Name: 3 차원에서 세포 외 소포의 직접 스토카스틱 광학 재건 현미경 검사 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-08-26T14:45:00.000+00:00
Duration: 9 min 36 s
Description: 배우세요 dSTORM 기술을 활용한 3차원 세포 외 소포 나노미터급 영상화 방법입니다. 이 기술은 SARS-CoV-2 같은 바이러스 입자를 직접 시각화하고 질병 바이오마커를 특성화하는 데 활용됩니다.

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우리는 그들의 건설적인 피드백과 지도에 대한 옥스포드 나노 이미징에 감사드립니다. 이 작품은 5UM1CA121947-10에서 R.P.M및 1R01DA040394에서 D.P.D.에 의해 지원되었습니다.

1 세포주 전파 및 유지 보수
<ol><li>인간 골육종 세포 (U2OS)를 획득하고 10 % 엑소좀이없는 태아 소 혈청과 1 x 페니실린 / 연쇄 상미신 용액으로 보충 된 성장 배지에 세포를 배치합니다. 참고 : 외성없는 태아 소 혈청은 McNamara 등에서 제시 된 프로토콜에 따라 생성되었습니다. al.26.</li>
	<li>T175 플라스크26,27에서5% CO2 및 통로 세포에서 37°C에서 구리 코팅 인큐베이터에서 U2OS 세포를 유지한다. 세포는 중간 로그산학 성장 단계에서 유지되어야하며, 하위 집단이 발생하지 않도록하거나 고정 된 단계에서 세포 사멸 파편이 축적되는 것을 방지해야합니다.</li>
</ol>2 엑소솜의 고립과 정화
<ol><li>플라스크당 50mL의 미디어로 10개의 별도 T175 플라스크에서 U2OS 셀라인을 완전한 결합으로 성장시다. 세포 상체를 제거하고 0.45 μm 및 0.22 μm 진공 여과 장치를 통해 연속적으로 통과하십시오.</li>
	<li>더 작은 단백질 또는 대사산물(28)을제거하기 위해 750 kDa 중공 섬유 카트리지가 장착된 여과 시스템에 대한 교차 흐름 여과(접선 흐름 여과라고도 함)를 교차플로하는 상체를 피한다.<ol>
<li>상체를 30 psi의 일정한 전방 압력으로 접선 유동 여과 연산자 통과하고, <20 psi의 고정 압력을 유지하면서 10 이상의 psi의 Δ 압력을 생성한다. 재보테이트 탱크에 마그네틱 스터드 바를 놓고 150rpm26으로설정합니다.</li>
		<li>이송 속도를 40mL/min 이상으로 유지합니다. 저수지에 침투를 수집하고 폐기하십시오.</li>
	</ol>
</li>
	<li>상체를 30mL로 농축한 다음 4권의 PBS로 평형화합니다. 50mL 원문 튜브에서 필터링되고 평형된 용액을 수집합니다.</li>
	<li>40 mg/mL 폴리에틸렌 글리콜의 최종 농도로 하룻밤 사이에 4°C의 전기를 침전하여 분자량 8,000 Da. 원심분리기 는 4°C에서 1시간 동안 1,200xg에서 1시간 동안 1,200xg의 원심분리기, 1x PBS의 500μL로 재연한다.</li>
	<li>1h에 대한 4°C에서 1x PBS에서 50 μg/mL의 광전환 가능한 적색 막 과 50 μg/mL의 전기를 1시간 PBS로 1x PBS로 배양한다.</li>
	<li>분수 수집기에 부착된 단백질 정제 시스템의 컬럼을 통해 과도한 염료를 제거합니다. UV 흡광도를 통해 EV 분획을 식별하고 마이크로 센세이프분리기튜브(26)로풀을 한다.</li>
	<li>선호도-1x PBS에 상형화된 안티 CD81 마그네틱 구슬을 사용하여 총 200μL의 전기자동차를 선택한다.<ol>
<li>1x PBS에서 1x PBS로 100 μL을 희석하고 연속 흔들림이 있는 2mL 마이크로센심분리기 튜브에서 2시간 동안 4°C로 결합할 수 있도록 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>안티 CD81 구슬과 EV를 1x PBS로 세 번 세척합니다. 37°C에서 30분 동안 pH 2.0에서 100mM 글리신을 장착한 용액의 Elute CD81+ EV.</li>
	<li>파이펫 정제 CD81+ EV는 1배 PBS에서 pH 7.5에서 100mM Tris-HCl의 동일한 부피로 고정됩니다. 참고: 정제된 CD81+ EV 용액의 알리쿼트(aliquot)는 용액의 순도와EV(26)의존재를 확인하기 위해 나노입자 추적 분석 또는 전자 현미경 검사를 위해 예약될 수 있다.</li>
</ol>3 고정 및 준비
<ol><li>200 μL의 총 부피 (1 x PBS에서 pH 7.5에서 100 mM Tris-HCl에서 EV 샘플을 희석 할 수 있음)의 총 부피로 유리 바닥 μ 슬라이드 8 웰 플레이트에 친화성 정제 된 전기 를 배치하고 4 ° C에서 밤새 표면에 부착 할 수 있습니다.</li>
	<li>기존 용액을 8웰 플레이트에서 제거하지 않고, 1x PBS에 4% 파라포름알데히드의 200 μL을 1x PBS에 추가하여 플레이트에 EV를 고정하고 실온21에서30분 동안 배양할 수 있도록 한다.</li>
	<li>EV를 방해하지 않도록 마이크로 피펫으로 파라포름알데히드 및 과도한 용액을 조심스럽게 제거하십시오. 1x PBS로 EV를 세척하여 과도한 파라포름알데히드를 제거합니다. 세워 절차를 세 번 수행합니다. 초과 1배 PBS를 제거합니다.</li>
	<li>제조업체의 프로토콜당 이미징 버퍼(파트 B)에서 희석된 5mM 프로토카테주아제 디산소제(파트 A)의 용액을 생성하여 시료당 dSTORM B-cubed 버퍼 용액 250μL를 준비합니다. 참고: 광표백이 발생하면 완충제 내 효소의 농도가 10mM로 두 배가 될 수 있다.<ol>
