-1::1
Simple Hit Counter
Skip to content

Products

Solutions

×
×
Sign In

PL

EN - EnglishCN - 简体中文DE - DeutschES - EspañolKR - 한국어IT - ItalianoFR - FrançaisPT - Português do BrasilPL - PolskiHE - עִבְרִיתRU - РусскийJA - 日本語TR - TürkçeAR - العربية
Sign In Start Free Trial

RESEARCH

JoVE Journal

Peer reviewed scientific video journal

Behavior
Biochemistry
Bioengineering
Biology
Cancer Research
Chemistry
Developmental Biology
View All
JoVE Encyclopedia of Experiments

Video encyclopedia of advanced research methods

Biological Techniques
Biology
Cancer Research
Immunology
Neuroscience
Microbiology
JoVE Visualize

Visualizing science through experiment videos

EDUCATION

JoVE Core

Video textbooks for undergraduate courses

Analytical Chemistry
Anatomy and Physiology
Biology
Calculus
Cell Biology
Chemistry
Civil Engineering
Electrical Engineering
View All
JoVE Science Education

Visual demonstrations of key scientific experiments

Advanced Biology
Basic Biology
Chemistry
View All
JoVE Lab Manual

Videos of experiments for undergraduate lab courses

Biology
Chemistry

BUSINESS

JoVE Business

Video textbooks for business education

Accounting
Finance
Macroeconomics
Marketing
Microeconomics

OTHERS

JoVE Quiz

Interactive video based quizzes for formative assessments

Authors

Teaching Faculty

Librarians

K12 Schools

Biopharma

Products

RESEARCH

JoVE Journal

Peer reviewed scientific video journal

JoVE Encyclopedia of Experiments

Video encyclopedia of advanced research methods

JoVE Visualize

Visualizing science through experiment videos

EDUCATION

JoVE Core

Video textbooks for undergraduates

JoVE Science Education

Visual demonstrations of key scientific experiments

JoVE Lab Manual

Videos of experiments for undergraduate lab courses

BUSINESS

JoVE Business

Video textbooks for business education

OTHERS

JoVE Quiz

Interactive video based quizzes for formative assessments

Solutions

Authors
Teaching Faculty
Librarians
<<<<<<< HEAD
K12 Schools
Biopharma
=======
K12 Schools
>>>>>>> dee1fd4 (fixed header link)

Language

pl_PL

EN

English

CN

简体中文

DE

Deutsch

ES

Español

KR

한국어

IT

Italiano

FR

Français

PT

Português do Brasil

PL

Polski

HE

עִבְרִית

RU

Русский

JA

日本語

TR

Türkçe

AR

العربية

    Menu

    JoVE Journal

    Behavior

    Biochemistry

    Bioengineering

    Biology

    Cancer Research

    Chemistry

    Developmental Biology

    Engineering

    Environment

    Genetics

    Immunology and Infection

    Medicine

    Neuroscience

    Menu

    JoVE Encyclopedia of Experiments

    Biological Techniques

    Biology

    Cancer Research

    Immunology

    Neuroscience

    Microbiology

    Menu

    JoVE Core

    Analytical Chemistry

    Anatomy and Physiology

    Biology

    Calculus

    Cell Biology

    Chemistry

    Civil Engineering

    Electrical Engineering

    Introduction to Psychology

    Mechanical Engineering

    Medical-Surgical Nursing

    View All

    Menu

    JoVE Science Education

    Advanced Biology

    Basic Biology

    Chemistry

    Clinical Skills

    Engineering

    Environmental Sciences

    Physics

    Psychology

    View All

    Menu

    JoVE Lab Manual

    Biology

    Chemistry

    Menu

    JoVE Business

    Accounting

    Finance

    Macroeconomics

    Marketing

    Microeconomics

Start Free Trial
Loading...
Home
JoVE Journal
Medicine
Walidacja eksperymentów obrazowania NIRF in vivo na podstawie ksenoprzeszczepu nowotworo...

Research Article

Walidacja eksperymentów obrazowania NIRF in vivo na podstawie ksenoprzeszczepu nowotworowego na myszach przy użyciu cytometrii przepływowej i mikroskopii ex vivo

DOI: 10.3791/52462

April 6, 2015

Peter Bannas*1, Alexander Lenz*1,2, Valentin Kunick1,2, William Fumey1,2, Björn Rissiek2, Joanna Schmid1,2, Friedrich Haag2, Axel Leingärtner3, Martin Trepel4, Gerhard Adam1, Friedrich Koch-Nolte2

1Department of Diagnostic and Interventional Radiology,University Medical Center, Hamburg, 2Institute of Immunology,University Medical Center, Hamburg, 3University Cancer Center Hamburg,University Medical Center, Hamburg, 4Department of Oncology and Hematology,University Medical Center, Hamburg

Cite Watch Download PDF Download Material list
AI Banner

Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

In This Article

Summary Abstract Introduction Protocol Representative Results Discussion Disclosures Acknowledgements Materials References Reprints and Permissions

Erratum Notice

Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice

Retraction Notice

The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice

Summary

Ten protokół określa kroki wymagane do przeprowadzenia walidacji ex vivo eksperymentów obrazowania ksenoprzeszczepów w bliskiej podczerwieni in vivo na myszach przy użyciu nanociał znakowanych fluoroforem i konwencjonalnych przeciwciał.

Abstract

Ten protokół określa kroki wymagane do przeprowadzenia ex vivo walidacji eksperymentów obrazowania ksenoprzeszczepów bliskiej fluorescencji w bliskiej podczerwieni (NIRF) in vivo na myszach przy użyciu nanociał znakowanych fluoroforem i konwencjonalnych przeciwciał.

