Dit protocol beschrijft het gebruik van multiphoton microscopie tot uitgebreide time-lapse beeldvorming van meercellige interacties uit te voeren in real time, in vivo bij enkele resolutie cel.
Methodenartikel
Dit protocol beschrijft het gebruik van multiphoton microscopie tot uitgebreide time-lapse beeldvorming van meercellige interacties uit te voeren in real time, in vivo bij enkele resolutie cel.
In de tumormicro-omgeving interageren gastheer-stromacellen met tumorcellen om tumorprogressie, angiogenese, tumorceldisseminatie en metastase te bevorderen. Multicellulaire interacties in de tumormicro-omgeving kunnen leiden tot tijdelijke gebeurtenissen, waaronder directionele tumorcelmobiliteit en vasculaire permeabiliteit. Kwantificering van vasculaire permeabiliteit van tumoren heeft vaak eindexperimenten gebruikt om de extravasatie van vasculaire kleurstoffen te meten. Echter, vanwege de tijdelijke aard van multicellulaire interacties en vasculaire permeabiliteit, kunnen de kinetiek van deze dynamische gebeurtenissen niet worden onderscheiden. Door cellen en vaatwerk te labelen met injecteerbare kleurstoffen of fluorescerende eiwitten, heeft intravitale microscopie met hoge resolutie en time-lapse de directe, real-time visualisatie van tijdelijke gebeurtenissen in de tumormicro-omgeving mogelijk gemaakt. Hier beschrijven we een methode voor het gebruik van multifotonmicroscopie om uitgebreide intravitale beeldvorming bij levende muizen uit te voeren om multicellulaire dynamica in de tumormicro-omgeving direct te visualiseren. Deze methode beschrijft cellulaire labelstrategieën, de chirurgische voorbereiding van een mammaire huidflap, de toediening van injecteerbare kleurstoffen of eiwitten door katheterisatie van de staartader en de acquisitie van time-lapse beelden. De time-lapsesequenties die met deze methode worden verkregen, vergemakkelijken de visualisatie en kwantificering van de kinetiek van cellulaire gebeurtenissen van mobiliteit en vasculaire permeabiliteit in de tumormicro-omgeving.
Verspreiding van tumorcellen van primaire borsttumor is aangetoond dat niet alleen tumorcellen stromale cellen zoals macrofagen en endotheliale cellen omvatten, maar gastheer. Bovendien tumorvasculatuur met abnormaal verhoogde permeabiliteit 1. Aldus bepalen hoe tumorcellen, macrofagen en endotheelcellen interageren vasculaire permeabiliteit en tumorcel intravasation in de primaire tumor micro mediëren van belang voor het begrip metastase. Inzicht in de kinetiek van vasculaire permeabiliteit, tumorcel intravasation en de onderliggende signaleringsmechanisme van meercellige interacties in de tumor micro kan cruciale informatie bij het ontwikkelen en toediening van anti-kankertherapieën.
Het belangrijkste middel van het bestuderen tumor vasculaire permeabiliteit in vivo meten van de extravasculaire kleurstoffen zijn zoals Evans blue 2, hoogmoleculaire dextranen molecuulgewicht (155 kDa)3 en fluorofoor of tracer-geconjugeerde eiwitten (zoals albumine) 4 op vaste tijdstippen na injectie van de kleurstof. De vooruitgang in microscopie, hebben diermodellen en fluorescerende kleurstoffen de visualisatie van cellulaire processen en vasculaire permeabiliteit in levende dieren aanzetten met intravitale microscopie 5.
Levende dieren beeldvorming met de overname van statische afbeeldingen of korte time-lapse sequenties over verschillende tijdstippen niet mogelijk is voor het volledig begrip van dynamische gebeurtenissen in de tumor micro 6,7. Inderdaad, statische beeldacquisitie de loop van 24 uur toonde dat de tumorvasculatuur lekt, maar de dynamiek van vasculaire permeabiliteit werd niet waargenomen 6. Aldus langere continue tijd-lapse imaging tot 12 uur vangt de kinetiek van dynamische gebeurtenissen in de tumor micro-omgeving.
Dit protocol beschrijft het gebruik van verlengde time-lapse multiphotop intravitale microscopie dynamische meercellige gebeurtenissen in de tumor micro bestuderen. Meerdere celtypes in de tumor micro gelabeld met injecteerbare kleurstoffen of in transgene dieren tot expressie fluorescerende eiwitten. Via een staartader katheter vasculaire kleurstoffen of eiwitten kunnen worden geïnjecteerd na het begin van de beeldvorming kinetische gegevens van meercellige gebeurtenissen in de tumor micro verwerven. Voor live cell imaging de borsttumor wordt belicht door de chirurgische voorbereiding van een huid flap. Beelden werden tot 12 uur met een multifoton microscoop uitgerust met meerdere fotomultiplicatorbuizen (PMT) detectors 8. Door gebruikmaking van geschikte filters, een aftrekking algoritme stelt 4 PMT detectors 5 fluorescentiesignalen in de tumor micro gelijktijdig 9 verwerven. Hoge-resolutie multifoton intravitale microscopie vangt enkele cel resolutie afbeelding van tumor-stroma interacties in de tumor micro-omgeving, wat leidt tot een betere understanding van vasculaire permeabiliteit en tumorcel intravasation 10-13. Specifiek uitgebreid intravitale beeldvorming onthulde sterk gelokaliseerde, voorbijgaande vasculaire permeabiliteit gebeurtenissen die selectief plaatsvinden op plaatsen van interactie tussen een tumorcel, een macrofaag en een endotheelcel (gedefinieerd als de tumor micro van metastase, TMEM 14) 13. Bovendien tumorcel intravasation alleen optreedt bij TMEM en ruimtelijk en temporeel gecorreleerd met vasculaire permeabiliteit 13. Enkele cel resolutie van de dynamiek van deze gebeurtenissen is mogelijk gemaakt door het gebruik van verlengde time-lapse multifoton microscopie van fluorescent gelabelde cellen in de tumor micro-omgeving.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Alle beschreven procedures moeten worden uitgevoerd in overeenstemming met de richtlijnen en voorschriften voor het gebruik van gewervelde dieren, met inbegrip van de voorafgaande goedkeuring van het Albert Einstein College of Medicine Institutional Animal Care en gebruik Comite.
