2017년 4월 3일
여기, 우리는 쉽게, 낮은 비용을 제공하고, 시간 효율적인 프로토콜은 화학적으로 투과 전자 현미경에 대한 면역 조직 화학 염색을 미리 내장과 호환되는 장기 보존을 허용, 아크롤레인 정착액와 영장류 뇌 조직을 고정 할 수 있습니다.
이 실험의 전반적인 목표는 전자 현미경을 위해 영장류가 아닌 뇌 조직의 신뢰할 수 있는 사전 면역 염색을 얻는 것입니다. 이 방법은 정확한 뇌 구조에서 주어진 신경 분포의 시냅스 발생과 같은 신경 해부학 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 전자 현미경 검사에 적합한 특정 신경 분포를 라벨링하는 쉽고 저렴한 방법이라는 것입니다.
관심 영역을 포함하는 50미크론 두께의 아크롤레인 고정 비인간 영장류 뇌 절편을 PBS가 포함된 12웰 플레이트로 옮기는 것으로 시작합니다. 자유 부동 단면을 PBS에서 실온에서 5분 동안 세 번 세척한 다음 실온에서 30분 동안 갓 준비된 수소화붕소나트륨 용액에 절편을 배양합니다. 덮개 없이 부드럽게 흔듭니다.
30분이 경과하면 수소화붕소나트륨을 흡인하고 각 웰에 PBS를 추가합니다. 접시를 로커에 놓고 10분 동안 세게 흔듭니다. 두 번 더 또는 반응 가스가 남지 않을 때까지 세척을 반복합니다.
PBS에 희석한 2% 일반 혈청과 0.5% 차가운 생선 젤라틴을 섞은 용액에 넣고 실온에서 1시간 동안 부드럽게 흔들어 배양하여 단면을 막습니다. 배양 시간이 경과하면 1차 항체 용액의 절편을 실온에서 밤새 부드럽게 흔들어 배양합니다. 다음날, 이전과 같이 절편을 세척한 후 2차 항체 용액에 절편을 실온에서 1시간 30분 동안 부드럽게 흔들어 배양합니다.
이전과 같이 단면을 세척한 후 avidin-biotin-peroxidase 또는 ABC 용액에서 흔들면서 1시간 동안 배양합니다. 다음으로, TBS에 0.005 % 과산화수소를 희석 한 0.05 % 3, 3'Diaminobenzidine의 새로운 용액을 준비합니다. 세척 후, DAB 용액의 섹션을 3-7분 동안 부드럽게 흔들어 배양합니다.
갈색 침전물이 원하는 색으로 발전하면 차가운 TBS에서 빠르게 두 번 세척 한 다음 일련의 시간 제한 TBS 및 PB 세척을 통해 반응을 중지하십시오. DAB 염색 섹션이 포함된 플레이트를 환기 후드로 옮깁니다. PB로 채워진 6웰 플레이트로 섹션을 옮기고 플레이트에서 PB를 조심스럽게 피펫팅하여 섹션을 완전히 평평하게 만든 다음 평평해진 섹션을 방해하지 않도록 사산화오스뮴 용액을 한 방울 한 방울 추가합니다.
플레이트를 알루미늄 호일로 덮어 표면이 빛으로부터 보호되고 흔들림 없이 실온에서 30분 동안 배양합니다. 삼투압 중에 큰 플라스틱 컵에 에폭시 수지 혼합물의 각 성분을 적당량씩 첨가하여 발수 에폭시 수지를 준비합니다. 균일한 갈색이 될 때까지 나무 막대기나 플라스틱 피펫으로 저어준 다음 동일한 양의 수지를 처리할 섹션 수에 적합한 크기의 알루미늄 컵에 옮기고 그대로 둡니다.
삼투화 기간이 경과하면 저속 흔들림으로 10분 동안 PB로 섹션을 세 번 세척합니다. 세척 후 다음 등급의 에탄올 시리즈에 있는 부분을 각각 2분씩 탈수합니다. 다음으로, 프로필렌 옥사이드로 채워진 유리 바이알에 절편을 옮기고 프로필렌 옥사이드에서 각각 2분씩 3회 배양하여 탈수 과정을 완료합니다.
그런 다음 가능한 한 공기와의 접촉을 피하면서 섹션을 하나씩 조심스럽게 알루미늄 컵에 옮깁니다. 이전에 혼합된 발수 에폭시 수지에 섹션을 평평하게 삽입하고 실온의 환기 후드 아래에서 밤새 배양합니다. 다음날, 유리 슬라이드와 플라스틱 커버 슬립을 미네랄 오일로 코팅한 다음 알루미늄 컵을 섭씨 60도에서 최대 12-15분 동안 배양하여 수지를 부드럽게 합니다.
유리 슬라이드의 기름칠한 면에 있는 부분을 조심스럽게 평평하게 만듭니다. 기름칠을 한 커버 슬립을 놓고 남아 있는 공기를 조심스럽게 밀어냅니다. 슬라이드를 섭씨 60도에서 48시간 동안 배양합니다.
48시간 후 플라스틱 커버 슬립을 제거하고 섹션을 수지로 감싼 상태로 둡니다. 쌍안경을 사용하여 관심 영역을 찾는 것으로 시작한 다음 메스를 사용하여 약 1밀리리터 제곱미터의 작은 사각형 조직 조각을 자릅니다. 다음으로, 수지 블록의 끝을 정리한 다음 사각형 조직 조각을 그 위에 붙입니다.
건조 후 초박 절편기의 데크에 레진 블록을 수직 위치에 놓고 날카로운 면도날을 사용하여 레진 블록의 각 면을 서서히 절단하여 면이 매끈한 사다리꼴을 만듭니다. 그런 다음 데크를 수평 위치에 놓고 사다리꼴의 가장 긴 면이 아래를 향할 때까지 블록을 회전합니다. 전용 공간에 다이아몬드 트리밍 도구나 유리 칼을 놓으십시오.
초박 절편기를 설정하여 초당 300mm로 1미크론 섹션을 절단합니다. 칼을 사각형 조각과 수직으로 평행이 되도록 조정하고 약 1도의 매우 작은 수평 각도를 표시하고 조직이 나타나기 시작할 때까지 사각형 조각의 표면을 자릅니다. 이제 증류수를 채운 보트가 장착된 울트라 45도 다이아몬드 나이프로 전환하여 80미크론 두께의 단면을 절단하십시오.
물 표면에 닿지 않고 자일렌이 묻은 흡수성 종이 조각으로 단면을 매끄럽게 만들고 150개의 메쉬 구리 그리드에서 연속적인 단면을 수집합니다. 그리드를 그리드 보관 상자에 넣은 다음 구연산납 원액과 증류수의 일대일 용액을 준비하고 0.2미크론 주사기 필터를 통해 여과합니다. 바이알을 알루미늄 호일로 덮어 빛으로부터 보호하십시오.
각 그리드를 희석된 구연산납 용액 한 방울에 놓고 섹션이 용액과 접촉하도록 한 다음 작은 핀셋을 사용하여 그리드를 잡고 증류수가 들어 있는 두 개의 비커로 철저히 헹굽니다. 흡수하는 종이로 여분의 물을 부드럽게 제거하고 그리드를 그리드 상자에 넣습니다. 30분 후, 투과 전자 현미경으로 단면을 검사할 수 있습니다.
다람쥐 원숭이 내부 구상팔리두스(globus pallidus)의 이 전자 현미경 사진은 면역페록시다제 디아미노벤지딘(diaminobenzidine) 기법에서 아크롤레인-PFA 심장 경관 관류 후 잘 보존된 물질을 보여줍니다. 거기에서 볼 수 있듯이, 이 절차는 화살촉으로 표시된 큰 축삭돌기의 수초를 볼 수 있도록 합니다. 외부 globus pallidus의 이 전자 현미경 사진은 문자 d로 표시되는 수지상 프로필, a로 표시되는 작은 수초화되지 않은 축삭돌기 및 av로 표시된 축삭 정맥류를 쉽게 식별할 수 있음을 보여줍니다.
화살표는 축삭돌기 정맥류(axon varicosity)가 수상돌기 프로파일과 대칭적인 시냅스 접촉을 형성하는 예를 보여줍니다. 면역 표지된 요소는 전자 밀도가 높은 DAB 침전물로 채워진 세포질 또는 축형질로 쉽게 식별할 수 있습니다. 여기서, GPi에서 콜린 아세틸전이효소에 대해 면역 염색된 수상돌기는 표지되지 않은 축삭돌기 정맥류로부터 시냅스 접촉을 받습니다.
이 전자 현미경 사진은 GPe에서 상대적으로 손상되지 않은 미엘린 수초를 가진 수초화된 축삭돌기를 보여주며, 이 축삭질은 티로신 하이드록실라제에 대해 면역 표지되어 있습니다. 이 예는 수상돌이와 대칭적인 시냅스 접촉을 설정하는 세로토닌 수송체에 대한 GPi 면역 표지의 축삭 정맥류를 보여줍니다. 이 예에서 DAB 침전물은 원형질막과 소기관의 외부 표면을 정렬합니다.
여기에 표시된 축삭 정맥류는 GPe에서 관찰되었으며 티로신 하이드록실라제에 대해 면역 표지되었습니다. 이것은 DAB 침전물이 축삭질을 완전히 채우는 예를 나타내며, 시냅스 소포는 볼 수 있지만 설명하기가 더 어렵습니다. 이 절차에 따라 사전 임베딩 이중 면역조직화학(pre-embedding double immunohistochemistry)과 같은 다른 방법을 수행하여 시냅스 수준에서 단백질 또는 수용체의 공동 국소화와 같은 추가 질문에 답할 수 있습니다.
이 동영상을 시청한 후에는 비영장류 뇌 조직의 사전 포매딩 면역조직화학을 준비하고, 에폭시 수지에 포매팅을 진행하고, 관심 영역을 전자 현미경에 적합한 80마이크로미터 두께의 절편으로 초절단하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.
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이 기사는 전자현미경용 사전 임베딩 면역조직화학을 위한 장기 보존이 가능한 아크롤레인 고정액을 사용하여 영장류 뇌 조직을 화학적으로 고정하는 프로토콜을 제시합니다. 이 방법은 쉽고, 저렴하며, 시간 효율적으로 설계되었습니다.
This protocol enables cost-effective preservation of non-human primate brain tissue for ultrastructural analysis, supporting target validation in neuroscience drug discovery. By combining chemical fixation with pre-embedding immunohistochemistry, it provides a scalable approach to study synaptic connectivity and neuronal morphology relevant to neuropsychiatric and neurodegenerative disease models. The method reduces reliance on expensive cryo-fixation while maintaining compatibility with electron microscopy, facilitating mechanistic de-risking in early discovery.
The method fits within the discovery continuum from early target hypothesis testing to preclinical validation, enabling ultrastructural confirmation of mechanistic hypotheses in neuropsychiatric and neurodegenerative disease models.