September 14th, 2016
이 원고에서는 광물화된 조직의 동결된 절편에 대한 여러 차례의 형광 이미징에서 여러 차례의 반응 측정의 정렬된 복합 이미지를 생성하기 위해 고처리량 반자동 극저온 조직학 플랫폼을 제시합니다.
이 기술의 목표는 비용 효율적이고 근골격계 생물학자에게 의미 있는 높은 처리량, 관찰자 독립적이고 완전한 디지털 방식으로 복잡한 모델 시스템을 통합하는 조직학적 도구를 제공하는 것입니다. 추정학은 대부분의 생물학 연구자에게 중요하지만 종종 노동 집약적이고 비정량적입니다. 따라서 효율적이고 처리량이 많으며 자동화된 분석을 제공하는 조직학적 기술이 필요합니다.
당사의 cryohistology 플랫폼을 통해 연구자는 고처리량 방식으로 동일한 슬라이드를 여러 번 이미징하고 염색하여 주어진 표본 내의 특정 세포에 여러 molecro 신호를 연결할 수 있습니다. 이 절차를 시연하는 것은 제 연구실의 연구 조교인 Xi Jiang 박사와 Li Chen 박사가 될 것인데, 이들은 이러한 기술의 개발과 실행을 개척했습니다. 이 절차를 시작하려면 포르말린에서 검체를 제거하고 여분의 조직을 절개한 다음 1x PBS로 만든 30% 자당으로 옮깁니다.
표본을 섭씨 4도에서 12-24시간 동안 자당에서 배양합니다. 다음으로, cryomould에 cryoembedding medium을 채우고 표본을 금형에 놓습니다. 그런 다음 관심 영역의 절단 평지가 금형 바닥과 평행이 되도록 금형의 샘플을 정렬합니다.
그 후, cryoembedding 매체의 얇은 층이 얼어 스파이시멘더가 제자리에 고정될 때까지 cryomold를 드라이아이스 조각에 놓습니다. 그런 다음 드라이아이스 펠릿에 크라이오몰드를 유지하면서 크라이오몰드의 남은 부피를 크라이오엠베딩 매체로 채웁니다. 그런 다음 드라이 아이스로 미리 냉각된 2-메틸부탄이 들어 있는 용기에 크라이오몰드를 놓습니다.
표본이 완전히 얼면 cryomold를 제거하고 여분의 2-methylbutane을 털어냅니다. 크라이오몰드를 셀로판지로 싸서 섭씨 영하 20도 또는 영하 80도에서 보관하십시오. 이 절차에서는 냉동고에서 표본 블록을 섭씨 영하 20도에서 영하 25도로 설정된 저온 유지 장치로 옮깁니다.
그런 다음 크라이오몰드에서 블록을 제거하고 면도날로 과도한 크라이오엠베딩 매체를 잘라냅니다. 그런 다음 표본 디스크에 약간의 cryoembedding 매체를 추가하고 표본 디스크의 표면이 블록의 바닥 표면과 평행이 되도록 블록을 정렬합니다. 극저온 임베딩 매체가 얼 때까지 기다립니다.
그런 다음 시편 디스크를 시편 헤드에 놓고 블레이드가 시편 블록의 표면과 평행하게 절단되도록 헤드를 조정합니다. 다음으로, 관심 영역을 덮도록 크라이오테이프 조각을 자르고 크라이오스타트에서 미리 냉각합니다. 그런 다음 블록을 관심 영역 내의 수준으로 자르고 필요에 따라 계속 조정합니다.
관심 영역에 도달하고 단면을 만들 수 있게 되면 블록 표면의 부스러기를 털어냅니다. 다음으로, 끈적거리지 않는 은색 골드 탭으로 테이프를 잡고 크라이오테이프에서 비접착성 뒷면을 제거합니다. 그런 다음 끈적한 면이 아래로 향하게 하여 블록에 테이프를 붙입니다.
롤러를 사용하여 크라이오 테이프에 압력을 가하고 저온 유지 장치의 자동 모터 또는 수동 절단 휠을 사용하여 단면을 만듭니다. 그런 다음 절편 조직 면이 위로 향하게 하여 저온 유지 장치 내의 플라스틱 현미경 슬라이드에 놓습니다. 저온 유지 장치에서 플라스틱 슬라이드를 제거하고 극저온 포매 매체가 녹도록 하여 섹션이 슬라이드 표면에 부착되도록 합니다.
연속 섹션 또는 다른 관심 영역에 대해 섹션을 반복합니다. 완료되면 섹션을 슬라이드 상자에 넣고 필요한 보관 길이와 다운스트림 응답 조치에 따라 섭씨 4도, 영하 20도 또는 영하 80도에 보관합니다. UV 경화형 접착 방법을 수행하려면 먼저 현미경 슬라이드에 라벨을 붙입니다.
두 개의 유리 슬라이드에 UV 활성 광학 접착제 한 방울을 바르고 슬라이드의 가장자리를 사용하여 유리 슬라이드 표면에 얇은 접착제 층을 펴 바릅니다. 그런 다음 은색 금색 탭을 잘라내고 테이프로 감긴 부분의 티슈 면이 위로 향하게 하여 첫 번째 슬라이드의 접착층에 놓습니다. 테이프 아래에 갇힌 기포의 형성을 최소화하기 위해 한쪽 가장자리에서 다른 쪽 가장자리로 롤링 동작으로 섹션을 적용합니다.
그런 다음 첫 번째 슬라이드에서 테이프로 감긴 부분을 제거한 다음 두 번째 슬라이드의 접착층에 놓고 기포가 갇히지 않도록 주의하십시오. 주어진 실험에 적합한 수의 절편이 각 슬라이드에 배치되면 주변 영역에서 여분의 접착제를 닦아냅니다. 다음으로, 테이프 아래의 기포나 섬유가 있는지 섹션을 자세히 검사합니다.
그런 다음 현미경 슬라이드를 UV 블랙라이트 아래에 5-10분 동안 놓고 접착층을 가교합니다. 이 단계에서는 50마이크로리터의 녹색 마이크로스피어와 50마이크로리터의 적색 마이크로스피어를 100마이크로리터의 물에 용해시켜 참조 마커 용액을 준비합니다. 용액을 섭씨 4도의 어두운 곳에 보관하십시오.
그런 다음 피펫 팁을 마이크로스피어 용액에 담그고 마이크로스피어 용액을 관심 영역에 인접한 각 섹션에 두드립니다. 다음으로, 슬라이드를 실온에서 건조시키고 그날 슬라이드를 처리하는 경우 30분 동안 호일로 덮어 빛으로부터 보호합니다. 그렇지 않은 경우 슬라이드를 섭씨 4도의 슬라이드 상자에 넣습니다.
섹션을 더럽힌 후 무인 장착 매체를 사용하여 슬라이드에 커버 슬립을 장착합니다. 이미징을 수행하려면 슬라이드를 현미경 트레이에 로드하고 트레이를 슬라이드 스캐닝 현미경의 트레이 스택에 삽입합니다. 그런 다음 현미경 소프트웨어에서 프로파일 목록을 클릭하여 각 플루로포어에 대한 적절한 노출 시간으로 각 슬라이드에 대한 프로파일을 로드합니다.
미리보기스캔 시작 버튼을 클릭하여 각 슬라이드의 미리보기 이미지를 촬영합니다. 소프트웨어는 슬라이드 레이블에 있는 바코드를 읽어 파일 이름을 자동으로 적용합니다. 또는 각 슬라이드에 파일 이름을 수동으로 할당할 수 있습니다.
조직 검출 마법사에 들어가 관심 영역을 설정하고, 그리기 도구를 사용하여 각 영역을 그리고, 필요한 조정을 수행하고, 후속 이미징 라운드를 위해 저장합니다. 각 슬라이드가 설정되면 스캔 시작 버튼을 클릭하여 스캔 프로세스를 시작합니다. 각 이미징 라운드가 끝나면 다음 염색 단계 전에 커버 슬립이 슬라이드에서 떨어질 때까지 1x PBS 1개로 채워진 코플린 병에 슬라이드를 담그십시오.
모든 이미징 라운드가 완료된 후 이미지 어셈블리 및 분석을 위해 각 개별 채널의 이미지를 TIF 또는 JPG 파일로 내보냅니다. 이 그림에서는 생후 3개월 된 쥐의 대퇴골 단면을 칼세인 블루로 염색하고 1차 이미징에서 녹색과 빨간색으로 보이는 축적된 미네랄과 광물화 라벨을 이미지화했습니다. 그런 다음 두 번째 라운드에서 노란색으로 표시된 트랩 활동과 세 번째 이미징 라운드에서 빨간색으로 표시된 AP 활동에 대해 슬라이드를 이미지화했습니다.
마지막으로, 슬라이드는 네 번째 라운드에서 톨루이딘 블루로 염색되었습니다. 참조 마커는 발색 라운드를 포함한 모든 이미징 라운드 동안 이미지화되었으며 맞춤형 소프트웨어를 사용하여 정렬되었습니다. 일단 숙달되면 이 기술은 일반적인 표본을 석회질 제거하는데 걸리는 시간보다 더 짧은 시간에 완료할 수 있습니다.
이 비디오를 시청한 후에는 광물화된 조직의 고품질 고함량 이미지를 생성하는 방법을 잘 이해하게 될 것이며, 이는 근골격계 커뮤니티에서 더 광범위하게 사용될 수 있기를 바랍니다.
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이 원고는 미네랄화된 조직의 동결 단면에 대한 형광 이미징의 여러 라운드에서 정렬된 복합 이미지를 생성하도록 설계된 고처리량, 반자동 동결조직학 플랫폼을 제시합니다. 이 기술은 근골격계 생물학자들에게 효율적이고 의미 있는 조직학적 도구를 제공하는 것을 목표로 합니다.
High-throughput cryohistology enables objective, quantitative phenotyping of mineralized tissues, addressing a critical bottleneck in musculoskeletal target validation. By providing observer-independent, multi-parameter imaging, the method supports mechanistic de-risking and predictive confidence in early discovery. This platform enhances translational continuity from discovery through preclinical stages by delivering standardized, scalable histological readouts.
The cryohistology platform integrates into the discovery continuum by enabling standardized tissue preparation, multiplexed imaging, and digital analysis, supporting progression from target validation to lead optimization.