<li>산화 분자를 청소하기 위해 이미징하기 전에 실온에서 20 분 동안 제조업체의 프로토콜당 각 우물에 준비 된 버퍼 250 μL을 추가하십시오. 참고: EV는 즉시 보거나 최대 1주일 동안 4°C로 저장할 수 있습니다. 모든 시각화 전에 다음 저장소를 교체합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4 직접 적증 광학 재건 현미경 교정
<ol><li>분자 생물학 급수에서 0.5%의 농도로 100nm 마이크로스피어를 희석하고 유리 바닥 μ 슬라이드 8웰 플레이트의 각 우물에 200 μL을 배관하여 초해상도 현미경의 보정에 필요한 구슬을 준비한다.<ol>
<li>구슬이 실온에서 1시간 동안 우물에 정착하도록 허용합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>기존 용액을 제거하지 않고 PBS에 4% 파라포름알데히드의 200 μL을 교정 비드 솔루션에 각 웰에 추가하고 실온에서 30분 동안 배양할 수 있도록 합니다.</li>
	<li>조심스럽게 구슬을 방해하지 않도록 마이크로 파이펫으로 파라 포름알데히드를 제거하고 1 배 PBS로 구슬을 세 번 씻으라. 3.4 단계에 따라 버퍼를 준비합니다.</li>
	<li>PBS 1x을 제거하고 각 웰에 준비된 버퍼의 250 μL을 추가합니다. 버퍼가 시각화전에 20분 동안 앉을 수 있도록 허용합니다.</li>
	<li>무대에 무엇이든 배치하기 전에 현미경 연결 버튼을 사용하여 3D 현미경에 연결하십시오. 목표에 100x 오일을 추가하고 목표 위에 우물의 중심을 배치합니다. 획득 설정에서 473 및 640 nm 난초 레이저를 켜고 보기를클릭합니다.<ol>
<li>3D 렌즈가 활성화되지 않으면 이미지 표시 옵션의 Photon Counts를 클릭하여 광자 포화 설정 아래에서 구슬을 볼 수 있습니다. 초기 레이저 파워를 473 nm 레이저의 경우 8.4 mW로 설정하고 640 nm 레이저의 경우 11.6 mW로 설정합니다.</li>
		<li>레이저의 초점을 약 -300 nm 또는 교정 구슬의 초점 평면으로 줄여 개별 구슬의 명확한 해상도를 생성합니다. Z-평면에 초점을 맞추면 레이저 전력 레벨을 조정하여 각 시야의 변동을 고려합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>계측기 기능하에서 3D 매핑 교정 및 채널 매핑 보정을 완료하여 X축, Y 축 및 Z축에서 오류를 가져옵니다. 최대 FOV 수 20, 대상 포인트 수를 4,000점으로 설정하고 채널 매핑 교정 시 채널 간 최대 거리에서 5.0픽셀로 채널 간 제외 반지름을 설정합니다.</li>
	<li>교정이 >90%의 포인트 커버리지와 좋은 매핑 품질을 생성하도록 합니다. 향후 이미지 수집을 위해 지정된 교정 데이터를 저장합니다.</li>
</ol>5 3차원의 EV 시각화
<ol><li>목표에 100x 오일을 추가하고 준비된 EV를 현미경에 넣습니다. 3D 렌즈가 활성화되지 않고, 640 nm 흥분 레이저를 켜고 처음에는 신호및 시야의 강도에 따라 1.2 mW와 12.5 mW 사이로 올려 적막이 염색된 염색 된 EV를 자극한다.<ol>
<li>이미지 표시 옵션에서 보기 메서드를 광자 채도에서 백분위수로 전환하여 TV를 더 잘 시각화합니다. 레이저 전원을 조정하여 노이즈를 최소화하고 신호를 최대화합니다. 다른 모든 매개 변수를 유지 관리합니다.</li>
		<li>Z축의 위쪽 또는 아래 쪽 아이콘을 클릭하여 Z 평면의 초점을 조정합니다. 참고: Z-평면은 -200~350nm 사이에 초점을 맞추어야 하지만 시야에 따라 다릅니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>노출 시간을 20ms로 설정하고, 프레임 캡처는 10,000프레임으로, 초기 레이저 전력은 1.2mW와 12.5mW 사이로, 또는 5.1 단계에서 결정된 레이저 전력을 신호 및 시야의 강도에 따라 설정한다.<ol>
<li>아이콘을 사용하여 3D 렌즈를 활성화하고 획득 버튼을 클릭하여 획득을 시작합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>이미지 수집 전반에 걸쳐 레이저 전력을 1000프레임마다 10개씩 3배 증가하거나 높은 신호 대 잡음 비율을 유지할 수 있습니다. 획득 하는 동안 Z-평면을 조정 하지 마십시오. 참고: 레이저는 최대 90mW 레이저 전력으로 올릴 수 있습니다.</li>
</ol>6 인수 후 수정 및 EV 추적
<ol><li>이미지 수집 후 보기 분석 창으로 전환합니다. 필터링되지 않은 이미지에서 드리프트 보정을 수행한 다음 필터를 활성화합니다. 표 1에따라 광자 수, 국소화 정밀도, 시그마 및 프레임 인덱스를 조정합니다.</li>
	<li>시야 및 내보내기 필드에서 개별 EV의 X축을 따라 XYZ 평면 보기 도구를 오버레이합니다. 포토스위칭 이벤트의 CSV 파일입니다.</li>
	<li>Xx x 에서 개별 EV를 X x 별 시야의 비스분시로 정렬된 히스토그램 도구를 사용하여 사진 전환 이벤트를 설정된 거리 그룹으로 비합니다.</li>
	<li>단일 EV의 이미지를 가져와 파일을 .tiff 저장합니다.</li>
	<li>Z축을 따라 배치에 따라 3D 시각화 도구와 색상을 사용하여 개별 EV의 3D 비디오를 만듭니다.</li>
</ol>

