$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
De workflow beschreven hier (Figuur 1) begint met een steekproef ingebed in een blok hars. Tijdens de bereiding van de monsters, sommige zware metalen moet worden ingevoerd in het weefsel, maar het is niet nodig te gebruiken protocollen geoptimaliseerd voor vrij sterke metallisatie. Figuur 1A blijkt een wortel van de plant (tuinkers) blok gebeitste conventioneel met 1% OsO4 en 1% uranyl acetaat, terwijl de Arabidopsis wortel in figuur 1B slechts zwak is gemetalliseerde met behulp van 0,5% uranyl acetaat. Het laatste voorbeeld type is geschikt voor oereenstemming benaderingen zoals sommige zware metalen hebben de neiging om quench fluorescentie. Met een speciaal substraat houder (Figuur 2), matrices van verschillende honderden punten kunnen worden geproduceerd (Figuur 1 c). Na tl labelen, zijn dergelijke arrays beeld in een standaard breed-gebied FLM (Figuur 1 d), en vervolgens gekleurd met heavy metal oplossingen en beeld in een SEM bij verschillende resoluties (figuur 1E--G).
Belangrijke instrumenten voor de reproduceerbare generatie van arrays, zijn met name bij het plaatsen van diverse linten vanaf van de microtoom mes boot op een substraat, de substraat houder (figuur 2A, douane-ontworpen in de auteurs laboratorium) en een Jumbo-diamant mes met een boot groot genoeg is voor Microscoop dia's (figuur 2B). Een platte meniscus, waardoor goede observatie van de linten, noodzakelijk is en kan worden bereikt door het plasma reinigen van de ondergrond: een kleine druppel gedestilleerd water moet niet vormen een lens-achtige structuur op het substraat zoals in figuur 2C (onbehandeld substraat), maar een dunne film (figuur 2D, plasma geactiveerd substraat). Onder deze omstandigheden, linten aangesloten op het droge deel van een dekglaasje ITO beklede aan zijn gemakkelijk gevisualiseerd (figuur 2E) en kan worden waargenomen en gecontroleerd tijdens het lift-out van het substraat vanaf het water.
Als voorbeeld, werden matrices gekleurd met propidium jodide aan het label van de celwanden van planten beeld met een brede standaardveld FLM (figuur 3A). Aangezien de secties alleen 100 zijn nm dik, zelfs overdreven kleuring zoals hier introduceert weinig vervagen. Na registratie, werden de twee cellen volledig ingesloten in het gereconstrueerde volume geselecteerd uit de afbeeldingsstapel (figuur 3B) voor hoge resolutie imaging in 3D (Zie ook Aanvullende film S1). Extra vlekken met uranyl acetaat en lood citraat, naar aanleiding van de arrays zijn beeld in de SEM. Figuur 3 C toont een overzicht, opgenomen met 60 nm afbeeldingspixels; de donkere plein in het midden van de afbeelding geeft de positie waar de autofocus functies zijn geëxecuteerd, en de extra dosis leidde tot lichte verontreiniging. Passende ROIs in deze seriële secties (segmenten 51 tot en met 248 van 435 segmenten in totaal) met de twee Doelcellen geselecteerd in de stack FLM vervolgens werden opgenomen met een 5 nm pixel Afbeeldingsgrootte (figuur 3D; Zie ook Aanvullende film S2).
Geautomatiseerde hiërarchische beeldvorming van de matrices in de SEM hier beschreven werd gedaan met de software/hardware platformoplossing ZEISS Atlas 5. Ten eerste, een overzicht van de hele array is gemaakt met behulp van de SE detector, met zeer groot (1000 nm) afbeelding pixels en zeer lage Nadruktijd (figuur 4A). Een ROI waarin alleen het weefsel was geplaatst op de eerste sectie en doorgegeven aan alle andere secties van de matrix. Deze sectie set werd vervolgens opgenomen met 60 nm afbeeldingspixels met behulp van een langere Nadruktijd (figuur 4B). Tot slot, een set van de site, met de twee doelcellen plus een "laag" van de omringende cellen ter verantwoording voor fase onnauwkeurigheid, opgericht met de volgende parameters: ESB (energie selectieve Backscatter) detector, 5 nm afbeelding pixels, zeer lange (40 µs) wonen tijd ( Figuur 4C). Inzoomen op een dergelijke afbeelding toont subcellular detail (Figuur 4 d) zoals vacuolen (V), mitochondriën (M), nucleus (N) en endoplasmatisch reticulum (pijlen). Zie ook de Aanvullende film S3 voor het inzoomen van een overzicht van de hele array voor de subcellular detail aan één van de doelcel.
De array die hier weergegeven (200 punten) plus een extra een van 250 secties nam ongeveer 8 h tot het produceren, één nacht om vlek voor LM, en een dag om te registreren (handmatig) op de FLM. Na kleuring duurt ongeveer 1-2 h in totaal, afhankelijk van het aantal afzonderlijke matrices. Voor SEM-opname, een paar uur zijn verplicht om in te stellen naar de Atlas-run, en geautomatiseerde opname was 3-4 h voor de tussenliggende resolutie (60 nm pixelgrootte) sectie set (200 secties, 450 x 200 µm2) en ongeveer 5 dagen voor de hoge resolutie (5 nm pixelgrootte) ROI die bevatten de twee doelcellen (200 secties, 55 x 30 µm2). Merk op dat als gevolg van de lage metalen inhoud van hiernaast afgebeeld, een zeer langzame scanner vaart moest worden gebruikt om te bereiken van een goede detectie van signal-to-noise, die (voor de momenteel beschikbare detector) een Nadruktijd 40 µs voor de hoge ROI impliciet.
Er zijn verschillende stappen in de hele workflow vatbaar voor valkuilen: idealiter linten moet min of meer rechte en geplaatst in de juiste volgorde (figuur 5A). Echter, gebogen (figuur 5B), gebogen (figuur 5D) of zelfs gebroken linten worden vaak geproduceerd. Hierdoor kunnen als gevolg van onjuiste trimmen (toonaangevende en trailing randen niet precies parallel), of niet-eenvormige wijze worden toegepast lijm, maar ook uit een asymmetrische of ongelijk geïnfiltreerde monster. Bijzonder lastig zijn monsters die zowel zeer harde als zachte componenten bevatten. De laatste onderdelen kunnen moeilijk te infiltreren zoals de celwand van de plantenwortels hier weergegeven (figuur 5C). In dat geval kunnen plooien (pijlpunten) gemakkelijk worden veroorzaakt door variabele compressie en ontspanning gedurende het segmenteren. Voor geautomatiseerd beeldvorming in de SEM, zijn gebogen linten niet een groot probleem, aangezien de ROI kunnen worden gedraaid om de kromming van het lint aan te passen.
Een andere belangrijke stap in het protocol is kleuring: onvoldoende wassen kan leiden tot residuen op de sectie (figuur 5E, F), en in het ergste geval, bestrijken de meest interessante gebied (cirkel op een van de twee doelcellen in figuur 5F). Ook, stof (figuur 5D, sterk lichtverstrooiing deeltjes) geïntroduceerd in de mes boot, bijvoorbeeldmet een vuile substraat vervoerder, kan ernstige problemen veroorzaken: In de DLM, stof kunnen zeer TL (vgl. sommige segmenten in aanvullende film S1) tot dermate dat sommige registratie-algoritmen niet werken. De functie "align" in TrakEM17 is echter dergelijke stapels zoals aangetoond in Aanvullende film S1aankan.

Figuur 1: Workflow voor de oereenstemming hiërarchische beeldvorming. Een steekproef vanaf ingebed in een blok hars (A, sterk gemetalliseerde monster), het monster is eerste bijgesneden (B, zwak gemetalliseerde monster) en vervolgens arrays hier bestaande uit verschillende linten van seriële secties (C), geplaatst op een ITO-gecoate dekglaasje aan, zijn geproduceerd met behulp van een ultramicrotome. Na kleuring met een fluorescente kleurstof, stapels van beelden geregistreerd in een breed-gebied FLM (D). Na verdere kleuring rondes met zware metalen zouten, zijn stapels beeld in een SEM (E--G) bij verschillende resoluties (grootte van de pixel van de afbeelding). Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 2: hulpmiddelen voor de bereiding van arrays. Substraat houder samengesteld uit micromanipulators met zeven assen van verkeer aangesloten op een standaard ultramicrotome (A): de schroeven, gemarkeerd met cirkels, zijn verticaal (1) en horizontale (2) beweging en kantelen (3) van de vervoerder substraat . De jumbo diamant mes met een oversize boot voor grote substraten (pijl), hier met een stuk van plasma-activated silicium wafer gemonteerd op een dia en middelgrote aluminium drager (B). 20 µL druppels gedestilleerd water op een onbehandelde silicium wafer substraat (C) of op een substraat van plasma-activated (D) gelegd. Vier linten drijvend in de mes-boot, aangesloten op een dekglaasje ITO beklede aan door hun lagere doeleinden. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 3: correlatie van de LM-gegevens met gegevens van de SEM. Overzichten (A, C) en doelcellen (B, D) opgenomen met FLM (A, B) en SEM (C, D). (B) is een software-zoom, en de oorspronkelijke gegevens werden geregistreerd met een 40 X-objectief op een 1,388 x 1,040 pixel camera chip, terwijl (C) wordt geregistreerd met 60 pixelgrootte van de afbeelding van nm, en (D) met 5 nm pixel beeldgrootte, ter illustratie van de ware toename van de resolutie in de SEM. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 4: hiërarchische beeldvorming in de SEM met ZEISS Atlas 5 te Overzicht van een array opgenomen met 1.000 nm afbeeldingspixels met behulp van de SE detector (A). Sectie wordt ingesteld met de ROI op weefsel in elke sectie geplaatst en opgenomen met 60 nm afbeeldingspixels (B). Site wordt ingesteld met een seriële ROI op doelcellen geplaatst en opgenomen met 5 nm afbeeldingspixels (C). Bij het inzoomen in dergelijke hoge resolutie beelden (D), membraan van intracellulaire compartimenten zoals vacuolen (V), nucleus (N), mitochondriën (M) en endoplasmatisch reticulum (pijlen) zichtbaar worden. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 5: typische problemen. 1. als gevolg van de vectorafbeeldingsbestanden proces: linten geplaatst op ITO beklede coverslips zijn ideaal rechte (A), maar onregelmatige compressie tijdens afdelen gebogen (B) of gebogen linten (D), of zelfs plooien (C) kunnen veroorzaken. 2. veroorzaakt door behandeling van substraat en linten in water, bijvoorbeeldtijdens het segmenteren en kleuring: licht verstrooiing deeltjes op substraat (D), rand van druppels op sectie (cirkel in E), of het vuil besmeurd uit over weefsel als gevolg van onvoldoende het wassen na kleuring (F). Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Aanvullende film S1: DLM afbeeldingsstapel. 435 afbeeldingen uitgelijnd in Fiji16 met behulp van TrakEM17 en als filmbestand (AVI) opgeslagen. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Aanvullende film S2: SEM afbeeldingsstapel. 210 afbeeldingen uitgelijnd in Fiji16 met behulp van TrakEM17. De oorspronkelijke stapel (300 afbeeldingen) deze gegevensset was 15 GB. Om te krimpen de stack van 3,3 GB (na uitlijning en bijsnijden om alleen de twee cellen target), deze werd aangepast in x en y met een factor van 0,2 met behulp van Fiji en vervolgens opgeslagen als AVI-film. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Aanvullende film S3: inzoomen met de resolutie van de verschillende niveaus in de SEM. Film in gemaakt en geëxporteerd vanuit de Atlas 5-software in .mp4 formaat. Klik hier om dit bestand te downloaden.