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Imagens ao vivo de cérebros larvais de montagem d. melanogaster fornecem a oportunidade de observar divisões de células-tronco neurais assimétricas em condições próximas a um contexto fisiológico. A primeira parte do nosso protocolo introduz nossa abordagem sobre a dissecação de cérebros larvais. Como já dito13, um aspecto crítico da preparação é evitar danificar o cérebro. O aspecto mais desafiador disso é separar o cérebro dos discos imagináveis vizinhos sem puxar excessivamente o cérebro. Nossa abordagem para "cortar sem puxar" é realizar um movimento de moagem com as pontas de um par de fórceps, ou deslizar uma ponta de fórceps ao longo de duas outras pontas de fórceps segurando a conexão entre tecidos(Figura 1A) enquanto Lerit et al. descrevem movimentos semelhantes a serras com um pino dissecando. Aconselhamos o experimentador a tentar todas as abordagens e a adotar a mais adequada para si. Também sugerimos o uso de pontas de pipeta revestidas de BSA ou FCS em vez de ferramentas de dissecção para transferir cérebros isolados. O revestimento impede que os tecidos grudem no plástico e permite a transferência segura de tecidos, mantendo-os sempre completamente imersos, sem submá-los a uma possível deformação transitória, pois se apegam à ferramenta de dissecção durante a transferência. As pontas revestidas têm outras vantagens para permitir a transferência de vários cérebros ao mesmo tempo, o que é particularmente útil quando é fundamental controlar o tempo de residência das amostras dentro de um determinado meio; são adequados para a transferência de outros tecidos, mesmo os frágeis como, por exemplo, corpos de gordura; eles podem acomodar uma ampla gama de diferentes tamanhos de amostra usando pontas maiores ou cortando a extremidade da ponta.
Em seguida, este protocolo descreve o uso de coagulação de fibrinogênio para imobilizar cérebros larvais na tampa de um prato de cultura. Um cérebro é orientado dentro de uma gota de cultura média + Fibrinogen, após o qual a coagulação é induzida pela adição de Trombina. A formação de fibrina é gradual, proporcionando uma janela de tempo durante a qual a orientação da amostra pode ser ajustada, se necessário(Figura 2C). Se for necessária uma leve compressão da amostra - que aconselhamos no caso de cérebros larvais - ela também pode ser ajustada bem pressionando o coágulo mais ou menos perto da amostra durante as etapas 3.4.4 e 3.5.2. A principal vantagem deste fibrinogênio coagulando sobre o protocolo descrito em Lerit et al., em que os cérebros são montados entre uma membrana permeável a gás e uma mancha de cobertura, é a capacidade de substituir o meio de cultura durante a imagem ao vivo. Uma possível vantagem de usar uma membrana permeável a gás sobre nosso protocolo pode ser que ele fornece uma oxigenação ideal das amostras, que poderia ser mais limitada com nossa abordagem à medida que os cérebros são separados do ar pelo coágulo e algum meio. Por essa razão, embora não tenhamos avaliado o efeito da quantidade de cultura média dentro do prato de cultura, sugerimos limitar a quantidade de cultura média em cima dos coágulos, mantendo os coágulos completamente imersos.
Como a manipulação dos coágulos pode ser experimentalmente difícil e demorada, recomendamos que o experimentador primeiro pratique manipular coágulos sem amostras. Modulando o volume da queda do meio de cultura + Fibrinogênio na tampa, a concentração de Fibrinogen ou o volume e concentração de Trombina poderia ajudar a facilitar a preparação e poderia ser importante ao adaptar o protocolo a outros tipos de tecidos. Com experiência suficiente manipulando os coágulos, vários cérebros podem ser imobilizados em um coágulo, se necessário, embora complica o ajuste fino da orientação. Vários coágulos podem ser formados no deslizamento de tampas, permitindo, por exemplo, imagens de amostras de diferentes genótipos. Também é possível expor diferentes coágulos na mesma cobertura para diferentes meios culturais, embora tenha que ser tomado cuidado para nunca misturar as gotas do meio cultural que cobre os diferentes coágulos. Uma vez que os cérebros larvais estejam imobilizados e prontos para imagens ao vivo, aconselhamos seguir as recomendações de Lerit et al.13 para evitar fotodamagem excessiva. Só adicionamos a essas recomendações para não apenas manter os cérebros a 25 °C durante a imagem ao vivo com uma incubadora de estágio, mas também para pré-aqueça esta etapa por pelo menos 30 minutos antes do início da imagem. Em nossas mãos, não fazê-lo sistematicamente resulta em um forte foco à deriva.
