$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Mikrofotografia na rysunkach 6 i 7 pokazuje możliwości izolacji poszczególnych neuronów dopaminowych. Obecna rozdzielczość anatomiczna wynosi około 5-10 μm jako najmniejszy rozmiar plamki, który można konsekwentnie wytwarzać na czapeczkach LCM w celu wyizolowania komórki. Jedynym ograniczeniem w izolacji określonych typów komórek jest możliwość wizualizacji komórek. Chociaż LCM jest zdolny do izolowania pojedynczych neuronów dopaminowych, najprawdopodobniej dochodzi do zanieczyszczenia części sąsiednich nieznakowanych komórek. Dlatego końcowa próbka jest skoncentrowanym zbiorem neuronów dopaminowych, a nie czystą populacją neuronów dopaminowych. Technologia ta jest również w stanie izolować małe obszary tkanki, takie jak dyskretne jądra lub obszary w mózgu, jak pokazano w przypadku izolacji brzusznego obszaru nakrywki. Poprzednie publikacje wykazały to zastosowanie w tkance mózgowej, jak również do izolowania tkanki patologicznej od normalnej tkanki5,11.
Ponieważ najczęstszym zastosowaniem komórek i tkanek izolowanych za pomocą LCM jest analiza RNA, przedstawione procedury zostały zoptymalizowane pod kątem zachowania integralności RNA. W celu określenia jakości RNA, które pozostało po LCM, RNA wyizolowano, za pomocą kolumn wirowych na bazie krzemionki, z tkanki na szkiełkach po LCM, albo po szybkiej procedurze immunohistochemicznej fluorescencyjnej hydroksylazy tyrozyny, albo po utrwaleniu w acetonie. Jakość RNA mierzono i porównywano z wartościami RNA z komercyjnie dostępnego RNA całego mózgu (ryc. 9). Jakość RNA była obniżona w próbkach RNA z tkanki używanej do LCM z niższą integralnością po immunohistochemii (RIN niedostępny), a następnie utrwaleniu acetonem (RIN 2,6) w porównaniu z RNA całego mózgu (RIN 8,2), co można zaobserwować przez względne zmniejszenie wysokości piku rRNA S28 w porównaniu z pikiem S18. Jednak RNA utrzymywało prążki 18S i 28S, a ekspresję genów można było zmierzyć za pomocą Q-PCR.
Aby zmierzyć ilość RNA uzyskanego z neuronów nabytych za pomocą LCM, neurony dopaminowe (50, 100 i 200 neuronów dopaminowych) zostały wyizolowane z brzusznego obszaru nakrywki z preparatu silanowego. RNA wyizolowano za pomocą kolumn wirowych na bazie krzemionki i zmierzono ilość RNA. Na podstawie wygenerowanej krzywej wzorcowej wyizolowano łącznie 17,3, 24,8 pg i 50,9 pg/μl odpowiednio z 50, 100 i 200 neuronów dopaminowych (ryc. 10A). Aby zmierzyć ilość RNA za pomocą Q-PCR, zakres stężeń RNA całego mózgu i RNA z neuronów dopaminowych został poddany odwrotnej transkrypcji, a gen β-aktyny został zmierzony za pomocą Q-PCR, jak opisano wcześniej 5. Na podstawie tych pomiarów obliczono stężenie 3,55, 6,82 i 20,58 pg/μl odpowiednio z 50, 100 i 200 neuronów dopaminowych (ryc. 10B).
Aby pokazać, jak izolacja neuronów dopaminowych wypada w porównaniu z izolacją całego brzusznego obszaru nakrywki za pomocą LCM, geny specyficzne dla neuronów dopaminowych (Nurr1, hydroksylaza tyrozyny i transporter dopaminy) zostały zmierzone za pomocą Q-PCR w tych dwóch różnych typach próbek i porównane z ekspresją β-aktyny (Rysunek 11). Ponieważ niższe wartości Ct są generowane przy wyższym stężeniu genu będącego przedmiotem zainteresowania, spadek ΔCt wskazuje na zwiększoną ekspresję genów neuronów dopaminowych w stosunku do β-aktyny. Pokazuje to, w jaki sposób izolacja poszczególnych neuronów dopaminowych koncentruje ekspresję genów specyficznych dla neuronów dopaminowych. W próbkach brzusznego obszaru nakrywki geny specyficzne dla neuronów dopaminowych są rozcieńczane, ponieważ inne komórki (neurony niedopaminergiczne i komórki glejowe) również zostaną pobrane, które wyrażają β-aktynę, ale nie wyrażają genów neuronów dopaminowych.

