$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Het doel van het experiment is het beeld en karakteriseren van de moleculaire stroom filamentous- (F-) actine in levende T-cellen, dan de diffractielimiet om stromingsrichting en de omvang vast tijdens immunologische synapsen (IS) formatie. Deze techniek wordt uitgevoerd met een gestructureerde belichting microscoop (SIM) in de totale interne reflectie fluorescentie (TIRF) modus beeldvorming Jurkat T-cellen die een kunstmatige synaps het activeren dekglaasjes bekleed met anti-CD3 en anti-CD28-antilichamen. De IS vormen tussen een T-cel en zijn doel; een antigeen presenterende cel (APC) van T-celreceptor (TCR) activatie 1,2. Aangezien dit de eerste stap bij het bepalen of het adaptieve immuunsysteem genereert een immuunreactie op een infectie, kunnen de gevolgen van onjuiste respons op stimuli een aantal ziekten. Het belang van de T-cel-APC interactie goed gedocumenteerd, maar de rol (len) van het rijpe IS na de eerste TCR signaal internalisatie zijn nog niet volledig begrepen.
Aangezien het cytoskelet wordt gedacht dat twee processen verbonden TCR activering (beweging van de moleculen aan het plasmamembraan en de controle van signaalmoleculen afhankelijk van het actine cytoskelet 3,4), begrijpen hoe het cytoskelet herschikt ruimtelijk en temporeel steun de stappen verhelderen moleculaire reorganisatie gedurende synapsvorming. De retrograde stroom F-actine wordt gedacht dat TCR clusters kraal naar het midden van de immunologische synaps wordt deze translocatie verondersteld essentieel voor signaal beëindiging en recycling worden; helpen de fijne balans van T-celactivering 5.
Terwijl de standaard fluorescentie microscopie is een flexibel instrument dat blijft inzicht over de vele evenementen, waaronder biologische cel-cel interacties, wordt beperkt door het vermogen van het systeem om nauwkeurig te lossen meerdere fluoroforen woonachtig dichterbij dan de diffractielimiet (≈200 nm) van elkaar. Zoveel moleculaire gebeurtenissen in cellen betrekken dichte populaties van moleculen en vertonen dynamische omlegging hetzij in rust of bij specifieke stimulatie, maakt conventionele lichtmicroscopie geen volledig beeld.
Het gebruik van superresolutie beeldvorming heeft toegestaan onderzoekers om de diffractielimiet behulp van een verscheidenheid aan technieken te omzeilen. Enkel molecuul lokalisatie microscopie (SMLM) zoals PALM en STORM 6,7 heeft de mogelijkheid om de locatie van moleculen opgelost tot een nauwkeurigheid van ongeveer 20 nm, maar deze technieken afhankelijk langere opnametijden, opbouw van een beeld op vele frames . In het algemeen vereist dit monsters vast te stellen of voor structuren om lage mobiliteit vertonen dus enkele fluoroforen worden niet geïnterpreteerd als meerdere punten. Terwijl de gestimuleerde emissie uitputting (STED) beeldvorming maakt super-resolutie door zeer selectieve confocale excitatie 8, de vereiste scannenbenadering kan langzaam over heel cel gezichtsvelden zijn. STED toont ook significant fototoxiciteit hogere resoluties vanwege de vermogenstoename van de uitputting bundel.
Gestructureerde verlichting microscopie (SIM 9) biedt een alternatief voor deze methoden, die in staat van een verdubbeling van de resolutie van een standaard fluorescentie microscoop en is compatibel met live cell imaging dan de huidige SMLM technieken. Het maakt gebruik van lagere laser bevoegdheden, op een breed veld voor whole-cell gezichtsvelden; Sterkere overname snelheden, en is compatibel met standaard fluorofoor etikettering. De breedveldbeeld karakter van SIM maakt ook het gebruik van de totale interne reflectie fluorescentie (TIRF) voor zeer selectieve excitatie met indringdiepten in de axiale afmeting van <100 nm.
Afbeelding correlatie spectroscopie (ICS) is een methode correleren fluctuaties in fluorescentie-intensiteit. Een evolutie van ICS; Tijdruimtelijke imleeftijd correlatie spectroscopie (Stokjes 10) correleert intracellulaire fluorescerende signalen in tijd en ruimte. Door het correleren pixelintensiteiten met de omliggende pixels in achterblijvende frames via een correlatie functie, wordt informatie verkregen over stroomsnelheden en richting. Om ervoor statische objecten niet interfereren met de Stokjes analyse wordt een onbeweeglijk object filter toegepast, die werkt door het aftrekken van een voortschrijdend gemiddelde van de pixelintensiteiten.
De hier gepresenteerde techniek wordt als de eerste demonstratie van beeldcorrelatie spectroscopie toegepast op microscopie data superresolutie de moleculaire stroming in levende cellen 11 kwantificeren. Deze methode verbetert buigingsbegrensd beeldvorming van F-actine stroom via Stokjes analyse 12 en zou onderzoekers die willen bepalen tweedimensionale moleculaire stroming in levende cellen, uit gegevens verkregen bij ruimtelijke resoluties dan de diffractie limiet van het licht aan te passen.