Summary

고주파 초음파를 사용하여 마우스 태아에 대비 이미징

Published: March 04, 2015
doi:

Summary

여기서 우리는 생활에 초음파 미세 기포 조영제, 고립 늦은 임신 단계 쥐의 배아를 주입하는 프로토콜을 제시한다. 이 방법은 관류의 매개 변수 및 조영 증강 고주파 초음파 영상을 이용한 혈관 내 배아 분자 마커의 연구를 가능하게한다.

Abstract

Ultrasound contrast-enhanced imaging can convey essential quantitative information regarding tissue vascularity and perfusion and, in targeted applications, facilitate the detection and measure of vascular biomarkers at the molecular level. Within the mouse embryo, this noninvasive technique may be used to uncover basic mechanisms underlying vascular development in the early mouse circulatory system and in genetic models of cardiovascular disease. The mouse embryo also presents as an excellent model for studying the adhesion of microbubbles to angiogenic targets (including vascular endothelial growth factor receptor 2 (VEGFR2) or αvβ3) and for assessing the quantitative nature of molecular ultrasound. We therefore developed a method to introduce ultrasound contrast agents into the vasculature of living, isolated embryos. This allows freedom in terms of injection control and positioning, reproducibility of the imaging plane without obstruction and motion, and simplified image analysis and quantification. Late gestational stage (embryonic day (E)16.6 and E17.5) murine embryos were isolated from the uterus, gently exteriorized from the yolk sac and microbubble contrast agents were injected into veins accessible on the chorionic surface of the placental disc. Nonlinear contrast ultrasound imaging was then employed to collect a number of basic perfusion parameters (peak enhancement, wash-in rate and time to peak) and quantify targeted microbubble binding in an endoglin mouse model. We show the successful circulation of microbubbles within living embryos and the utility of this approach in characterizing embryonic vasculature and microbubble behavior.

Introduction

조영 증강 초음파 영상 시각화하고 혈관 환경의 특성을 미세 기포 조영제를 사용한다. 이러한 에이전트는 미세 순환, 혈관 및 심장 혈관 기능의 비 침습적 평가를 할 수 있습니다. 또한, 기포 표면의 개질이 가능 혈관 질환의 분자 초음파 영상을 혈관 신생, 염증 및 아테롬성 경화증의 임상 1,2- 애플리케이션에서 입증 된 바와 같이, 내피 표적 바이오 마커에 ​​대한 결합 미세 기포가 발생할 수있다. 콘트라스트 향상 초음파 따라서 혈관 질병과 건강 상태에 영향 3-5 복잡하고 다양한 환경을 식별하기 위해 사용될 수있다.

년의 과거 수 년, 마이크로 버블 영상의 유용성에 대한 관심이 다양한 마우스 배아 모델을 확장했다. 포유류의 개발 모델로, 배아 미세 기포 맥관계 내로 도입 생리 향상개발 순환 시스템 (예를 들어, 혈류, 심장 출력) 및 형질 전환 사례 및 심장 질환 6,7의 대상으로 돌연변이 마우스 모델에서의 연구는 심장 혈관 기능을 변경하는 방법 유전 적 요인에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 사실, 양적 및 질적 2D는 배아 뇌 혈관 분석 이미 8을 달성했다. 더욱이, 마우스의 배아는 생체 내에서 혈관 마커 타겟팅 결합 미세 기포를 검사하는 우수한 모델로서 제시한다. Bartelle 등. (9)는, 예를 들어, Biotag – 피라 유전자 변형 배아에 바인딩 및 혈관 해부학을 검토하여 대상을 평가하기 위해 태아 심장의 심실에 아비딘 미세 기포를 도입했습니다. 병원에이 기술을 번역에서 중요한 벤치 마크 – 이질 동형 접합 마우스 모델의 생성은 분자 초음파의 양적 특성을 정의하는 것을 목표로 종양 모델 연구를위한 대리로 사용할 수 있습니다.

<p cl엉덩이 = "jove_content는"> 마이크로 버블은 자주 개복술 8-10 통해 노출로 단일 배아 심장 내 주사를 통해 순환 배아에 도입된다. 자궁 내 주사 그러나 난제에 직면하고있다. 이러한 주입 안내, 어머니 표면화 배아 움직임에 대응하는 필요, 어머니 혈역학 생존을 유지하고 (11)에 의한 출혈 합병증 마취 장기적인 효과를 어드레싱 표면화 배아를 포함한다. 따라서, 조사의 목적은 거실 절연 말기 배아 미세 기포 (12) 내로 주입하는 기술을 개발하는 것이었다. 이 옵션은 분사 제어 및 위치, 장애물없이 촬상면의 재현성 간단한 이미지 분석 및 정량의 관점에서 더 많은 자유를 제공한다.

본 연구에서는 FO 살아있는 쥐의 배아에 미세 기포를 주입위한 새로운 절차 개요R 마이크로 버블 운동 동작을 연구하고의 목적은 내인성 내피 세포 표면 마커에 결합 마이크로 버블을 목표로 공부. 비선형 대비 특정 초음파 영상은 피크 향상 (PE), 세척 된 속도와 시간 고립 E17.5 배아에 (TTP)을 피크를 포함하는 기본 관류 매개 변수들로 측정하는 데 사용됩니다. 우리는 또한 활성 혈관 (13)의 부위에서 혈관 내피 세포에서의 고 발현에 endoglin은 임상 적으로 관련된 대상 함수 트랜스 제닉 마우스 모델의 배아 endoglin 손실 분자 초음파의 정량적 특성을 평가하기위한 배아 모델의 타당성을 입증 . endoglin 타겟 (MB E) 쥐 이소 IgG의 2 제어 (MB C) 및 타겟이 불분명 한 (MB U) 마이크로 버블의 접착 이형 endoglin (영어 +/-)과 동형 접합 endoglin (영어 +가 / +) 표현 배아에서 평가된다. 대상 BINDI 분석NG 분자 초음파 endoglin 유전자형을 구별 정량화 초음파 분자 수준 수용체 밀도를 관련시킬 수 있음을 보여준다.

Protocol

참고 : 본 연구에서 수행 된 실험 절차는 동물 관리 Sunnybrook 연구소위원회 (토론토, 온타리오, 캐나다)에 의해 승인되었다. 동물의 인도적인 처리를위한 절차는 항상 준수해야합니다. 이는 연구자는 초음파 촬상 시스템의 기본적인 동작에 숙련되어있는 것으로한다. 이 프로토콜은 두 사람이 가장 잘 작동합니다. 1. 동물 모델 메이트 CD-1 남성과 여성 뮤스의 musculus?…

Representative Results

전 자궁 마우스 배아에 초음파 조영제의 주입은 주입 및 관련 초음파 영상의 과정을 통해 자궁과 생존의 유지 보수에서 생활, 늦은 임신 단계 배아의 성공적인 분리에 따라 달라집니다. 배아가 표면화하고도 1에 도시 된 바와 같이, 위치되면 배아 혈관에 조영제 주입 조심 가능하다. E17.5 마우스 태아의 전형적인 B 모드 초음파 이미지는도 2a에 도시된다. 미세 기포 ?…

Discussion

초음파 조영제가 말기 임신 마우스 배아 및 비선형 대비 이미지로 주입 하였다는 관류 매개 변수를 측정하기 위해 취득 및 바인딩 마이크로 버블을 대상으로 하였다. 배아의 혈관계 내의 미세 기포 성공적인 이미징은 다수의 인자, 제 인 배아 생존에 의존했다. 모든 장치 및 장치가 분사의 시작에서 배아의 자궁 분리에 필요한 시간을 최소화하기 위해 사전에 준비 하였다. 쥐 배아 마취 단일 또는 …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This work was supported by the Terry Fox Program of the National Cancer Institute of Canada.

