É necessária uma assinatura do JoVE para visualizar este conteúdo. Faça login ou inicie seu teste gratuito.

Artigo de método

Imagem Química Bioortogonal do Metabolismo Celular Regulado por Aminoácidos Aromáticos

1.9K visualizações

DOI:

10.3791/65121

12 de maio de 2023

* These authors contributed equally

Neste artigo

Resumo

Apresentamos um protocolo para visualizar diretamente as atividades metabólicas em células reguladas por aminoácidos usando microscopia Raman estimulada de espalhamento Raman estimulado com óxido de deutério (água pesada D2O) (DO-SRS), que é integrada à microscopia de fluorescência por excitação de dois fótons (2PEF).

Resumo

Aminoácidos aromáticos essenciais (AAAs) são blocos de construção para sintetizar novas biomassas em células e sustentar funções biológicas normais. Por exemplo, um suprimento abundante de AAAs é importante para que as células cancerosas mantenham seu rápido crescimento e divisão. Com isso, há uma demanda crescente por uma abordagem de imagem altamente específica, não invasiva, com preparação mínima da amostra para visualizar diretamente como as células aproveitam os AAAs para seu metabolismo in situ. Aqui, desenvolvemos uma plataforma de imagem óptica que combina sondagem de óxido de deutério (D2O) com espalhamento Raman estimulado (DO-SRS) e integra DO-SRS com fluorescência de excitação de dois fótons (2PEF) em um único microscópio para visualizar diretamente as atividades metabólicas das células HeLa sob regulação AAA. Coletivamente, a plataforma DO-SRS fornece alta resolução espacial e especificidade de proteínas e lipídios recém-sintetizados em unidades únicas de células HeLa. Além disso, a modalidade 2PEF pode detectar sinais de autofluorescência de nicotinamida adenina dinucleotídeo (NADH) e Flavina de forma livre de marcação. O sistema de imagem aqui descrito é compatível com modelos in vitro e in vivo , o que é flexível para vários experimentos. O fluxo de trabalho geral deste protocolo inclui cultura celular, preparação de meios de cultura, sincronização celular, fixação celular e imagem de amostra com as modalidades DO-SRS e 2PEF.

Introdução

Sendo aminoácidos aromáticos essenciais (AAAs), fenilalanina (Phe) e triptofano (Tryp) podem ser absorvidos pelo organismo humano para sintetizar novas moléculas para sustentar funções biológicas normais1. Phe é necessário para a síntese de proteínas, melanina e tirosina, enquanto Tryp é necessário para a síntese de melatonina, serotonina, e niacina 2,3. No entanto, o consumo excessivo desses AAAs pode regular o alvo mamífero da via da rapamicina (mTOR), inibir a proteína quinase ativada por AMP e interferir no metabolismo mitocondrial, alterando coletivamente a biossíntese de macromoléculas e levando à produção de precursores malignos, como espécies reativas de oxigênio (EROs) em células saudáveis 4,5,6. A visualização direta da dinâmica metabólica alterada sob regulação excessiva do AAA é essencial para entender o papel dos AAA na promoção do desenvolvimento do câncer e do crescimento de células saudáveis 7,8,9.

Os estudos tradicionais de AAA baseiam-se na cromatografia gasosa (GC)10. Outros métodos, como a ressonância magnética (RM), têm resoluções espaciais limitadas, dificultando a análise celular e subcelular de amostrasbiológicas11. Recentemente, a dessorção/ionização a laser assistida por matriz (MALDI) foi desenvolvida para elucidar o papel dos AAAs na síntese lipídica e proteica na proliferação do câncer com biomarcadores não invasivos12,13,14. No entanto, essa técnica ainda sofre com profundidades de imagem rasas, baixa resolução espacial e preparação extensa da amostra. Em nível celular, isótopos estáveis não tóxicos, como nitrogênio-15 e carbono-13, podem ser rastreados com imagens multiisótopos e espectrometria de massa de íons secundários em nanoescala para entender sua incorporação em macromoléculas. No entanto, esses métodos são destrutivos para amostras biológicas vivas15,16. A microscopia de força atômica (MFA) é outra técnica poderosa que pode visualizar a dinâmicametabólica17. A lentidão da varredura durante a aquisição de AFM, por outro lado, pode causar distorção da imagem do resultado da deriva térmica.

Desenvolvemos uma modalidade de imagem biortogonal não invasiva acoplando microscopia de espalhamento Raman estimulado sondado com óxido de deutério (D2O) e microscopia de fluorescência de excitação de dois fótons label-free (2PEF). Esta modalidade alcança alta resolução espacial e especificidade química na obtenção de imagens de amostras biológicas 18,19,20,21,22,23,24. Este protocolo introduz as aplicações de DO-SRS e 2PEF para examinar a dinâmica metabólica de lipídios, proteínas e alterações da razão redox durante a progressão do câncer. Sendo a D2O uma forma isotópica estável da água, as biomoléculas celulares podem ser marcadas com deutério (D) devido à sua rápida compensação com a água corporal total nas células, formando ligações carbono-deutério (C-D) através da troca enzimática21. As ligações C-D em macromoléculas recém-sintetizadas, incluindo lipídios, proteínas, DNA/RNA e carboidratos, podem ser detectadas na região silenciosa celular do espectro Raman 20,21,22,25,26,27. Com dois pulsos de laser sincronizados, ligações C-D de lipídios e proteínas recém-sintetizados podem ser exibidas em células individuais via imagem hiperespectral (HSI) sem extraí-las ou marcá-las com agentes citotóxicos. Além disso, a microscopia SRS tem a capacidade de construir modelos tridimensionais (3D) de regiões selecionadas de interesse em amostras biológicas, capturando e combinando um conjunto de imagens transversais22,26. Com imagens volumétricas hiperespectrais e 3D, DO-SRS pode obter distribuições espaciais de macromoléculas recém-sintetizadas em células únicas, juntamente com o tipo de organelas que facilitam o processo de promoção do crescimento do câncer sob regulação doAAA22. Além disso, usando 2PEF, podemos obter sinais de autofluorescência de Flavina e nicotinamida adenina dinucleotídeo (NADH) com alta resolução, profundidade de penetração profunda e danos de baixo nível em amostras biológicas21,23,24. Sinais de autofluorescência de flavina e NADH têm sido utilizados para caracterizar a homeostase redox e a peroxidação lipídica em célulascancerosas22,26. Como tal, não só o acoplamento de DO-SRS e 2PEF fornece análise subcelular da dinâmica metabólica regulada por AAA em células cancerosas com alta distribuição espacial, informações de especificidade química e preparação mínima de amostras, mas o método também reduz a necessidade de extrair ou rotular moléculas endógenas com reagentes tóxicos. Neste protocolo, apresentamos primeiramente os procedimentos de preparação de D2O e aminoácidos, bem como cultura de células cancerígenas. Em seguida, mostramos os protocolos de imagem DO-SRS e imagem por 2PEF. Finalmente, apresentamos os resultados representativos da imagem SRS e 2PEF, que demonstram alterações metabólicas de lipídios e proteínas reguladas por AAA e alterações na razão redox em células cancerosas. Uma ilustração detalhada do processo é destacada na Figura 1.

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Protocolo

1. Preparação da mídia

  1. Preparar 10 mL de AAAs controle e excesso em meio Eagle modificado (DMEM) de Dulbecco contendo 50% D2O.
    1. Para o meio controle, medir e misturar 10 mg de pó de DMEM com 4,7 mL de água bidestilada (ddH2O) em um tubo cônico de 15 mL. O pó de DMEM contém todos os aminoácidos em concentrações padrão. Vórtice completamente e inverta o tubo para garantir que a solução esteja bem misturada. Adicionar 4,7 mL de D2O, 0,5 mL de soro fetal bovino (SFB a 5%) e 0,1 mL de penicilina/estreptomicina (1%). Vórtice completamente e inverta o tubo para garantir que a solução esteja bem misturada.
    2. Para o meio de tratamento 15x Phe, medir e misturar 10 mg de DMEM em pó com 4,7 mL de ddH2O, 0,5 mL de FBS (5%) e 0,1 mL de penicilina/estreptomicina (1%) em um tubo cônico de 15 mL. Vórtice completamente e inverta o tubo para garantir que a solução esteja bem misturada. Adicionar o excesso de pó de Phe na concentração de 924 mg/L ao meio. Vórtice completamente e inverta o tubo para garantir que a solução esteja bem misturada.
    3. Para o meio de tratamento Tryp 15x, medir e misturar 10 mg de pó de DMEM com 4,7 mL de ddH2O, 0,5 mL de FBS (5%) e 0,1 mL de penicilina/estreptomicina (1%) em um tubo cônico de 15 mL. Vórtice completamente e inverta o tubo para garantir que a solução esteja bem misturada. Adicione o excesso de Tryp pó a uma concentração de 224 mg/L ao meio. Vórtice completamente e inverta o tubo para garantir que a solução esteja bem misturada.
    4. Adicionar metionina e treonina a 30,0 mg/mL e 95,0 mg/mL, respectivamente, a todos os tubos cônicos das etapas anteriores. Vórtice completamente e inverta o tubo. Não é necessário adicionar piruvato de sódio aos meios de cultura.
    5. Filtrar o meio de controle e tratamento com um filtro de seringa de 25 mm com filtros de membrana de polietersulfona de 0,22 μm.
    6. Selar todos os tubos cônicos contendo mídia com parafilme e armazenar a 4 °C por até 3 semanas. Antes de tratar as células com meio, aqueça todos os meios a 37°C.
      NOTA: Os reagentes em pó e líquidos devem ser medidos e combinados com base no volume total dos meios de tratamento e controle.

2. Preparação da amostra celular

  1. Manter células de câncer cervical (HeLa) em um frasco de cultura (ou seja, T10, T25, etc.) usando DMEM padrão suplementado com FBS a 10% e penicilina/estreptomicina a 1% a 37 °C e dióxido de carbono (CO2) a 5%.
  2. Sub-cultivar as células HeLa na proporção de 1:10 até atingir 80% ou mais de viabilidade celular.
  3. Uma vez que as células atinjam 80% ou mais de confluência, proceda à semeadura de 2 x 105 células por poço em uma placa de 24 poços usando DMEM suplementado com SFB a 0,5% e penicilina/estreptomicina a 1%.
    1. Antes da semeadura celular, prepare uma placa de 24 poços com laminina, esterilizada, poli-d-lisina, laminina, laminina, lamínica, com 12 mm de diâmetro. Submergir as lamínulas em etanol 70% e secar suavemente usando lenços sem fiapos. Coloque as tampas limpas nos poços apropriados da placa.
    2. Quando as células atingirem 80% de confluência na etapa 2.2, lavá-las uma vez com 1x solução salina tamponada com fosfato (PBS) sem íons magnésio e cálcio.
    3. Adicionar tripsina a 0,25% para dissociar as células aderentes do frasco e incubar a 37 °C e 5% CO2 por 3 min.
    4. Adicionar DMEM suplementado com FBS a 10% e penicilina/estreptomicina a 1%, pipetar suavemente para cima e para baixo e coletar as células por centrifugação a 300 x g à temperatura ambiente (TR) por 3 min.
    5. Ressuspender as células em DMEM suplementado com SFB a 0,5% e penicilina/estreptomicina a 1%.
    6. Conte as células usando um hemocitômetro, microscópio de luz e azul de tripano e semeie uma densidade de 2 x 105 células por poço de uma placa de 24 poços. Como alternativa, um contador de células automatizado pode ser usado para contar as células.
    7. Devolver as células à incubadora a 37 °C e 5% de CO2 e agitar suavemente a placa para distribuir as células uniformemente.
  4. Após 8 h, substituir o meio de cultura antigo por meios de Tryp 50% D 2 O/excesso de Phe ou50% D2O/excesso de Tryp. Retornar as células à incubadora a 37 °C e 5% CO2 por 36 h.
  5. Após 36 h, fixar as células em lâminas de microscópio.
    1. Antes da fixação, prepare as lâminas do microscópio com espaçadores de imagem de 9 mm de diâmetro e coloque 15 μL de PBS 1x suplementado com íons cálcio e magnésio.
    2. Enxaguar as células com 1x PBS suplementado com íons cálcio e magnésio.
    3. Adicionar 0,5 mL de solução de paraformaldeído (PFA) sem metanol a 4% e deixar a placa sob a capa de biossegurança por aproximadamente 15 min.
    4. Aspirar a solução de PFA e enxaguar com 1x PBS suplementado com íons cálcio e magnésio duas vezes.
    5. Adicionar 1,5 mL de 1x PBS suplementado com íons cálcio e magnésio em cada poço.
    6. Use pinças estéreis para agarrar suavemente as tampas de cada poço. Inverter e colocar o lado que contém células das tampas nos espaçadores de imagem para entrar em contato com o PBS preparado na etapa 2.5.1. Certifique-se de que o lado que não contém células está exposto ao ar.
    7. Usando esmalte transparente, sele a camada externa da lamínula com o espaçador de imagem.
  6. Conservar as lâminas do microscópio a 4 °C quando não estiver a efectuar imagens por imagem.

3. Medida por espectroscopia Raman espontânea (Figura 2)

  1. Utilizar microscópio Raman confocal para obtenção de espectros Raman espontâneos (Figura 2A).
  2. Ligue o laser girando a chave para a posição ON .
  3. Clique duas vezes no ícone do software LabSpec6 para abrir o software de aquisição.
  4. Coloque a amostra biológica no porta-amostras diretamente abaixo da lente objetiva.
  5. No software, clique no ícone Câmera para ligar a câmera de vídeo.
  6. Ajuste o plano de foco para identificar uma região de interesse com a lente objetiva de 50x. Mova o joystick para controlar a conversão da plaina do estágio XY e gire o joystick para alterar a profundidade de foco.
  7. Depois de escolher a posição para medição, mude para a lente objetiva de 100x com 40 mW de potência de excitação. Clique no ícone vermelho Parar para desligar a câmera de vídeo.
  8. Selecione uma grade de 1800 linhas/mm e defina a faixa de aquisição de 400 cm-1 a 3.150 cm-1.
  9. Defina o Tempo de Aquisição para 90 s, o Acúmulo para 3 e o Binning para 4 para o menor ruído e espectro mais preciso.
    NOTA: Esses parâmetros de imagem podem ser otimizados para se ajustar ao experimento.
  10. Clique no ícone de seta para ativar a exibição em tempo real.
  11. Ajuste o deslocamento Raman (cm-1) para um valor de escolha para ajustar o plano de foco.
    OBS: Neste experimento, o laser Raman foi focalizado nas gotículas lipídicas, que continham uma alta concentração de ligações CH2 . Portanto, um desvio Raman de 2.850 cm-1 que correspondesse aos modos de alongamento da ligação CH2 foi selecionado para o propósito.
  12. Ajuste o plano de foco com o joystick para otimizar a melhor relação sinal-ruído.
  13. Depois de escolher o plano de foco, clique no ícone vermelho Parar para uma exibição em tempo real.
  14. Selecione o ícone Círculo para iniciar a aquisição de espectro.
  15. Uma vez que a região celular é tomada, use o mesmo plano de foco para medir o fundo com PBS. Subtraia o espectro de fundo de cada espectro alvo subcelular usando um aplicativo de software de computador separado, como o Origin (Figura 1B).

4. Experimentos de imagem com 2PEF e SRS

NOTA: Descrições detalhadas do alinhamento do laser SRS podem ser encontradas em um relatório anterior28. Este protocolo concentra-se na operação de um sistema multimodal de imagens SRS e 2PEF (Figura 2C, D).

  1. Clique em Iniciar para aquecer o laser.
  2. Siga a ordem para definir os interruptores principais da unidade de controle e o monitor ligado: 1) pressione o interruptor principal da caixa de controle IX3-CBH para On, 2) pressione o interruptor principal do controlador do painel de toque para On, 3) pressione o interruptor principal do adaptador AC da fonte de alimentação para LD OBIS 6 Laser Remote conectado ao combinador laser principal FV31-SCOMB para One 4) pressione o interruptor principal do adaptador AC da fonte de alimentação para LD OBIS 6 Laser Remote conectado ao combinador sublaser FV31-SCOMB para On.
  3. Pressione os interruptores principais do detector de fotodiodo Si e do amplificador de bloqueio On.
  4. Defina o feixe de Stokes em 1.031 nm, a largura de pulso em 6 ps e a taxa de repetição em 80 MHz.
  5. Acoplado ao microscópio, ajuste o sistema picoEmerald fornecido com o feixe de bomba sincronizado com um comprimento de onda ajustável de 720-990 nm, uma largura de pulso de 5-6 ps, e uma taxa de repetição de 80 MHz. O poder de excitação médio da bomba e do Stokes é de 450 mW. Otimize o poder de excitação para minimizar os fotodanos para a amostra.
  6. Use um condensador de óleo de alta abertura numérica (NA) (ou seja, 1,4 NA) para coletar os Stokes e feixes de bomba onde a amostra é montada emitindo algumas gotas no condensador.
  7. Monte a amostra sobre o óleo e coloque uma gota de água grande em cima da lâmina do microscópio onde a amostra é fixada. Isso é para a lente objetiva de imersão em água.
  8. Ajuste o amplificador de bloqueio para 20 MHz. Processe a imagem agora usando o módulo de software de super-resolução.
  9. Selecione 512 pixels x 512 pixels e 80 μs/pixel para o tempo de permanência.
  10. Uma vez que a região celular desejada esteja focada corretamente, adquira a imagem. Usando o software de aquisição do microscópio, salve as imagens como um arquivo gráfico .oir da Olympus.
  11. Adquira uma imagem de fundo a 1.900 cm-1 e subtraia-a de todas as imagens celulares.
  12. Para realizar imagens com PFE2, use o mesmo laser de picossegundo ajustável e ajuste a autofluorescência livre de Flavina e NADH para 800 nm e 780 nm, respectivamente.
  13. Use um cubo de filtro de 460 nm/515 nm para coletar a emissão retroespalhada de autofluorescência de Flavin e NADH.
  14. Ajuste o tempo de permanência para 8 μs/pixel e o tamanho do pixel para 512 pixels x 512 pixels. Defina o parâmetro de potência do obturador a laser para 150 mW.
  15. Para reconstrução de imagens 3D, ajuste a perda Raman estimulada para 2.850 cm-1 (797 nm).
  16. Uma vez que as células individuais desejadas tenham sido identificadas, registre o laser para escanear a partir do plano de foco superior para detectar as camadas superior e inferior dessas células.
    Observação : modelos 3D são gerados e salvos como arquivos .oir.

5. Análise de espectros e imagens

  1. Análise de espectros
    1. Use o software Origin ou outros aplicativos relevantes para subtrair o espectro de fundo de todos os espectros de destino subcelulares.
    2. Use as operações de modelagem matemática do MATLAB para processar os espectros Raman com as funções integradas do software. Python também pode ser usado para processamento de espectros.
      1. O pré-processamento espectral começa com a conversão dos arquivos em uma matriz. Os espectros são interpolados a cada centímetro recíproco.
      2. Para validação, represente graficamente os dados brutos. Execute a correção de linha de base nos espectros brutos usando a função interna msbackadj no MATLAB. Em resumo, a função interna estima os pontos da linha de base em valores de unidade de separação identificados pelos usuários e retorna a distância entre as janelas adjacentes. A partir dos pontos basais, estime e desenhe uma linha de regressão. Aplique Suavização para suavizar a linha de regressão para subtrair a linha de base de cada espectro bruto individual.
      3. Realizar a normalização min-max dividindo a intensidade Raman da proteína a 2.930 cm-1 pela intensidade de cada deslocamento Raman. O sinal de 2.930 cm-1 é tipicamente a maior intensidade no espectro Raman. Com essa normalização, o valor máximo é transformado em 1, enquanto o valor mínimo é transformado em 0. Todos os outros valores são transformados em um decimal entre 0 e 1.
      4. Faça a média dos espectros individuais da mesma condição em um único espectro para reduzir o ruído.
    3. Uma vez processado, use aplicativos, como o Origin, para exibir todos os espectros simultaneamente. Os picos exibidos nos espectros representam uma ligação química específica ou grupo funcional.
  2. Análise de imagens 3D de gotículas lipídicas
    1. Use o software FIJI-ImageJ para processar todas as imagens 3D
    2. Execute as funções Filtros de passagem de banda e Suavização para as pilhas de imagens 3D.
    3. Para análise de imagens 3D, atribua cada gota lipídica a um escore esférico calculado medindo-se a distância entre seu centro de massa e a superfície. Compare cada escore esférico com um escore esférico de uma esfera perfeita no mesmo plano euclidiano. Descarte gotículas lipídicas com baixos escores esféricos e avalie as gotículas lipídicas remanescentes quanto ao seu volume e contagens.
    4. Analisar o volume e a contagem de gotículas lipídicas entre diferentes tratamentos para obter significância estatística em um software estatístico apropriado. Aqui, o GraphPad Prism foi usado.
  3. Análise de imagens hiperespectrais 2D
    1. Use o software FIJI-ImageJ para processar todas as imagens hiperespectrais 2D.
    2. Selecione o canal de 2.930 cm-1 para criar uma imagem de máscara que contenha valores 0 e 1. Atribua o plano de fundo a 0 e a região celular a 1.
    3. Subtrair o canal de proteína marcada com deutério (2.175 cm-1) para o canal de fundo (1.900 cm-1) para remover os efeitos fluorescentes.
    4. Divida o canal de proteína marcada com deutério resultante pelo canal de proteína (2.930 cm-1) para obter imagens ratiométricas da taxa de turnover proteico.
    5. Em seguida, multiplique a imagem da máscara feita na etapa 5.3.2 pelas imagens ratiometric para remover quaisquer ruídos de fundo restantes. Como resultado, um fundo escuro é gerado em cada imagem ratiométrica.
    6. Use a ferramenta Freehand Selection no FIJI-ImageJ para segmentar e calcular manualmente as intensidades de pixel exibidas em células individuais. As intensidades de pixel correspondem às concentrações da ligação química que está sendo visualizada.
    7. Analise as intensidades de pixel para obter significância estatística em um aplicativo de software estatístico apropriado. Aqui, o GraphPad Prism foi usado. Repita essa análise com o restante da análise ratiométrica.

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Resultados

A adição do excesso de AAAs em concentrações de 15x aos meios de cultura celular contendo 50% D2O produziu bandas Raman C-D distintas de lipídios e proteínas recém-sintetizados em células HeLa (Figura 2B). Experimentos anteriores foram realizados com diferentes níveis de concentração, como 2x e 5x, e embora os dados não sejam apresentados, a concentração de 15x produziu as mais distintas bandas Raman C-D de lipídios e proteínas recém-sintetizados. Especificamente, investigando got...

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Discussão

DO-SRS e 2PEF têm sido aplicados para investigar a dinâmica metabólica em vários modelos ex vivo, incluindo Drosophila e tecidos humanos 21,22,23,24,26,27,33. A modalidade de imagem usada neste estudo integra a microscopia DO-SRS e 2PEF, que pode superar outros métodos de imagem esp...

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Divulgações

Os autores não têm interesses financeiros concorrentes ou outros conflitos de interesse.

Agradecimentos

Agradecemos ao Dr. Yajuan Li e Anthony Fung por seu suporte técnico e ao laboratório Fraley pela linha celular. Agradecemos os fundos iniciais da UCSD, NIH U54CA132378, NIH 5R01NS111039, NIH R21NS125395, NIHU54DK134301, NIHU54 HL165443 e Hellman Fellow Award.

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Pipetas sorológicas de 10 mL Avantor (by VWR)75816-100https://us.vwr.com/store/product?keyword=75816-100
Tubo de centrífuga cónico de 15 mLVWR89039-664https://mms.mckesson.com/product/1001859/VWR-International-89039-664
16% de formaldeído, sem metanolThermoFisher Scientific28906https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/28906
placade 24 poçosFiltroFisherbrand FB0112929https://www.fishersci.com/shop/products/24-well-tc-multidish-100-cs/FB012929#?keyword=FB012929
25 mm, 2 μ m PES FoxxLife Sciences381-2216-OEMhttps://www.foxxlifesciences.com/collections/pes-syringe-filters/products/381-2216-oem?variant=16274336003
460 nm Cubo de FiltroOlympusOCT-ET460/50M32
Adaptadores CA da Fonte de Alimentação para LD OBIS 6 Laser RemotoOlympusForneça energia para o laser
Filtro passa-bandaKR ElectronicsKR27248 MHz
Terminador BNC 50 Ohm Mini CircuitosSTRM-50
Cabo BNCThorlabs2249-CCabo Coaxial, BNC Macho/Macho
Espelho Dielétrico de Banda LargaThorlabsBB1-E03750 - 1100 nm
Condensador Centrífuga
Olympus
Vidro de CoberturaCorning2850-25Fonte de
alimentação DCTopWard6302D
Dichroic MountThorlabsKM100CL
Dimethyl Sulfoxide Cell Culture Reagentmpbio 196055https://www.mpbio.com/0219605525-dimethyl-sulfoxide-cf
Águia Modificada de Dulbecco' s Meio sem Metionina, Treonina e Piruvato de SódioMilliporeSigma38210000https://www.usbio.net/media/D9800-22/dulbeccorsquos-mem-dmem-wsodium-bicarbonate-wo-methionine-threonine-sodium-pyruvate-powder
Com Bicarbonato de Sódio e sem Metionina, Treonina e Piruvato de Sódio 
Dulbecco' s Águia Modificada' s MediumCorningMT10027CVhttps://www.fishersci.com/shop/products/dmem-dulbecco-s-modified-eagle-s-medium-4/MT10027CV#:~:text=Dulbecco's%20Modified%20Eagle's%20Medium%20
FIJI ImageJImageJVersão 1.53t 24 de agosto de 2022https://imagej.net/software/fiji/downloads
Água Pesada (Óxido de Deutério)Cambridge Isotope Laboratories, Inc.7732-18-5https://shop.isotope.com/productdetails.aspx?itemno=DLM-4-1L
Hela CellsATCCCCL-2https://www.atcc.org/products/ccl-2
HemocímetroMilliporeSigmaZ359629-1EAhttps://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/sigma/z359629?gclid=Cj0KCQiA37KbBhDgARIsAI
zce15A5FIy0WS7I6ec2KVk
QPXVMEqlAnYis_bKB6P6lr
SIZ-wAXOyAELIaAhhEEAL
w_wcB& gclsrc=aw.ds
Filtro passa-banda de alto diâmetro externoChroma TechnologyET890/220mFiltre o feixe de Stokes e transmita o feixe da bomba
HyClone Fetal Bovine Serum (FBS)Cytiva SH300880340https://www.fishersci.com/shop/products/hyclone-fetal-bovine-serum-u-s-standard-4/SH300880340
HyClone Tripsina 0,25% (1x) SoluçãoCytivaSH30042,02https://www.cytivalifesciences.com/en/us/shop/cell-culture-and-fermentation/reagents-and-supplements/cell-disassociation-reagents/hyclone-trypsin-protease-p-00445
Sistema de Laser SRS IntegradoFísica Aplicada & Eletrônica, Inc.picoEMERALDpicoEMERALD fornece um pulso de saída a 1031 nm com largura de pulso de 6 ps e taxa de repetição de 80 MHz, que serve como feixe de Stokes. O feixe de frequência dobrada a 532 nm é usado para semear de forma síncrona um oscilador paramétrico óptico de picossegundo (OPO) para produzir um trem de pulso bloqueado por modo com largura de pulso de cinco ~ 6 ps (o feixe intermediário do OPO é bloqueado com um filtro interferométrico). O comprimento de onda de saída do OPO é ajustável a partir de 720– 950 nm, que serve como feixe da bomba. A intensidade do feixe de Stokes de 1031 nm é modulada senoidalmente por um EOM embutido a 8 MHz com uma profundidade de modulação de mais de 90%. O feixe da bomba é espacialmente sobreposto ao feixe de Stokes usando um espelho dicróico dentro do picoEMERALD. A sobreposição temporal entre a bomba e os pulsos de Stokes é alcançada com um estágio de atraso embutido e otimizada pelo sinal SRS de D2O puro no microscópio.
Microscópio de varredura a laser invertidoOlympusFV1200MPE
IX3-CBH Caixa de controleOlympusControle o microscópio de varredura a laser
Montagem de espelho cinemáticoThorlabsPOLARIS-K1-2AH2 Ajustadores hexagonais de baixo perfil
L-fenalininaSigmaP5482-25Ghttps://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/sigma/p5482
L-TriptofanoSigmaT8941-25Ghttps://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/sigma/t8941
LabSpec 6Horiba XploRAN/Ahttps://www.horiba.com/gbr/scientific/products/detail/action/show/Product/labspec-6-spectroscopy-suite-software-1843/
Amplificador Lock-InZurich InstrumentsN/Ahttps://www.zhinst.com/americas/en/products/shfli-lock-in-amplifier
Divisor de feixe dicróico de longa duraçãoSemrockDi02-R980-25x36980 nm laser BrightLine dicroico de borda única a laser-divisor de feixe dicroico plano
MATLABMathWorksVersão: R2022bhttps://www.mathworks.com/products/new_products/latest_features.html
lâminas de microscópioFisherbrand12-550-003Software de
Microscopia de ImagemOlympusFluoView
MPLN 100x, OlympusOlympusMPLAPONhttps://www.olympus-ims.com/en/microscope/mplapon/#!cms[foco]=cmsContent11364
MPLN 50x, OlympusOlympusMPLAPON https://www.olympus-ims.com/en/microscope/mplapon/#!cms[foco]=cmsContent11363
Condensador de Óleo NAOlympus 6-U130https://www.hitechinstruments.com/Product-Details/olympus-achromatic-aplanatic-high-na-condneser
EsmalteWet n WildB01EO2G5O4https://www.amazon.com/dp/B01EO2G5O4/ref=cm_sw_r_api_i_E609VVDWW
HHQP38FXXDC_0
OrigemOriginLabOrigem 2022b (9.95)https://www.originlab.com/index.aspx?go=PRODUCTS/Origin
ParafilmFisher ScientificS37440https://www.fishersci.com/shop/products/parafilm-m-wrapping-film-3/p-2379782
PBS 1x (Dulbecco's Phosphate Buffered Saline)Thermofischer - Gibco14040117https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/14040117?SID=srch-hj-14040117
Termofischer de Penicilina/Estreptomicina- Gibco15140122https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/15140122
Montagem de PeriscópioThorlabsRS99Inclui as unidades superior e inferior, Ø Poste de 1" e garfo de fixação.
Sistema picoEmeraldA.P.EN/A
Caixa blindada com conectores BNCPomona Electronics2902BNC fêmea/fêmea Si Espaçadores
wafer
N/ADYIconstruídos em casa
GraceBio-Labs654008https://gracebio.com/product/secureseal-imaging-spacers-654008/
Espectroscopia Raman espontâneaHoriba XploRAN/Ahttps://www.horiba.com/int/products/detail/action/show/Product/xploratm-plus-1528/
Microscopia de Espalhamento Raman EstimuladaHome BuiltN/A
Touch  Controlador de PainelOlympusControle a direção X-Y do microscópio de varredura a laser
Azul de Tripano 0,4% (0,85% NaCl) Lonza17-942Ehttps://bioscience.lonza.com/lonza_bs/US/en/Culture-Media-and-Reagents/p/000000000000181876/Trypan-Blue%2C-0-4%25-Solution"
PinçasKaverme - AmazonB07RNVXXV1https://www.amazon.com/Precision-Anti-Static-Electronics-Laboratory-Jewelry-Making/dp/B07RNVXXV1"
Microscopia de Fluorescência de Excitação de Dois FótonsN/AConstruído em Casa
 VWR12578-165
https://us.vwr.com/store/product/4597617/vwr-weighing-paper Zurich LabOneQ SoftwareZurich InstrumentsControla o amplificador de bloqueio Zurich
de Seringa https://ecatalog.corning.com/life-sciences/b2b/NL/en/Glassware/Cover-Glass/Corning%C2%AE-Square-%231%C2%BD-Cover-Glass/p/2850-25 https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-selectfrost-microscope-slides-9/12550003#?keyword=12-550-003 https://www.ape-berlin.de/en/cars-srs/ Caixa de alumínio com tampa, detector de fotodiodo de de silício da série Papel de Pesagem

