Визуализация поджелудочной железы in vivo с высоким разрешением облегчалась с помощью окна приживитой визуализации поджелудочной железы.
Методическая статья
Визуализация поджелудочной железы in vivo с высоким разрешением облегчалась с помощью окна приживитой визуализации поджелудочной железы.
Прямая визуализация поджелудочной железы с клеточным разрешением in vivo в живой модели мелкого животного была технически сложной. Недавнее исследование прижизальной визуализации с окном абдоминальной визуализации позволило визуализировать клеточную динамику в органах брюшной полости in vivo. Однако из-за мягкой листовой архитектуры поджелудочной железы мыши, на которую можно легко повлиять физиологическим движением (например, перистальтикой и дыханием), было трудно выполнять стабилизированную продольную визуализацию in vivo в течение нескольких недель на клеточном уровне для идентификации, отслеживания и количественной оценки островков или раковых клеток в поджелудочной железе мыши. Здесь мы описываем способ имплантации нового поддерживающего основания, интегрированного окна прижизной визуализации поджелудочной железы, которое может пространственно отделять поджелудочную железу от кишечника для продольной покадровой прижизной визуализации микроструктуры поджелудочной железы. Продольная визуализация in vivo с окном визуализации обеспечивает стабильную визуализацию, позволяющую отслеживать островки в течение 3 недель и трехмерную визуализацию микроструктуры с высоким разрешением, о чем свидетельствует ортотопическая модель рака поджелудочной железы. С помощью нашего метода дальнейшие исследования прижизневой визуализации могут прояснить патофизиологию различных заболеваний, связанных с поджелудочной железой на клеточном уровне.
Поджелудочная железа является брюшным органом с экзокринным органом в пищеварительном тракте и эндокринной функцией секретирования гормонов в кровоток. Клеточная визуализация поджелудочной железы с высоким разрешением может выявить патофизиологию различных заболеваний, связанных с поджелудочной железой, включая панкреатит, рак поджелудочной железы и сахарный диабет1. Обычные диагностические инструменты визуализации, такие как компьютерная томография, визуализация магнитного разрешения и ультрасонография, широко доступны в клиническойобласти 1,2. Однако эти методы визуализации ограничены визуализацией только структурных или анатомических изменений, в то время как изменения на клеточном или молекулярном уровне не могут быть определены. Учитывая, что молекулярные изменения при сахарном диабете или раке поджелудочной железы у человека могут инициироваться более чем за 10 лет до постановки диагноза3,4,выявление заболеваний поджелудочной железы от их молекулярного перехода в латентный период имеет потенциал для обеспечения ранней диагностики и своевременного вмешательства. Таким образом, визуализация, которая преодолеет ограничения разрешения и даст ценную информацию о функции, замечательно привлекает внимание, обеспечивая раннюю диагностику рака поджелудочной железы или расширенную идентификацию изменения островков во время прогрессирования сахарного диабета5.
В частности, с островками, ядерная визуализация, биолюминесцентная визуализация и оптическая когерентная томография были предложены в качестве неинвазивных методов визуализации островков6. Однако разрешение этих методов существенно низкое, с типичными значениями в диапазоне от нескольких десятков до сотен микрометров, что предлагает ограниченную способность обнаруживать изменения на клеточном уровне в островках. С другой стороны, предыдущие исследования островков с высоким разрешением проводились при ex vivo7,8 (например, нарезка или переваривание поджелудочной железы), нефизиологических9 (например, экстериоризация поджелудочной железы) и гетеротопных состояниях10,11,12 (например, имплантация под почечную капсулу, внутри печени и в передней камере глаза), что ограничивает их интерпретацию и клинические последствия. Если in vivo,физиологическая и ортотопическая модель визуализации высокого разрешения может быть установлена, это станет критической платформой для исследования островков поджелудочной железы.
Прижизальная визуализация, которая выявляет патофизиологию на уровне микроскопического разрешения у живого животного, недавно получила большое внимание13. Из методов визуализации in vivo разработка окна абдоминальной визуализации14,которое имплантирует окно в брюшную полость мыши, позволила обнаружить новые результаты (т.е. стадию премикрометастаза раннего метастазирования в печени15 и механизм поддержания стволовых клеток в кишечном эпителии16). Хотя окно абдоминальной визуализации дает ценные результаты, применение этого окна для поджелудочной железы и результирующее исследование прижизальной визуализации, основанное на заболеваниях, связанных с поджелудочной железой, не были широко исследованы.
В отличие от четко определенных характеристик твердых органов поджелудочной железы человека, поджелудочная железа мыши представляет собой диффузно распределенную мягкую тканевую структуру17. Поэтому на него постоянно влияют физиологические движения, включая перистальтику и дыхание. Предыдущее исследование по применению окна абдоминальной визуализации для поджелудочной железы показало, что блуждание происходило из-за артефактов движения, вызванных дефекациями18. В полученном усредненном изображении наблюдалось сильное размытие, что затрудняло визуализацию и идентификацию микромасштабных структур.
Здесь мы описываем использование нового вспомогательного базового интегрированного окна визуализации прижизной поджелудочной железы в сочетании с прижизальной микроскопией19,20 для исследования событий продольного клеточного уровня при заболеваниях, связанных с поджелудочной железой. В дополнение к подробному описанию методологии в предыдущем исследовании18,расширенное применение окна визуализации поджелудочной железы для различных заболеваний, связанных с поджелудочной железой, будет рассмотрено в этой статье. В этом протоколе в качестве системы прижизностной микроскопии использовалась специально разработанная система лазерного сканирования с частотой видеоснабжений. В качестве источника возбуждения использовались четыре лазерных модуля (длины волн 405, 488, 561 и 640 нм), а четыре канала сигналов излучения были обнаружены фотоумноживательными трубками (PMT) через полосовые фильтры (BPF1: FF01-442/46; БНФ2: ФФ02-525/50; БНФ3: FF01-600/37; БНФ4: FF01-685/40). Лазерное сканирование состояло из вращающегося полигонального зеркала (ось X) и сканирующего зеркала гальванометра (ось Y), что позволяло сканировать видео со скоростью (30 кадров в секунду). Подробная информация о прижизальной микроскопии была описана в предыдущих исследованиях10,18,19,20,21,22,23.
В нашем предыдущем исследованииостровков 18мы успешно и стабильно визуализировали островки у живых мышей, используя трансгенную модель мыши (MIP-GFP)24, в которой островки были помечены GFP. Метод позволил визуализировать изменения в островках с высоким разрешением в течение 1 недели. Это также облегчило визуализацию одних и тех же островков в течение 3 недель, что говорит о целесообразности долгосрочных исследований островков поджелудочной железы для функционального отслеживания или мониторинга во время патогенеза сахарного диабета18. Кроме того, мы разработали ортотопическую модель рака поджелудочной железы, в которой флуоресцентные раковые клетки поджелудочной железы (PANC-1 NucLight Red)25 были непосредственно имплантированы в поджелудочную железу мыши. С применением окна прижизной визуализации поджелудочной железы эта модель может быть использована в качестве платформы для исследования клеточной и молекулярной патофизиологии в микроокружении опухоли рака поджелудочной железы и для терапевтического мониторинга новых кандидатов на лекарства.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Все процедуры, описанные в настоящем документе, были проведены в соответствии с8-м изданием Руководства по уходу и использованию лабораторных животных (2011)26 и одобрены Институциональным комитетом по уходу и использованию животных при Корейском передовом институте науки и техники (KAIST) и больнице Бундан Сеульского национального университета (SNUBH).
1. Подготовка окна и других материалов
2. Хирургия
3. Приживитая визуализация
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Приживитая микроскопия в сочетании с поддерживающей базой, интегрированной в окно прижизной визуализации поджелудочной железы, позволяет получать продольную визуализацию поджелудочной железы на клеточном уровне у мыши. Этот протокол с окном прижизной визуализации поджелудочной железы обеспечивает долгосрочную стабильность тканей, что позволяет получать изображения с высоким разрешением для отслеживания отдельных островков в течение 3 недель. В результате может быть достигнута мозаичная визуализация для расширенного поля ...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол, описанный здесь, состоит из прижизальной визуализации поджелудочной железы с использованием нового вспомогательного базового интегрированного окна визуализации прижизной поджелудочной железы, модифицированного из окна абдоминальной визуализации. Среди протоколов, описанных выше, первым критическим шагом является имплантация приживного окна визуализации поджелудочной железы в мышь. Для нанесения клея в окно важно наносить клей между краем окна и покровным стеклом, но не на ткань поджелудочной железы, так как это...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
Это исследование было поддержано грантом No 14-2020-002 исследовательского фонда SNUBH и грантом Национального исследовательского фонда Кореи (NRF), финансируемым правительством Кореи (MSIT) (NRF-2020R1F1A1058381, NRF-2020R1A2C3005694).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Alexa Fluor 647 Сукцинимидиловые эфиры (NHS эфиры) | Invitrogen | A20006 | Флуоресцентный зонд для конъюгата с антителами |
| BALB/C | Nude OrientBio | BALB/C Nude BALB/ | C |
| Nude BD Intramedic полиэтиленовая трубка | BD Biosciences | 427401 | катетер PE10 для соединения с иглой |
| C57BL/6N | OrientBio | C57BL/6N C57BL/6N | |
| Защитные стекла круглые | Marienfeld | 0111520 | Покровные стекла для панорамной визуализации поджелудочной железы окно |
| FITC Dextran 2MDa | Merck (ранее Sigma Aldrich) | FD200S | Для идентификации сосудов |
| IMARIS 8.1 | Bitplane | IMARIS | Обработка изображений |
| Прижизненная микроскопия | IVIM tech | IVM-C | Прижизненная микроскопия |
| IRIS Ножницы | JEUNGDO БИОГРАФИЯ & PLANT CO, LTD | S-1107-10 | Этот продукт может быть заменен на продукт от другой компании |
| Loctite 401 | Henkel | 401 | N-бутилцианоакрилатный клей |
| Микро иглодержатель | JEUNGDO BIO & PLANT CO, LTD | H-1126-10 | Этот продукт может быть заменен продуктом другой компании |
| Micro rectractor | JEUNGDO BIO & PLANT CO, LTD | 17004-03 | Этот продукт может быть заменен на продукт другой компании |
| Микрощипцы | JEUNGDO BIO & PLANT CO, LTD | F-1034 | Этот продукт может быть заменен продуктом другой компании |
| MIP-GFP | The Jackson Laboratory | 006864 | B6. Cg-Tg(Ins1-EGFP)1Hara/J |
| Нейлон 4-0 | AILEE | NB434 | Нерассасывающийся шовный материал |
| Omnican N 100 30G | B BRAUN | Для сосудистого катетера, используйте только часть иглы | |
| PANC-1 NucLightRed | Изготовленный | на заказ Изготовлено | на заказ Сделано в лаборатории |
| окно для визуализации поджелудочной железы | Geumto Engineering | Индивидуальный заказ | окно для визуализации поджелудочной железы - индивидуальный заказ |
| Physiosuite | Kent Scientific | PS-02 | Гомеотермический регулятор температуры |
| Очищенный NA/LE Rat Anti-Mouse CD31 | BD Biosciences | 553708 | Антитела для мечения сосудов in vivo |
| Кольцевые щипцы | JEUNGDO BIO & PLANT CO, LTD | F-1090-3 | Этот продукт может быть заменен на продукт другой компании |
| Rompun | Bayer | Rompun | Обезболивающее средство |
| TMR Dextran 65-85kDa | Merck (Former Sigma Aldrich) | T1162 | Для идентификации судна |
| Держатель окна | Geumto Engineering | Индивидуальный заказ | Держатель окна - индивидуальный заказ |
| Zoletil | Virbac | Zoletil 100 | Обезболивающее средство |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение