Apresentamos um protocolo para o implante cirúrgico de uma janela óptica de demora estabilizada para imagens de resolução subcelular do pâncreas murino, permitindo estudos seriados e longitudinais do pâncreas sadio e doente.
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Artigo de método
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Apresentamos um protocolo para o implante cirúrgico de uma janela óptica de demora estabilizada para imagens de resolução subcelular do pâncreas murino, permitindo estudos seriados e longitudinais do pâncreas sadio e doente.
A fisiologia e fisiopatologia do pâncreas são complexas. Doenças do pâncreas, como pancreatite e adenocarcinoma pancreático (ADP), apresentam alta morbidade e mortalidade. A imagem intravital (IVI) é uma técnica poderosa que permite a obtenção de imagens de alta resolução de tecidos em estados saudáveis e doentes, permitindo a observação em tempo real da dinâmica celular. A IVI do pâncreas murino apresenta desafios significativos devido à natureza visceral profunda e complacente do órgão, o que o torna altamente propenso a danos e artefatos de movimento.
Descreve-se aqui o processo de implantação do Stabilizado Window para Intravital imageamento do pâncreas Pmurino (SWIP). O SWIP permite IVI do pâncreas murino em estados normais saudáveis, durante a transformação do pâncreas saudável para pancreatite aguda induzida por ceruleína, e em estados malignos, como tumores pancreáticos. Em conjunto com células geneticamente marcadas ou a administração de corantes fluorescentes, o SWIP permite a medição da dinâmica de célula única e subcelular (incluindo migração de célula única e coletiva), bem como imagens seriadas da mesma região de interesse durante vários dias.
A capacidade de capturar a migração de células tumorais é de particular importância, pois a principal causa de mortalidade relacionada ao câncer no ADP é a carga metastática esmagadora. A compreensão da dinâmica fisiológica das metástases no ADP é uma necessidade crítica não atendida e crucial para melhorar o prognóstico dos pacientes. Em geral, o SWIP fornece melhor estabilidade de imagem e expande a aplicação de IVI no pâncreas saudável e doenças malignas do pâncreas.
As doenças pancreáticas benignas e malignas são potencialmente fatais, com lacunas consideráveis no entendimento de sua fisiopatologia. A pancreatite, inflamação do pâncreas, é a terceira maior causa de internações e readmissões hospitalares relacionadas a doenças gastrointestinais nos EUA e está associada a substancial morbidade, mortalidade e carga socioeconômica1. Classificado como a terceira causa de morte relacionada aocâncer2, o adenocarcinoma ductal do pâncreas (ADP) é responsável pela maioria das neoplasias malignas pancreáticas3 e prenuncia uma baixa taxa de sobrevida em 5 anos de apenas 11%2. A principal causa de mortalidade relacionada ao câncer no ADP é a sobrecarga metastática. Infelizmente, a maioria dos pacientes apresenta doença metastática. Portanto, compreender a dinâmica das metástases no ADP é uma necessidade crítica não atendida no campo da pesquisa em câncer.
Os mecanismos subjacentes à inflamação e à cascata metastática do pâncreas são pouco compreendidos. Um dos principais contribuintes para essa lacuna no conhecimento é a incapacidade de observar a dinâmica celular pancreática in vivo. A observação direta dessas dinâmicas celulares promete desvendar alvos críticos para alavancar e melhorar o diagnóstico e o tratamento de pessoas com doença pancreática.
A imagem intravital (IVI) é uma técnica de microscopia que permite aos pesquisadores visualizar e estudar processos biológicos em animais vivos em tempo real. O IVI permite a visualização direta e de alta resolução da dinâmica intracelular e microambiental in vivo e dentro do ambiente nativo do processo biológico em questão. Portanto, a IVI permite a observação in vivo de processos patológicos e saudáveis.
As modalidades contemporâneas de imagem de corpo inteiro, como RM, PET e TC, oferecem excelentes visões de órgãos inteiros e podem revelar patologias, mesmo antes do início dos sintomasclínicos4. Eles são incapazes, no entanto, de atingir resolução de célula única ou revelar os estágios iniciais da doença-pancreatite ou malignidade.
Pesquisas anteriores utilizaram IVI de resolução unicelular para observar doenças benignas e malignas de tumores cutâneos5,6, mama7, pulmão8, fígado9, cérebro 10 epâncreas11, levando a insights sobre mecanismos de progressão da doença12. No entanto, o pâncreas murino apresenta obstáculos significativos para alcançar a resolução unicelular usando IVI, principalmente devido à sua localização visceral profunda e alta complacência. Além disso, é um órgão ramificado e difusamente distribuído dentro do mesentério que se conecta ao baço, intestino delgado e estômago, dificultando o acesso. O tecido também é altamente sensível ao movimento causado pelo peristaltismo adjacente e pela respiração. A minimização do movimento do pâncreas é essencial para a microscopia de resolução unicelular, pois artefatos de movimento de até alguns mícrons podem borrar e distorcer as imagens, impossibilitando o rastreamento da dinâmica de células individuais13.
Para a realização da IVI, uma janela de imagem abdominal (AIW) deve ser implantada cirurgicamente 9,11. Para implantar o AIW cirurgicamente, uma moldura de janela metálica é suturada na parede abdominal. Em seguida, o órgão de interesse é fixado ao quadro com adesivo de cianoacrilato. Embora isso seja suficiente para alguns órgãos internos rígidos (por exemplo, fígado, baço, tumores rígidos), as tentativas de obtenção de imagens do pâncreas murino saudável são comprometidas pela estabilidade lateral e axial subótima, devido à textura compatível e à arquitetura complexa do tecido14. Para resolver essa limitação, Park et al.14 desenvolveram uma janela de imagem projetada especificamente para o pâncreas saudável. Esta Janela de Imagem do Pâncreas (PIW) minimiza a influência do movimento intestinal e da respiração, incorporando uma prateleira metálica horizontal dentro da moldura da janela, logo abaixo da lamínula, estabilizando o tecido e mantendo seu contato com o vidro da tampa. Embora o PIP ofereça maior estabilidade lateral, observamos que essa janela ainda demonstra desvio axial e, adicionalmente, impede a obtenção de imagens de grandes tumores sólidos devido ao estreito espaço entre a plataforma metálica e o lamínulo15.
Para resolver essas limitações, desenvolvemos o Stabilized Window for Intravital imaging of the murine Pancreas (SWIP), uma janela de imagem implantável capaz de obter imagens estáveis a longo prazo do pâncreas saudável e doente (Figura 1)15. Aqui, fornecemos um protocolo abrangente para o procedimento cirúrgico usado para implantar o SWIP. Embora o objetivo primário tenha sido estudar os mecanismos dinâmicos envolvidos na metástase, este método também pode ser utilizado para explorar vários aspectos da biologia e patologia do pâncreas.
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Todos os procedimentos descritos neste protocolo foram realizados de acordo com as diretrizes e regulamentos para o uso de animais vertebrados, incluindo a aprovação prévia pelo Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais da Faculdade de Medicina Albert Einstein (IACUC).
1. Passivação de janelas
NOTA: A passivação do aço inoxidável limpa o metal de contaminantes e cria uma fina camada de óxido que aumenta muito a biocompatibilidade do metal com os tecidos moles, mesmo além do titânio16.
2. Preparo para implante de tumor ou cirurgia de janela
NOTA: Para estudos de tumores pancreáticos, as células tumorais devem ser implantadas e permitir que cresçam em tumores evidentes. Para visualizar as células tumorais in vivo, recomenda-se o uso de células geneticamente alteradas para expressar proteínas fluorescentes, como a Dendra2. O uso de rótulos de proteínas fluorescentes brilhantes atenuará possíveis problemas com a autofluorescência tecidual. Outras potenciais proteínas fluorescentes, corantes e modelos de camundongos fluorescentes codificados geneticamente que podem ser utilizados têm sido discutidos em outros estudos17,18. Para evitar a contaminação do campo operatório, realize o procedimento cirúrgico em uma capela ou gabinete de fluxo laminar e garanta que áreas distintas sejam usadas para preparação, cirurgia e recuperação.
3. Implante de tumor de pâncreas
4. Cirurgia da janela do pâncreas
5. Tratamento com Ceruleína para a indução de pancreatite
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A Figura 1, adaptada de Du et al.15, mostra imagens de um filme de IVI com lapso de tempo do pâncreas murino. Alguma movimentação tecidual pode ser observada dentro do período inicial de sedimentação (primeira hora de exame, Figura 1A). No entanto, com a continuidade dos exames de imagem após esse período de sedimentação (>75 min), observamos um aumento da estabilidade lateral e axial (Figura 1B). A compar...
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O protocolo SWIP descrito aqui fornece um método aprimorado de estabilização do tecido pancreático utilizando uma técnica de cesto de ponto cruzado. As janelas de imagem abdominais precoces (AIWs) permitiram imagens intravitais (IVI) de órgãos internos do abdome, mas não limitaram adequadamente o movimento de tecidos moles, como o pâncreas. Em resposta, Park e col. desenvolveram uma janela de imagem do pâncreas (PIW) que incorpora uma prateleira metálica horizontal e permite uma melhor estabilização do tecido pancreático...
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Os autores não têm conflitos de interesse a declarar.
A Evelyn Lipper Charitable Foundation, o Gruss-Lipper Biophotonics Center, o Integrated Imaging Program for Cancer Research, uma bolsa NIH T-32 (CA200561) e um programa de pesquisa de câncer pancreático do Departamento de Defesa (PCARP) concedem PA210223P1.
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Solução de 1% (p/v) de detergente ativo enzimático | Alconox | Inc NA | Detergente aniônico concentrado com enzimas protease para limpeza manual e ultrassônica |
| Solução de 5% (p/v) de hidróxido de sódio | Reagente de passivação | Sigma-Aldrich | S8045 |
| 5 mm de vidro | de cobertura Microscopia Eletrônica Sciences | 72296-05 | Lamínulas de Vidro Redondas |
| Solução a 7% (p/v) de ácido cítrico | Sigma-Aldrich | 251275 | Reagente de passivação |
| 28G 1 mL BD Seringa de insulina | BD | 329410 | Seringa para injeção celular |
| Baytril 100 (enrofloxacina) | Bayer (Santa Cruz Biotechnology) | sc-362890Rx | Antibiótico |
| Lâmpada de calor de montagem em bancada | McMaster-Carr | 3349K51 | Lâmpada de calor |
| Buprenorfina 0,3 mg / mL | Covetrus América do Norte | 059122 | Buprenorfina Tesoura Curva de Analgesia |
| Castroviejo | World Precision Instruments | WP2220 | Tesoura para cortar tecido |
| C57BL/6J Mouse | Jackson Laboratory | 000664 | Rato C57BL/6J |
| Solução de clorexidina | Durvet | 7-45801-10258-3 | Solução desinfetante de clorexidina |
| Recipiente de ar comprimido | Falcon | DPSJB-12 | Ar comprimido para secagem de tecido |
| Acrilato de ciano - Gel Superglue | Staples | 234790-6 | Cola para a pele |
| Acrilato de ciano - Grampos de supercola líquida | LOC1647358 | Cola de lamínula | |
| DPBS 1x | Corning | 21-031-CV | DPBS para injeções de ceruleína/células |
| Kit de Cauterização Gemini | Caneta de Cauterização 726067 Aparelho Harvard | ||
| Germinador 500 | CellPoint Scientific | GER 5287-120V | Esterilizador de Contas |
| Graefe Micro Dissecante Fórceps; Serrilhada; Ligeira curva; Largura da ponta de 0,8 mm; 4" Comprimento | Roboz Surgical | RS-5135 | Pinça de Micro Dissecação Graefe |
| Microscópio de imagem | NA | NA | Ver Entenberg et al. 2011 [27] |
| Software de imagem | NA | NA | Ver Entenberg et al. 2011 [27] |
| Isoethesia (isoflurano) | Henry Schein Animal Health | 50033 | Isoflurano Anestesia |
| Kim Wipes | Fisher Scientific | 06-666-A | Lenços umedecidos Kim |
| Fita de laboratório | Fisher Scientific | 159015R | |
| Kit de dissecação de mouse | World Precision Instruments | MOUSEKIT | Instrumentos cirúrgicos |
| Sensor de oxímetro de pulso de pata de rato | Kent Scientific Corpo | MSTAT Sensor-MSE | Oxímetro de pulso |
| Mouse Surgisuite | Kent Scientific | SURGI-M04 | Plataforma aquecida |
| Nair Depilação Loção | Amazon | B001RVMR7K | Loção Depilatória |
| Oxygen | TechAir | OX TM | Oxygen |
| PERMA-HAND Suturas de Seda Trançadas Pretas, ETHICON Tamanho 5-0 | VWR | 95056-872 | Sutura de Seda |
| Tamponada com Solução Salina 1x | Life Technologies | 10010-023 | PBS |
| Sistema PhysioSuite | Scientific | PhysioSuite | Plataforma Aquecida Controlador |
| Puralube | Henry Schein Animal Health | 008897 | Eye Lubricant |
| Puritan Nonsterile Cotton Tipped Swabs | Cotonetes de Algodão | Fisher Scientific | 867WCNOGLUE |
| SHARP Precision Barrier Tips, Para P-100, 100 µ L | Denville Scientific Inc. | P1125 | 100 µ L Pontas de Pipeta |
| Isotiocianato de Tetrametilrodamina– Dextran | Sigma-Aldrich | T1287-500MG | Etiqueta Vascular |
| Placa de fixação | de janela NA | NA | Placa feita à medida para colocação de janela na platina do microscópio. A placa é feita de 0,008 em calço de aço inoxidável. Para as dimensões da placa, consulte Entenberg et al., 2018 [8]. |
| Caixilharia NA | NA | A janela é composta por uma estrutura de aço com uma abertura central que aceita uma lamínula de 5 mm. Uma ranhura de 1,75 mm ao redor da circunferência da armação fornece espaço para a aderência do músculo peritoneal e das camadas da pele. Ver Entenberg et al., 2018 [8]. |
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