$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
1. Inokulacja guza do błony kosmiankowej (CAM) zarodka ptaka
- Przygotować zapłodnione zarodki kurcząt pozbawione skorup zgodnie z opisem8.
- W 9. dniu rozwoju embrionalnego złożyć mikroinżektor, używając igły o rozmiarze 18G połączonej ze strzykawką 1 mL. Odciąć fragment rurki Tygon o długości 5-6 cali (średnica wewnętrzna 1/32", średnica zewnętrzna 3/32", grubość ścianki 1/32") i ostrożnie wsunąć ścięte ostrze igły do rurki. Z końcówki igły powinno wystawać około 4-5 cali rurki (Rysunek 1a).
- Napełnić strzykawkę i rurkę zawiesiną komórkową. Następnie wprowadzić szklaną igłę do mikroiniekcji na koniec rurki i ostrożnie usunąć wszelkie pęcherzyki powietrza.
- Wstrzyknąć w zarodki w 9. dniu (Rysunek 1b) pod mikroskopem stereoskopowym z oświetlaczem 10 000-100 000 komórek nowotworowych w formie bolusa do błony CAM (Rysunek 1c). Powoli wstrzykiwać komórki, dbając o to, aby igła znajdowała się w odpowiednim miejscu, tak aby komórki utworzyły widoczny bolus w obrębie CAM. Komórki, które skapią na powierzchnię CAM, można usunąć za pomocą chusteczki Kimwipe lub innego aplikatora.
- Przenieść zarodki z powrotem do inkubatora z nawilżaczem w temperaturze 38°C i wilgotności 60% i pozwolić na wzrost oraz unaczynienie guza (do 7 dni).
2. Przygotowanie nanocząsteczek
- Aby przygotować fluorescencyjnie znakowane nanocząstki CPMV do wstrzyknięcia do zarodka kurczaka, należy rozcieńczyć nanocząstki wirusowe (zsyntetyzowane zgodnie z metodą 8) w PBS o pH 7.4 do stężenia 100 μg/ml. Przed użyciem mieszaninę należy dokładnie wymieszać w wstrząsarze vorteksowym i odwirować przez jedną minutę w celu usunięcia ewentualnych agregatów. W zależności od koniugatów i stopnia agregacji pomocne może być również zastosowanie sonikacji. Zapasy fluorescencyjnie znakowanych CPMV są stabilne przez co najmniej 1 rok przy przechowywaniu w temperaturze 4°C w ciemności. Stan zapasów należy okresowo sprawdzać, nakładając kilka kropli na szkiełko przedmiotowe i weryfikując obecność fluorescencji. Do określenia, czy cząstki pozostały nienaruszone po koniugacji, można również wykorzystać transmisyjną mikroskopię elektronową (TEM).
- Krótko mówiąc, jeden mikrogram nanocząstek wirusowych (w końcowej objętości 2 μl) można nanieść na siatki pokryte miedzią. Następnie należy dodać taką samą objętość 2% octanu uranylu na 1 minutę przed badaniem w mikroskopie elektronowym (Philips EM 410).
3. Dożylne wstrzyknięcie wirusowych nanocząsteczek znakowanych fluorescencyjnie
- W 16. dniu zmontuj mikroinkubator zgodnie z powyższym opisem. Pobierz pożądaną objętość nanocząsteczek wirusowych przez cewkę do strzykawki (> 200 μL). Ostrożnie usuń wszelkie pęcherzyki powietrza. Włóż szklaną igłę do mikroiniekcji na koniec cewki. Upewnij się, że igła jest tak długa i zwężona, jak to możliwe (Rycina 2a). Jeśli igła będzie zbyt tępa, nie przebije się przez ektodermę i nie spenetruje naczynia. Jeśli igła będzie zbyt ostra, końcówka ulegnie zmiażdżeniu podczas penetracji tkanki.
- Wstrzyknij dożylnie 100 μl 1 mg/ml dekstranu z fluoresceiną (MW 70,000 Da, Invitrogen) do zarodka z nowotworem, w miejscu oddalonym od obszaru przeznaczonego do wizualizacji (Rycina 3d). Poprawną kaniulację żyły CAM potwierdza znikanie krwi na drodze przepływu iniekcji (Rycina 2b). Oceń przeciek naczyniowy 1 godzinę po wstrzyknięciu.
- Wstrzyknij dożylnie 50 μl roztworu 1 mg/ml CPMV-Alexa Fluor 647 (CPMV-AF 647) lub PEGylowanego CPMV-Alexa Fluor 647 (CPMV-PEG-AF 647) do zarodków z nowotworami wykazującymi przeciek naczyniowy, w miejscu oddalonym od obszaru przeznaczonego do wizualizacji.
- Wykonaj obrazowanie nowotworów natychmiast oraz co godzinę po wstrzyknięciu, używając mikroskopu pionowego Zeiss Examiner Z1 wyposażonego w dysk wirujący Yokogawa oraz kamerę EM-CCD Hamamatsu ImagEM 9100-12.
4. Obrazowanie intravitalne w czasie rzeczywistym
- Aby złożyć moduł do obrazowania zarodków, nałożyć cienką warstwę smaru próżniowego na obwód portu obrazowania znajdującego się na spodzie pokrywy modułu, a następnie dopasować szklaną lamkę okrywną o średnicy 18 mm do portu.
- Ułożyć zarodek w taki sposób, aby lamka okrywna zakryła wybrany obszar do obrazowania. Powoli opuszczać pokrywę, aż lamka okrywna zetknie się z zarodkiem, a następnie przykręcić pokrywę do modułu, aby ją unieruchomić (Rycina 2c).
