Een nieuw ex vivo voorbereiding voor het afbeelden van de muis ruggenmerg. Dit protocol maakt twee-foton beeldvorming van levende cellulaire interacties gehele ruggenmerg.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Een nieuw ex vivo voorbereiding voor het afbeelden van de muis ruggenmerg. Dit protocol maakt twee-foton beeldvorming van levende cellulaire interacties gehele ruggenmerg.
Twee-foton (2P) microscopie wordt gebruikt om cellulaire dynamica en interacties diep in levende, intacte weefsels te onthullen. Hier presenteren we een methode voor live-celbeeldvorming in het muizenruggenmerg. Deze techniek is uniek geschikt om neurale voorloperceldynamica (NPC) te analyseren na transplantatie in ruggenmergen met neuroinflammatoire demyeliniserende aandoeningen. NPCs migreren naar locaties van axonaal letsel, prolifereren, differentiëren in oligodendrocyten en nemen deel aan directe remyelinisatie. NPCs zijn daardoor een veelbelovende therapeutische behandeling om chronische demyeliniserende ziekten te verlichten. Omdat getransplanteerde NPCs naar de beschadigde gebieden aan de ventrale kant van het ruggenmerg migreren, is traditionele intravitale 2P-beeldvorming onmogelijk en was er eerder alleen informatie over statische interacties beschikbaar met behulp van histochemische kleuringsbenaderingen. Hoewel deze methode werd ontwikkeld om getransplanteerde NPCs in het ventrale ruggenmerg te beeldvormen, kan deze worden toegepast op tal van onderzoeken naar getransplanteerde en endogene cellen in het gehele ruggenmerg. In dit artikel demonstreren we de voorbereiding en beeldvorming van een ruggenmerg met axenen die geverbeterd geel fluorescent eiwit tot expressie brengen en getransplanteerde NPCs die geverbeterd groen fluorescent eiwit tot expressie brengen.
Muismodellen van demyelinisatie, met inbegrip van experimentele auto-immune encefalomyelitis (EAE) en intracraniële infectie met neuroadapted muis hepatitis virus (MHV), zijn uitstekende tools waarmee moleculaire pathways en cellulaire interacties geassocieerd met de ziekte te bestuderen. Ze hebben geleid tot en ondersteunde de doeltreffendheid van FDA goedgekeurde farmaceutische therapieën, vooral gericht op beëindiging van auto-immuniteit en ontsteking 1. Echter, zodra endogene remyelinisatie is mislukt, de momenteel goedgekeurde behandelingen geen effectief herstellen lesies in het centrale zenuwstelsel. Derhalve-reparatie gerichte therapieën in dit stadium van de ziekte zijn cruciaal voor de verlichting van chronische symptomen en verbetering van de levenskwaliteit. Onlangs hebben neurale precursoren (NPC) op de voorgrond treden als een potentiële therapeutische en genezende modaliteit naar gebieden van ontsteking en demyelinisatie richten. Verschillende studies hebben het vermogen van NPCs om endogeno induceren gemarkeerdons remyelination en rechtstreeks deelnemen aan remyelination 2-8. Omdat NPC betrokken zijn bij directe remyelinisatie, is het noodzakelijk om hun kinetiek en interacties begrijpen met endogene cellen na transplantatie. Na transplantatie, NPC's migreren ventraal naar gebieden van witte stof schade, dan rostraal en caudaal ten opzichte van de transplantatie plaats van 5,9. De kinetiek van migratie verschillen in reactie op omgevingsfactoren; NPC getransplanteerd in een niet beschadigde ruggenmerg een grotere snelheden dan NPC getransplanteerd in een beschadigde ruggenmerg 6. Na een trekkende periode overgedragen NPC prolifereren schaal, met een hogere snelheid in een beschadigde ruggenmerg opzichte van een intacte ruggenmerg 6. Tenslotte, de meeste NPC differentiëren tot oligodendrocyten en start direct remyelinisatie 4,6,9.
De gedemyeliniseerde laesie is complex en kan een diverse populatie van cellen in verschillende fasen van eenctivation. Zo kan een werkzame multiple sclerose (MS) laesie, zoals een aanzienlijke populatie van geactiveerde T-cellen, M1 microglia en macrofagen M1, maar een chronische stille MS laesie kan bestaan voornamelijk reactieve astrocyten met weinig ontstekingscellen 10-13. Door de diversiteit van effector cellen, twee-foton (2P) beeldvorming in muismodellen van demyelinisatie is een uiterst nuttig hulpmiddel om te helpen begrijpen lokale cellulaire interacties binnen de laesie. Bij MS en vele schaal gebruikt MS onderzoeksmodellen, de meeste laesies zijn gelegen aan de buikzijde van het ruggenmerg, een gebied ontoegankelijk voor intravitale 2P beeldvorming door laesiediepte en het hoge vetgehalte van het ruggenmerg. Om deze problemen en de studie van cel-cel interacties binnen laesies te omzeilen langs de ventrale ruggenmerg hebben we ontwikkelden een eenvoudige ex vivo 2P beeldvorming voorbereiding 6.
Deze studie volgt op een eerdere methoden publicatie, waaruit bleekde procedure verplanten versterkt groen fluorescent proteïne (eGFP) -expressie NPC in het ruggenmerg van muizen na JHMV stam van MHV-geïnduceerde demyelinisatie 14. Vijf weken oude muizen besmet met JHMV en getransplanteerd met eGFP-NPC's op thoracaal niveau 9 op dag 14 na de infectie. De hier gepresenteerde protocol voorziet in gedetailleerde stappen over hoe het ruggenmerg te extraheren, maken een ex vivo agarose voorbereiding, en het beeld getransplanteerde eGFP-NPC interacties met verbeterde geel fluorescerend eiwit (eYFP) -expressie axonen. Muizen die eYFP onder neuronale specifieke Thy1 promoter werden in deze procedure 15. Slechts een deel van de axonen uiten eYFP, waardoor het nuttig voor de beeldvorming van de individuele axonen. Hier laten we ruggenmerg verwijderd na 7 dagen na de transplantatie; kan echter ruggenmerg op elk tijdstip na de transplantatie worden gewonnen. Terwijl tonen wij interacties van NPC met beschadigde axonen kunnen ons protocol worden gebruikt in combinatie met genetische fluorescente merkersandere celtypen een veelheid van cellulaire interacties die zich gedurende de muis ruggenmerg onderzoeken.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
OPMERKING: Ethiek Verklaring: Het protocol voor de behandeling van dieren werd goedgekeurd door de Institutional Animal Care en gebruik Comite (IACUC) van de Universiteit van Californië, Irvine, protocol # 2010-2943.
1. verwijderen van het ruggenmerg
2. Voorbereiding van Spinal Cord for Imaging
3. 2P beeldvorming van ventrale Spinal Cord
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Terwijl de geëxplanteerde ruggenmerg beeldvorming protocol kan worden gebruikt om fluorescentie binnen het ruggenmerg visualiseren, onze representatieve resultaten tonen eGFP-NPC interacties met eYFP-axonen. Eerst geven we de ingebedde ventrale ruggenmerg preparaat in figuur 1A. Vervolgens laten we de 2P microscoop setup en belangrijke onderdelen in figuur 1B. Figuur 2 toont eGFP en eYFP fluorescentie in één z-stack binnen de ventrale ruggenmerg. Overname van opeenvolgende z-stack...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Real-time 2P beeldvorming van intact weefsel is nodig om NPC kinetiek en interacties na transplantatie in de gedemyeliniseerde muis ruggenmerg te onderzoeken. Intravitaal 2P beeldvorming wordt algemeen gebruikt om cellulaire dynamiek op de dorsale zijde van het ruggenmerg bepaald in levende muizen, en is gebruikt om dorsale demyelinisatie bestuderen demyeliniserende ziekte 17-19. Omdat getransplanteerde NPC migreren naar de ventrale witte stof, die te diep ligt ten afbeelding in situ middels 2P microscopie, e...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben geen concurrerende belangen.
Dit werk werd gedeeltelijk ondersteund door National Institutes of Health (NIH) Grants R01 GM-41514 (aan M.D.C.), R39 GM-048071 (aan I.P.), en R01 NS-074987 (aan T.E.L.) en de National Multiple Sclerosis Society (NMSS) Collaborative Center Research Award CA1058-A-8 (aan C.M.W., T.E.L. en M.D.C.), NMSS Grant RG4925, NIH Training Grant T32-AI-060573 (aan M.L.G.), NMSS Postdoctoral Fellowship FG 1960-A-1 (aan J.G.W.), en financiering van de George E. Hewitt Foundation for Medical Research (M.P.M.).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Isoflurane, USP | Piramal Critical Care, Inc | N/A | |
| Fine scissors | Fine Science Tools | 14060-09 | sharp |
| scalpel blade #10 | Fine Science Tools | 10010-00 | |
| scalpel handle | Fine Science Tools | 10003-12 | |
| Luer rongeurs | Fine Science Tools | 16001-15 | |
| Graefe forceps | Fine Science Tools | 11052-10 | |
| Vannas scissors | Fine Science Tools | 15615-08 | |
| scalpel blade #11 | Fine Science Tools | 10011-00 | |
| RPMI-1640 | Gibco | 12-115F | |
| agarose, low gelling temperature | Sigma | A9414-25G | |
| Parafilm | Fisher Scientific | 13-374-12 | |
| Vetbond (tissue adhesive) | 3M | 1469SB | |
| 22 mm square cover slip | Fisher Scientific | 12-547 | |
| 25X dipping objective, 1.1 NA | Nikon | CFI Apo LWD 25XW | |
| Single inline solution heater | Warner Instruments | 64-0102 | |
| 520 nm single-edge dichroic beam splitter | Semrock | FF520-Di02-25x36 | Brightline |
| 560 nm single-edge dichroic beam splitter | Semrock | FF560-FDi01-25x36 | Brightline |
| photomultiplier tubes | Hamamatsu | R928 | |
| C/L variable-speed tubing pump | Masterflex | 77122-22 | |
| digital thermometer | Comar Instruments | 3501 | |
| Chameleon Ultra Ti:Sapphire laser | Coherent | N/A | |
| Slidebook 6 software | 3i | N/A | |
| Imaris 7.7 software | Bitplane | N/A |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.