M.G..C 선언할 이해 상충이 없습니다. R.P.M 및 D.P.D.는 옥스포드 나노 이미징 (ONI) Inc.와 Cytiva Inc.(이전 GE 헬스케어)로부터 재료 지원을받습니다. R.P.M 및 D.P.D.는 제시된 일부 정보의 상용화 가능성에 대해 경쟁적인 이익을 선언합니다. 이들은 노스 캐롤라이나 대학에 의해 관리됩니다. 자금 출처는이 원고의 해석이나 작성에 관여하지 않았습니다.

전기자동차는 많은 세포내 프로세스 및 세포 간 신호1,30에서중요한 역할을 하기 때문에 연구의 인기 영역이 되었다. 그러나, 그들의 시각화는 그들의 작은 크기가 빛 현미경 검사법의 회절 한계 이하로 떨어지기 때문에 어려운 것으로 판명됩니다. 직접 관면 광학 재구성 현미경 검사법(dSTORM)은 시간이 지남에 따라 개별 형광의 광전환 이벤트를 캡처하고 이러한 깜박이는이벤트(21, 31)를기반으로 이미지를 재구성하여 회절 한계를 우회하는 직접적인 시각화 방법입니다. 초분해능 현미경검사는 액틴 필라멘트, 마이크로투블러, 혈장 막에내장된 수용체, 감염된세포32,33,34,<...

세포 외 소포 (EV)는 모든 세포 유형에 의해 방출되는 막 바인딩 소포입니다. 그(것)들은 지질, 단백질, 대사 산물 및 핵산을 포함하고 조직과 기관 사이 세포 사이 를 현지으로 이 물질을 전송합니다. 전기 의 세 가지 기본 하위 유형이 있다: apoptotic 바디, microvesicles, 및 엑소좀1,2. 여기에서, 우리는 엑소좀과 그들의 관련한 단백질에 우리의 토론을 집중합니다.
엑소좀은 초기 내종의 내후 신진에서 다중 혈관 체(MVB)로 유래한 소포를 분비한다. MVB는 그 때 플라즈마 막과 융합하여 외식을 세포외 공간으로 방출하여 다른세포3,4로이동한다. 엑소좀은 40~150nm에 이르는 다양한 크기의 스펙트럼에 존재하며 테트라스판닌(CD9, CD63, CD81), 수송에 필요한 막 경계 내도 선별 복합체(ESCRT), 지질 래프트 관련 단백질1,2,5,6,7로구성된 내피 반막 단백질로 풍부하게 함유되어 있다.
엑소좀의 생화학적 구성을 특징짓는 것은 연구자들이 기능성 특성을 더 잘 이해할 수 있는 인기 있는 분야가 되었습니다. 나노스케일 유동 세포측정, 나노입자 추적 분석(NTA), 스캐닝 및 투과 전자 현미경검사(TEM), 표면 플라스몬 공명, 저항 펄스 감지 및 전통적인 광 현미경 검사법을 포함한 엑소좀을 시각화하고 특성화하기 위한 많은 방법이 존재하며, 각각 내장된 프로및 단점8,9을함유하고 있다. TEM 및 저저온-EM은 나노미터 기반 해상도를 달성할 수 있지만 탈수 및 동결 골절 단계가 필요하므로 EV10,11을축소하거나 용해합니다. NTA는 빛 산란에 의존하여 한 번에 수백 대의 전기 Ev의 특성화를 허용하지만 입자 크기의 간접 측정이며 EV, 바이러스 및 단백질 집계12,13,14,15,16을쉽게 구별할 수 없다. 나노스케일 유동 세포측정은 난리 경로로부터 광산란을 사용하여 크기 측정으로 변환할 수 있지만 신흥 기술이며, 다양한계측기(12,17,18)에대한 검출의 선형 범위 내에 있는 입자의 크기에 대해서는 거의 합의가 없다.
형광 단백질 이나 염료를 사용 하 여 전통적인 빛 현미경 검사량 세포 구획을 시각화 하기 위한 가장 많이 사용 되는 기술 중 하나입니다., 단백질 복합체, 그리고 세포 내에서 신호 기계. 이 기술은 복합체의 국소화를 시각화하는 데 유용하지만, 전통적인 광 현미경 검사법(약 250-400 nm)의 회절 제한은 엑소좀(40-150 nm)12,19,20의일반적인 크기 범위에서 단백질 또는 구조의 명확한 분해를 방지한다.
초분해능 현미경 검사법, 즉 직접 관면 광학 재구성 현미경 검사법(dSTORM)은 특정 형광의 광전환 특성을 활용하고 이러한 깜박이는 이벤트를 감지하여 나노미터정밀도(21)로이미지를 재구성하여 기존의 광 현미경 검사법과 구별한다. 포토스위칭 이벤트는 수만 개의 개별 노출 과정에서 고액 검출 카메라를 사용하여 수집되며, 포인트 스프레드 기능은 포토스위칭형광(19,20,22)의정확한 위치를 높은 신뢰도로 매핑하는 데 사용된다. 이를 통해 DSTORM은 빛 현미경 검사법의 회절 한계를 우회할 수 있습니다. 몇몇 단은 엑소좀 및 그들의 관련 단백질을 시각화하고 추적하기 위한 초해상도 기술의 사용을 보고했습니다22,23,24,25. 최종 해상도는 형광의 생물학적 특성에 따라 다르지만 XY 축을 따라 +/-10-100 nm부터 다양하여 단일 분자 분해능을 허용합니다.
XY 축에서 이 척도에서 개별 형광을 해결하는 기능은 현미경 검사법에 혁명을 일으켰습니다. 그러나 엑소좀의 3차원(3차원) dSTORM에 대한 데이터는 거의 없다. 따라서, 우리는 3-D에서 나노 미터 정밀도에 엑소좀을 포함하여 dSTORM 기반의 시각화 및 정제 된 전기 의 특성화를위한 표준 운영 절차 (SOP)를 확립하고자했습니다.

<table><tbody><tr><td>15 &마이크로;-슬라이드 8 웰 플레이트</td><td>Ibidi</td><td>80827</td><td></td></tr><tr><td>1X PBS</td><td>Gibco</td><td>14190-144</td><td></td></tr><tr><td>1X 페니실린 스트렙토마이신 용액</td><td>Gibco</td><td>15140-122</td><td></td></tr><tr><td>50 mL 원뿔형 튜브</td><td>Thermo Fisher</td><td>339652</td><td></td></tr><tr><td>500 mL 0.22 &마이크로; m 진공 여과 장치</td><td>Genesee</td><td>25-227</td><td></td></tr><tr><td>750 kDa 중공사 카트리지 차단 필터</td><td>Cytiva</td><td>29-0142-95</td><td></td></tr><tr><td>AKTA 플럭스 S</td><td>Cytiva</td><td>29-0384-37</td><td></td></tr><tr><td>AKTA 시작</td><td>Cytiva</td><td>29022094-ECOMINSSW</td><td></td></tr><tr><td>Anti-CD81 마그네틱 비드</td><td>Thermo Fisher</td><td>10616D</td><td></td></tr><tr><td>B-cubed buffer</td><td>ONI</td><td>&nbsp; </td><td></td>BCA0017</tr><tr><td>CellMask Red</td><td>Thermo Fisher</td><td>C10046</td><td></td></tr><tr><td>Dubelco's Modified Eagle Medium</td><td>써모 피셔</td><td>10566016</td><td></td></tr><tr><td>소 태아 혈청</td><td>VWR</td><td>97068-085</td><td></td></tr><tr><td>Frac 30 분획 분취기</td><td>Cytiva</td><td>29022094-ECOMINSSW</td><td></td></tr><tr><td>글리신 pH=2.0</td><td>Thermo Fisher</td><td>BP381-5</td><td></td></tr><tr><td>HiTrap CaptoCore 700 컬럼</td><td>Cytiva</td><td>17548151</td><td></td></tr><tr><td>분자 생물학 등급 수질</td><td>코닝</td><td>9820003</td><td></td></tr><tr><td>나노 이미저</td><td>옥스포드 나노 이미징</td><td>맞춤형</td><td></td></tr><tr><td>파라포름알데히드</td><td>전자 현미경 과학</td><td>15710</td><td></td></tr><tr><td>폴리에틸렌 글리콜</td><td>Thermo Fisher</td><td>BP233-1</td><td></td></tr><tr><td>RNase A</td><td>Promega</td><td>A797C</td><td></td></tr><tr><td>T175 플라스크</td><td>Genesee</td><td>25-211</td><td></td></tr><tr><td>Tetraspek 미세구</td><td>Invitrogen</td><td>T7279</td><td></td></tr><tr><td>Tris- HCl pH=7.5</td><td>Thermo Fisher</td><td>BP153-1</td><td></td></tr><tr><td>Unicorn V</td><td>Cytiva</td><td>29022094-ECOMINSSW</td><td></td></tr></tbody></table>

3 차원에서 세포 외 소포의 직접 스토카스틱 광학 재건 현미경 검사

Direct Stochastic Optical Reconstruction Microscopy of Extracellular Vesicles in Three Dimensions

세포 외 소포 (EV)는 모든 세포 유형에 의해 방출되고 세포 신호 및 항상성에 중요한 역할을합니다. 전기 EV의 시각화는 종종 일반적인 빛 현미경 검사법의 회절 한계 아래에있는 작은 직경 (40-250 nm)으로 인해 간접적인 방법이 필요합니다. 우리는 2 차원과 3 차원 모두에서 회절 제한을 우회하기 위해 전기 TV의 초해상도 현미경 기반 시각화를 개발했습니다. 이 방법을 사용하여 XY 축및 XY 축에서 +/- 20 nm 해상도 내에서 EV의 3차원 모양을 해결하고 Z축을 따라 50nm 해상도로 해결할 수 있습니다. 결론적으로, 우리는 초해상도 현미경 검사법이 외성뿐만 아니라 둘러싸인 바이러스를 포함한 EV의 특성화 방법으로 간주될 것을 제안합니다.

이 연구의 목적은 3차원(3차원)으로 나노미터 해상도로 개별 전기를 시각화하는 초해상도 현미경 검사법의 효과를 평가하는 것이었습니다. 개별 EV의 모양과 크기를 분석하기 위해 광전환 가능한 염료를 채택하고 극한빨간색, 막 교화 염료로 전기를 배양하고크로마토그래피(29)를통해 과잉 염료를 제거했습니다. 친화성 캡처 안티 CD81 및 적색 스테인드 전기는 640 nm 흥분 레이저에서 초해상도 현미경으로 볼 수 있었다. Z축(도1A,B)에서XY축상에서 평균 오차 16nm, 38nm의 현미경 보정에 따라 정제된 U2OS EV는 XY축에서 최대 20nm, Z축을 따라 50nm까지의 해상도로 성공적으로 시각화되었다.
레이저 전력이 증가함에 따라 10,000프레임 노출을 통해 dSTORM을 통해 시각화된 개별EV(그림 2A, B). 3-...

직접 관면 광학 재구성 현미경 검사법 (dSTORM)은 빛 현미경 검사법의 전형적인 회절 한계를 우회하고 나노 미터 척도에서 엑소좀을 보는 데 사용됩니다. 엑소좀을 특성화하기 위해 2차원과 3차원에서 모두 사용할 수 있다.

Extracellular vesicles (EVs) are released by all cell types and play an important role in cell signaling and homeostasis. The visualization of EVs often ...

이 프로토콜은 초해상도 현미경 검사법을 사용하며, 특히 dSTORM이라고도 하는 직접 관면 광학 재구성 현미경 검사법을 사용하여 회절 한계를 우회하고 3차원의 나노미터 정밀도로 전기를 시각화합니다. DSTORM의 한 가지 주목할 만한 장점은 EV의 생화학적 특성을 변화시키는 단계를 손상시키지 않으면서 빛의 회절 수준 아래에 입자를 직접 시각화하는 능력입니다. 많은 진화적으로 구별되는 바이러스는 EV 시그널링을 사용하므로 dSTORM을 사용하여 질병 바이오마커 및 진행을 위한 전기를 특성화하고 SARS-CoV2와 같은 개별 바이러스 입자를 시각화할 수 있습니다. 먼저 친화성 정제, 세포외 소포 또는 EV를 유리 바닥, 마이크로 슬라이드, 총 200 마이크로리터의 8웰 플레이트에 배치하고 섭씨 4도에서 밤새 표면에 부착할 수 있도록 합니다.8웰 플레이트에서 기존 용액을 제거하지 않고, 1X PBS에 4%파라포름알데히드의 200마이크로리터를 각 웰의 EV 함유 용액에 추가하여 플레이트에 전기를 고정하고 플레이트가 실온에서 30분 동안 배양할 수 있도록 합니다. 조심스럽게 EV를 방해하지 않는 마이크로 파이펫파라포름알데히드와 과잉 용액을 제거합니다. 1X PBS로 EV를 세척하여 과도한 파라포름알데히드를 제거합니다.세워 절차를 세 번 수행합니다. 초과 1X PBS를 제거합니다. 제조업체의 프로토콜에 따라 이미징 버퍼에서 희석된 5밀리머 프로토카테주식 디산소제 용액을 만들어 시료당 250마이크로리터의 dSTORM Bcubed 버퍼 솔루션을 준비합니다.제조 자의 프로토콜에 따라 각에 준비 된 버퍼250 마이크로 리터를 추가하고 산화 분자를 청소하기 위해 이미징하기 전에 실온에서 20 분 동안 플레이트를 배양합니다. 전기자동차는 즉시 시각화하거나 일주일 동안 섭씨 4도에 저장할 수 있습니다. 초해상도 현미경의 보정에 필요한 구슬을 준비하기 위해 100 나노미터 마이크로스피어를 분자 생물학 등급의 물에서 0.5 %의 농도로 희석하고 파이펫 200 마이크로 리터를 유리 바닥, 마이크로 슬라이드, 8 웰 플레이트의 각 우물에 희석시하십시오.구슬이 실온에서 1 시간 동안 우물에 정착할 수 있도록 하십시오. 기존 용액을 제거하지 않고 PBS에 4%파라포름알데히드의 200마이크로리터를 교정 비드 솔루션에 각각 첨가하고 실온에서 30분 동안 배양할 수 있도록 합니다. 조심스럽게 구슬을 방해하지 마이크로 파이펫으로 파라 포름알데히드를 제거하고 1X PBS로 구슬을 세 번 세척합니다.원고에 설명된 대로 버퍼를 준비합니다. 1X PBS를 제거하고 각 웰에 준비된 버퍼 250 마이크로리터를 추가합니다. 버퍼가 시각화전에 20분 동안 앉을 수 있도록 합니다.현미경 연결 버튼을 사용하여 3D 현미경에 연결한 후 스테이지에 아무것도 배치하십시오. 목표에 100X 오일을 추가하고 우물의 중심을 목표 위에 놓습니다. 획득 설정에서 473-및 640 나노미터 의 흥분 레이저를 켜고 보기를 클릭합니다.3D 렌즈를 활성화하지 않고 이미지 표시 옵션에서 Photon 카운트를 클릭하여 광자 포화 설정 에서 구슬을 봅니다. 초기 레이저 파워를 473나노미터 레이저의 경우 8.4밀리와트, 640나노미터 레이저의 경우 11.6밀리와트로 설정한다. 레이저의 초점을 약 영하 300 나노미터 또는 교정 구슬의 초점 평면으로 줄여 개별 구슬의 명확한 해상도를 생성합니다.Z-평면에 초점을 맞추면 레이저 전력 레벨을 조정하여 각 시야의 변동을 고려합니다. 계측기 기능하에서 완전한 3D 매핑 보정 및 채널 매핑 보정을 수행하여 X, Y 및 Z축의 오류를 가져옵니다. 최대 시야 필드 수를 20개로 설정하고, 대상 점 수를 4, 000으로 설정하고, 채널 간 최대 거리는 5.0픽셀로, 채널 매핑 교정 시 채널 간 제외 반지름을 10.0 픽셀로 설정합니다.교정이 90% 이상의 포인트 커버리지와 양호한 매핑 품질을 생성하도록 합니다. 향후 이미지 수집을 위해 지정된 교정 데이터를 저장합니다. 목표에 100X 오일을 추가하고 준비된 EV를 현미경에 배치합니다.3D 렌즈를 활성화하지 않고 640나노미터 의 외향 레이저를 켜고 처음에는 시야에서 신호의 강도에 따라 1.2~12.5밀리와트 사이로 올리며 적막을 자극하고, 교감하고, 염색된 EV를 자극한다. 이미지 표시 옵션에서 보기 메서드를 광자 채도에서 백분위수로 전환하여 TV를 더 잘 시각화합니다. 레이저 전원을 조정하여 노이즈를 최소화하고 신호를 최대화하고 다른 모든 매개 변수를 유지합니다.Z축의 위쪽 또는 아래 쪽 아이콘을 클릭하여 Z 평면의 초점을 조정합니다. 노출 시간을 20밀리초로 설정하고, 프레임 캡처를 10, 000 프레임으로 설정하고 초기 레이저 전력은 신호 및 시야의 강도에 따라 1.2~12.5밀리와트 사이로 설정합니다. 아이콘을 사용하여 3D 렌즈를 활성화하고 획득 버튼을 클릭하여 획득을 시작합니다.이미지 수집 프로세스 전반에 걸쳐 레이저 전력을 1000프레임마다 10개씩 3배 증가하거나 높은 신호 대 잡음 비율을 유지할 수 있습니다. 획득 하는 동안 Z-평면을 조정 하지 마십시오. 이미지 수집 후 보기 분석 창으로 전환합니다.필터링되지 않은 이미지에서 드리프트 보정을 수행한 다음 필터를 활성화합니다. 원고에서 언급한 대로 광자 수, 현지화 정밀도, 시그마 및 프레임 인덱스를 조정합니다. 시야에서 개별 EV의 X축을 따라 X, Y, Z 평면 보기 도구를 오버레이하고 포토스위칭 이벤트의 개별 CSV 파일을 내보냅니다.사진 스위칭 이벤트를 설정 거리 그룹으로 고정하는 Line Histogram 도구를 사용하여 XXXXXXXXXX에서 Y축을 양분합니다. 단일 EV의 이미지를 가져와 tif 파일로 저장합니다. Z축을 따라 배치에 따라 3D 시각화 도구와 색상을 사용하여 개별 EV의 3D 비디오를 만듭니다.Z축에서 X, Y축 및 38나노미터에서 평균 오차 16나노미터를 생성한 현미경보정에 따라 정제된 u20s EV는 Z축을 따라 X, Y축 및 50나노미터에서 최대 20나노미터의 해상도로 성공적으로 시각화되었다. 레이저 전력이 증가함에 따라 10, 000 프레임 노출을 통해 전환된 3D 포토로 dSTORM을 통해 시각화된 개별 EV는 획득된 이미지에서 쉽게 명백해졌습니다. Z 평면의 수집 후 이미지 보정, 광자 수, sigmas 및 재구성된 이미지의 현지화 정밀도는 3D에서 EV를 명확하게 해상도로 생성했습니다.EV 포토는 오른쪽 상단 모서리의 전설에서 볼 수 있듯이 처음 7, 000 프레임 에서만 전환되었습니다. 히스토그램은 대부분의 포토스위칭 이벤트가 100나노미터 반경 내에서 발생했으며, 시각화된 EV가 엑소좀이고 직경이 작은 EV의 분리가 성공적이었다는 것을 확인합니다. 라인 히스토그램 도구와 X, Y, Z-평면 보기 도구를 사용하여 다른 개별적으로 추적된 EV에서 수행된 크기 분포 분석은 대부분의 포토스위칭 이벤트가 중심의 100나노미터 반경 내에서 발생한다는 것을 확인했습니다.Z축을 따라 오류가 증가하여 축축을 따라 EV의 길쭉한 최종 이미지를 생성했습니다. 포토스위칭 이벤트는 EV 크기와 상관관계가 없으며, dSTORM 기반 특성화는 직경 이 100나노미터 미만의 작고 용제바이러스와 같은 소형 EV에 사용될 수 있음을 입증했습니다. dSTORM을 수행하는 동안 초기 레이저 전력을 매우 낮게 설정하고 광표백을 방지하기 위해 이미지 수집 전반에 걸쳐 천천히 올리는 것이 중요합니다.개발 이후 DSTORM은 연구원들이 이전에는 일반적인 광 현미경 검사법의 회절 제한으로 인해 시각화가 불가능했던 하위 세포 구조의 형태를 더 잘 이해할 수 있게 해 주었으며, 이는 연구자들이 이를 통해 더욱 잘 이해할 수 있게 해 주었으며, 이는 일반적인 광 현미경 검사법의 회절 제한때문입니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Biology