- Wlać wodę podgrzaną do 37°C do modułu do obrazowania zarodków, poza naczynie zawierające zarodek, a następnie umieścić cały moduł na stoliku pionowego mikroskopu konfokalnego z wewnętrzną komorą środowiskową ustabilizowaną w temperaturze 37°C.
- Umieścić moduł do obrazowania zawierający zarodek pod konfokalnym mikroskopem fluorescencyjnym z dyskiem obrotowym (Rycina 2e). Moduł do obrazowania unieruchomi zarodek i utrzyma stałe pole widzenia podczas rejestracji obrazów, co umożliwi wykonanie zarówno trójwymiarowych stosów Z, jak i obrazów time-lapse. Trójwymiarowe obrazy time-lapse pozyskujemy i analizujemy przy użyciu pakietu oprogramowania Volocity firmy Perkin Elmer (dawniej Improvision) (Rycina 3a). Należy zarejestrować wysokorozdzielczy trójwymiarowy stos guza i otaczających go naczyń krwionośnych, aby przeprowadzić szczegółowe analizy strukturalne w określonych punktach czasowych. Trójwymiarowe stosy należy rejestrować w regularnych odstępach czasu, aby zmapować szczegółowe zmiany strukturalne w unaczynieniu guza. Obrazowanie guzów przeprowadzać co godzinę po iniekcji.
- Ilościowo określić pobór nanocząsteczek wirusowych, obliczając średni sygnał Alexa Fluor (AF) 647 w wybranych obszarach guza lub w zrębie (obszarze pozaguzowym) przy użyciu oprogramowania do kwantyfikacji obrazu, takiego jak Volocity (Perkin Elmer). Stosunek guza do zrębu obliczono, dzieląc średni sygnał AF 647 w guzie przez średni sygnał AF 647 w zrębie. Stosunek guz/zrąb wyższy niż 1 wskazuje, że nanocząsteczki są pobierane przez guz.
5. Reprezentatywne wyniki:
W opisanym tutaj przykładzie wstrzyknięto komórki raka jelita grubego HT-29, aby utworzyć bolus o wielkości około 1mm w obrębie CAM 9-dniowych zarodków kurzych (Rycina 1b). Po inokulacji zarodki hodowano przez 7 dni w inkubatorze z nawilżaczem, aby umożliwić wystarczający wzrost i unaczynienie guza (Rycina 1c). Zarodkom podano dożylnie dekstran o niskiej masie cząsteczkowej w celu potwierdzenia unaczynienia guza, a następnie guzy uwidoczniono pod mikroskopem pionowym Zeiss AxioExaminer Z1 (Rycina 2d).
Po dożylnym podaniu nanocząsteczek CPMV-AF 647 lub CPMV-PEG-AF 647 (Rycina 3a i b), wysokorozdzielcza obrazowanie konfokalne w czasie rzeczywistym (Rycina 2e) wykazało, że zarówno nanocząsteczki CPMV, jak i CPMV-PEG szybko znakowały całe układ naczyniowy, jednak pobranie CPMV-PEG przez guz było około 3 razy wyższe niż w przypadku CPMV po 12 godzinach (Rycina 3a). Względne pobranie nanocząsteczek przez guz określono za pomocą oprogramowania do analizy obrazu (Volocity firmy Perkin Elmer). Wybrano obszary zainteresowania w obrębie guza oraz poza nim (w części zrębowej), a następnie wyznaczono średnią intensywność fluorescencji dla każdego z nich. Dane przedstawiono jako stosunek guza do zrębu.

Rycina 1.Mikroiniekcja guzów do błony żółtkowo-allantoisowej (CAM) zarodka ptaka. (a) Aparatura do mikroiniekcji jest zmontowana z elementów wskazanych na schemacie. (b) Zarodki ptaków w 9. dniu są gotowe do inokulacji guzem, gdy CAM rozprzestrzeni się, pokrywając całą powierzchnię. (c) W 16. dniu guz urośnie do średnicy 1 cm (linia przerywana) i będzie gotowy do wstrzyknięcia nanocząsteczek.
Rysunek 2.Iniekcja nanocząsteczek i obrazowanie intravitalne. Iniekcja pod mikroskopem sekcyjnym przedstawiająca (a) końcówkę igły mikroiniektora gotową do podania do żyły błony chorioallantoicznej (CAM) oraz (b) igłę mikroiniektora wprowadzoną do żyły (wskazaną strzałką) i nanocząsteczki wstrzyknięte do krwiobiegu (widoczne jako przejaśnienie krwi). (c) Jednostka obrazowania zawierająca embrion ptaka z szkiełkiem podstawowym przylegającym bezpośrednio do CAM. (d) Przed iniekcją nanocząsteczek unaczynienie guza jest oceniane za pomocą obrazowania intravitalnego po podaniu dekstranu z fluoresceiną. (e) Jednostka obrazowania zawierająca embrion umieszczony na stoliku pionowego mikroskopu konfokalnego w komorze z regulowaną temperaturą ustawioną na 37°C.
Rysunek 3.Wizualizacja intrawitalna pobierania nanocząsteczek przez guzy ludzkie. Guzy zwizualizowano 7 godzin po wstrzyknięciu (a) CPMV-AF647 oraz (b) CPMV-PEG-AF647. d) Wycięcie guza z zarodka ptaka w celu przeprowadzenia dalszych analiz.