1. Productie fluorescent gelabelde tumoren en tumor-geassocieerde macrofagen
2. Microscoop Setup en Imaging Voorbereiding
Opmerking: Deze procedure beschrijft de set-upvoor intravitale beeldvorming op een multiphoton microscoop 8.
3. Voorbereiding van Tail Vein Catheter en reagentia voor injectie tijdens Imaging
4. Het inbrengen van de inwonende Tail Vein Catheter
5. Skin Flap chirurgische ingreep om de borsttumor Expose
6. Animal Voorbereiding voor Microscopie
7. Image Acquisition en Injectie van tlent Kleurstoffen en injecteerbare Eiwitten
8. Euthanasie
9. Beeldverwerking
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Uitgebreide time-lapse intravitale microscopie maakt enkele cel resolutie beeldvorming van meercellige processen in de tumor micro. Door fluorescent labeling tumorcellen, macrofagen, het vaatsysteem, en visualiseren van de collageenvezelnetwerk met de frequentieverdubbeling signaal worden meerdere compartimenten in de tumor micro gelijktijdig gevolgd tijdens de beeldvorming. Tumorcellen gelabeld met fluorescente proteïnen kunnen worden geproduceerd in transgene muizen zoals in MMTV-PyMT-...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Cellulaire interacties die spontaan in de tumor micro-omgeving kan leiden tot veranderingen in motiliteit en tumorcel intravasation. Hoge-resolutie intravitale beeldvorming van levend tumorweefsel maakt de visualisatie van meercellige dynamiek die zeer voorbijgaand 10,13,24 zijn. Eindpunt in vivo testen of time-lapse beelden die met discrete tijdstippen kan essentiële informatie verschaffen over de moleculaire mechanismen van processen in de tumor micro. Intravitale imaging studies zijn gebruikt om p...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dit onderzoek werd gesteund door het Ministerie van Defensie Breast Cancer Research Program onder award nummer (ASH, W81XWH-13-1-0010), NIH CA100324, PPG CA100324, en de geïntegreerde Imaging Program.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 155 kDa dextran-tetramethylrhodamine isothiocyanate | Sigma Aldrich | T1287 | reconstitueer bij 20 mg/ml in 1x PBS |
| 70 kDa dextran-Texas Red | Life Technologies | D-1830 | reconstitueer bij 10 mg/ml in 1x PBS |
| 10 kDa dextran-fluorescein isothyocyanate | Sigma Aldrich | FD10S | reconstitueer bij 20 mg/ml in 1x PBS |
| Qdot 705 ITK Amino (PEG) Quantum Dots | Life Technologies | Q21561MP | Verdun 25 µl in 175 µl van 1x PBS voor injectie |
| MMTV-PyMT muizen | Jackson Laboratory | 2374 | |
| Csf1r-ECFP muizen (Csf1r-Gal4/VP16,UAS-ECFP) | Jackson Laboratory | 26051 | |
| Csf1r-EGFP muizen | Jackson Laboratory | 18549 | |
| 1x PBS | Life Technologies | ||
| Isoethesia (isofluraan) | Henry Schein Animal Health | 50033 | 250 ml |
| Zuurstof | AirTech | ||
| 1 ml spuit, tuberculine gladde tip | BD | 309659 | |
| 30 G x 1 (0.3 mm x 25 mm) naald | BD | 305128 | |
| Polyethyleen micro medisch buisje | Scientific Commodities Inc | BB31695-PE/1 | 0.28 mm I.D. x 0.64 mm O.D. |
| Microscoop dekglas | Corning | 2980-225 | dikte 1.5, 22 x 50 mm |
| PhysioSuite MouseSTAT pulse oximeter, software en sensoren | Kent Scientific | ||
| Laboratoriumtape | Fisher Scientific | 159015R | |
| zachte rubberen pad | McMaster-Carr | 8514K62 | Ultra-zachte polyurethaan film, 3/16” dik, 12" x 12", 40 Oo durometer, vlakke achterkant |
| harde rubberen pad | McMaster-Carr | 8568K615 | Hoogsterkte neopreen rubber blad 1/4" dik, 12" x 12", 50 A durometer |
| Microscoop | Olympus | De microscoop is een op maat gebouwde twee-laser multifoton microscoop gebaseerd op een Olympus IX-71 standaard met gebruik van een 20X 1.05NA objectieflens. | |
| 7-Punch set | McMaster-Carr | 3429A12 | 1/4" tot 1" Gatdiameter, voor hamergestuurde gat pons |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen