Summary
このプロトコルは、単一細胞の解像度で、生体内で 、リアルタイムで多細胞相互作用の延長タイムラプスイメージングを実行するための多光子顕微鏡の使用を記載しています。
Introduction
プライマリ乳腺腫瘍からの腫瘍細胞の播種は、マクロファージおよび内皮細胞を含む間質細胞だけでなく、腫瘍細胞を含むが、ホストすることが示されています。さらに、腫瘍血管系は、透過性の増大1で異常です。したがって、腫瘍細胞、マクロファージ及び内皮細胞が原発腫瘍微小環境における血管透過性と腫瘍細胞の血管内を媒介することがどのように相互作用するかを決定することは理解転移のために重要です。血管透過性の動態を理解すること、腫瘍微小環境における腫瘍細胞の血管内および多細胞相互作用の根底にあるシグナル伝達機構は、抗癌治療の開発および管理に重要な情報を提供することができます。
インビボでの腫瘍血管透過性を研究するための主要な手段は、エバンスブルー2、高分子量デキストラン（155 kDaの）などの血管外色素の測定されています色素の注入後の一定の時点での3およびフルオロフォアまたは（アルブミンを含む）放射性トレーサー共役タンパク質4。顕微鏡の進歩は、動物モデルおよび蛍光色素は生体顕微鏡5を介して細胞プロセスと生きた動物における血管透過性の可視化を有効にしています。
いくつかの時点にわたる静止画像の取得、または短い時間経過配列とライブ動物イメージングは、腫瘍微小環境6,7の動的なイベントを完全に理解することができません。確かに、24時間にわたって静止画像の取得は、腫瘍血管が漏出性である、しかし、血管透過性のダイナミクスは6を観察されなかったことを実証しました。このように、12時間まで延長し、連続タイムラプスイメージングは、腫瘍の微小環境における動的なイベントの動態をキャプチャします。
このプロトコルは、拡張タイムラプスmultiphotの使用が記載されています生体顕微鏡で腫瘍微小環境における動的な多細胞事象を研究します。腫瘍微小環境中の複数の細胞型は、注射可能な色素または蛍光タンパク質を発現するトランスジェニック動物を用いて標識されます。血管色素またはタンパク質は、撮影開始後に注入することができる尾静脈カテーテルを使用して、腫瘍微小環境における多イベントの運動データを取得します。ライブセルイメージングのために乳腺腫瘍は、皮膚弁の外科的準備を介して公開されます。画像は複数の光電子増倍管（PMT）検出器8を備えた多光子顕微鏡を用いて12時間まで取得します。適切なフィルタを使用することにより、減算アルゴリズムは、腫瘍の微小環境を同時に9の5の蛍光信号を取得するために4 PMT検出器を可能にします。高解像度の多光子生体顕微鏡検査は、より良好につながる、腫瘍微小環境において腫瘍 - 間質相互作用の単細胞解像度画像を捕捉するU血管透過性および腫瘍細胞の血管内10-13のnderstanding。具体的には、拡張された生体内イメージングは13（転移、TMEM 14の腫瘍微小環境として定義される）、腫瘍細胞、マクロファージおよび内皮細胞間の相互作用の部位で選択的に発生する高度に局在化、過渡血管透過性のイベントを明らかにしました。さらに、腫瘍細胞の血管内のみTMEMで発生し、空間的及び時間的に血管透過性13と相関しています。これらのイベントのダイナミクスの単一細胞の解像度は、腫瘍微小環境内の蛍光標識された細胞の拡張タイムラプス多光子顕微鏡を使用することによって可能になりました。
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Protocol
記載されているすべての手順は、医療制度動物実験委員会のアルバート・アインシュタイン大学の事前承認を含む、脊椎動物の使用のためのガイドラインと規則に従って行われなければなりません。
1.生成蛍光標識腫瘍および腫瘍関連マクロファージ
- マウス乳腺腫瘍ウイルスの長い末端反復は、蛍光レポーターでトランスジェニックマウスを用いてポリオーマミドルT抗原（MMTV-PyMT）を駆動する自発的な、土着、遺伝子操作されたマウス乳腺癌モデル[ すなわち、強化緑色蛍光を交配することによって蛍光標識された腫瘍細胞を生成しますタンパク質（EGFP）、強化シアン蛍光タンパク質（ECFP）またはDendra2] 8,9。