Materials

Reagents Company Catalog Number Comments/Description
Antibodies (biotinylated, eBioscience) Antibody choice depends on the experiment
      rat isotype IgG2 control eBioscience 13-4321-85 This antibody/microbubble combination is often required as experimental control 
      biotin anti-mouse CD309 eBioscience 13-5821-85
Biotinylated rat MJ 7/18 antibody to mouse endoglin In house hybridoma Outside antibodies may also be appropriate: we  have used eBioscience (13-1051-85 ) in the past
Distilled water
Embryo media
     500 mL Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium with high glucose Sigma D5796
     50 mL Fetal Bovine Serum ATCC 30-2020 lot # 7592456
     Hepes  Gibco 15630 5mL, 1M
     Penicillin-Streptomycin  Gibco 15140-122 5 mL, 10,000 units Pen., 10,000 ug Strep
Ethanol, 70%
Ice
Paraformaldehyde Sigma 76240 4%
Phosphate Buffered Saline [1x]  Sigma D8537 1x, w/o calcium chloride & magnesium chloride
Pregnant mouse, CD-1 Charles River Laboratories Inc. 
0.9% sodium chloride (saline) Hospira 0409-7984-11
Ultrasound contrast agent, target ready and untargeted MicroMarker; VisualSonics Inc.
Ultrasound gel (Aquasonic 100, colourless) CSP Medical 133-1009
Equipment
Cell culture plates (4) :  100×20 mm Fisher Scientific 08-772-22
Cell culture plates (12) : 60×15 mm Sigma D8054
Centrifuge Sorvall Legend RT centrifuge 
Conical tubes, 50 mL BD Falcon VWR 21008-938
Diluent Beckman Coulter Isoton II Diluent, 8448011
Dissection scissors (Wagner) Fine Science Tools Wagner 14068-12
Forceps (2), Dumont SS (0.10×0.06 mm) Fine Science Tools 11200-33
Forceps, splinter VWR 25601-134
Glass beaker, 2 L (Griffin Beaker) VWR 89000-216
Glass capillaries, 1×90 mm GD-1 with filament Narishige GD-1
Glass needle puller Narishige PN-30
Gloves Ansell 4002
Gross anatomy probe Fine Science Tools 10088-15
Hot plate VWR 89090-994
Ice bucket Cole Parmer RK 06274-01
Imaging Platform VisualSonics Inc. Integrated Rail System
Light source, fiber-optic Fisher Scientific 12-562-36 Ideally has adjustable arms
Luers (12), polypropylene barbed female ¼-28 UNF thread Cole Parmer 45500-30
Micro-ultrasound system, high-frequency VisualSonics Inc. Vevo2100
Needles, 21 gauge  (1”) VWR 305165
Particle size analyzer Beckman Coulter Multisizer 3 Coulter Counter
Perforated spoon (Moria) Fine Science Tools MC 17 10373-17
Pins (6), black anodized minutien 0.15 mm Fine Science Tools 26002-15
Pipettors [2-20 uL, 20-200uL, 100-1000uL] Eppendorf Research Plus  adjustable 3120000038;       3120000054;       3120000062
Pipettor tips [2-200uL, 50-1000uL] Eppendorf epT.I.P.S.                   22491334;             022491351
Scissors
Sylgard 184 Silicone Elastomer Kit Dow Corning
Tubing, Tygon laboratory 1/32×3/32” VWR 63010-007
Wooden applicator stick (swab, cotton head) VWR CA89031-270
Surgical microscope 5-8x magnification Fisher Scientific Steromaster
Syringes, 1 mL Normject Fisher 14-817-25
Syringes (10), 30 mL VWR CA64000-041
Syringe infusion pump  Bio-lynx  NE-1000
Thermometer, -20-110oC VWR 89095-598
Timer VWR 33501-418
Tubes, Eppendorf VWR 20170-577
Tube racks (3) VWR 82024-462
Ultrasound transducer, 20 MHz VisualSonics Inc. MS250
Vannas-Tubingen, angled up Fine Science Tools 15005-08

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Denbeigh, J. M., Nixon, B. A., Puri, M. C., Foster, F. S. Contrast Imaging in Mouse Embryos Using High-frequency Ultrasound. J. Vis. Exp. (97), e52520, doi:10.3791/52520 (2015).

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