Rysunek 1. Przechwytywanie laserowe za pomocą lasera przechwytującego w podczerwieni (IR). Mała plastikowa nasadka LCM ma na spodzie membranę, która jest umieszczona na chusteczce zamontowanej na szklanym szkiełku podstawowym (krok 1). Po zidentyfikowaniu tkanki lub komórki będącej przedmiotem zainteresowania, laser wychwytujący podczerwień jest wystrzeliwany przez nasadkę LCM, aby stopić mały wgłębień w błonie na leżącą pod spodem tkankę/komórkę (krok 2). Po zdjęciu nasadki LCM tkanka jest usuwana ze szkiełka mikroskopowego i pozostaje przymocowana do nasadki LCM.

Rysunek 2. Przechwytywanie laserowe za pomocą lasera przechwytującego w podczerwieni (IR) i lasera tnącego w ultrafiolecie (UV). W celu pozyskania większych obszarów tkanki lub ułatwienia odbudowy komórek za pomocą lasera UV, tkanka jest montowana na szkiełku z membraną połączoną ze szkiełkiem wzdłuż zewnętrznego narożnika (szkiełka membranowe PEN). Czapeczkę LCM umieszcza się na tkance, a laser wychwytujący podczerwień służy do stopienia membrany czapeczki i przymocowania tkanki do nasadki LCM (kroki 1 i 2). Laser tnący UV jest następnie używany do przecinania membrany szkiełka i tkanki (krok 3 i 4), tak aby po zdjęciu nasadki tkanka była usuwana ze szkiełka i pozostawała na nasadce LCM (krok 5).

Rysunek 3. Mapa drogowa systemu mikrodysekcji laserowej. Ten system mikrodysekcji laserowej ma miejsce na 3 szkiełka jednocześnie. Po załadowaniu preparatów do mikroskopu dla każdego slajdu generowane są obrazy mapy drogowej w małym powiększeniu. Zaznaczenie obszaru na obrazie mapy drogowej powoduje przeniesienie okna Live Image do tego regionu. W celach demonstracyjnych śródmózgowie myszy podzielono na sekcje 10 μm na 3 szkiełka. Pierwszy szkiełko oznaczono pod kątem immunoreaktywności hydroksylazy tyrozynowej przy użyciu diaminobenzydyny jako chromagenu (A). Sekcje zostały zamontowane na prowadnicach z silanem (B) lub na prowadnicach membranowych PEN (C). Oba te preparaty zostały oznaczone za pomocą szybkiej immunohistochemii fluorescencyjnej hydroksylazy tyrozyny. Strzałki w (C) wskazują mocowanie membrany PEN do szkiełka podstawowego. Żadna tkanka poza tą granicą nie może być pobrana za pomocą LCM.

Rysunek 4. Korzystanie z lasera przechwytującego podczerwień. Laser wychwytujący podczerwień służy do topienia membrany czapeczki LCM w celu przymocowania tkanki do nasadki LCM i usunięcia jej z reszty tkanki. Laser wychwytujący podczerwień musi mieć wystarczającą siłę, aby stopić membranę nasadki LCM na tyle, aby zetknąć się z leżącą pod spodem tkanką i szkiełkiem. Powyższy obraz pokazuje, kiedy laser był niewystarczający do stopienia membrany do szkiełka (lewe dwa miejsca). Gdy stopiona membrana dotknie szkiełka, można zaobserwować gruby kontur (prawy punkt). Intensywność lasera można regulować, zmieniając moc (3-100 mW), impuls (100-1 000 000 μs) i # uderzenia lasera. Dodatkowo, wielokrotne wystrzeliwanie lasera IR w to samo miejsce może również spowodować dalsze stopienie membrany. Cel lasera IR należy regulować za każdym razem, gdy nasadka LCM jest przesuwana lub gdy obiektyw jest zmieniany. Podziałka = 100 μm.