- 骨髄性細胞とマクロファージ特異的蛍光の記者と遺伝子操作されたマウスモデルを交配することにより、蛍光標識された腫瘍細胞とPyMT動物における蛍光ラベルマクロファージ[ すなわち、MacGrEEN 15またはMacBlueマウスCSF1R -GAL4VP16 / UAS-ECFP 16]。
- あるいは、蛍光標識されたPyMT腫瘍細胞（同系）、ヒト乳癌細胞株または初代ヒト患者由来の腫瘍（異種移植片）11,17の同所移植を介して蛍光標識された腫瘍を発生させます。
- インプラント蛍光蛍光標識された腫瘍細胞および骨髄細胞13を有する動物を生成するために、蛍光タンパク質で標識した骨髄細胞を同系マウスにPyMT腫瘍細胞を標識しました。
- 開始2時間前に蛍光ラベルのマクロファージへのヒト細胞株または患者由来の原発性腫瘍の異種移植腫瘍と重症複合免疫不全（SCID）マウスに10 mgの静脈内（iv）の尾静脈による/ kgの蛍光70 kDaのデキストランの100μLを注入します生体内イメージングの。
2.顕微鏡のセットアップおよびイメージングの準備
注：この手順では、セットアップについて説明します多光子顕微鏡8での生体内イメージングのため。
- 二光子レーザーおよび検出器を含むすべての顕微鏡とレーザーのコンポーネントをオンにします。
- ステージを事前に温めるために30℃に加熱ボックスをオンにします。このステップでは、動物の生理的な温度を維持するために重要です。
- 倒立顕微鏡で使用するための顕微鏡ステージ上のカスタムメイドステージインサートを配置します。カスタムインサートは、イメージングのための中央に貫通孔直径「ステージ挿入空間にと1と合うように機械加工厚のアルミニウム「1/8のシートです。
- 70％エタノールと空気乾燥して顕微鏡ステージとステージインサートを拭いてください。
- カバーガラスと光学的に接触を維持するために、20X、1.05 NA顕微鏡対物レンズ上の水の大きな低下を置きます。
- 顕微鏡ステージインサート上のイメージングポートを介してカバーガラス（＃1.5厚さ）を配置します。ラボテープで所定の位置に固定します。
- 2センチメートル×2センチの穴をパンチ穴パンチを使用します柔軟性のあるゴム製のパッドとカスタムステージインサートの穴に合うパッドの穴と顕微鏡ステージ上のラバーパッドを配置します。
イメージング中に注射用尾静脈カテーテルおよび試薬の調製
- ポリエチレン（PE）管の長さ30cmをカット。
- それはプラスチック製フィッティングのオフに破断するまで鉗子を使用して、前後に31 G針の金属針を動かします。
- 鉗子を使用して、PEチューブ内に切り離され、針の平滑端を挿入します。
- PEチューブのもう一方の端に31 G針を挿入します。
- 滅菌リン酸緩衝生理食塩水（PBS）で1ccの注射器を記入し、31 G針に挿入し、PBSでチューブと針のうち、すべての空気をフラッシュします。 PBSは、水和および血液浸透圧9,18を維持するために使用され、ただし、等張食塩水を使用してもよいです。
- 3ミリグラム/ 155 kDaのデキストランテトラメチルkgの（TMR200μlで1ccの注射器を埋めます）または血管標識のための量子ドット。
- このような氷の上1ccの注射器と場所における血管内皮増殖因子A（VEGFA 165）の165アミノ酸アイソフォームなどの任意の他の注射のタンパク質を準備します。 0.05 mg / mlでの濃度を0.2mg / kgのVEGFA 165 19を注入します 。
留置尾静脈カテーテルの挿入4
- キャリアガスとしてO 2、5％イソフルランで誘導チャンバーを用いて麻酔下で動物を置きます。
- それは完全に麻酔され、つま先のピンチに応答しない一度手術用プラットフォームにマウスを転送します。
- オープンイソフルラン麻酔ライン手術用プラットフォームに、誘導室に麻酔ラインを閉鎖し、動物の鼻の上にノーズコーンを配置します。 2.5％に5％からイソフルランを減らします。
- 麻酔中の乾燥を防ぐために、マウスの眼に眼軟膏を適用します。
- 加熱ランプの下で動物を加熱循環が深い麻酔で遅くなるように尾部に循環を高めるために、さらに2分間。
- 70％エタノールでマウス尾静脈を滅菌。
- 動物の外側尾静脈に3章で構成されたカテーテルから31 G針の先端を挿入し2-3 mm単位で針を押し込みます。
- 尾静脈内に配置されたカテーテルを確保し、血を見るために、注射器を後方に引いて。
- 尾の長さに沿って静脈に代わり平行に針を保持するために、針の上に配置され、ラボのテープの長さ1cmを使用してください。
5.皮弁外科的手順は、乳腺腫瘍を公開します
- 外科的なプラットフォーム上の動物で、腫瘍および70％エタノールで腹面を綿棒。注：記載されているように、この手順は、完全に無菌的に行われません。感染が交絡因子になることができます長いイメージングセッションでは、適切な無菌技術を使用することをお勧めします。
- steriを使用しましたル鉗子、腹側皮膚や滅菌ハサミで持ち上げは、長さが腹側正中約1cmに沿って皮下切開を行います。切開中に腹膜を穿刺しないでください。
- 静かに乳腺腫瘍を露出するように離れて腹膜から乳腺腫瘍を取り付ける結合組織を切断します。
- 腫瘍脈管構造の完全性を維持し、出血を最小限に抑えながら、はさみ及び鉗子を使用して、穏やかに腫瘍の露出面から筋膜および脂肪を除去して切り取ります。このステップでは、腫瘍の腫瘍構造と血管系の供給を維持する上で重要です。
顕微鏡6.動物の準備
- イメージングのための顕微鏡の対物レンズを介してステージインサート上にカバースリップ上に配置された露出した腫瘍で予熱した撮影台に動物を転送します。針を除去しないように動物で穏やかに尾静脈カテーテルを転送するように注意してください。
- 目を配置します3％のイソフルランに麻酔セットを維持するために、動物の鼻の上に電子麻酔ノーズコーン。
- 腫瘍はゴムパッドの穴に置かれ、カバーガラスと接触するように動物を配置します。
- 穏やかな場所に腫瘍を保持し、画像収集中に移動を低減するために、ラボテープで顕微鏡ステージにそれらを修正するために、2つのゴム製のパッドを使用してください。
- 水和組織を維持し、カバーガラスと光学的接触を維持するためにPBSでゴム製パッドから室を埋めます。
- パルスオキシメータプローブを用いて動物のバイタルサインの監視を開始します。動物の大腿部にクリップセンサーを取り付けます。あるいは首にフィットするように構成されたカラーを使用することができます。
- 30°C 20を維持するために、動物を介して加熱ボックスを配置します。
- ゆっくり麻酔を維持し、血流を維持するために、0.5-1％のイソフルランのレベルを低下させます。
7.画像取得とFluorescの注射ENT染料および注射用タンパク質
- 腫瘍の表面上の蛍光腫瘍細胞の顕微鏡接眼レンズの焦点を使用。
- 血管を流れるとの領域を見つけることによって、関心領域を選択します。血管を流れると関心領域の選択は、腫瘍の脈管構造を評価するために重要です。
- 関心領域は、選択された後、多撮影モードに顕微鏡を切り替えます。
- Zシリーズの上限と下限を設定します。希望の開始位置に対物レンズを移動するフォーカス調整を使用し、Z位置「トップ」ボタンをクリックしてのzシリーズの上限を設定します。第二高調波発生（SHG）チャネルにおける腫瘍の表面でコラーゲン線維ネットワークを可視化しない細胞だけコラーゲン線維が表示されていないときに観察することにより、Zシリーズの上限を決定します。
- （typica所望のイメージング深さに対物レンズを移動させることにより、Zシリーズの下限値をLLY 50から150ミクロン）とZ位置「下」ボタンをクリックします。
- ステップサイズフィールドに目的の値を入力して、ステップサイズを設定します。解像度と取得時間のための考慮事項に基づいて、ステップサイズを決定します（通常は2ミクロンはそうでない場合は、高解像度の3D再構成し、5μmのために使用されます）。
- タイムラプスパネルに切り替えて、タイムラプスフィールドに希望の経過時間を入力することにより、タイムラプス間隔を設定します。最適な時間分解能のために連続撮影のために0秒に時間間隔を設定します。注：長いタイムラプスイメージングのためには、客観的な浸漬液を補充する買収の間に10秒の時間間隔を設定することをお勧めします。
- イメージングのためのパラメータが決定されると、ゆっくりと155 kDaのデキストランTMRを注入します。
- 尾静脈カテーテルをPBSで注射器を取り外し、李に気泡を導入しないように注意しながら155 kDaのデキストラン-TMRを含む注射器と交換ね。
- ゆっくりと200μlの最大容量で、マウスに155 kDaのデキストラン-TMRを注入し、PBSを含む注射器で注射器を交換してください。重要なステップ：ゆっくり注入を行い、静脈の外のソリューションを避けるための予防措置をとってください。
- それらを押下するZ-スタックとタイムラプスボタンをクリックし、録音ボタンをクリックして、Zスタックタイムラプスイメージングの取得を開始します。
- 他の蛍光デキストラン、 すなわち 、10kDaのデキストラン-フルオレセインイソチオシアネート（FITC）、またはタンパク質、 すなわち 、VEGFA 165は 、予め用意されている場合、0 =で分開始のための画像取得を開始した後にそれらを注入します。
- 尾静脈カテーテルをPBSで注射器を外し、ラインに気泡を導入しないように注意しながら10 kDaのデキストランFITCまたはVEGFA 165を含むシリンジと交換してください。
- ゆっくり尾静脈カテーテルを介してマウスに注射剤を注入しますおよびPBSを含む注射器と注射器を交換してください。
- すべての30-45分は、ゆっくりと動物の水和を維持するために、PBSまたは生理食塩水を50μlを注入します。
8.安楽死
- 画像取得の終了時に、動物を安楽死させます。
- 5パーセントにイソフルランを増やします。
- それは呼吸と段階から動物を除去するために停止した後、30秒まで5％イソフルランの下で動物を保管してください。
- 完全な安楽死を確実にするために頸椎脱臼を実行します。
9.画像処理
- 各時点での各チャンネルのために16ビットのTIFFファイルでの画像を取得し、順次保存します。
- ImageJの9で確立された方法を用いて、スペクトルの重複（ すなわち、GFPおよびCFP）、XYドリフトの除去とタイムラプス配列からの映画の世代の分離を行います。高解像度画像13の3次元表面再構成を実行します。
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Representative Results
拡張タイムラプス生体顕微鏡は、腫瘍の微小環境における多細胞プロセスの単一細胞分解能イメージングを可能にします。蛍光標識腫瘍細胞、マクロファージ、血管領域、及び第二高調波発生信号を使用してコラーゲン繊維ネットワークを可視化することにより、腫瘍微小環境内の複数の区画を同時に撮像中に追跡されます。 Dendra2（ 図1A）で標識された乳腺腫瘍細胞を、MMTV-PyMT-Dendra2マウスにおいて行われたような蛍光タンパク質で標識された腫瘍細胞は、トランスジェニックマウスで生成することができます。 ECFPで標識されたマクロファージを持ってCSF1R -GAL4VP16 / UAS-ECFPのマウスを用いたこれらのトランスジェニックマウスを、交雑することによって、腫瘍細胞とマクロファージの両方がMMTV-PyMTマウスでラベル付けされています。腫瘍細胞およびマクロファージの二重標識方式で2つのセルタイプの直接的な相互作用をリアルタイムで可視化することができる（ 図1A）。また、GFPを形質導入したヒト乳癌細胞系または患者由来の腫瘍細胞は、腫瘍細胞を標識するために使用することができます。マクロファージは貪食マクロファージ（ 図1B）内に蓄積蛍光標識された70 kDaのデキストランを使用して標識することができます。これらの方法は、腫瘍細胞 - マクロファージストリーミング運動性、血管透過性および腫瘍細胞の血管内などの動的な多細胞事象の研究を推進してきました。腫瘍血管の透過性の変化を可視化するために、蛍光標識された高分子量のデキストラン（155キロダルトン以上が9,13,21,22推奨）または量子ドットは、血管空間（ 図1）を標識するために使用されています。 155 kDaのデキストランまたは量子ドットは、彼らが容易にinterendothelialスペース23を介して拡散しないことを十分な大きさです。
