역형광 이미지를 얻는 포괄적인 안내서를 제공합니다. 이 방법은 위두막의 복잡한 형태를 보존함으로써 건강과 질병 모두에서 그 구조와 기능에 대한 더 깊은 이해를 돕습니다.
동물 실험은 국립보건원(NIH)의 실험동물 관리 및 사용 가이드에 명시된 지침에 따라 수행되었습니다. 이 프로토콜은 메이요 클리닉 기관 동물 관리 및 사용 위원회(A48315-15)에서 승인되었습니다. 메이요 클리닉의 동물 관리 및 이용 프로그램과 시설은 국제실험동물 관리 평가 및 인증 협회(AAALAC)로부터 검토 및 완전 인증을 받았습니다. 시약과 사용된 장비는 재료표에 나열되어 있습니다.
1. 파라포름알데히드(PFA) 고정 위절개술을 위한 스위스 롤 기법
2. 위근육 조직의 면역형광 염색
3. 공초점 현미경을 이용한 면역형광 영상
새로운 방법을 사용하면, 쥐 위스위스 롤은 위의 세 주요 부위인 기저, 혈체, 전부와 식도, 십이지장의 일부를 한 구역에 포함시켰습니다. 한 구역에 전체 위를 포함하면 포괄적인 지역 분석이 가능합니다(그림 1). 위 스위스 롤의 전체 이미지에 헤마톡실린과 에오신(H&E) 염색을 적용하여, 모든 부위에 걸쳐 위 구조가 잘 보존되어 점막, 점막하, 근층을 명확히 시각화할 수 있게 되었습니다(그림 3). 그림 4는 카할(ICC; 위상 장 운동의 기저에 리드미컬한 느린 파동을 생성하는 박동 조율 세포; KIT 및 ANO1로 확인), 장신경세포(위장 운동성을 조절하는 장신경계 신경세포; TUBB3 면역염색으로 식별됨), 핵(DAPI)의 세포 간 세포의 대표적인 면역형광 염색을 보여줍니다. 위 점막에서는 이전에 보고된 9,10,11과 같이 판네스 세포와 잔 세포에서도 발현됩니다. ANO1은 위상피, 특히 기저의 기둥 상피세포에서 매우 많이 발현되어 염화물 운반과 점막 분비에 관여하는 역할을 부합한다11. 또한, TUBB3는 인간 단백질 아틀라스12,13의 데이터에 따르면 특정 위 내분비 세포와 점액 분비 세포에서 발현됩니다. 그림 5는 MYH11에 의해 표지된 평활근 세포, E-카데린에 의해 표지된 위 점막 상피세포, 그리고 KT에 의해 표지된 ICC의 대표적인 면역형광 염색을 보여줍니다. MYH11은 앞서 보고된 바와 같이 위 점막의 근섬유아세포에서도 발현됩니다. 이 면역형광 결과들은 우리 프로토콜이 조직 구조를 보존한다는 것을 확인시켜 줍니다.

그림 1: 냉동절을 위해 쥐 위를 '스위스 롤' 준비하는 과정. (A) 조직 완전성을 유지하기 위해 제거 직후 검은색 실리콘 코팅 해부접시에 차가운 인산염 완충 식염수(PBS)를 채운다. (B) 십이지장 중앙부를 따라 위가 열려 있습니다. (C) 배를 부드럽게 늘려 접시에 고정하여 과도한 긴장 없이 평평하게 눕힌다. 조직을 따라 빨간 점선이 그려져 있어 말리기 쉽게 다듬어야 할 부분을 나타냅니다. (D) 열리고 고정된 위를 PBS에 적셔 필터 페이퍼 위에 올려 압축 형태로 말아야 합니다. 빨간 화살표는 위가 굴러가는 방향을 나타냅니다. (E) 조직 조각은 최적 절단 온도(O.C.T.) 화합물에 박혀 드라이아이스 위에 냉동하여 냉동절부 준비를 합니다. (F) 냉동 블록은 −80 °C에 저장되어 5 μm 두께로 냉동 절반되어 후속 분석에 사용됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보시려면 여기를 클릭해 주세요.

그림 2: Z-스택 이미징 중 ND 획득 설정 및 포화 시각화. (A) 다중 채널 스펙트럼 이미징을 위해 공초점 영상 소프트웨어에서 설정된 레이저 및 검출기 설정. 네 가지 형광체가 사용되며, 각각 각각 여기 레이저 및 방출 검출기와 함께 사용됩니다. 스펙트럼 그래프는 여기 및 방출 곡선을 표시하여 조정하여 교차 토크를 최소화하고 신호 검출을 최적화할 수 있습니다. (B) 각 형광체별로 노출 설정을 개별적으로 조정하여 픽셀 채도를 피하고 고강도 영역의 세부 사항을 보존합니다. (C) 6개 × 6개 필드 같은 대형 이미지 획득 설정으로 위 전체 스위스 롤을 시각화할 수 있습니다; 영상 필드 크기는 말린 조직의 크기와 조짐에 따라 조절되어야 합니다. (D) ND 획득 창에서 Z-스택 매개변수 설정을 보여줍니다. Z 범위는 위근육의 상단과 하단 위치를 선택하여 정의되며, 조직의 전체 깊이를 포착하여 3차원(3D) 분석을 위해 8단계로 구성됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보시려면 여기를 클릭해 주세요.

그림 3: 헤마톡실린과 에오신 염색이 묻은 쥐 위장 스위스 롤 이미지. 타일 스캔은 8주 된 암컷 C57BL/6J 마우스의 위스위스 롤 전체를 시각화할 수 있음을 보여줍니다. 주요 해부학적 부위는 식도(빨간 점선), 하부 식도 괄약근(보라색 점선), 저저부(검은색 점선), 뇌질(파란색 점선), antrum(초록색 점선), 십이지장(주황색 점선) 등이 표시되어 있습니다. 스케일 바: 1000 μm. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭해 주세요.

그림 4: 전체 쥐 위의 스위스 롤 공초점 이미지: ANO1, KIT, TUBB3. 상단 패널: 8주 된 암컷 C57BL/6J 마우스의 위스위스 롤을 대표적으로 꿰매 공초점 이미지로, ANO1(녹색), KIT(청록색), TUBB3(노란색), 핵(파란색)에 대한 면역염색을 보여줍니다. 안저, 코퍼스, 그리고 안트럼을 포함한 전체 굴러간 위가 시각화됩니다. 스케일 바: 1000 μm. 하단 패널: 상단 패널의 흰색 점선 상자로 표시된 영역의 확대 뷰로, 카할의 간질 세포(ANO1+ 및 KIT+; 노란색 화살표)와 장내 신경세포(TUBB3⁺; 빨간 화살표)의 세포 세부 사항을 강조합니다. 스케일 바: 100 μm. 이 그림의 확대 버전을 보시려면 여기를 클릭하세요.

그림 5: 전체 쥐 위장의 스위스 롤 공초점 이미지: MYH11, KIT, E-cadherin. 상단 패널: 8주 된 암컷 C57BL/6J 마우스의 위스위스 롤 대표성 공초점 이미지로, MYH11(녹색), KIT(청록색), E-카데린(노란색), 핵(파란색)의 면역 염색을 보여줍니다. 안저, 코퍼스, 그리고 안트럼을 포함한 전체 굴러간 위가 시각화됩니다. 스케일 바: 1000 μm. 하단 패널: 상단 패널의 흰색 점선이 그려진 영역의 확대 뷰. 흰색 점선은 점막 상피(E-카데린)와 근육층(MYH11)을 구분합니다. 흰색 화살표는 KIT+ 카할 간질세포(ICC)를 나타냅니다. 스케일 바: 100 μm. 이 그림의 확대 버전을 보시려면 여기를 클릭하세요.
새로 최적화된 위스위스 롤 방법을 사용하면, 위의 세 마디(안저, 코퍼스, antrum)와 식도, 십이지장을 하나의 슬라이드에 포함시킵니다. 이 포괄적인 임베딩은 연구자들이 위 전체의 구조 및 분자 변화를 분석할 수 있게 하며, 시약 절획 및 염색 비용을 절감할 수 있게 합니다(그림 1).
면역염색 시 모든 위 부위에 동일한 염색액을 동시에 노출시키면 일관성을 보장하고 정확도가 향상됩니다. 위스위스 롤의 면역염색은 위벽의 뚜렷한 층을 명확히 드러냅니다. 그림 4 와 그림 5에서 볼 수 있듯이, 이 방법은 위 분절 간 형태학적 차이를 시각화할 수 있게 하며, ICC(KIT 및 ANO1)10, 뉴런(TUBB3)15, 평활근 세포(MYH11), 점막 상피세포(E-카데린), 핵을 검출할 수 있게 합니다.
조직 상태와 연구 목적에 따라 약간의 수정이 있을 수 있습니다. 예를 들어, 붙은 지방을 제거하는 것은 고정 시 롤의 형태를 유지하는 데 도움이 됩니다. 단면 두께 조절은 조직 구조를 보존하거나 슬라이드에 대한 접착력을 높이는 데도 도움이 될 수 있습니다. 또 다른 잠재적 개선 방법은 장내 스위스 롤16처럼 금속 몰드를 사용하여 더 일관된 절단을 하는 것입니다. 이 프로토콜은 냉동 절제에 중점을 두지만, 파라핀 함침 조직에도 적용될 수 있습니다. 파라핀 임베딩은 조직 구조적 완전성을 보존하는 반면, 냉동절부는 더 빠른 처리와 더 나은 항원 보존을 가능하게 하여 면역형광에 더 적합합니다.
이 방법에는 한계가 있습니다. 염증, 비만, 당뇨병, 노화와 같은 질환에서 흔히 볼 수 있는 비대, 섬유화성 또는 석회화된 위는 말기 어려울 수 있으며, 최적의 염색17,18,19,20에 도전이 될 수 있습니다. 이러한 한계에도 불구하고, 이 기술은 전통적인 지역별 임베딩에 비해 큰 장점을 제공합니다. 모든 위 부위를 동일한 조건에서 처리하면 일관성이 향상되고 변동성이 줄며, 시간과 시약 모두를 절약할 수 있습니다.
이 접근법은 특히 지역별 변화 연구에 유용합니다. 또한 여러 세포 유형의 공간 분석을 지원하며 이미지 기반 정량화와 함께 사용할 수 있습니다. 전반적으로 이 새롭게 최적화된 위 스위스 롤 방법은 건강 및 질병 분야에서 포괄적인 위 조직 분석을 위한 실용적이고 확장 가능한 플랫폼을 제공합니다.
저자들은 공개할 것이 없습니다.
이 연구는 미국 국립보건원(NIH)의 R01 DK057061(T.O.), R01 DK121766(Y.H.), R01 DK126827(T.O.), R01 DK131455(T.O.), P30 DK084567(후생유전체학 및 공간생물학 핵심, 메이요 클리닉 위장병학 세포 신호 센터)의 지원을 받았습니다. 연구 설계, 데이터 분석, 원고 준비에 자금 지원 기관은 전혀 관여하지 않았습니다. 내용은 전적으로 저자의 책임입니다. H&E 염색을 위한 실험실 자원과 기술 지원을 공유해 주신 대런 J. 베이커 박사와 베이커 연구실(메이요 클리닉 생화학 및 분자생물학과, 미네소타주 로체스터) 구성원들께 감사드립니다.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
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| #5SF 겸자 | 파인 과학 도구 | 11252-00 | |
| 소 혈청 알부민 | 시그마-올드리치 | A7906 | |
| 콜드비전 MC-LS LED 광원 | 쇼트 | MC-LS | |
| 공초점 소프트웨어와 nbsp; | 니콘 | 니콘 NIS-엘리먼스 이미징 소프트웨어 | |
| 크라이오실 XYL | 에프레디다 | 9312-4 | |
| DAPI (4', 6-디아미디노-2-페닐린돌, 딜락테이트) | 써모피셔 사이언티브 | D3571 | |
| 해부 접시, 대형 | 리빙 시스템 악기 편성 | SKU: DD-90 | |
| 당나귀 안티-고트 AF647 pAb | 라이프 테크놀로지 | A21447 | 로트: 1739289 RRID:AB_2535864 |
| 당나귀 안티마우스 AF555 pAb | 라이프 테크놀로지 | A31570 | 로트: 1774719 RRID:AB_2536180 |
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| 이오신 | ELITechGroup | $SS-071C | |
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| 파라포름알데히드 | 시그마-올드리치 | 158127-500G | |
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