Nowy preparat ex vivo do obrazowania rdzenia kręgowego myszy. Protokół ten pozwala na obrazowanie dwufotonowe żywych interakcji komórkowych w całym rdzeniu kręgowym.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Nowy preparat ex vivo do obrazowania rdzenia kręgowego myszy. Protokół ten pozwala na obrazowanie dwufotonowe żywych interakcji komórkowych w całym rdzeniu kręgowym.
Mikroskopia dwufotonowa (2P) jest wykorzystywana do ujawnienia dynamiki komórkowej i interakcji głęboko w żywych, nienaruszonych tkankach. W tym artykule przedstawiono metodę obrazowania żywych komórek w mysim rdzeniu kręgowym. Technika ta jest wyjątkowo odpowiednia do analizy dynamiki neuronalnych komórek prekursorowych (NPC) po przeszczepie do rdzenia kręgowego ulegającego neurozapalnym zaburzeniom demielinizacyjnym. NPC migrują do miejsc uszkodzenia aksonów, namnażają się, różnicują w oligodendrocyty i uczestniczą w bezpośredniej remielinizacji. NPC są zatem obiecującą terapią leczniczą łagodzącą przewlekłe choroby demielinizacyjne. Ponieważ przeszczepione NPC migrują do uszkodzonych obszarów po brzusznej stronie rdzenia kręgowego, tradycyjne obrazowanie 2P w obrębie funkcji przyżyciowych jest niemożliwe, a przy użyciu metod barwienia histochemicznego dostępne były wcześniej tylko informacje na temat interakcji statycznych. Chociaż metoda ta została opracowana w celu zobrazowania przeszczepionych NPC w brzusznym rdzeniu kręgowym, można ją zastosować do licznych badań przeszczepionych i endogennych komórek w całym rdzeniu kręgowym. W tym artykule pokazujemy przygotowanie i obrazowanie rdzenia kręgowego ze wzmocnionymi aksonami wykazującymi ekspresję białka żółtej fluorescencji i przeszczepionymi NPC z ulepszoną ekspresją białka zielonej fluorescencji.
Mysie modele demielinizacji, w tym eksperymentalne autoimmunologiczne zapalenie mózgu i rdzenia (EAE) oraz wewnątrzczaszkowe zakażenie neuroadaptowanym wirusem zapalenia wątroby myszy (MHV), są doskonałymi narzędziami do badania szlaków molekularnych i interakcji komórkowych związanych z chorobą. Doprowadziły one do powstania i wsparły skuteczność terapii farmaceutycznych zatwierdzonych przez FDA, głównie ukierunkowanych na ustanie autoimmunizacji i stanu zapalnego1. Jednak gdy endogenna remielinizacja zakończy się niepowodzeniem, obecnie zatwierdzone terapie nie naprawiają skutecznie zmian demielinizacyjnych w ośrodkowym układzie nerwowym. Dlatego terapie skoncentrowane na naprawie na tym etapie choroby mają kluczowe znaczenie dla złagodzenia przewlekłych objawów i poprawy jakości życia. Ostatnio na pierwszy plan wysunęły się neuronalne komórki prekursorowe (NPC) jako potencjalna metoda terapii regeneracyjnej, która celuje w obszary zapalenia i demielinizacji. Kilka badań podkreśliło zdolność NPC do indukowania endogennej remielinizacji i bezpośredniego udziału w remielinizacji2-8. Ponieważ NPC biorą udział w bezpośredniej remielinizacji, konieczne jest zrozumienie ich kinetyki i interakcji z komórkami endogennymi po przeszczepie. Po przeszczepieniu NPC migrują brzusznie do obszarów uszkodzenia istoty białej, a następnie rostralnie i doogonowo względem miejsca przeszczepu5,9. Kinetyka migracji różni się w odpowiedzi na sygnały środowiskowe; NPC przeszczepieni do nieuszkodzonego rdzenia kręgowego mają większe prędkości niż NPC przeszczepieni do uszkodzonego rdzenia kręgowego6. Po okresie migracji przenoszone NPC namnażają się w dużym stopniu, w większym stopniu w uszkodzonym rdzeniu kręgowym niż w nienaruszonym rdzeniu kręgowym6. Wreszcie, większość NPC różnicuje się w oligodendrocyty i inicjuje bezpośrednią remielinizację4,6,9.
Zmiana zdemielinizowana jest złożona i może obejmować zróżnicowaną populację komórek na różnych etapach aktywacji. Na przykład aktywna zmiana w stwardnieniu rozsianym (SM) może obejmować znaczną populację aktywowanych limfocytów T, mikrogleju M1 i makrofagów M1, ale przewlekła cicha zmiana w stwardnieniu rozsianym może składać się głównie z reaktywnych astrocytów z niewielką liczbą komórek zapalnych10-13. Ze względu na różnorodność komórek efektorowych, obrazowanie dwufotonowe (2P) w mysich modelach demielinizacji jest niezwykle przydatnym narzędziem pomagającym zrozumieć lokalne interakcje komórkowe w obrębie zmiany. W stwardnieniu rozsianym i wielu szeroko stosowanych modelach badawczych stwardnienia rozsianego większość zmian znajduje się po brzusznej stronie rdzenia kręgowego, regionie niedostępnym do przyżyciowego obrazowania 2P ze względu na głębokość zmiany i wysoką zawartość lipidów w rdzeniu kręgowym. Aby obejść te problemy i zbadać interakcje komórka-komórka w obrębie zmian wzdłuż brzusznego rdzenia kręgowego, opracowaliśmy prosty preparat do obrazowania ex vivo 2P 6.
To badanie jest kontynuacją poprzedniej publikacji metod, która pokazała procedurę przeszczepiania NPC z ekspresją wzmocnionego białka zielonej fluorescencji (eGFP) do rdzenia kręgowego myszy po szczepie JHMV wywołanej demielinizacjąMHV 14. Pięciotygodniowe myszy są zakażone JHMV i przeszczepiane eGFP-NPC na poziomie klatki piersiowej 9 w 14 dniu po zakażeniu. Przedstawiony tutaj protokół zawiera szczegółowe instrukcje dotyczące ekstrakcji rdzenia kręgowego, przygotowania agarozy ex vivo i obrazowania przeszczepionych interakcji eGFP-NPC ze wzmocnionymi aksonami eksprymującymi żółte białka fluorescencyjne (eYFP). W tej procedurze wykorzystano myszy wykazujące ekspresję eYFP pod specyficznym dla neuronów promotorem Thy115. Tylko niektóre aksony wyrażają eYFP, co czyni go przydatnym do obrazowania pojedynczych aksonów. Tutaj pokazujemy rdzeń kręgowy usunięty po 7 dniach od przeszczepu; Jednak rdzeń kręgowy można pobrać w dowolnym momencie po przeszczepie. Podczas gdy pokazujemy interakcje NPC z uszkodzonymi aksonami, nasz protokół może być stosowany w połączeniu z genetycznymi markerami fluorescencyjnymi innych typów komórek do badania wielu interakcji komórkowych zachodzących w rdzeniu kręgowym myszy.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
UWAGA: Oświadczenie etyczne: Protokół postępowania ze zwierzętami został zatwierdzony przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt (IACUC) Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine, protokół #2010-2943.
1. Usunięcie rdzenia kręgowego
2. Przygotowanie rdzenia kręgowego do obrazowania
3. Obrazowanie 2P brzusznego rdzenia kręgowego
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Chociaż protokół obrazowania wypreparowanego rdzenia kręgowego może być stosowany do wizualizacji dowolnej fluorescencji w obrębie rdzenia kręgowego, nasze reprezentatywne wyniki demonstrują interakcje eGFP-NPC z aksonami eYFP. Najpierw przedstawiamy preparat osadzonego brzusznego rdzenia kręgowego na Rysunku 1A. Następnie pokazujemy konfigurację mikroskopu 2P oraz jego kluczowe komponenty na Rysunku 1B. Rysunek 2 prezentuje fluorescencję eGFP i eYFP w pojedynczym stosie...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Obrazowanie 2P w czasie rzeczywistym nienaruszonej tkanki jest wymagane do zbadania kinetyki i interakcji NPC po przeszczepie do zdemielinizowanego rdzenia kręgowego myszy. Obrazowanie 2P w trybie przyżyciowym jest powszechnie stosowane do określania dynamiki komórkowej po grzbietowej stronie rdzenia kręgowego u żywych myszy i było wykorzystywane do badania demielinizacji grzbietowej w chorobie demielinizacyjnej17-19. Ponieważ jednak przeszczepione NPC migrują do brzusznej istoty białej, która leży zbyt głębok...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają sprzecznych interesów.
Ta praca była częściowo wspierana przez National Institutes of Health (NIH) Granty R01 GM-41514 (dla M.D.C.), R39 GM-048071 (dla I.P.) i R01 NS-074987 (dla T.E.L.) oraz National Multiple Sclerosis Society (NMSS) Collaborative Center Research Award CA1058-A-8 (dla C.M.W., T.E.L. i M.D.C.), NMSS Grant RG4925, NIH Training Grant T32-AI-060573 (dla M.L.G.), Stypendium podoktorskie NMSS FG 1960-A-1 (dla J.G.W.) oraz finansowanie z Fundacji George'a E. Hewitta na rzecz Badań Medycznych (M.P.M.).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Isoflurane, USP | Piramal Critical Care, Inc | Nie dotyczy | |
| Drobne nożyczki | Fine Science Tools | 14060-09 | Ostre |
| ostrze skalpela #10 | Fine Science Tools | 10010-00 | |
| rękojeść skalpela | Fine Science Tools | 10003-12 | |
| Luer rongeurs | Fine Science Tools | 16001-15 | |
| Graefe kleszcze | Fine Science Tools | 11052-10 | |
| Nożyczki Vannas | Fine Science Tools | 15615-08 | |
| ostrze skalpela #11 | Fine Science Tools | 10011-00 | |
| RPMI-1640 | Gibco | 12-115F | |
| agaroza, niska temperatura żelowania | Sigma | A9414-25G | |
| Parafilm | Fisher Scientific | 13-374-12 | |
| Vetbond (klej tkankowy) | 3M | 1469SB | |
| 22 mm kwadratowe szkiełko nakrywkowe | Fisher Scientific | 12-547 | |
| 25-krotny obiektyw do zanurzania, 1,1 NA | Nikon | CFI Apo LWD 25XW | |
| Pojedynczy grzejnik liniowy | Warner Instruments | 64-0102 | |
| 520 nm jednokrawędziowy rozdzielacz wiązki | Semrock | FF520-Di02-25x36 | |
| Jednokrawędziowy dichroiczny rozdzielacz wiązki Brightline 560 nm | Semrock | FF560-FDi01-25x36 | |
| Lampy fotopowielacza Brightline Pompa | Hamamatsu | R928 | |
| C/L | Masterflex | 77122-22 | |
| Comar Instruments | 3501 | ||
| Chameleon Ultra Ti:Szafirowy laser | Coherent | N/A | |
| Slidebook 6 oprogramowanie | 3i | N/A | |
| Imaris 7.7 oprogramowanie | Bitplane | N/A |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.