Tutaj prezentujemy dwie nowatorskie metodologie, psPACT i mPACT, do osiągnięcia maksymalnej przezroczystości optycznej i późniejszej mikroskopowej analizy unaczynienia tkanek w nienaruszonym całym OUN gryzonia.
Artykuł metodologiczny
Tutaj prezentujemy dwie nowatorskie metodologie, psPACT i mPACT, do osiągnięcia maksymalnej przezroczystości optycznej i późniejszej mikroskopowej analizy unaczynienia tkanek w nienaruszonym całym OUN gryzonia.
Od czasu opracowania CLARITY, bioelektrochemicznej techniki oczyszczania, która pozwala na trójwymiarowe mapowanie fenotypów w przezroczystych tkankach, powstało wiele nowatorskich metodologii oczyszczania, w tym CUBIC (czyste, niezakłócone koktajle obrazowania mózgu i analiza obliczeniowa), SWITCH (ogólnosystemowa kontrola czasu interakcji i kinetyki substancji chemicznych), MAP (powiększona analiza proteomu) i PACT (technika pasywnej przejrzystości), aby dalej rozwijać Rozszerzenie istniejącego zestawu narzędzi do analizy mikroskopowej tkanek biologicznych. Niniejsze badanie ma na celu ulepszenie i optymalizację oryginalnej procedury PACT dla szeregu nienaruszonych tkanek gryzoni, w tym całego ośrodkowego układu nerwowego (OUN), nerek, śledziony i całych zarodków myszy. Te nowatorskie techniki, określane jako psPACT (process-separate PACT) i mPACT (modified PACT), zapewniają wysoce skuteczne metody mapowania obwodów komórkowych i wizualizacji struktur subkomórkowych w nienaruszonych normalnych i patologicznych tkankach. W poniższym protokole przedstawiamy szczegółowy zarys krok po kroku, w jaki sposób osiągnąć maksymalny klirens tkanek przy minimalnym naruszeniu ich integralności strukturalnej za pomocą psPACT i mPACT.
Podstawowym celem badań naukowych i klinicznych jest osiągnięcie pełnego zrozumienia budowy i funkcji narządów; jednak niezwykle złożona natura organów ssaków często służy jako bariera do pełnego osiągnięcia tego celu1. CLARITY (Tisssue-hYdrogel, kompatybilny z przezroczystym lipidowym hybrydyzowanym akrylamidem, sztywnym obrazowaniem)2,3,4, który polega na zbudowaniu hybrydy hydrożelowej na bazie akrylamidu z nienaruszonych tkanek, osiąga optyczną klirens różnych narządów, w tym mózgu, wątroby i śledziony, zachowując jednocześnie ich integralność strukturalną5. W ten sposób projekt CLARITY umożliwił nie tylko wizualizację, ale także możliwość precyzyjnego przeanalizowania złożonych sieci komórkowych i morfologii tkanek bez konieczności przeprowadzania sekcji.
Aby osiągnąć klirens tkankowy, CLARITY wykorzystuje metody elektroforetyczne do usunięcia zawartości lipidów z dostępnej próbki. Podczas gdy w ramach projektu CLARITY zauważono, że wytwarza się fizycznie stabilne hybrydy tkankowo-hydrożelowe, badania wykazały, że zastosowanie metod elektroforetycznego oczyszczania tkanek (ETC) daje zmienne wyniki pod względem jakości tkanek, w tym brązowienia, uszkodzenia epitopów i utraty białka5,6. Aby rozwiązać te problemy, opracowano zmodyfikowane protokoły, takie jak PACT (PAssive Clarity Technique), który zastępuje leczenie ETC pasywną techniką delipidacji opartą na jonowym depilencie7,8,9. Pomimo osiągnięcia większej spójności wyników, PACT wymaga więcej czasu na uzyskanie maksymalnego klirensu. Co więcej, żadna z tych technik nie została jeszcze zastosowana do całej formy OUN lub w większych modelach gryzoni, takich jak szczury i świnki morskie.
Niniejsze badanie ma na celu rozwiązanie tych ograniczeń poprzez zaproponowanie nowych metodologii, psPACT (process-separate PACT) i mPACT (modified PACT), ułatwiających szybkie usuwanie całego OUN i narządów wewnętrznych zarówno w modelach mysich, jak i szczurzych10. W szczególności psPACT przetwarza tkanki w 4% akrylamidu i 0,25% VA-044 w dwóch oddzielnych etapach podczas tworzenia hydrożelu; mPACT zasadniczo obejmuje te same kroki, ale uzupełnia roztwór czyszczący na bazie SDS o 0,5% α-tioglicerolu jako kluczowy odczynnik. Obie techniki wykorzystują endogenny układ krążenia układowego i mózgowo-rdzeniowego, aby znacznie skrócić czas potrzebny do wytworzenia klirensu optycznego. Jako dowód słuszności zasady, demonstrujemy zastosowanie mikroskopii konfokalnej do analizy wzorców naczyń krwionośnych w oczyszczonych tkankach10.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie procedury zostały zatwierdzone przez odpowiednią komisję etyki badań w Yonsei University College of Medicine. Wszystkie zwierzęta doświadczalne są uśmiercane zgodnie z wytycznymi komitetu ds. opieki nad zwierzętami laboratoryjnymi w Yonsei University College of Medicine.
1. Przygotowanie odczynników
Uwaga: Paraformaldehyd (PFA), akryloamid i siarczan dodecylu sodu (SDS) są toksycznymi substancjami drażniącymi i dlatego powinny być używane w dygestoriach z odpowiednim sprzętem ochrony osobistej (PPE; fartuch laboratoryjny, rękawice, okulary ochronne).