생물학

이 문서는 부정적인 얼룩의 전자 현미경을 (EM)을 사용하여 생물 학적 macromolecules의 3 차원 (3D) 재건을하는 표준 방법을 설명합니다. 이 프로토콜에서는, 우리는 임의의 원뿔 기울기 재건 방법 (RCT)을 사용하여 중간 해상도 Saccharomyces cerevisiae의 exosome의 복합의 3D 구조를 얻는 방법을 설명합니다.

랜덤 코니컬 틸트 메서드를 사용하여 Exosome 단지의 단일 입자의 전자 현미경의 재건

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Extracellular Vesicle Uptake Assay: 3D 형광 이미징 기법을 사용하여 세포외 소포의 세포 흡수를 시각화하고 정량화하는 방법

사차원 (4D) 영상은 척추 신경 터미널을 살고있는 엔도 좀의 두 가지 유형 사이의 행동과 상호 작용을 연구하기 위해 사용된다. 이 작은 구조의 이동은 같은 엔도 좀의 융합과 세포 외 유출 등의 이벤트의 확인을 허용, 세 가지 차원을 특징으로한다.

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수정 된 두 개의 광자 현미경에서 3D 궤도 추적 : 세포 내 소포의 추적에 응용

이 방법론의 전반적인 목표는 게 최적의 실험 조건 샘플 준비에서 이미지 수집 및 재건 고정 셀에서 microtubules 및 중간 필 라 멘 트의 2D 듀얼 컬러 dSTORM 이미지를 수행...

중간 필 라 멘 트와 2 차원 직접 확률적 광학 재건 현미경으로 Microtubules 이미징

이 프로토콜은 살아있는 3차원 이미징을 위해 세균 샘플을 준비하고 장착하는 방법과 이러한 이미지에서 대장균의 3차원 모양을 재구성하는 방법을 설명합니다.

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포토닉 칩을 사용한 고처리량 총 내부 반사 형광 및 직접 적층 광학 재건 현미경

세포 외 소포 (전기)는 세포 생물학 및 세포 간 통신에 기여합니다. 세포에 의한 전기자동차 의 섭취를 시각화하고 정량화하기 위한 실용적인 에세이의 필요성이 있다. 현재 프로토콜은 나노 여과 계 미세 유체 장치에 의한 EV 절연에 따라 공초점 현미경 검사를 통해 3차원 형광 이미징을 활용하여 EV uptake 분석법을 제안합니다.

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이 기사에서는 캡슐화 된 세포 골격 단백질로 거대한 unilamellar 소포를 신속하게 생산하기위한 간단한 방법을 소개합니다. 이 방법은 감금 및 세포골격-막 상호작용에서 세포골격 구조의 상향식 재구성에 유용한 것으로 입증된다.

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기저막은 발달 동안 조직 및 장기 형태 형성에 필수적입니다. 이 구조의 적절한 배치로 이어지는 메커니즘을 더 잘 이해하기 위해 제시된 프로토콜은 공초점 및 초분해능 현미경을 사용하여 상피 세포에서 기저막 단백질의 세포 내 밀매 및 분비를 시각화하고 특성화하는 방법을 설명합니다.

초 파리 Oogenesis 동안 양극화 된 세포 내 밀매 및 기저막 단백질의 분비의 공초점 및 수퍼 해상도 이미징

이 프로토콜은 단일 대물렌즈 광시트 형광 현미경을 구축하는 방법과 세포골격 네트워크 시각화를 위한 사용법에 대해 자세히 설명합니다.

세포골격 네트워크의 시각화를 위한 맞춤형 단일 대물렌즈 광시트 형광 현미경의 설계 및 구축

배우세요 dSTORM 기술을 활용한 3차원 세포 외 소포 나노미터급 영상화 방법입니다. 이 기술은 SARS-CoV-2 같은 바이러스 입자를 직접 시각화하고 질병 바이오마커를 특성화하는 데 활용됩니다.

3 차원에서 세포 외 소포의 직접 스토카스틱 광학 재건 현미경 검사

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