連続した高解像度画像は、血管透過性のイベントの捕捉を容易にTMEMでデキストラン溢出およびクリアランスの動態の定量化（ 図2およびムービー1）。血管外蛍光デキストランは、タイムラプスシーケンスの各フレームに定量することができる（ 図2の「0のように）、血管空間が容易にタイムラプスシーケンスの開始時に155 kDaのデキストランによって定義されているので。 図2およびムービー1 155 kDaのデキストラン-TMRは、MMTV-PyMT-Dendra2に尾静脈カテーテルを通して注入の溢出を実証します。 CSF1R-CFPマウス 。 Dendra2標識した腫瘍細胞（緑色）及びCFP標識マクロファージ（シアン）を生きた動物にTMEMを識別するために使用されます。血管透過性の部位でTMEM構造が白いボックスに概説されています。血管領域は、血管透過性のイベント中に血管系および血管内容の溢出を流れる可視化するために155 kDaのデキストラン-TMR（赤）で標識されています。 155 kDaのデキストランTMR溢出のピーク図2に29 'と34'の間に見られています。血管外デキストランは、155 kDaのデキストラン-TMRのチャネルのみを示す、トップパネルの白い矢印でパネルと下部パネルの赤い矢印で示されています。 155 kDaのデキストラン-TMRは組織からクリアし、 図2に'97に見られるように血管外TMR信号の減少として見られている。ImageJの血管外デキストランでタイムラプスシーケンスのコンパイルが定量化された後。
腫瘍微小環境における自発イベントを監視することに加えて、識別された現象の根底にある分子機構を研究することが重要です。血管透過性を誘導するために、追加の血管染料またはタンパク質を注入して血管透過性を調節するシグナル伝達事象への洞察を提供することができる。 図3は、10kDaのデキストランFITC（緑）の血管外漏出の違いと155 kDaのデキストラン-TMR（赤）を示しています。高い分子量155 kDaのデキストラン-TMRは、タイムラプスイメージングの開始直前に投与されます。ファイブZ-スタックは、10kDaのデキストランFITCを注入する前のベースラインを設定するには、タイムラプスシーケンスで取得されています。 5 番目の 10 kDaのデキストランFITCをZ-スタックの取得後に画像取得を中断することなく、尾静脈カテーテルを介して投与されます。デキストランFITCは、155 kDaのデキストラン-TMRは、血管空間（ 図3、0 'と6'）に閉じ込められたままで即時溢出で血管系に入る見られています。 10kDaのデキストランFITCは完全に血管からextravasates血管（56 'とムービー2で見られるように、図3）に155 kDaのデキストラン-TMRを残して組織からクリアされます。注入前の時点を用いて、10kDaのデキストランFITC溢出の速度を容易に155 kDaのデキストランTMR 13と比較することができます。 10kDaのdextrの即時溢出注射後-FITCは、血管系および自発的な血管透過性のイベント13で155 kDaのデキストラン-TMRの保持と大きく異なっています。追加の実験的なコントロールは、内皮細胞の機械的破壊を介して、またはVEGFA 165媒介透磁率13を介して血管透過性を誘導するなど、行うことができます。自発的な透過性事象の155 kDaのデキストラン-TMRの溢出の動態は、10kDaのデキストラン、および腫瘍微小環境における血管透過性の事象に関与するイベントと信号を理解するために、血管透過性を誘導する他の手段と比較することができます。
腫瘍微小環境中の細胞と血管系を標識するための図1の戦略。（A）Dendra2で標識された腫瘍細胞を有するトランスジェニックMMTV-PyMTマウス（MMTV-ICRE / CAGCAT-Dendra2 / MMTV-PyMT）とCFPで標識されたマクロファージ（CSF1R -GAL4VP16 / UAS-ECFP）。腫瘍血管系は、尾静脈カテーテルによって投与する155 kDaのデキストランTMRで標識されています。 （B）尾静脈カテーテルを用いた量子ドットで標識された70 kDaのデキストラン-テキサスレッドで標識されたマクロファージと血管系とTN1-GFPの患者由来の異種移植片腫瘍を。スケールバー、50μmである。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
図2.過渡血管透過性を可視化する。TMEMで155 kDaのデキストラン-TMR（赤）溢出、腫瘍細胞の血管内の（A）生体顕微鏡（IVM）タイムラプス（ホワイトボックス）。 Dendra2（緑、TC）で標識された腫瘍細胞を、ECFP（シアン、M）とBLOとマクロファージ155 kDaのデキストラン-TMR（赤、BV）とOD船。血管透過性のサイト（白矢印）。 （B）155 kDaのデキストラン-TMRのチャネルを分離しました。赤い矢印は、デキストラン溢出（白）をマークします。スケールバーは50μm。 映画の1でタイムラプス顕微鏡の映画。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
図3.複数の蛍光標識デキストランの可視化。155 kDaのデキストラン-TMR（赤）および10kDaのデキストランFITC（緑）の溢出の違いのIVMの時間経過を。マクロファージは、ECFP（シアン）、青（SHG）中のコラーゲンで標識されています。血管系における赤155 kDaのデキストラン-TMRのオーバーレイと緑の10kDaのデキストランFITCは黄色です。緑の10kDaのデキストランFITCピークの迅速な血管外漏出は6分です。 SCALEバー、50μmです。 ムービー2でのタイムラプス顕微鏡の映画。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
タイムラプスIVMと自発的な一過性の血管透過性を可視化するムービー1。Dendra2で標識された腫瘍細胞を、トランスジェニックMMTV-PyMTマウスで可視化一過性血管透過性のタイムラプス顕微鏡（ 図2に見られるように）（MMTV-ICRE / CAGCAT -Dendra2 / MMTV-PyMT）及びCFP（CSF1R -GAL4VP16 / UAS-ECFP）で標識されたマクロファージ。 155 kDaのデキストランTMR溢出（左パネルの赤、白右パネル）の血管外漏出は、腫瘍血管の分岐点で観察される。 Pリースは、このビデオを見るにはこちらをクリックしてください。 （ダウンロードするには、右クリックします。）
タイムラプスIVMによって、複数の蛍光標識デキストランの溢出を可視化ムービー2。トランスジェニックで155 kDaのデキストラン-TMR（赤）および10kDaのデキストランFITC（緑）の血管外遊出の（ 図3に見られるように）タイムラプス顕微鏡CFP（CSF1R -GAL4VP16 / UAS-ECFP）で標識されたマクロファージとMMTV-PyMTマウス。コラーゲンのSHGは青で標識されています。緑の10 kDaのデキストランFITCが急速にextravasatesと血管と組織からクリアしながらレッド155 kDaのデキストラン-TMRは、時間経過の期間中、腫瘍血管系に残っています。 このビデオを見るにはこちらをクリックしてください。 （ダウンロードするには、右クリックします。）
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Discussion
腫瘍微小環境で自然に発生する細胞間相互作用は、腫瘍細胞の運動性と血管内に変化をもたらすことができます。生きた腫瘍組織の高解像度の生体内イメージングは、非常に過渡10,13,24であることができる多細胞ダイナミクスの可視化を可能にします。離散時間点で取得ビボアッセイまたはタイムラプス画像内のエンドポイントは、腫瘍微小環境内のプロセスの分子メカニズムに関する重要な情報を提供することができます。生体内イメージング研究は、血管新生、腫瘍細胞の遊走および薬物治療25-30に対する応答に新たな洞察を生成し、数日間にわたって生じる腫瘍微小環境内のプロセスを研究するために使用されています。しかし、これらのアッセイは、7,31を研究されているプロセスの時間スケールによる腫瘍微小環境における過渡事象の動態をキャプチャしない場合があります。一定のプロセスから複数の過渡事象を区別することは重要な広告です生体顕微鏡の見晴らしの良いです。
このプロトコルに記載生体イメージング技術は、複数の細胞系統および構造の蛍光標識による腫瘍微小環境における細胞動態の直接可視化を可能にします。多光子顕微鏡は、日常的に24を実行した 300ミクロンの深さを持つ単一光子共焦点顕微鏡を超えるイメージングの大きい深さを可能にします。 50のZ-スタックの取得- 2μmのステップで100μmのは、彼らは腫瘍微小環境内で互いに13と血管構造に向かって延びているように、細胞が作る突起部を含む細胞の相互作用の3次元再構成を生成するために十分な高解像度のものです。タイムラプス画像シーケンスから映画や3D再構成は、注射染料、血管透過性の蛍光シグナル強度の変化を使用して、細胞運動性（スピードと方向性）の定量を可能にします。
SPを捕捉するためにontaneous細胞事象は、単一のシーケンスで捕捉個別画像の数は、イベントの動態を取り込む画像取得の速度を可能にするために最適化されなければならないが、それはまた、中に個々のイベントを捕捉する確率を増加させるために十分な物理的空間をカバー単一タイムラプスシーケンス。考慮される必要がある空間の撮像パラメータは、 Z-スタック内のスライスの数、取得されたZ-スタックおよびZ-スタック内の個々のスライスとの間の軸方向の距離と視野の数。したがって、画像取得を開始する前に、これらのパラメータを設定すると、プロトコルにおける重要なステップです。多光子顕微鏡を用いて、Zシリーズで30フレーム（500ミクロン×500ミクロン）の買収は約60秒です。観察された腫瘍細胞の血管内の持続時間は、血管内の3次元再構成のために、いくつかのZスタックを捕捉し、分13程度であることができるので、Zスタックの捕捉時間は限られたT60秒O。したがって、Zスタックで最大30スライスを持つ1つの視野を取得しました。細胞の3次元再構成が望まれてからさらに、Z-スライス間の軸方向の手順を2ミクロンに設定しました。これは、3D再構成を可能にするために、細胞のボリューム上の十分な情報を可能にします。これらのパラメータは、研究されているライブイベントの動力学に基づいて使用される任意の顕微鏡とイメージングソフトウェアのために最適化されなければなりません。
顕微鏡ステージ上のラバーパッドと尾静脈静脈カテーテルの変更は、両方の撮影時間の大幅な増加を可能にしました。ガラスカバースリップ上にXYドリフトを最小限に抑えながら、ラバーパッドの形がよく、腫瘍の維持水和を可能にします。 PBSを投与した加熱室の組み合わせは、水和や動物の生理的温度を維持します。合わせたこれらの条件は、腫瘍のVASにおける細胞事象の拡張イメージングを可能にするために、血管の潅流及び血液の流れを維持します血管透過性および腫瘍細胞血管内などculature。
この手法の限界は、腫瘍微小環境内の細胞を可視化するために使用することができる蛍光標識の数です。蛍光タンパク質を含む追加の細胞型（ 例えば 、内皮細胞、線維芽細胞または周皮細胞）を用いてトランスジェニックマウスを生成することは困難であり、時間がかかる可能性があります。しかしながら、将来の潜在的な用途は、移植された腫瘍細胞とマクロファージの70kDaのデキストラン標識と間質細胞型の蛍光タンパク質標識の組み合わせを利用することができます。これらの標識戦略の組み合わせを用いてトランスジェニックマウスを交配することによって細胞の標識の新しい組み合わせは、細胞移動および腫瘍微小環境内のイベントを評価するために生成することができます。
免疫蛍光染色に基づいて、エンドポイントの実験とは異なり、高解像度の生体顕微鏡検査は、自発的および過渡の可視化を可能にします腫瘍微小環境内のイベント。ここで説明した生体内撮像手順は、新しいイベントや静止画像から解読できない腫瘍微小環境における細胞間相互作用を明らかにしています。相互作用する細胞の種類やプロセス、およびこれらのイベントの動態に関する新規情報と、仮説はこれらの相互作用を駆動するシグナル伝達経路を調査するために生成することができます。
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Disclosures
著者らは、開示することは何もありません。
Acknowledgments
この研究は、受賞番号（ASH、W81XWH-13-1-0010）、NIH CA100324、PPG CA100324、および統合イメージングプログラムの下で国防総省の乳がん研究プログラムによってサポートされていました。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 155 kDa dextran-tetramethylrhodamine isothiocyanate | Sigma Aldrich | T1287 | reconstitute at 20 mg/ml in 1x PBS |
| 70 kDa dextran-Texas Red | Life Technologies | D-1830 | reconstitute at 10 mg/ml in 1x PBS |
| 10 kDa dextran-fluorescein isothyocyanate | Sigma Aldrich | FD10S | reconstitute at 20 mg/ml in 1x PBS |
| Qdot 705 ITK Amino (PEG) Quantum Dots | Life Technologies | Q21561MP | Dilute 25 μl in 175 μl of 1x PBS for injection |
| MMTV-PyMT mice | Jackson Laboratory | 2374 | |
| Csf1r-ECFP mice (Csf1r-Gal4/VP16,UAS-ECFP) | Jackson Laboratory | 26051 | |
| Csf1r-EGFP mice | Jackson Laboratory | 18549 | |
| 1x PBS | Life Technologies | ||
| Isoethesia (isoflurane) | Henry Schein Animal Health | 50033 | 250 ml |
| Oxygen | AirTech | ||
| 1 ml syringe, tuberculin slip tip | BD | 309659 | |
| 30 G x 1 (0.3 mm x 25 mm) needle | BD | 305128 | |
| Polyethylene micro medical tubing | Scientific Commodities Inc | BB31695-PE/1 | 0.28 mm I.D. x 0.64 mm O.D. |
| Microscope coverglass | Corning | 2980-225 | thickness 1.5, 22 x 50 mm |
| PhysioSuite MouseSTAT pulse oximeter, software and sensors | Kent Scientific | ||
| Laboratory tape | Fisher Scientific | 159015R | |
| soft rubber pad | McMaster-Carr | 8514K62 | Ultra-Soft Polyurethane Film, 3/16” Thick, 12" x 12", 40 Oo Durometer, Plain Back |
| hard rubber pad | McMaster-Carr | 8568K615 | High-Strength Neoprene Rubber Sheet 1/4" Thick, 12" x 12", 50 A Durometer |
| Microscope | Olympus | The microscope is a custom built two laser multiphoton microscope based on an Olympus IX-71 stand utilizing a 20X 1.05NA objective lens. | |
| 7-Punch set | McMaster-Carr | 3429A12 | 1/4" to 1" Hole Diameter, for Hammer-Driven Hole Punch |
References
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