Najpierw opisujemy, jak generować guzy podskórne u myszy, używając linii komórkowych antygenowo-ujemnych jako kontroli negatywnych i komórek antygenowo-dodatnich jako kontroli pozytywnych u tych samych myszy do porównania wewnątrzosobniczego. Opisujemy, jak podawać dożylnie nanociała specyficzne dla antygenu znakowane fluoroforem w bliskiej podczerwieni (AlexaFluor680) i przeciwciała konwencjonalne. Obrazowanie in vivo przeprowadzono za pomocą systemu NIRF-Imaging dla małych zwierząt. Po eksperymentach z obrazowaniem in vivo myszy zostały złożone w ofierze. Następnie opisujemy, jak przygotować guzy do równoległych analiz ex vivo za pomocą cytometrii przepływowej i mikroskopii fluorescencyjnej w celu walidacji wyników obrazowania in vivo.

Użycie nanociał znakowanych fluoroforem w bliskiej podczerwieni pozwala na nieinwazyjne obrazowanie in vivo tego samego dnia. Nasze protokoły opisują kwantyfikację ex vivo specyficznej skuteczności znakowania komórek nowotworowych za pomocą cytometrii przepływowej i analizy rozmieszczenia konstruktów przeciwciał w guzach za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej. Korzystanie z sond znakowanych fluoroforem w bliskiej podczerwieni pozwala na nieinwazyjne, ekonomiczne obrazowanie in vivo z unikalną możliwością wykorzystania tej samej sondy bez dalszego wtórnego znakowania do eksperymentów walidacyjnych ex vivo z wykorzystaniem cytometrii przepływowej i mikroskopii fluorescencyjnej.

Introduction

W niniejszym raporcie opisujemy implementację sond znakowanych fluoroforem w bliskiej podczerwieni do walidacji eksperymentów obrazowania ksenoprzeszczepów in vivo za pomocą cytometrii przepływowej ex vivo i mikroskopii fluorescencyjnej wypreparowanych guzów ksenoprzeszczepu. Porównujemy jednodomenową nanokomórkę (s+16a, 17 kDa) 1 i przeciwciało monoklonalne (Nika102, 150 kDa) 2,3 skierowane na ten sam antygen docelowy do specyficznego obrazowania fluorescencji w bliskiej podczerwieni in vivo w modelu ksenoprzeszczepu chłoniaka. Docelowy antygen ADP-rybozylotransferaza ARTC2.2 ulega ekspresji jako ektoenzym zakotwiczony w powierzchni komórki GPI przez komórki chłoniaka 4-9.

Nanociała pochodzące z przeciwciał opartych wyłącznie na łańcuchach ciężkich wielbłądowatych są najmniejszymi dostępnymi fragmentami wiążącymi antygen 10,11. Przy zaledwie ~15 kDa te małe fragmenty przeciwciał są rozpuszczalne, bardzo stabilne i są usuwane nerkowo z krążenia 8,10. Te właściwości sprawiają, że są one szczególnie przydatne do specyficznego i skutecznego celowania w antygeny nowotworowe in vivo 12-20. Typowymi celami antygenowymi dostępnych nanociał są receptor naskórkowego czynnika wzrostu (EGFR1 lub HER-1), ludzki naskórkowy czynnik wzrostu typu 2 (HER-2 lub CD340), antygen rakotwórczy (CEA) i cząsteczka adhezyjna komórek naczyniowych-1 (VCAM-1) 21. Koniugaty Nanobody są obiecującymi narzędziami w immunoterapii nowotworów i leczeniu chorób zapalnych 22.

Ostatnie badania wykazały, że nanociała pozwalają na wyższy stosunek guza do tła (T/B) niż konwencjonalne przeciwciała w zastosowaniach obrazowania molekularnego in vivo 8,17,19. Tłumaczy się to głównie stosunkowo słabą i powolną penetracją tkanek przez konwencjonalne przeciwciała, powolnym usuwaniem z krążenia i długim zatrzymywaniem w tkankach niedocelowych 23. Co więcej, nadmiar konwencjonalnych przeciwciał prowadzi do nieswoistej akumulacji w docelowych nowotworach antygenowo-ujemnych spowodowanych efektem zwiększonej przepuszczalności i retencji (EPR) 24,25. Oznacza to, że wyższe dawki konwencjonalnych przeciwciał mogą zwiększać nie tylko sygnały swoiste, ale także sygnały nieswoiste, zmniejszając w ten sposób maksymalny osiągalny stosunek guza do tła. W przeciwieństwie do tego, zwiększenie dawki nanociał zwiększa sygnały guzów antygenowo-dodatnich, ale nie normalnych tkanek lub guzów antygenowo-ujemnych (dane niepublikowane).

Poza porównaniem nanociał i konwencjonalnych przeciwciał, przedstawiamy wewnątrzosobniczą ocenę antygenowo-dodatnich i -ujemnych ksenoprzeszczepów u tych samych myszy w celu bezpośredniego porównania specyficznych i niespecyficznych sygnałów wynikających z efektu EPR. Sondy sprzężone z fluoroforem w bliskiej podczerwieni pozwoliły nam wykorzystać pojedynczą sondę in vivo i ex vivo przy użyciu obrazowania fluorescencyjnego w bliskiej podczerwieni, cytometrii przepływowej i mikroskopii fluorescencyjnej. Zastosowanie naszych protokołów pozwala na nieradioaktywną, bardzo czułą i niedrogą optymalizację eksperymentów obrazowania molekularnego in vivo, takich jak ocena nowych konstruktów przeciwciał do określonego celowania w guz

.

Celem tego badania instruktażowego jest podkreślenie wykorzystania obrazowania NIRF do oceny nowych konstruktów przeciwciał w przedklinicznym obrazowaniu molekularnym.

W tym protokole, wszystkie eksperymenty były przeprowadzane za pomocą systemu obrazowania NIRF dla małych zwierząt, cytometru przepływowego z aktywowanym fluorescencyjnie sorterem komórek (FACS) oraz mikroskopu konfokalnego.

Protocol

UWAGA: Eksperymenty zostały przeprowadzone zgodnie z międzynarodowymi wytycznymi dotyczącymi etycznego wykorzystywania zwierząt i zostały zatwierdzone przez lokalną komisję ds. dobrostanu zwierząt przy Uniwersyteckim Centrum Medycznym w Hamburgu.

1. Przygotowanie komórek nowotworowych, myszy i konstruktów przeciwciał

  1. Przygotowanie komórek chłoniaka i porcjowanie macierzy podstawnej (Matrigel).
    1. Dzień przed wstrzyknięciem komórek nowotworowych umieścić wysterylizowane pudełko z końcówkami (końcówki o pojemności 1000 μl) i odpowiednią pipetę w zamrażarce o temperaturze -20 °C.
    2. Rozmrozić butelkę z matrycą podstawową na lodzie w lodówce o temperaturze 4 °C.
    3. W dniu wstrzyknięcia napełnić wiaderko z lodem i umieścić na lodzie matrycę podstawową wraz z pipetą, końcówkami i strzykawkami o pojemności 1 ml z igłami 30 G.
    4. Podwielokrotne komórki chłoniaka w objętości 100 μl pożywki RPMI w probówkach do mikrowirówek o pojemności 1,5 ml i dokładnie wymieszać ze 100 μl macierzy podstawowej. Pobrać do wstępnie schłodzonych strzykawek i umieścić na lodzie do momentu wstrzyknięcia.
      UWAGA: Używaj dobrej sterylnej techniki i cały czas pracuj na lodzie, aby zapobiec zatkaniu matrycy piwnicznej.
  2. Przygotowanie myszy
    1. Użyj 8-10 tygodniowych atymicznych nagich myszy (NMRI-Foxn1 nu).
    2. Aby zmniejszyć autofluorescencję jelita, myszy należy trzymać na diecie wolnej od lucerny przez 1 tydzień przed obrazowaniem in vivo.
    3. Do wstrzykiwań komórek chłoniaka znieczulić myszy do efektu 2% izofluranu w komorze indukcyjnej. Utrzymuj 1-2% izofluranu przez cały czas trwania zabiegu za pomocą kolektora izofluorowego.
    4. Komórki chłoniaka należy wstrzyknąć podskórnie w boki barku. W celu bezpośredniego porównania wewnątrzosobniczego wstrzyknąć komórki antygenowo-dodatnie i antygenowo-ujemne odpowiednio po prawej i lewej stronie.
      1. Użyj kciuka i palca wskazującego, aby uszczypnąć skórę myszy i odciągnąć ją od korpusu myszy. Wstrzykiwać powoli i równomiernie do torebki utworzonej przez palce, tworząc pojedyncze skupisko komórek pod skórą. Macierz podstawna pomaga utrzymać wstrzyknięte komórki na miejscu.
  3. Przygotowanie konstruktów przeciwciał
    1. Oznaczyć przeciwciała monoklonalne i nanociała jednodomenowe dostępnym na rynku zestawem do znakowania białek barwnikiem fluorescencyjnym AlexaFluor-680 (AF680) (długość fali wzbudzenia = 679 nm, długość fali emisji = 702 nm) zgodnie z instrukcjami producenta. Oblicz liczbę barwników na nano i konwencjonalne przeciwciało, używając współczynników ekstynkcji molowej wynoszących odpowiednio 15 720 mol-1 cm-1 i 203 000 mol-1 cm-1. Oceń czystość konstruktów przeciwciał przez frakcjonowanie wielkości SDS-PAGE i barwienie brylantowym błękitem Coomassie.
    2. Należy zapewnić specyficzność znakowanych koniugatów, przeprowadzając serię eksperymentów in vitro przed właściwymi badaniami obrazowymi. Zbadaj swoistość znakowanych konstruktów przeciwciał in vitro poprzez badania blokujące i niespecyficzne kontrole izotypowe 8,20,
      UWAGA: W kroku 1.2.4 może być konieczne dostosowanie liczby komórek antygenowych i antygenowo-dodatnich (lub różnych linii komórkowych) do różnych szybkości wzrostu. W tych eksperymentach użyto komórek 0,5x106 DC27.10 ARTC2 ujemnych i 1,5x106 DC27.10 ARTC2 dodatnich w celu uzyskania guzów o podobnej wielkości. W kroku 1.3.1 proces znakowania i znakowania skuteczności sond przeciwciał z fluoroforami może się różnić w zależności od zastosowanego zestawu do znakowania.

2. Obrazowanie in vivo

  1. Po 7-9 dniach, gdy guzy osiągną średnicę ~8 mm, wstrzyknij dożylnie 50 μg konstruktów przeciwciał znakowanych AlexaFluor680 w objętości 200 μl soli fizjologicznej do żyły ogonowej myszy (mAb-AF680: 50 μg z 2 barwnikami/cząsteczką ≈ ~4^14 fluorochromów ≈ ~0,8 μg fluorochromów; Nanobody-AF680: 50 μg z 0,3 barwnika/cząsteczkę ≈ ~5,6^14 fluorochromów ≈ ~1,1 μg fluorochromów).
  2. Zainicjuj system obrazowania i znieczulij myszy za pomocą 3% izofluranu za pomocą systemu anestezjologicznego XGI-8 w komorze indukcyjnej przed obrazowaniem. Utrzymuj 1-2% izofluranu przez cały czas trwania procedury obrazowania, korzystając z kolektora izofrubranu umieszczonego w komorze obrazowania.
    1. Umieść myszy na podgrzanym etapie obrazowania z guzami skierowanymi w stronę kamery. Monitoruj prawidłowe znieczulenie, szczypiąc palec u nogi lub ogon zwierzęcia; Każda reakcja zwierzęcia wskazuje, że znieczulenie jest zbyt lekkie.
    2. Monitoruj częstość oddechów; znieczulenie jest zbyt lekkie, jeśli częstość oddechów jest zwiększona i zbyt głębokie, jeśli częstość oddechów jest zmniejszona, głęboka lub nieregularna. Chroń rogówki zwierzęcia maścią do oczu, aby zapobiec wysuszeniu podczas znieczulenia.
  3. Wybierz zestawy filtrów fluorescencyjnych 615-665 nm do wzbudzenia, 695-770 nm do emisji i 580-610 nm do odejmowania tła o rozmiarze matrycy 51 2x 512 pikseli. Ustaw czas ekspozycji na automatyczny, grupowanie pikseli na średnie, a przysłonę F/Stop na 2,
    UWAGA: Krótsze czasy naświetlania umożliwiają większą liczbę klatek na sekundę; Dłuższe czasy naświetlania zapewniają większą czułość. Binning steruje rozmiarem pikseli w kamerze CCD. Zwiększenie kategoryzacji zwiększa rozmiar piksela, czułość i liczbę klatek na sekundę, ale zmniejsza rozdzielczość przestrzenną. Przysłona F/Stop określa rozmiar przysłony obiektywu aparatu. Rozmiar przysłony kontroluje ilość wykrywanego światła i głębię ostrości. Należy pamiętać, że ustawienia mogą się różnić w zależności od urządzenia do przetwarzania obrazu i konfiguracji eksperymentalnej. Zapoznaj się z instrukcją producenta, aby uzyskać optymalne wyniki.
    1. W oprogramowaniu do obrazowania zoptymalizuj czas ekspozycji, przysłonę / stopień i grupowanie pikseli w oparciu o poziom ekspresji linii komórkowej. Możesz zmienić te ustawienia w dowolnym momencie eksperymentu bez wpływu na wynik ilościowy. Można też pozwolić, aby oprogramowanie Kreatora obrazowania automatycznie określiło parametry.
  4. Obraz myszy przed wstrzyknięciem i 6 godzin po wstrzyknięciu konstruktów przeciwciał.
    UWAGA: Skuteczność znakowania może mieć wpływ na wymaganą dawkę potrzebną do uzyskania optymalnych wyników obrazowania. W związku z tym ilość konstruktu przeciwciał wymagana do uzyskania optymalnych wyników obrazowania musi zostać określona empirycznie. Może się różnić w zależności od znakowania, skuteczności i wielkości konstruktu, a także modelu guza i ekspresji docelowego antygenu.

3. Pobieranie i przygotowanie nowotworów

  1. Napełnij wiadro z lodem i umieść na lodzie 4% soli fizjologicznej buforowanej fosforanem paraformaldehydu (PFA), soli fizjologicznej (PBS)/inhibitora proteazy (AEBSF) i PBS/0,2% albuminy surowicy bydlęcej (BSA).
  2. Po zakończeniu sesji obrazowania należy zwiększyć stężenie izofluranu do 4%. Po tym, jak zwierzę przestanie oddychać, usuń je z etapu obrazowania i wykonaj zwichnięcie szyjki macicy.
  3. Zamontuj mysz na bloku styropianowym i spryskaj 70% etanolem.
  4. Użyj nożyczek i kleszczy, aby przeciąć zewnętrzną skórę i ostrożnie ją odciągnij, aby odsłonić guzy. Usuń guzy za pomocą skalpela, aby upewnić się, że tkanka nowotworowa pozostaje nienaruszona.
  5. Przetnij guzy na pół za pomocą skalpela. Umieść jedną połowę w probówce zbiorczej z PBS/AEBSF do analiz FACS, a drugą połowę w probówce o pojemności 50 ml z 4% PFA do immunohistochemii.
  6. Przygotowanie do immunohistochemii
    1. Przechowuj guzy w 4% PFA w lodówce w temperaturze 4 °C przez 24 godziny. Przenieś guzy do probówki z PBS/30% sacharozą i trzymaj w lodówce w temperaturze 4 °C, aż guz opadnie na dno probówki.
    2. Pokrój guzy na odpowiednie kawałki dla krioform. Umieść guzy w krioformach i wypełnij związkiem OCT, aby guzy zostały pokryte.
    3. Połóż foremki na suchym lodzie i poczekaj, aż związek całkowicie zamarznie. Przenieś zamrożone guzy do zamrażarki o temperaturze -80 °C i przechowuj do celów immunohistochemicznych.
    4. Wytnij zamrożone guzy na odcinkach 8 μm za pomocą mikrotomu. Użyj standardowego protokołu immunohistochemicznego do barwienia przeciwciałem przeciwko CD31-AF488 w celu wizualizacji naczyń krwionośnych i diamidynofenyloindolu (DAPI) w celu wizualizacji jąder.
      UWAGA: Skrawki guza są bardzo wrażliwe na światło, ponieważ zawierają już przeciwciała znakowane fluorescencyjnie. Zminimalizuj ekspozycję na światło tak bardzo, jak to możliwe.
  7. Przygotowanie do analizy FACS
    1. Umieścić szalkę Petriego na lodzie i wyjąć tłok ze strzykawki o pojemności 2,0 ml. Umieść guz w sitku komórkowym i delikatnie pokrój go na 3-4 części za pomocą skalpela. Wlej początkowy PBS na szalkę Petriego i użyj płaskiego końca tłoka, aby rozgnieść guz w sitku do komórek.
    2. Przepłukać sitko do komórek początkowym PBS, aby wypłukać wszystkie komórki pipetą o pojemności 10 ml. Przenieść zawiesinę komórek do nowej probówki i wirować z prędkością 500 x g przez 5 minut. Odrzucić supernatant i ponownie zawiesić komórki w 10 ml PBS/0,2% masy ciała. Policz komórki.
    3. Podwielokrotność 1-5 x 106 komórek chłoniaka w probówce FACS o pojemności 5 ml. Ponownie odwirować komórki (500 x g), odrzucić supernatant i ponownie zawiesić w 100 μl PBS/0,2% BSA.
    4. Opcjonalnie zablokuj FcR za pomocą anty-CD16/CD32-mAb (FcgR3/2), który wiąże się z FcγR na lodzie przez 10 minut. Umyj komórki raz PBS/0,2% BSA.
    5. Dodaj anty-CD45-mAb, aby odróżnić leukocyty od innych komórek. Inkubować przez 20 minut na lodzie w ciemności, a następnie dwukrotnie przemyć PBS/0,2% BSA.
    6. Tuż przed analizą FACS zabarwić jodkiem propidyny przez 15 minut na lodzie, aby rozpoznać martwe komórki, a następnie dwukrotnie przepłukać zwykłym PBS. Zawiesić w 150 μl do analizy FACS.
      UWAGA: W kroku 3.7.4 i kroku 3.7.5 można zastosować inne przeciwciała w zależności od jednostki nowotworowej.

4. Analiza FACS

  1. Użyj szeregu narzędzi do bramkowania, aby bramkować populację zainteresowania w postaci dużego rozproszenia, dyskryminacji dubletowej, wykluczenia martwych komórek, bramkowania dla komórek CD45 dodatnich i bramkowania dla komórek dodatnich pod względem antygenu.
    1. Na początku odbramuj szczątki komórek w rozproszeniu do przodu (FSC-A) w porównaniu z rozproszeniem bocznym (SSC-A) przy użyciu wykresu dwuparametrowego. Następnie odrzuć dublety komórek. Na koniec odblokuj komórki nie-CD45-dodatnie (CD45) i martwe/umierające (LD – żywe/martwe barwienie).
  2. Rejestruj próbki przy użyciu tego samego szablonu dla wszystkich eksperymentów.
    UWAGA: Zapoznaj się z protokołem producenta, aby uzyskać porady techniczne dotyczące korzystania ze sprzętu i oprogramowania analitycznego.

5. Analiza mikroskopowa

  1. Analizuj barwione kriosekcje guza za pomocą mikroskopu konfokalnego z soczewką immersyjną z olejkiem (obiektyw 40X). Użyj wzbudzenia laserowego He-Neon 633 nm AF680, lasera argonowego do AF488 i diody 405 do DAPI.
  2. Przetwarzaj surowe dane obrazu za pomocą oprogramowania kompatybilnego z mikroskopem. W razie potrzeby wykonaj korekcję tła i filtrowanie szumów. Wykonaj dodatkowe korekty obrazu, takie jak sekcje, przycinanie, a także regulacje jasności i kontrastu.
    1. Na koniec wygeneruj pojedynczy obraz nakładki kompozytowej ze wszystkich kanałów detekcji. Dostosuj jasność i kontrast poszczególnych warstw. Złożone obrazy pokażą lokalizację komórek (barwienie DAPI, kolor niebieski), rozmieszczenie znakowanych konstruktów przeciwciał (barwienie AF680, kolor czerwony) i naczyń krwionośnych (barwienie AF488, kolor zielony).

6. Analiza obrazowania in vivo

  1. Otwórz pliki obrazów w oprogramowaniu do przetwarzania obrazu i utwórz obraz nakładki, łącząc dane obrazu zdjęcia z danymi obrazu fluorescencyjnego. Zoptymalizuj wyświetlanie obrazu, usuwając sygnał tła autofluorescencji tkanek z określonego sygnału fluorescencyjnego. Można to zrobić, odejmując obraz uzyskany za pomocą zestawu filtrów tła od obrazu uzyskanego za pomocą zestawu filtrów specyficznego dla śledzącego.
  2. Narysuj identyczne okrągłe obszary pomiarowe zainteresowania (ROI) wokół guza antygenu dodatniego i guza antygenowo-ujemnego. Aby określić intensywność sygnału tła, umieść okrągły zwrot z inwestycji w obszarze zwierzęcia, w którym oczekuje się, że sygnał fluorescencji będzie niski (np. Tylna noga).
    1. Używaj tych samych zwrotów z inwestycji dla wszystkich zwierząt we wszystkich punktach czasowych. Do pozycjonowania użyj fotograficznych czarno-białych obrazów, aby zidentyfikować marginesy guza.
  3. Wyświetlanie danych ROI w tabeli pomiarów. Wykorzystanie danych dotyczących średniej wydajności promieniowania, które umożliwiają bardziej ilościowe porównanie sygnałów fluorescencyjnych w celu dalszych analiz statystycznych.
    1. Wyświetlaj i porównuj dane jako bezwzględne natężenia sygnału lub obliczaj stosunek sygnału do tła, korzystając ze zmierzonych danych ROI z docelowej tkanki i tkanki tła. Oblicz stosunek guza do tła, dzieląc wartość wychwytu guza przez wartość tła określoną dla kończyny tylnej.
    2. Jako grupa kontrolna analizuje również guzy antygenowo-ujemne i antygenowo-dodatnie u tych samych zwierząt, a także u zwierząt, którym wstrzyknięto znakowane kontrole izotypowe, aby ocenić specyficzność sygnałów in vivo.

Representative Results

Sondy znakowane fluorescencyjnie pozwalają na kombinację różnych technik obrazowania NIRF (Rysunek 1A). Naszym celem było sekwencyjne obrazowanie NIRF in vivo, cytometria przepływowa i mikroskopia fluorescencyjna w celu porównania znakowanych fluorescencyjnie nanociał i przeciwciał monoklonalnych do specyficznego obrazowania in vivo (Figura 1B).

Myszom wstrzyknięto 50 μg nanowirusa i przeciwciała monoklonalnego, aby ocenić specyficzność fluorescencyjnie znakowanych konstruktów do obrazowania in vivo. Wyniki wykazały specyficzne znakowanie guzów antygenowo-dodatnich zarówno za pomocą nanocząsteczki, jak i przeciwciała monoklonalnego po 6 godzinach od wstrzyknięcia (ryc. 2). Analizy ROI guzów antygenowo-dodatnich wykazały znacznie wyższy stosunek T/B wynoszący ~12 dla nano w porównaniu do ~6 dla przeciwciała monoklonalnego. Co więcej, przeciwciało monoklonalne nie wykazało niespecyficznego sygnału w guzach antygenowo-ujemnych, podczas gdy przeciwciało monoklonalne wykazało niespecyficzne sygnały zakłócające w guzach antygenowo-ujemnych.

Oprócz niespecyficznego sygnału ujemnych guzów, przeciwciało monoklonalne wywołało również niespecyficzne sygnały tła u całego zwierzęcia. Jest to prawdopodobnie spowodowane nadmiarem wolnych krążących przeciwciał, które są zbyt duże, aby mogły zostać wydalone przez nerki. Z drugiej strony, zwierzęta, którym wstrzyknięto nanociała, wykazywały niespecyficzne sygnały tylko w nerkach ze względu na eliminację małych nanociał przez nerki.

Analizy cytometrii przepływowej zawiesin komórek nowotworowych wykazały specyficzne znakowanie komórek nowotworowych antygenowo-dodatnich za pomocą obu koniugatów AF680 6 godzin po wstrzyknięciu. Silniejszy sygnał fluorescencyjny komórek znakowanych nanoklonami w porównaniu z komórkami znakowanymi przeciwciałami monoklonalnymi odzwierciedla wyniki obrazowania NIRF in vivo. Co ważne, analizy cytometrii przepływowej ujawniają, że nie ma niespecyficznego znakowania komórek antygenowo-ujemnych za pomocą żadnego z dwóch konstruktów (ryc. 3).

Mikroskopia fluorescencyjna kriosekcji guza wykazała silne i prawie jednorodne znakowanie komórek antygenu za pomocą nanoniki 6 godzin po wstrzyknięciu. Przeciwnie, przeciwciało monoklonalne wykazało znacznie słabsze i raczej niejednorodne barwienie (ryc. 4A). Guzy antygenowo-ujemne nie wykazują barwienia 6 godzin po wstrzyknięciu nanociała, podczas gdy guzy antygenowo-ujemne wstrzyknięte konwencjonalnym przeciwciałem wykazują niespecyficzne rozproszone barwienie w przestrzeni śródmiąższowej (Figura 4B).

Rysunek 1
Rycina 1: Obrazowanie fluorescencyjne i konstrukty przeciwciał. (A) Konfiguracja obrazowania do oceny koniugatów AF680: Obrazowanie NIRF in vivo, a następnie cytometria przepływowa i mikroskopia fluorescencyjna. (B) Schemat AlexaFluor680 znakowanego nanobody s+16a (czerwony) i przeciwciała monoklonalnego Nika102 (niebieski). Pomarańczowe gwiazdki oznaczają fluorochromy AlexaFluor680.

Rysunek 2
Rycina 2: Obrazowanie in vivo NIRF. Obrazy sygnału fluorescencyjnego guzów antygenowo-dodatnich (+) i antygenowo-ujemnych (-) u myszy, którym wstrzyknięto nano s + 16a (A) i przeciwciało monoklonalne Nika102 (B). Obrazowanie in vivo wykonano przed (0 h) i 6 h po wstrzyknięciu. Natężenia sygnału są wyświetlane jako wydajność promieniowania (p/s/cm2/sr) / (μW/cm2).

Rysunek 3
Rycina 3: Analizy ex vivo FACS konstruktów przeciwciał związanych z komórkami z zawiesin komórek nowotworowych. (A) Strategia bramkowania dla analiz FACS komórek nowotworowych. (B) Histogramy pokazują ilość wstrzykniętego dożylnie nononika s + 16a sprzężonego z AF680 i przeciwciała Nika102 specyficznie związanego z komórkami nowotworowymi in vivo. Guzy antygenowo-ujemne są wyświetlane jako niewypełnione histogramy, a guzy antygenowo-dodatnie są wyświetlane jako wypełnione histogramy.

Rysunek 4
Ryc. 4: Mikroskopia fluorescencyjna ex vivo.(A) Przegląd mikroskopii fluorescencyjnej całych kriosekcji guza antygenu dodatniego 6 godzin po wstrzyknięciu s + 16a680 lub Nika102680. Natężenie sygnału koniugatów AF680 wstrzykniętych in vivo dożylnie bez żadnych wtórnych środków znakujących jest wyświetlane na czerwono. Jądra barwione przeciwstawnie ex vivo są wyświetlane na niebiesko, a naczynia na zielono. Przerywane linie wskazują zewnętrzne brzegi całych guzów. (B) Mikroskopia fluorescencyjna z bliska guzów antygenowo-dodatnich i antygenowo-ujemnych.

Discussion

Friedrich Koch-Nolte i Friedrich Haag otrzymują udział w sprzedaży przeciwciał i białek za pośrednictwem MediGate GmbH, spółki zależnej należącej w całości do Uniwersyteckiego Centrum Medycznego Hamburg-Eppendorf.

Disclosures

Ten protokół określa kroki wymagane do przeprowadzenia walidacji ex vivo eksperymentów obrazowania ksenoprzeszczepów w bliskiej podczerwieni in vivo na myszach przy użyciu nanociał znakowanych fluoroforem i konwencjonalnych przeciwciał.

Acknowledgements

Ta praca była wspierana przez szkołę podyplomową "Zapalenie i regeneracja" Centrum Badań Współpracy 841 Deutsche Forschungsgemeinschaft (Alexander Lenz, Valentin Kunick, William Fumey), przez Collaborative Research Centre 877 Deutsche Forschungsgemeinschaft (Friedrich Koch-Nolte), przez Fundację Wernera Otto (Peter Bannas), przez Fundację Wilhelma Sandera (Peter Bannas, Friedrich Koch-Nolte), oraz przez Deutsche Forschungsgemeinschaft (Martin Trepel, Friedrich Haag i Friedrich Koch-Nolte). Dziękujemy Uniwersyteckiemu Centrum Onkologii w Hamburgu (UCCH) In Vivo Optical Imaging Core Facility oraz personelowi UKE za konsultacje i wysoką jakość usług. Program Core Facility był częściowo wspierany przez dotacje z Deutsche Krebshilfe (Niemiecka Pomoc w Walce z Rakiem).

Materials

dla laboratorium dla laboratorium
Zestaw do znakowania białek AF680InvitrogenA20172
Przeciwciało anty-CD16/CD32BioXCellBE0008
Przeciwciało anty-CD31Santa Cruzsc-1506znakowane przeciwciałem drugorzędowym z przeciwciałem anty-CD45 AF488
Przeciwciało V450BD Biosciences560501
oprogramowanie AxioVision LEZeisswww.zeiss.com
Macierz błony podstawnejBD Biosciences354234Można zastosować produkt alternatywny
Sitko komórkowe 70 µ mCorning431751Alternatywny produkt może być użyty
Mikroskop konfokalnyLeica www.leica-microsystems.comLeica SP5 z następującymi laserami: He-Neon do AF680, Argon Laser do AF488 oraz 405-diodowy do DAPI
DAPIOgniwa molekularneD1306
DC27.10 specyficzneMożna stosować inne komórki o różnych celach powierzchniowych
DPBSSigma AldrichD8662
FACS Canto IIBD Bioscienceswww.bdbiosciences.com
Mirkoskop fluorescencyjnyZeisswww.zeiss.comZeiss Axiovert 200 z zestawem filtrów #32 dla AF680: 000000-1031-354
OprogramowanieImageJ NIHhttp://imagej.nih.gov/ij/
IVIS 200Perkin Elmerwww.perkinelmer.comAlternatywny system obrazowania in vivo może być używany
Oprogramowanie Leica LASOprogramowanie Leicawww.leica-microsystems.comspecyficzne dla używanego mikroskopu
Oprogramowanie Living ImagePerkin Elmerwww.perkinelmer.comOprogramowanie specyficzne dla używanego systemu obrazowania
Igły 30 GBD Nauki biologiczne305128Można zastosować produkt alternatywny
Przeciwciało Nika102 AF680specyficzneMożna stosować inne przeciwciała przeciwko różnym celom powierzchniowym
ParaformaldehydSigma AldrichP6148Potencjalne zagrożenia: rakotwórcze, może podrażniać oczy i skórę, kontakt może powodować wysuszenie skóry i/lub alergiczne zapalenie skóry
s+16a-nanobody AF680laboratorium specyficznyMożna stosować inne przeciwciała przeciwko różnym celom powierzchniowym
Strzykawki 1 mlBraun916 1406 VMożna użyć alternatywnego produktu

References

  1. Koch-Nolte, F., et al. Single domain antibodies from llama effectively and specifically block T cell ecto-ADP-ribosyltransferase ART2.2 in vivo. FASEB J. 21, 3490-3498 (2007).
  2. Koch-Nolte, F., et al. A new monoclonal antibody detects a developmentally regulated mouse ecto-ADP-ribosyltransferase on T cells: subset distribution, inbred strain variation, and modulation upon T cell activation. J Immunol. 163, 6014-6022 (1999).
  3. Koch-Nolte, F., et al. Use of genetic immunization to raise antibodies recognizing toxin-related cell surface ADP-ribosyltransferases in native conformation. Cell Immunol. 236, 66-71 (2005).
  4. Bannas, P., et al. Activity and specificity of toxin-related mouse T cell ecto-ADP-ribosyltransferase ART2.2 depends on its association with lipid rafts. Blood. 105, 3663-3670 (2005).
  5. Bannas, P., et al. Quantitative magnetic resonance imaging of enzyme activity on the cell surface: in vitro and in vivo monitoring of ADP-ribosyltransferase 2 on T cells. Mol Imaging. 9, 211-222 (2010).
  6. Bannas, P., et al. Transgenic overexpression of toxin-related ecto-ADP-ribosyltransferase ART2.2 sensitizes T cells but not B cells to NAD-induced cell death. Mol Immunol. 48, 1762-1770 (2011).
  7. Hottiger, M. O., Hassa, P. O., Luscher, B., Schuler, H., Koch-Nolte, F. Toward a unified nomenclature for mammalian ADP-ribosyltransferases. Trends Biochem Sci. 35, 208-219 (2010).
  8. Bannas, P., et al. In vivo near-infrared fluorescence targeting of T cells: comparison of nanobodies and conventional monoclonal antibodies. Contrast Media Mol Imaging. 9, 135-142 (2014).
  9. Scheuplein, F., et al. NAD+ and ATP released from injured cells induce P2X7-dependent shedding of CD62L and externalization of phosphatidylserine by murine T cells. J Immunol. 182, 2898-2908 (2009).
  10. Hamers-Casterman, C., et al. Naturally occurring antibodies devoid of light chains. Nature. 363, 446-448 (1993).
  11. Wesolowski, J., et al. Single domain antibodies: promising experimental and therapeutic tools in infection and immunity. Med Microbiol Immunol. 198, 157-174 (2009).
  12. Vaneycken, I., et al. Preclinical screening of anti-HER2 nanobodies for molecular imaging of breast cancer. FASEB J. 25, 2433-2446 (2011).
  13. Xavier, C., et al. Synthesis, preclinical validation, dosimetry, and toxicity of 68Ga-NOTA-anti-HER2 Nanobodies for iPET imaging of HER2 receptor expression in cancer. J Nucl Med. 54, 776-784 (2013).
  14. Tchouate Gainkam, L. O., et al. Correlation Between Epidermal Growth Factor Receptor-Specific Nanobody Uptake and Tumor Burden: A Tool for Noninvasive Monitoring of Tumor Response to Therapy. Mol Imaging Biol. 13 (5), 940-948 (2011).
  15. Vosjan, M. J., et al. Facile labelling of an anti-epidermal growth factor receptor Nanobody with 68Ga via a novel bifunctional desferal chelate for immuno-PET. Eur J Nucl Med Mol Imaging. 38, 753-763 (2011).
  16. Oliveira, S., Heukers, R., Sornkom, J., Kok, R. J., van Bergen En Henegouwen, P. M. Targeting tumors with nanobodies for cancer imaging and therapy. Journal Of Controlled Release. 172 (3), 607-617 (2013).
  17. Kijanka, M., et al. Rapid optical imaging of human breast tumour xenografts using anti-HER2 VHHs site-directly conjugated to IRDye 800CW for image-guided surgery. Eur J Nucl Med Mol Imaging. 40, 1718-1729 (2013).
  18. Zaman, M. B., et al. Single-domain antibody bioconjugated near-IR quantum dots for targeted cellular imaging of pancreatic cancer. J Nanosci Nanotechnol. 11, 3757-3763 (2011).
  19. Oliveira, S., et al. Rapid visualization of human tumor xenografts through optical imaging with a near-infrared fluorescent anti-epidermal growth factor receptor nanobody. Mol Imaging. 11, 33-46 (2012).
  20. Gainkam, L. O., et al. Comparison of the biodistribution and tumor targeting of two 99mTc-labeled anti-EGFR nanobodies in mice, using pinhole SPECT/micro-CT. J Nucl Med. 49, 788-795 (2008).
  21. Chakravarty, R., Goel, S., Cai, W. Nanobody: the 'magic bullet' for molecular imaging. Theranostics. 4, 386-398 (2014).
  22. Siontorou, C. G. Nanobodies as novel agents for disease diagnosis and therapy. International journal of nanomedicine. 8, 4215-4227 (2013).
  23. Kaur, S., et al. Recent trends in antibody-based oncologic imaging. Cancer Lett. 315, 97-111 (2012).
  24. Lammers, T., Kiessling, F., Hennink, W. E., Storm, G. Drug targeting to tumors: principles, pitfalls and (pre-) clinical progress. Journal Of Controlled Release. 161, 175-187 (2012).
  25. Jain, R. K., Stylianopoulos, T. Delivering nanomedicine to solid tumors. Nature reviews. Clinical Oncology. 7, 653-664 (2010).
  26. Lisy, M. R., et al. In vivo near-infrared fluorescence imaging of carcinoembryonic antigen-expressing tumor cells in mice. Radiology. 247, 779-787 (2008).
  27. Herzog, E., et al. Optical imaging of cancer heterogeneity with multispectral optoacoustic tomography. Radiology. 263, 461-468 (2012).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission

Play Video

Walidacja eksperymentów <em>obrazowania NIRF in vivo</em> na podstawie ksenoprzeszczepu nowotworowego na myszach przy użyciu cytometrii <em>przepływowej i mikroskopii ex vivo</em>
JoVE logo
Contact Us Recommend to Library
Research
  • JoVE Journal
  • JoVE Encyclopedia of Experiments
  • JoVE Visualize
Business
  • JoVE Business
Education
  • JoVE Core
  • JoVE Science Education
  • JoVE Lab Manual
  • JoVE Quizzes
Solutions
  • Authors
  • Teaching Faculty
  • Librarians
  • K12 Schools
  • Biopharma
About JoVE
  • Overview
  • Leadership
Others
  • JoVE Newsletters
  • JoVE Help Center
  • Blogs
  • JoVE Newsroom
  • Site Maps
Contact Us Recommend to Library
JoVE logo

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. All rights reserved

Privacy Terms of Use Policies
WeChat QR code