Referências

  1. Wu, G. Functional amino acids in nutrition and health. Amino Acids. 45 (3), 407-411 (2013).
  2. Wei, Z., Liu, X., Cheng, C., Yu, W., Yi, P. Metabolism of amino acids in cancer. Frontiers in Cell and Developmental Biology. 8, 603837(2020).
  3. Parthasarathy, A., et al. A three-ring circus: Metabolism of the three proteogenic aromatic amino acids and their role in the health of plants and animals. Frontiers in Molecular Biosciences. 5, 29(2018).
  4. Wang, H., et al. l-tryptophan activates mammalian target of rapamycin and enhances expression of tight junction proteins in intestinal porcine epithelial cells. The Journal of Nutrition. 145 (6), 1156-1162 (2015).
  5. Saxton, R. A., Sabatini, D. M. mTOR signaling in growth, metabolism, and disease. Cell. 168 (6), 960-976 (2017).
  6. Mossmann, D., Park, S., Hall, M. N. mTOR signalling and cellular metabolism are mutual determinants in cancer. Nature Reviews. Cancer. 18 (12), 744-757 (2018).
  7. Kimura, T., Watanabe, Y. Tryptophan protects hepatocytes against reactive oxygen species-dependent cell death via multiple pathways including Nrf2-dependent gene induction. Amino Acids. 48 (5), 1263-1274 (2016).
  8. Ma, Q., et al. Dietary supplementation with aromatic amino acids decreased triglycerides and alleviated hepatic steatosis by stimulating bile acid synthesis in mice. Food and Function. 12 (1), 267-277 (2021).
  9. Cheng, C., et al. Treatment implications of natural compounds targeting lipid metabolism in nonalcoholic fatty liver disease, obesity and cancer. International Journal of Biological Sciences. 15 (8), 1654-1663 (2019).
  10. Lubes, G., Goodarzi, M. GC-MS based metabolomics used for the identification of cancer volatile organic compounds as biomarkers. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 147, 313-322 (2018).
  11. Di Gialleonardo, V., Wilson, D. M., Keshari, K. R. The potential of metabolic imaging. Seminars in Nuclear Medicine. 46 (1), 28-39 (2016).
  12. Bowman, A. P., et al. Evaluation of lipid coverage and high spatial resolution MALDI-imaging capabilities of oversampling combined with laser post-ionisation. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 412 (10), 2277-2289 (2020).
  13. Murphy, R. C., Hankin, J. A., Barkley, R. M. Imaging of lipid species by MALDI mass spectrometry. Journal of Lipid Research. 50, 317-322 (2009).
  14. Pirman, D. A., et al. Changes in cancer cell metabolism revealed by direct sample analysis with MALDI mass spectrometry. PLoS One. 8 (4), e61379(2013).
  15. Li, Z., et al. Single-cell lipidomics with high structural specificity by mass spectrometry. Nature Communications. 12 (1), 2869(2021).
  16. Miyagi, M., Kasumov, T. Monitoring the synthesis of biomolecules using mass spectrometry. Philosophical Transactions. Series A, Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 374 (2079), 20150378(2016).
  17. Wang, T., Shogomori, H., Hara, M., Yamada, T., Kobayashi, T. Nanomechanical recognition of sphingomyelin-rich membrane domains by atomic force microscopy. Biochemistry. 51 (1), 74-82 (2012).
  18. Fung, A. A., Shi, L. Mammalian cell and tissue imaging using Raman and coherent Raman microscopy. Wiley Interdisciplinary Reviews. Systems Biology and Medicine. 12 (6), e1501(2020).
  19. Shi, L., Fung, A. A., Zhou, A. Advances in stimulated Raman scattering imaging for tissues and animals. Quantitative Imaging in Medicine and Surgery. 11 (3), 1078-1101 (2021).
  20. Yamakoshi, H., et al. Imaging of EdU, an alkyne-tagged cell proliferation probe, by Raman microscopy. Journal of the American Chemical Society. 133 (16), 6102-6105 (2011).
  21. Shi, L., et al. Optical imaging of metabolic dynamics in animals. Nature Communications. 9 (1), 2995(2018).
  22. Bagheri, P., Hoang, K., Fung, A. A., Hussain, S., Shi, L. Visualizing cancer cell metabolic dynamics regulated with aromatic amino acids using DO-SRS and 2PEF microscopy. Frontiers in Molecular Biosciences. 8, 779702(2021).
  23. Li, Y., et al. Direct imaging of lipid metabolic changes in drosophila ovary during aging using DO-SRS microscopy. Frontiers in Aging. 2, 819903(2022).
  24. Li, Y., Zhang, W., Fung, A. A., Shi, L. DO-SRS imaging of metabolic dynamics in aging Drosophila. Analyst. 146 (24), 7510-7519 (2021).
  25. Zhang, L., et al. Spectral tracing of deuterium for imaging glucose metabolism. Nature Biomedical Engineering. 3 (5), 402-413 (2019).
  26. Fung, A. A., et al. Imaging sub-cellular methionine and insulin interplay in triple negative breast cancer lipid droplet metabolism. Frontiers in Oncology. 12, 858017(2022).
  27. Li, Y., Zhang, W., Fung, A. A., Shi, L. DO-SRS imaging of diet regulated metabolic activities in Drosophila during aging processes. Aging Cell. 21 (4), e13586(2022).
  28. Shi, L., Wei, M., Min, W. Highly-multiplexed tissue imaging with raman dyes. Journal of Visualized Experiments. (182), e63547(2022).
  29. Rysman, E., et al. De novo lipogenesis protects cancer cells from free radicals and chemotherapeutics by promoting membrane lipid saturation. Cancer Research. 70 (20), 8117-8126 (2010).
  30. Lisec, J., Jaeger, C., Rashid, R., Munir, R., Zaidi, N. Cancer cell lipid class homeostasis is altered under nutrient-deprivation but stable under hypoxia. BMC Cancer. 19 (1), 501(2019).
  31. Thiam, A. R., Dugail, I. Lipid droplet-membrane contact sites - from protein binding to function. Journal of Cell Science. 132 (12), (2019).
  32. Schott, M. B., et al. Lipid droplet size directs lipolysis and lipophagy catabolism in hepatocytes. The Journal of Cell Biology. 218 (10), 3320-3335 (2019).
  33. Hoang, K., et al. Subcellular resolution DO-SRS and 2PEF imaging of metabolic dynamics regulated by L-methionine in amyotrophic lateral sclerosis. Optical Biopsy XXI: Toward Real-Time Spectroscopic Imaging and Diagnosis. SPIE. 1237303, 6-13 (2023).
  34. Jang, H., et al. Super-resolution stimulated Raman scattering microscopy with A-PoD. bioRxiv. , (2022).
  35. Li, Y., et al. Optical metabolic imaging uncovers sex- and diet-dependent lipid changes in aging drosophila brain. bioRxiv. , (2022).
  36. Zhang, W., et al. Multi-molecular hyperspectral PRM-SRS imaging. bioRxiv. , (2022).
  37. Wei, M., et al. Volumetric chemical imaging by clearing-enhanced stimulated Raman scattering microscopy. Proceedings of the National Academy of Sciences. 116 (14), 6608-6617 (2019).
  38. Chang, T., et al. Non-invasive monitoring of cell metabolism and lipid production in 3D engineered human adipose tissues using label-free multiphoton microscopy. Biomaterials. 34 (34), 8607-8616 (2013).
  39. Leica TCS SP8 CARS CARS Microscope - Label Free Imaging. Leica Microsystems. , Available from: https://www.leica-microsystems.com/products/confocal-microscopes/p/leica-tcs-sp8-cars/downloads/ (2023).

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Reimpressões e permissões

Etiquetas

Imagem BioortogonalEspalhamento Raman EstimuladoFluoresc ncia de Dois F tonsSondagem com xido de Deut rioC lulas HeLaS ntese de Lip diosS ntese de Prote nasImagem Sem Marcadores