Protokół przedstawia nowe narzędzie do uproszczenia obrazowania przyżyciowego za pomocą odwróconej mikroskopii konfokalnej.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Protokół przedstawia nowe narzędzie do uproszczenia obrazowania przyżyciowego za pomocą odwróconej mikroskopii konfokalnej.
Zrozumienie normalnych i nieprawidłowych zachowań komórek in vivo jest niezbędne do opracowania klinicznych interwencji udaremniających inicjację i postęp choroby. Dlatego tak ważne jest zoptymalizowanie metod obrazowania, które ułatwiają obserwację dynamiki komórek in situ, gdzie struktura i skład tkanek pozostają niezakłócone. Naskórek jest najbardziej zewnętrzną barierą organizmu, a także źródłem najczęstszych nowotworów u ludzi, a mianowicie raków skóry. Dostępność tkanki skórnej stwarza wyjątkową okazję do monitorowania zachowań komórek nabłonka i skóry właściwej u nienaruszonych zwierząt przy użyciu nieinwazyjnej mikroskopii przyżyciowej. Niemniej jednak to wyrafinowane podejście do obrazowania zostało osiągnięte przede wszystkim przy użyciu pionowych mikroskopów wielofotonowych, które stanowią istotną barierę wejścia dla większości badaczy. Badanie to przedstawia specjalnie zaprojektowaną, wydrukowaną w 3D wkładkę stolika mikroskopu, odpowiednią do stosowania z odwróconymi mikroskopami konfokalnymi, usprawniając długoterminowe przyżyciowe obrazowanie skóry ucha u żywych myszy transgenicznych. Wierzymy, że ten wszechstronny wynalazek, który może być dostosowany do marki i wybranego modelu mikroskopu odwróconego oraz przystosowany do obrazowania dodatkowych układów narządów, okaże się nieoceniony dla szerszej społeczności naukowej, znacznie zwiększając dostępność mikroskopii przyżyciowej. Ten postęp technologiczny ma kluczowe znaczenie dla pogłębienia naszej wiedzy na temat dynamiki żywych komórek w kontekście normalnym i chorobowym.
Mikroskopia przyżyciowe to potężne narzędzie, które pozwala na monitorowanie zachowań komórek w ich niezakłóconym środowisku in vivo. Ta unikalna metoda dostarczyła kluczowych informacji na temat wewnętrznego funkcjonowania złożonych układów narządów ssaków, w tym płuc1, brain2, liver3, gruczoł sutkowy4, intestine5 i skin6. Co więcej, podejście to ujawniło zmiany w zachowaniu komórek podczas rozwoju nowotworu7, gojenie się ran8,9, zapalenie10 i inne różne patologie in situ. W tym badaniu koncentrujemy się na zwiększeniu dostępności mikroskopii przyżyciowej do obrazowania żywej dynamiki nabłonka i zrębu w nienaruszonej skórze myszy. Zrozumienie zachowań komórek w skórze ssaków ma duże znaczenie kliniczne ze względu na niezwykłą zdolność regeneracyjną i rakotwórczą tej tkanki.
Obrazowanie przyżyciowe u myszy zostało wykonane głównie przy użyciu pionowych mikroskopów wielofotonowych ze względu na ich zdolność do dostarczania obrazowania w wysokiej rozdzielczości na głębokości tkanek >100 μm11,12. Niemniej jednak instrumentom tym brakuje wszechstronności i bardziej ogólnej dostępności odwróconych mikroskopów konfokalnych, które są bardziej przyjazne dla użytkownika i opłacalne, zapewniają możliwość obrazowania hodowanych komórek, nie wymagają całkowitej ciemności podczas akwizycji obrazu i są ogólnie bezpieczniejsze, wśród innych godnych uwagi zalet13,14. W tym badaniu prezentujemy nowe narzędzie, które znacznie zwiększa dostępność obrazowania przyżyciowego poprzez dostosowanie tego podejścia do odwróconych mikroskopów konfokalnych.
Tutaj prezentujemy wydrukowany w 3D niestandardowy projekt wkładki scenicznej, który zawiera kilka kluczowych funkcji ułatwiających stabilne, długoterminowe obrazowanie przyżyciowe skóry uszu myszy pod odwróconym mikroskopem konfokalnym (Rysunek 1, Rysunek 2, Rysunek 3, Rysunek 4, oraz Rysunek 5). Te specjalistyczne funkcje obejmują przesunięty otwór obiektywu, który pozwala na całkowite ułożenie ciała dorosłej myszy całkowicie płasko podczas obrazowania. Minimalizuje to zakłócenia wibracyjne ruchów ciała myszy podczas obrazowania i eliminuje potrzebę podawania ketaminy i ksylazyny w celu stłumienia oddechu, co często jest praktyką połączoną z obrazowaniem przyżyciowym6. Ponadto wsporniki narożne na wkładce prawidłowo ustawiają stożek nosowy izofluranu, aby wyrównał się z twarzą myszy, metalowy klips na ucho unieruchamia ucho myszy do specjalnie zbudowanego dysku nakrywkowego, a opcjonalna odłączana płytka grzewcza biofeedback w zamkniętej pętli leży równo z wkładką, aby utrzymać temperaturę ciała myszy podczas długich sesji obrazowania. Niestandardowy krążek szkiełka nakrywkowego, który zapewnia płaską powierzchnię niezbędną do płaskiego ułożenia głowy i ucha myszy, został wygenerowany w warsztacie mechanicznym poprzez usunięcie ścianek ogólnego naczynia do hodowli komórkowych zawierającego szkiełko nakrywkowe. Zastosowanie soczewki zanurzeniowej z 40-krotnym olejkiem silikonowym (apertura numeryczna 1,25 [N.A.], odległość robocza 0,3 mm) w połączeniu z dyskiem nakrywkowym i niestandardową wkładką sceniczną zapewnia obrazy o wysokiej rozdzielczości >50 μm w głąb skóry właściwej ucha.
Aby przetestować funkcjonalność tej nowej wkładki do stolika mikroskopu z odwróconym mikroskopem, przechwyciliśmy stosy z obejmujące wszystkie warstwy nabłonka naskórka w ciągu 3 godzin w uchu żywego transgenicznego K14-H2B-mCherry15 dorosłych myszy (jądra nabłonkowe w tej linii myszy zawierają czerwoną fluorescencyjną etykietę) (Rysunek 6A-A'). Uchwyciliśmy również stosy z obejmujące kilka warstw fibroblastów w skórze właściwej w ciągu 3-godzinnego kursu czasowego w uchu żywego transgenicznego Pdgfra-rtTA16; pTRE-H2B-GFP17 dorosła mysz (jądra fibroblastów w tej linii myszy zawierają zieloną fluorescencyjną etykietę po indukcji doksycykliny) (Rysunek 6B-D'). Nasze dane o wysokiej rozdzielczości wykazują stałą stabilność dzięki brakowi dryftu w płaszczyznach x, y i z, udowadniając w ten sposób skuteczność tego nowego narzędzia do obrazowania przyżyciowego do stosowania w mikroskopach odwróconych. Co ważne, wymiary tej wydrukowanej w 3D wkładki scenicznej można dostosować, zgodnie z opisem w Pliku Uzupełniającym 1, Pliku Uzupełniającym 2 i Pliku Uzupełniającym 3, aby pasowały do każdego mikroskopu odwróconego, a położenie otworu obiektywu można przesunąć w alternatywne miejsca we wkładce, aby lepiej dopasować się do obrazowania określonej tkanki i / lub modelu zwierzęcego będącego przedmiotem zainteresowania. Wynalazek ten może zatem umożliwić poszczególnym laboratoriom lub badaczom z dostępem konfokalnym do podstawowej placówki dostosowanie tego narzędzia do ich unikalnych potrzeb w zakresie obrazowania przyżyciowego, usprawniając w ten sposób ocenę różnorodnej biologii komórki in vivo.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
To badanie zostało przeprowadzone zgodnie z wytycznymi Emory University i Atlanta Veterans Affairs Medical Center i zostało zatwierdzone przez Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC).
1. Instalowanie wkładki do obrazowania na żywo na stoliku mikroskopu odwróconego
2. Konfiguracja izofluranu i przygotowanie myszy
3. Umieszczenie myszy na wkładce do obrazowania przyżyciowego
4. Zakończenie obrazowania
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Prawidłowy montaż wkładki do obrazowania żywych tkanek w odwróconym mikroskopie konfokalnym oraz odpowiednia orientacja transgenicznej myszy na wkładce są weryfikowane poprzez pozyskanie stosów z-stack z fluorescencyjnie znakowanej, żywej tkanki ucha w czasie ≥1 h, przy minimalnych dowodach na dryf w osiach x, y i z. Obrazy powinny być rejestrowane w stałych odstępach czasu (czas odstępu zależy od problemu biologicznego, siły sygnału fluorescencyjnego itp.), aby można było śledzić dynamikę komórek i dryf obrazu w czasie....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W niniejszej pracy prezentujemy nowe narzędzie, które ułatwia stabilne, długoterminowe obrazowanie przyżyciowe nienaruszonego nabłonka skóry myszy na odwróconych mikroskopach konfokalnych. Ten wynalazek jest wykonany z PLA, który jest najpowszechniejszym i najtańszym materiałem do druku 3D; wszystkie wewnętrzne koszty druku 3D dla tej wkładki wynoszą < 5 USD. Dwa oddzielne elementy wkładki (Rysunek 1, Plik uzupełniający 1 i Plik uzupełniający 2) można łatwo ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają do ujawnienia żadnych konfliktów interesów.
Dziękujemy Valentinie Greco za myszy K14-mCherry-H2B. Jesteśmy wdzięczni Warsztatowi Mechanicznemu Wydziału Fizyki Uniwersytetu Emory za wygenerowanie szklanych dysków nakrywkowych. Praca ta została sfinansowana przez Career Development Award #IK2 BX005370 od Departamentu ds. Weteranów Stanów Zjednoczonych BLRD Service dla LS, NIH Awards RF1-AG079269 i R56-AG072473 dla MJMR oraz I3 Emory SOM/GT Computational and Data Analysis Award dla MJMR.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Drukarka 3D | Qudi Tech | i-Fast | Wydruki 3D przy użyciu materiału PLA |
| 40x 1,25NA silikonowa soczewka obiektywowa | Nikon | ||
| AxR Laserowy skaningowy mikroskop konfokalny | |||
| VWR | 76337-046 | Aplikacja kremu/maści | |
| Hyklat doksycykliny | Sigma-Aldrich | D9891 | Indukuje znakowanie GFP jąder fibroblastów w Pdgfra-rtTA; Myszy pTRE-H2B-GFP |
| Śrubokręt płaski (2,5 mm) | Wkładka Affiix do stolika mikroskopu | ||
| z płaskim x 4 (#6-32) | Nikon | Wkładka śrubowa do stolika mikroskopu | |
| Naczynie do hodowli szkła | chemglass Nauki biologiczne | CLS-1811-002 | Zmodyfikowane przez usunięcie ścianek naczynia do użycia jako krążek nakrywkowy kompatybilny z wkładką na żywo; Dysk o szerokości 35 mm zawiera szklane szkiełko nakrywkowe o szerokości 20 mm; ścianki naczynia były usunięty przez warsztat mechaniczny |
| Kontroler płyty grzewczej | Physitemp | TCAT-2LV | Regulator temperatury zwierząt - niskie napięcie; Nasadka sondy analnej do monitorowania temperatury ciała myszy |
| Klucz imbusowy (1,5 mm) | Do regulacji dociskowych M3 | ||
| Klucz imbusowy (2,5 mm) | Dostosuj napięcie metalowego klipsa na ucho | ||
| Wkładka | |||
| do obrazowania przyżyciowegoIsoflurane | Med-Vet International | HPA030782-100uL | znieczulenia dla myszy |
| (lub taśma klejąca) | VWR | 10127-458 | Alternatywa dla metalowego klipsa na ucho do unieruchomienia ucha do szkiełka nakrywkowego |
| Metalowe | używane jako klips na ucho | ||
| Mysz: C57BL/6-Pdgfraem1(rtTA)Xsun/J | Laboratorium Jacksona | RRID: IMSR_JAX:034459 | Specyficzny dla fibrroblastu promotor napędzający indukowaną doksycykliną ekspresję rtTA |
| Mysz: K14-H2BPAmCherry | Dzięki uprzejmości dr Valentiny Greco z Uniwersytetu | Etykietuje jądra komórek nabłonka naskórka za pomocą mCherry; określane w tekście jako "K14-H2B-mCherry" | |
| Mysz: pTRE-H2B-GFP: STOCK Tg(tetO-HIST1H2BJ/GFP)47Efu/J | Laboratorium Jacksona | RRID: IMSR_JAX:005104 | Znakuje jądra fibroblastów za pomocą GFP w połączeniu z Pdgfra-rtTA i indukowane doksycykliną |
| Uniwersalna folia uszczelniająca | Glad | Enhance mouse warmth | |
| Optixcare | VWR | MSPP-078932779 | Smar do oczu |
| ustalające x 3 (M3; 6 mm) | Thorlabs | SS3M6 | Nasadka do modułu płyty grzewczej |
| Silikonowy olejek | Nakładany na 40x silikon obiektyw | ||
| Płyta grzewcza dla małych zwierząt | Physitemp | HP-4M | Dostarcza ciepło do zwierzęcia |
| Elektroniczny waporyzator Somnoflow o niskim przepływie | Kent Scientific | SF-01 | do znieczulenia myszy |
| Flinn | Scientific | AP1095 | Uszczelki krążka nakrywkowego do włożenia |
| Veet | |||
| Poduszka grzewcza z cyrkulacją wody | Stryker Medical | TP700 | do obrazowania po ożywieniu myszy |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.