Rysunek 5. Korzystanie z lasera do cięcia UV. Laser tnący UV służy do przecinania membrany i tkanki PEN. Przed użyciem należy określić minimalną intensywność potrzebną do przecięcia błony i tkanki, ponieważ laser UV może uszkodzić tkankę. Powyżej pokazano trzy plamki (strzałki) o różnej intensywności lasera UV z rozmiarem lewej plamki wystarczającym dla sekcji 10 μm, środkową plamką dla grubszych sekcji i prawą plamką pokazującą zbyt wysoką intensywność lasera UV. Podziałka = 100 μm. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 6. Bezpośrednia izolacja neuronów immunoreaktywnych hydroksylazy tyrozynowej za pomocą lasera IR. Neurony dopaminowe są pokazane po szybkim znakowaniu fluorescencyjnym dla hydroksylazy tyrozyny (A). Kiedy laser IR jest wystrzeliwany, topiąc błonę czapeczki LCM nad tymi neuronami (D), usunięcie czapeczki zbiera te komórki ze szkiełka (B, E). Neurony te można następnie zwizualizować jako przyczepione do czapeczki LCM (C, F). Podziałka = 250 μm. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 7. Bezpośrednia izolacja neuronów immunoreaktywnych hydroksylazy tyrozynowej ze szkiełek błonowych PEN za pomocą laserów IR i UV. Neurony znakowane hydroksylazą tyrozyny pokazano powyżej (A). Neurony te można przymocować do czapeczki LCM za pomocą lasera IR i wyciąć ze szkiełka membranowego PEN za pomocą lasera UV (B). Podziałka = 250 μm.Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 8. Pośrednia izolacja brzusznego obszaru nakrywki za pomocą immunoreaktywności hydroksylazy tyrozyny. Lokalizację neuronów dopaminowych w brzusznej okolicy nakrywki uwidoczniono w przekroju przy użyciu standardowych technik immunohistochemicznych (A i E). Ten przekrój oznaczony immunohistochemią został użyty jako szablon do zlokalizowania brzusznego obszaru nakrywki w niebarwionych sąsiednich sekcjach (B i F). Za pomocą lasera UV brzuszny obszar nakrywki został przymocowany do nasadki LCM za pomocą lasera IR i wycięty ze szkiełka za pomocą lasera UV (C i D) i pokazany jako przymocowany do nasadki HS LCM (D). Brzuszny obszar nakrywki wyizolowany ze szkiełek przygotowawczych silanu przy użyciu tylko lasera IR jest również pokazany przymocowany do nasadki makro (F-K). Należy zauważyć, że potrzeba było więcej niż jednej próby, aby pobrać większość tkanki z tego regionu (porównaj G i J). Podziałka = 500 μm. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 9. Jakość RNA. Reprezentatywne elektroferogramy i związane z nimi obrazy żelowe komercyjnie dostępnego RNA całego mózgu (A) i RNA wyizolowanego z odcinków po utrwaleniu acetonu i LCM (B) lub szybkiej fluorescencyjnej immunohistochemii hydroksylazy tyrozynowej i LCM (C). Chociaż jakość RNA była obniżona w odcinkach przetworzonych do celów immunohistochemicznych, w porównaniu z RNA całego mózgu, elektroferogramy wykazują w większości nienaruszone RNA w oparciu o obecność pików rRNA S18 i S28. Stężenie RNA w całym mózgu wynosiło 6,487 pg/μl przy RIN 8,2. Stężenie RNA w tkance utrwalonej acetonem wynosiło 5,036 pg/μl przy RIN 2,6. RNA uzyskane po badaniach immunohistochemicznych miało stężenie 4,474 pg/μl, a RIN nie był dostępny.

Rysunek 10. Ilość RNA. Aby określić ilość RNA w neuronach uzyskanych za pomocą LCM, wyprodukowano standardową krzywą stężeń RNA za pomocą fluorospektrometru i Q-PCR. W przypadku pomiarów fluorospektrometrem (A) duży wykres pokazuje większy zakres ilości RNA, a mały wykres pokazuje czułość tego testu do 10 pg/μl. Stężenia RNA uzyskane z 50, 100 i 200 neuronów dopaminowych wynosiły odpowiednio 17,3, 24,8 i 50,9 pg/μl. Używając Q-PCR do pomiaru ilości RNA (B), stężenia RNA uzyskane z 50, 100 i 200 neuronów dopaminowych wynosiły odpowiednio 3,55, 6,82 i 20,58 pg/μl.

Rysunek 11. Koncentracja genów specyficznych dla neuronów dopaminowych z izolacją poszczególnych neuronów dopaminowych. Pokazano różnicę w Ct (ΔCt) między genami specyficznymi dla neuronów dopaminowych (Nurr1, hydroksylaza tyrozynowa i transporter dopaminy) a β-aktyną w próbkach neuronów dopaminowych w brzusznym obszarze nakrywki izolowanym za pomocą LCM w porównaniu z ekspresją w rozwarstwieniu całego brzusznego obszaru nakrywki. Ponieważ niższe wartości Ct są generowane przy wyższym stężeniu genu będącego przedmiotem zainteresowania, spadek ΔCt wskazuje na zwiększoną ekspresję genów neuronów dopaminowych w stosunku do β-aktyny, ponieważ inne komórki (neurony niedopaminergiczne i komórki glejowe) zostaną zebrane w próbkach brzusznego obszaru nakrywki, które wyrażają β-aktynę, ale nie wyrażają genów neuronów dopaminowych.