O Comitê regional de Ética em Lund, Suécia, aprovou o estudo de acordo com o Ato relativo à Revisão Ética da Pesquisa Envolvendo Humanos. Os experimentos em animais foram realizados em estrita conformidade com a ética sueca dos experimentos em animais e aprovados pelos comitês de ética de Malmö e Lund. NOD imunodeficente de 6 a 8 semanas. (Cg)-Gt(ROSA)26Sortm4-Rag2-/- (NOD. Rosa-tomate. Os camundongos receptores rag2-/-foram utilizados como receptores para transplante de ilhotas humanas10.
1. Preparação de ilhotas para transplante
- Cultura ilhotas humanas em CMRL 1066 suplementadas com 10 mM HEPES, 2 mM L-glutamina, 50 μg/mL gentamicina, 0,25 μg/mL fungizone, 20 μg/mL ciproxfloxacina, 10 mM de nicotinamida (NIC) e soro humano inativado a 37 °C em 5% CO2 e ar umidificado até o transplante, como descrito anteriormente12.
NOTA: As ilhotas devem estar livres de tecido exócrino e não se tocarem na cultura. Os tecidos exócrinos parecem translúcidos.
- No dia do transplante, transfira a mídia cultural contendo as ilhotas para uma nova placa de Petri usando um conjunto de tubos aspiradores conectados a um capilar de vidro puxado.
NOTA: Alternativamente, use uma pipeta de 200 μL. Colorir a parte de trás da placa de Petri ajuda a tornar as ilhotas mais facilmente distinguíveis sob o microscópio estéreo.
- Usando um microscópio estéreo, escolha ~20-40 ilhotas por transplante e transfira para um tubo de 1,5 mL. Encha o tubo até o topo com mídia cultural da incubadora.
- Sele os tubos com filme de parafina e guarde no gelo até o transplante. Prepare uma quantidade adequada para o número de transplantes realizados.
- Alternativamente, certifique-se de que uma incubadora de CO2 esteja disponível na sala de cirurgia para manter ilhotas na cultura e escolhê-las imediatamente antes de cada transplante.
2. Preparação de equipamentos de transplante e mesa de cirurgia
NOTA: Todas as ferramentas cirúrgicas devem ser autoclavadas, e a mesa de cirurgia e os instrumentos desinfetados com 70% de álcool.
- Conecte um suporte de cabeça estereotaxic à anestesia através de uma máscara de nariz e ligue a almofada de aquecimento.
- Conecte uma seringa Hamilton gasosa à tubulação de polietileno e uma cânula de olho final sem cortes.
NOTA: Recomenda-se encher todas as peças com PBS antes da montagem. Verifique se há bolhas de ar presas e remova se estiver presente.
- Conecte a seringa hamilton firmemente à mesa (Figura 1a) ou uma base móvel(Figura 1e) e conecte a tubulação ao microscópio estéreo, com cânula pendurada para baixo (ou seja, posição de espera).
NOTA: Use fita cirúrgica, pois é fácil de remover e recolocar.
- Prepare uma seringa de 1 mL conectada a uma agulha de 30 G recheada com solução de buprenorfina de 0,1 mg/kg.
- Prepare uma seringa com PBS estéril. Alternativamente, use uma pipeta.
- Reserve uma gaiola de despertar limpa com lâmpada de aquecimento.
3. Anestesia e posicionamento de camundongos receptores para cirurgia
NOTA: Todos os animais foram criados e mantidos em um ambiente livre de patógenos nas instalações de animais da Universidade de Lund.
- Anestesiar o mouse em uma câmara cheia de 40% O2/60% N2/3% isoflurane e transferir o mouse anestesiado para a plataforma porta-cabeça em uma almofada de aquecimento quente(Figura 1a). Verifique a falta de reflexos do pedal.
NOTA: A anestesia isoflurane é o método preferido da anestesia para recuperação rápida após a cirurgia. A sala do microscópio deve ser devidamente ventilada para o uso de isoflurano.
- Coloque o focinho do mouse na máscara de anestesia conectada a 40% O2/60% N2/0,9%-1,5% máquina de anestesia isoflurane. Use o polegar e o dedo para levantar a cabeça ligeiramente e fixá-la usando as peças metálicas nas laterais. Certifique-se de que os fones de ouvido fixam a cabeça diretamente abaixo das orelhas. Injete 0,1 mg/kg de solução de buprenorfina subcutânea na parte de trás do mouse.
NOTA: Buprenorfina é usada como analgésico.
- Incline a cabeça para que o olho a ser operado esteja voltado para cima e fique perto do pesquisador.
- Retraia suavemente as pálpebras do olho para serem transplantadas usando fórceps contundentes, estoure o olho para fora e conserte livremente com um par de pinças. Certifique-se de que as pontas das pinças estejam cobertas com um tubo de polietileno preso à plataforma do porta-cabeça(Figura 1a, insira).
- Mantenha sempre os dois olhos molhados aplicando uma gota de PBS estéril no olho.
- Transfira as ilhotas humanas do tubo de 1,5 mL selado (seção 1) para uma placa de Petri com PBS estéril e certifique-se de que as ilhotas estejam próximas umas das outras para minimizar a quantidade de mídia de cultura celular transferida(Figura 1c).
- Pegue ~20-30 ilhotas na cânula do olho conectadas através de tubos de polietileno à seringa Hamilton.
NOTA: Tome o mínimo de líquido possível com as ilhotas.
- Pendure o tubo de cabeça para baixo e conecte-se ao microscópio estéreo(Figura 1d). Tape a tubulação cuidadosamente para deixar as ilhotas afundar até o final do tubo em direção à cânula.
4. Procedimento de transplante
NOTA: Este método foi descrito anteriormente para o transplante de ilhotas de camundongos6. Um procedimento ligeiramente modificado é apresentado aqui.
- Aperte as almofadas nas patas traseiras para ter certeza de que o mouse está dormindo.
- Aperte os fórceps que restringem o olho sem interromper o fluxo sanguíneo e aplique uma gota de PBS estéril no olho.
- Usando uma agulha de 25 G como bisturi, bisel para cima, penetrar cuidadosamente apenas metade da ponta na córnea e fazer uma única incisão lateral. Faça o buraco em um ângulo ascendente; o orifício sela mais facilmente após o transplante(Figura 1f).
- Levante cuidadosamente a córnea com a cânula pré-carregada com ilhotas e aplique lentamente ilhotas no olho. Evite a inserção da cânula na câmara anterior para evitar danos da íris, mas empurre cuidadosamente contra a abertura da córnea(Figura 1g). Retraia lentamente a cânula do ACE.
NOTA: Aponte para um volume de injeção de 3-8 μL. Se o volume for muito grande, ele vai expor o olho à pressão intraocular desnecessariamente alta e pode resultar em refluxo das ilhotas injetadas para fora da câmara anterior.
- Ao enfrentar dificuldades com a inserção das ilhotas devido ao aumento da pressão na câmara ocular, amplie o local da incisão reforçando o local de incisão lateral e reaplicando ilhotas.
NOTA: Ocasionalmente, bolhas de ar introduzidas podem ser usadas como suportes espaciais.
- Aplique gel ocular no olho, solte os fórceps de contenção dos olhos e deixe o rato na isoflurano na mesma posição por 8-10 minutos para deixar as ilhotas definidas.
- Remova as pórceps segurando a pálpebra e coloque a pálpebra de volta à sua posição normal.
- Retire o mouse do suporte da cabeça e transfira-o para uma gaiola de despertar.
- Quando o rato estiver acordado e em movimento, transfira-o de volta para a gaiola original e mantenha-o na carcaça dos animais até a varredura (pelo menos 5 dias são recomendados).
5. Imagem de ilhotas humanas implantadas por microscopia de 2 fótons
NOTA: Ter imagens de visão geral do olho usando um microscópio estereoscópico fluorescência(Figura 2a–c)4-5 dias após o transplante antes da imagem de 2 fótons é recomendado para localização das ilhotas de interesse. Evite conter o olho muito fortemente tão cedo após o transplante. Use imagens de 2 fótons de 6 a 7 dias após a transferência.
- Inicie o software de aquisição de imagens (ver Tabela de Materiais). No menu "Laser" ativar o laser Mai Tai (Power "ON") e no menu "Light Path" definir o comprimento de onda para 900 nm e aplicar uma potência laser de transmissão mínima começando com 5%-10% de potência laser (use controles deslizantes).
NOTA: Durante a varredura, ajuste a potência do laser conforme necessário.
- Coloque canais verdes, laranjas e vermelhos. Colete a luz de emissão simultaneamente em três detectores não pesquisados (NDD) usando um espelho dicrônico (LBF 760) e informações do filtro de emissão da seguinte forma: Vermelho/Angiosense 680, 690-730 nm; Verde/Autofluorescência, 500-550 nm; e Laranja/Tomate, 565-610nm (Figura 2d).
- Coloque o estágio do porta-cabeça no estágio do microscópio motorizado e conecte a máscara de gás ao tubo da máquina de anestesia e tubos conectados ao sistema de ventilação. Ligue a almofada de aquecimento.
- Anestesiar o mouse receptor, transferir para a plataforma do suporte principal, conter o olho para imagem e administrar a solução de buprenorfina conforme descrito acima (etapas 3.1-3.5).
- Ajuste os vapores isoflurane conforme necessário. Uma taxa de respiração de ~55-65 respirações por minuto (bpm) indica anestesia ideal. Se a anestesia for muito profunda, a taxa será de <50 bpm com respiração pesada ou ofegante; se muito leve, a taxa será >70 bpm com respiração superficial. Monitore cuidadosamente os ratos durante a anestesia por inspeção visual a cada 15 minutos.
NOTA: A anestesia varia de mouse para mouse, entre cepas de camundongos, e à medida que o tempo sob anestesia progride13.
- Administre gel ocular suficiente no olho como um líquido de imersão entre a córnea e a lente, permitindo que ele se acumule lentamente(Figura 2f, insira). Evite bolhas de ar.
NOTA: Recomenda-se a iluminação lateral com uma lâmpada de mangueira de metal flexível para ajustar o foco e localização de enxertos de ilhotas.
- Para visualizar os vasos sanguíneos, administre 100 μL do agente de imagem (por exemplo, Angiosense 680) por via intravenosa na veia traseira usando uma seringa de insulina descartável de 30 G.
- Em "Modo aquisição" ajuste o tamanho do quadro para 512 x 512 e a velocidade de varredura.
NOTA: As varreduras mais lentas (ou seja, o aumento do tempo de moradia) melhorarão a relação sinal-ruído.
- No menu "Canais" ajuste o Ganho Mestre para cada PMT em Volts para amplificar o sinal até que uma imagem seja vista na tela no modo de digitalização ao vivo. Quanto maior esse valor, mais sensível o detector se torna ao sinal e ao ruído.
NOTA: De preferência, mantenha valores entre 500-800 V.
- No menu "Z-stack" definir o início e o fim da pilha z movendo manualmente o foco para a parte superior do enxerto de ilhota. Salvar posição selecionando "Definir Primeiro". Mova-se para o último plano inferior que pode ser focado no enxerto de ilhota e salvar a posição selecionando"Set Last". Use um tamanho de passo z de 2 μm.
- Colete a pilha de imagens final clicando na guia "Iniciar experimento" e salvar como arquivo CZI de 8 bits (ou seja, formato Carl Zeiss).
6. Imagem de ilhotas humanas implantadas por microscopia confocal
NOTA: O volume total, a morfologia e a plasticidade das ilhotas transplantadas podem ser avaliados monitorando o sinal de dispersão in vivo em uma varredura separada (ou seja, faixa separada) pela detecção da luz do backscatter laser10.
- Pegue o divisor de feixe principal (ou seja, filtro LBF) e no diálogo "Light Path" configure uma faixa separada para imagens confocal. Escolha o laser argon com comprimento de onda de 633 nm e detecção no mesmo comprimento de onda que a luz laser. As pilhas Z são adquiridas com um tamanho de passo de 2-3 μm para sinal de luz backscatter.
- Reajuste as configurações de pilha de z para ter certeza de gravar toda a ilhota (ver passo 5.10).
- Adquira a pilha de imagens e salve como arquivo CZI de 8 bits.
7. Análise de imagem
NOTA: O software comercial (ver Tabela de Materiais) foi utilizado para esta etapa.
- Remoção da autofluorescência da ilhota (Figura 3b)
- Na aba "Processamento de imagem" escolha " Canalaritmética" e digite "ch1-ch2". Isso cria um novo canal 4 (ch 4); renomear como "Vasculatura".
NOTA: O canal Verde/Autofluorescência é subtraído do canal Vermelho/Angiosense.
- Repita a etapa anterior e digite "ch3-ch2" para criar um novo canal (ch 5); renomear como "Tomate (todos)".
NOTA: O canal Verde/Autofluorescência é subtraído do canal Laranja/Tomate.
- Definição de máscara de ilhota por desenho manual(Figura 3c)
- Crie uma nova superfície (símbolo azul) e no assistente escolha "Editar manualmente". Mantenha o ponteiro no modo "Selecionar" e na exibição 3D despresoar "Volume" (em Cena) para visualizar seções.
- Para facilitar a discriminação na fronteira de ilhéus, ative todos os canais, incluindo ch 1-ch 3.
NOTA: O canal Laranja/Tomate é útil para definir bordas de ilhotas pelo sinal da cápsula de tomate. Alternativamente, aumente a intensidade do canal para usar a autofluorescência de ilhotas multicanais e o sinal de fundo do detector como orientação.
- Na aba "Drawing" escolha "Contorno" e clique em "Desenhar" para começar a desenhar contornos ao redor da borda da ilhota começando na posição de fatia 1.
- Mova-se para uma nova posição de fatia e repita os contornos de desenho. Finalize com a última fatia na parte superior da ilhota e finalize clicando na guia "Criar superfície". Normalmente é suficiente para desenhar contornos a cada 10fatias.
- Segmentação de "Vasculatura de ilhotas" e fluorescência detomate ilhotausando máscara de ilhota(Figura 3d).
- Escolha o objeto "Máscara de Ilhota" previamente definido, vá para a guia de edição (símbolode lápis) e clique na guia "Máscara all", que abre uma nova janela.
- Escolha o canal anteriormente nomeado "Vasculatura" (ch 4) no menu suspenso da seleção do canal e ative as opções "Duplicate channel before applying mask", "Constant inside/outside", e defina voxels fora da superfície para "0.000", que cria um novo canal; renomear como "Vasculatura ilhota" (ch 6).
- Repita as etapas 7.3.1 e 7.3.2 e escolha o canal previamente criado "Tomate (todos)" (ch 5) no menu suspenso da seleção do canal para criar o novo canal; renomear como "Tomate ilhota" (ch 7).
- Renderização superficial de vasculatura de ilhotas (Figura 3e)
- Crie uma nova superfície no menu "Cena" e no assistente escolha "Criação automática".
- Defina o canal de origem para "Islet vasculatura" (ch 6) e escolha subtração de fundo. A estimativa automática do limiar pode ser ajustada se necessário. Compare com o canal de fluorescência que responde (por exemplo, misturando entrada/saída da guia de superfície recém-criada). Prossiga no mago.
- Opcionalmente, use filtros. Por exemplo, escolha "Volume" e ajuste o filtro (amarelo) na janela, que pode remover objetos de superfície selecionados. Termine o assistente e nomeie o novo objeto de superfície "Vasculatura de ilhota".
- Segmentação do sinal de fluorescência detomate ilhota(Figura 3f)
- No objeto de superfície "Islet vasculatura" criado anteriormente, vá para a guia de edição e clique na guia "Mascarar tudo", que abre uma nova janela.
- Escolha o canal anteriormente nomeado "Islet tomate" (ch 7) no menu de seleção do canal e defina voxels fora da superfície para "10.000", que cria o novo canal; renomear como "Vasculatura de tomate ilhota" (ch 8).
- Segmentação do sinal de fluorescência da" cápsulade tomate "(Figura 3g)
- Escolha "Channel Aithmetic's" na guia "processamento de imagem" e digite "ch7-ch8", criando o novo canal; renomear como "Cápsula de Tomate" (ch 9).
NOTA: O sinal de fluorescência de tomate deilhotaé subtraído do sinal total de fluorescência de" tomate ilhota".
- Renderização superficial de "Vasculatura de tomate ilhota" e "cápsula de tomate"(Figura 3h)
- Siga o passo 7.4, e no assistente escolha os canais de origem "Vasculatura de tomate ilhota" (ch 8) ou "Cápsula de Tomate" (ch 9) para criar novos objetos de superfície em conformidade.
- Renderização superficial da superfície total da ilhota(Figura 3i)
- Abra o arquivo backscatter da ilhota e crie uma nova superfície.
- No mago, escolha "Criação automática" e defina " Regiãode interesse".
NOTA: "Região de interesse" é usada para separar os sinais de múltiplas ilhotas e para definir a profundidade da ilhota a ser analisada (por exemplo, topo 75 μm).
- Em "Intensidade absoluta" ajuste o limiar, se necessário. O objeto de superfície pode ser clicado ligado ou desligado para cruzar com a intensidade correspondente do canal. Feche o feiticeiro.
- Quantificação (Figura 3j)
- Selecione um objeto de superfície criado no menu "Cena" e vá para a guia "Estatísticas".
- Para recuperar dados de volume detalhados no objeto de superfície selecionado, escolha a guia "Detalhada" e selecione "Valores específicos" e "Volume" no menu suspenso. Para recuperar um valor total de volume do objeto de superfície selecionado, vá para a guia "Detalhado" e escolha "Valores médios".