Pode ser vantajoso em alguns contextos ser capaz de realizar microscopia correlacionada e corrigir e imunossuir uma amostra após a imagem viva. No entanto, uma limitação do uso de coágulos fibrinas é que é quase impossível isolar mecanicamente um cérebro de um coágulo sem danificá-lo. Uma possível maneira de superar essa limitação poderia ser desenvolver métodos para degradar coágulos fibrinas com Plasmin ou induzir a desmontagem do coágulo por adição de um peptídeo imitando os botões permitindo a polimerização fibrina28. Normalmente usamos coágulos fibrinos em amostras que variam de células únicas a tecidos longos de 200 μM, mas também poderíamos imobilizar com sucesso em coágulos e cérebros de imagem de abelhas adultas com mais de 3 mm de largura. O limite superior do tamanho da amostra que pode ser imobilizado em coágulos permanece a ser determinado. Da mesma forma, embora normalmente imagem amostras imobilizadas por 4 a 5 h, nós visualizamos com sucesso neuroblastos na cultura primária por até 3 dias, indicando que o coágulo pelo menos não interfere com a viabilidade a longo prazo. Pelo contrário, os coágulos podem facilitar a substituição regular do meio, requisito para imagens de longo prazo, sem a necessidade de dispositivos como bombas peristálticas para este fim. Embora não tenhamos medido os parâmetros de permeabilidade dos coágulos fibrinos, a natureza fibrosa em gel dos coágulos parece ser penetrável por moléculas permeáveis celulares. Descobrimos que Latrunculin A, Colcemid ou 1-NAPP1, ligantes HALO-tag e outros corantes padrão usados na biologia celular atingem as células no coágulo fibrina sem qualquer problema e até agora não encontraram moléculas que seriam retidas pelo coágulo, o que, no entanto, é uma possibilidade que precisa ser testada empiricamente.
Em conclusão, o uso de coágulos fibrinas fornece uma maneira confiável e relativamente fácil de implementar uma maneira de imobilizar tecidos vivos para imagens vivas. Além de sua utilidade em limitar a deriva lateral, a capacidade de mudar o meio cultural durante a imagem ao vivo tem se mostrado inestimável para nossa abordagem genética química para estudar a divisão celular assimétrica dos neuroblastos de D. melanogaster 21. Prevemos que essa técnica será benéfica para estudos em uma ampla gama de tecidos diferentes, particularmente se envolvem genética química ou, por exemplo, auto-rotulagem deproteínas 29.
Nossa macro MultiHyperStackReg conta com o plugin TurboReg ImageJ, que alinha quadros sucessivos ou fatias de uma pilha, e o plugin MultiStackReg ImageJ, que permite aplicar as transformações a outras pilhas. O MultiHyperStackReg simplesmente permite aplicar essas transformações a hiperséscimos (pilhas com pelo menos quatro dimensões). Como o uso do MultiHyperStackReg, como o descrevemos, requer muitas ações e pode ficar bastante demorado, também escrevemos a macro AutoHyperStackReg, que executa automaticamente todas as etapas descritas nas etapas 6.2 e 6.3. No entanto, ao contrário do MultiHyperStackReg, o AutoHyperStackReg atualmente não tem a possibilidade de calcular o alinhamento de uma pilha com base em uma sub-região desta pilha, uma opção que encontramos às vezes é crucial para um alinhamento satisfatório. Outra limitação do AutoHyperStackReg é que seu uso está restrito a traduções e não às outras transformações propostas pelo TurboReg e MultiStackReg, enquanto o MultiHyperStackReg pode se aplicar a um hiperstruo qualquer tipo de transformação caso o usuário precise. Futuras versões implementarão essas funções e estarão disponíveis no GitHub30. Finalmente, nossa macro de linhas rotativas fornece uma maneira fácil de medir rapidamente sinais corticais em lapsos de tempo, mesmo que o córtex mude sua posição ou orientação ao longo do tempo. Se seu modo de rastreamento ou seu modo de não rastreamento é mais adequado para análise depende da qualidade e consistência do sinal cortical. O modo de rastreamento é mais fácil de usar, pois o usuário não precisa considerar onde o córtex estará para cada ponto de tempo e pode acomodar grandes mudanças de posição e orientação ao longo do tempo. No entanto, só é adequado se o sinal cortical permanecer forte o suficiente para ser detectado durante todo o filme: uma falha em detectar qualquer outra coisa que não seja o córtex (por exemplo, um compartimento citoplasmático brilhante perto do córtex) pode comprometer a detecção para cada ponto de tempo seguinte (por exemplo, o compartimento citoplasmático se afasta do córtex e as linhas corticais podem segui-lo para o resto do lapso de tempo). O modo de não rastreamento não tem essa armadilha, pois a detecção é limitada à linha originalmente desenhada pelo usuário (por exemplo, um compartimento citoplasmônico brilhante pode fazer com que a detecção falhe por alguns pontos de tempo, mas à medida que o compartimento citoplasmônico se afasta da zona de detecção, a detecção adequada do córtex retoma), mas não se comporta bem se a posição córtex ou orientação mudar muito ao longo do tempo. O próximo recurso (que estará disponível no GitHub30) a ser desenvolvido para o modo de rastreamento será a opção de analisar apenas os pontos de tempo especificados e definir um ponto de tempo de referência (em vez do primeiro ponto de tempo) antes do qual e depois da qual a detecção será realizada, o que permitirá ao usuário pelo menos evitar pontos de tempo problemáticos.