2. Znieczulenie i chirurgia perfuzji
Uwaga: PFA i akryloamid są toksycznymi substancjami drażniącymi i dlatego powinny być używane w dygestorii z odpowiednimi środkami ochrony osobistej.
3. Cała perfuzja i sekcja szczura
Uwaga: PFA i akryloamid są toksycznymi substancjami drażniącymi i dlatego powinny być używane w dygestorii z odpowiednimi środkami ochrony osobistej.
UWAGA: Następujące pełne etapy perfuzji są podobne do protokołu użytego w poprzednim badaniu przez Woo et al. (2016)10,11.
4. Infuzja monomeru hydrożelowego i polimeryzacja ośrodkowego układu nerwowego szczura i myszy
Uwaga: Akrylamid, SDS, α-tioglicerol i PFA są substancjami drażniącymi i dlatego powinny być używane w dygestorium i z odpowiednim PEE.
5. Dopasowanie współczynnika załamania światła i barwienie immunologiczne oczyszczonego ośrodkowego układu nerwowego
UWAGA: nRIMS (Nycodenz-based Refractive Index Matching Solution) składa się z 0,8 g/ml proszku Nycodenz rozpuszczonego w 30 ml buforze zasadowym (0,01% azydku sodu i Tween-20 w 0,1 M PBS, pH 8,0). Zaleca się, aby roztwór umieścić w inkubatorze z wytrząsaniem o temperaturze 37 °C, aby umożliwić prawidłowe rozsolwatowanie proszku.
6. Przetwarzanie obrazu
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Generowanie przezroczystego modelu całego OUN przy użyciu zoptymalizowanych technik pasywnego czyszczenia
Optyczne usuwanie całych tkanek OUN myszy i szczurów zostało szybko osiągnięte przy użyciu różnych technik pasywnego oczyszczania (Rysunek 1). Schemat oczyszczania tkanek w czasie jest pokazany w Rysunek 2A. W przeciwieństwie do oryginalnej metody PACT, psPACT (process...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Podczas gdy pasywne, nieelektroforetyczne metody ekstrakcji zastosowane w PACT znacznie poprawiły spójność osiągniętą z poprzednimi metodami oczyszczania tkanek, takimi jak CLARITY 2,3,4,7,8, technika ta nadal ma kilka wad, z których najbardziej palącą jest czas wymagany do osiągnięcia maksymalnej przejrzystości tkanek 12. W niniejszym...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Ta praca była wspierana przez Brain Korea 21 PLUS Project for Medical Science, Yonsei University. Ponadto prace te były wspierane przez grant z National Research Foundation of Korea (NRF-2017R1D1A1B03030315).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Dodecylosiarczan sodu (SDS) | Affymetrix, Inc. | 75819 | Roztwór czyszczący |
| Nycodenz | Axia-Shield | 1002424 | roztwór nRIMS |
| 40% roztwór akryloamidu Bio | Rad Laboratories, Inc. | 161-0140 | Polimeryzacja (A4P0) |
| 2,2&ostrego;-azobis[2-(2-imidazolin-2-ylo)propanu] Dichlorowodorek | Wako Pure Chemical Industries, Ltd. | 017-19362 | Polimeryzacja (VA-044) |
| 1-Tioglycerol | Sigma-Aldrich | M1753-100ML | Roztwór czyszczący (mPACT) |
| Tween-20 | Georgiachem | 9005-64-5 | Roztwór nRIMS |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787-50ML | Barwienie immunologiczne |
| Albumina surowicy bydlęcej (BSA) | Bovogen | BSA100 | Heparyna barwienia immunologicznego |
| Merck Millipore | 375095 | Perfusion (PBS) | |
| Roztwór azydku sodu | Sigma-Aldrich | S2002-25G | nRIMS |
| przeciwciało PECAM-CD31 | Cruz Biotechnology Inc. | sc-28188 | Immuno Staining |
| Goat anty-króliczo-IgG Cy3 fluorescencyjny koniugat | Jackson ImmunoResearch Inc. | 111-165-003 | Barwienie immunologiczne |
| 4% paraformaldehyd | Tech & Innowacja | BPP-9004 | Perfuzja, polimeryzacja |
| 20X sól fizjologiczna buforowana fosforanem (pH 7,4) | Tech & Innowacja | BPB-9121 | Perfuzja, bufor |
| 10 ml striptizerka | Coatar | 4488 | Probówka do przenoszenia roztworu |
| 50 ml | Falcon | 352070 | Probówka czyszcząca |
| 35 mm Naczynie do hodowli komórkowych | SPL | 20035 | Obrazowanie |
| Naczynie konfokalne | SPL | 211350 | Obrazowanie |
| 1 ml strzykawka | Korea vaccine Co., Ltd | 26G 1/2 | Znieczulenie |
| Strzykawka 50 ml | Korea vaccine Co., Ltd | 21G1 1/4 | Perfusion |
| Akrylamid | Sigma-Aldrich | A3553 | Polimeryzacja (A4P0) |
| Papier Whatman 3MM | Sigma-Aldrich | Z270849 | Bibuła do usuwania żelu |
| Mikroskop konfokalny | Obrazowanie Zeiss | LSM780 | |
| Oprogramowanie ZEN lite | Obrazowanie Zeiss | ZEN 2012 | |
| Pompa perystaltyczna | Longerpump | BT100-1F | Perfusion |
| EasyGel | Lifecanvas Technologies | EasyGel | System hybrydyzacji żelu tkankowego |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie