Method Article
Burada, iki roman metodolojisi, psPACT ve mPACT maksimal optik şeffaflık ve doku damarlara sağlam kemirgen sonraki mikroskobik analizi elde etmek için mevcut tüm CNS.
NETLİK geliştirme beri teknik temizleyerek bir bioelectrochemical bu üç boyutlu fenotip eşleme için şeffaf dokularda, roman Temizleme yöntemleri kübik (açık, engelsiz beyin görüntüleme dahil olmak üzere çok sayıda sağlar kokteyller ve sayısal analiz), anahtarı (etkileşim zaman sistemde kontrol) ve kimyasal kinetik, harita (Proteom büyütülmüş analizi) ve PAKTI (pasif netlik tekniği), kurulmuştur için varolan araç daha fazla genişletmek için biyolojik dokuların mikroskopik analiz. Üzerine iyileştirmek ve özgün PAKTI yordamı tüm merkezi sinir sistemi (MSS), böbrek, dalak ve tüm fare embriyo gibi sağlam kemirgen dokuların bir dizi için en iyi duruma getirme mevcut çalışma amaçlamaktadır. PsPACT (işlem-ayrı PAKTI) ve mPACT (değiştirilmiş PAKTI) olarak adlandırdığı, roman bu teknikler hücre devresi haritalama ve olduğu gibi normal ve patolojik dokularda hücre altı yapıları görselleştirme son derece etkili yol sağlar. Aşağıdaki iletişim kuralında, biz onların yapısal bütünlük psPACT ve mPACT üzerinden en az işgali ile maksimal doku izni elde etmek nasıl ayrıntılı, adım adım anahat sağlar.
Klinik ve bilimsel açıdan soruşturma temel amacı organ yapısı ve fonksiyonu tam bir anlayış ulaşmak içerir; Ancak, memeli organları son derece karmaşık doğası kez tamamen bu amaç1ulaşmak için bir engel olarak hizmet vermektedir. Sağlam dokulara gelen bir hidrojel Akrilamid tabanlı melez inşa içerir, berraklık (açık Lipid değiş tokuş Akrilamid melezleşmiştir katı görüntüleme uyumlu Tisssue-hidrojel)2,3,4, elde organ, beyin, karaciğer ve dalak, onların yapısal bütünlük5koruyarak dahil olmak üzere çeşitli optik geçiş izni. NETLİK böylece sadece görselleştirme ince karmaşık hücresel ağlar ve doku türleri Morfoloji kesit gerek kalmadan incelemek için bir fırsat aynı zamanda sağlamıştır.
Doku izni elde etmek için NETLİK örnek el altında lipit içeriğini kaldırmak için elektroforetik yöntemleri kullanır. NETLİK fiziksel olarak istikrarlı doku-hidrojel melez üretmek için kaydetti iken, elektroforetik doku takas (vb) yöntemleri kullanımı, esmerleşme epitope hasar, dahil olmak üzere, doku kalitesi açısından değişken sonuçlar verir çalışmalar göstermiştir ve protein kaybı5,6. Bu sorunları gidermek için vb tedavi yerini alan bir pasif, deterjan iyonik bağlı delipidation tekniği ile anlaşma (pasif netlik tekniği), gibi değiştirilmiş protokolleri gelişmiş7,8,9olmuştur. Sonuçlarında büyük bir tutarlılık ulaşmak rağmen ancak, PAKTI maksimal izni elde etmek için daha fazla zaman gerektirir. Ayrıca, bu teknikleri hiçbiri henüz tüm CNS formu veya fareler ve eskiden şiling şimdi pigs gibi daha büyük kemirgen modellerinde uygulandı.
Bu da çalışmanın roman metodolojileri, psPACT (işlem-ayrı PAKTI) ve mPACT (değiştirilmiş PAKTI), Bütün CNS ve iç organlar fare ve sıçan modelleri10hızlı Gümrükleme kolaylaştırmak için teklif tarafından bu sınırlamaları gidermek çalışmaktadır. Özellikle, psPACT % 4 Akrilamid ve % 0.25 dokulara işleyen VA-044 hidrojel oluşumu sırasında; iki ayrı adımda mPACT esasen aynı adımları içerir, ancak % 0.5 α-thioglycerol anahtar reaktifi olarak SDS tabanlı takas Çözümle takviyeleri. Her iki teknikleri endojen sistemik ve cerebrospinal dolaşım optik temizleme üretmek için gereken süreyi önemli ölçüde azaltmak için sistemleri koşum. İlke kanıtı olarak biz confocal mikroskopi kan damarı desenleri temizlenen doku10analiz kullanımını göstermektedir.
Tüm yordamları Yonsei Üniversitesi Tıp Fakültesi, uygun araştırma Etik Kurulu tarafından onaylanmıştır. Tüm deneysel hayvan laboratuvar hayvan bakımı Komitesi Yonsei Üniversitesi Tıp Fakültesi, kuralları uyarınca feda etti.
1. hazırlanması reaktifler
Dikkat: Paraformaldehyde (PFA), Akrilamid ve Sodyum Lauryl Sülfat (SDS) toksik tahriş edici vardır ve böylece bir duman başlıklı uygun kişisel koruyucu ekipman (PPE; önlük, eldiven, koruyucu gözlük) ile ele alınmalıdır.
2. anestezi ve perfüzyon cerrahi
Dikkat: PFA ve Akrilamid toksik tahriş edici ve böylece bir duman başlıklı uygun KKE ile ele alınmalıdır.
3. bütün perfüzyon ve sıçan diseksiyon
Dikkat: PFA ve Akrilamid toksik tahriş edici ve böylece bir duman başlıklı uygun KKE ile ele alınmalıdır.
Not: Aşağıdaki tüm perfüzyon adımları bir önceki çalışmada Woo ve arktarafından kullanılan bir iletişim kuralı benzer. (2016) 10 , 11.
4. hidrojel Monomer infüzyon ve fare ve fare MSS polimerizasyonu
Dikkat: Akrilamid, SDS, α-thioglycerol ve İngiltere'de yılın tahriş edici ve böylece bir duman Hood ve uygun çiş ile ele alınmalıdır.
5. Kırılma indisi eşleme ve temizlenen MSS Immunostaining
Not: njantlar (Kırılma indisi eşleşen çözüm Nycodenz tabanlı) 0.8 g/mL Nycodenz toz içinde 30 mL temel tampon (% 0,01 sodyum azid ve ara-20 0.1 M PBS, pH 8.0) çözünmüş oluşur. Bu çözüm toz uygun solvasyon için izin vermek için kuluçka sallayarak 37 ° C yerleştirilir önerilir.
6. görüntü işleme
En iyi duruma getirilmiş pasif Temizleme teknikleri kullanarak tüm CNS şeffaf bir model nesil
Fare ve sıçan bütün CNS dokuların optik geçiş izni hızla çeşitli pasif Temizleme Teknikleri (şekil 1) kullanılarak sağlanır. Zaman içinde takas dokusunun bir şematik şekil 2Agösterilir. Özgün PAKTI yönteminden farklı olarak, % 4 Akrilamid (A4P0) ve % 0.25 VA-044 başlatıcı çözüm örnekleri hidrojel Melez oluşturmak üzere iki ayrı adımda tedavi psPACT (işlem-ayrı PAKTI) içerir. mPACT (değiştirilmiş PAKTI) çözüm % 0.5 α-thioglycerol ile takas % 8 SDS ilave psPACT daha da artırır. ANLAŞMA, psPACT ve mPACT gün 14 üzerinden işleme örnekleri karşılaştırılır ve şekil 2Bsundu.
Bir önceki çalışmada, bu süre orijinal anlaşma Protokolü 23 gün, psPACT optik geçiş izni elde ve mPACT tüm fare CNS sadece 20 ve 14 gün, sırasıyla10temizlenmiş bildirdi. Bu da çalışmanın, fare beyin örnekleri mPACT protokolü aracılığıyla tedavi ederken onlar 14 gün (2B rakam) sonra optik şeffaflık elde bulduk. Sıçan bütün CNS örnekleri psPACT yolu ile işlenen ve dokularda sırasıyla 30 ve 20 gün içinde silinmesinden gibi aynı zamanda bu mPACT maksimal izni en yüksek etkinlik ile elde gösterdi mPACT (şekil 3A, B). Yetişkin sıçan beyin tüm MSS aksine, tek başına bir sadece 5 gün içinde (4A rakam) mPACT ile temizlendi. Temizlenen sıçan beyin damar kalıpları ile ayirt psPACT ve mPACT işleme yardımcı programı (şekil 4B, mPACT veri beynin anatomik ve fonksiyonel analiz için bu takas yordamlardan göstermek için sonra analiz edildi Woo ve ark. 2016 gösterilen)10.
Pasif doku protokolleri temizleyerek bu kullanarak en iyi duruma getirilmiş, takas kez üç protokoller arasında farklılık olsa da biz bütün MSS, sağlam, şeffaf modellerinin görselleştirmek başardık. En iyi duruma getirilmiş pasif yöntemler temizlemek daha kısa bir süre içinde organ netlik elde. Birlikte ele alındığında, bu sonuçlar yöntemi takas mPACT açık CNS yöntemleri temizleyerek daha stabil ve hızlı önceki pasif oluşturabilirsiniz öneririz. Bu nedenle, mPACT memeli organların gelecekte yapısal ve anatomik analizleri kullanmak için büyük bir potansiyele sahiptir ve varolan yöntemleri etkinliği ve güvenliği açısından önemli bir avantaj sağlar.
Nesil optik temizlenen iç organlar ve embriyo mPACT kullanarak
Bütün CNS dokular yanı sıra, Yetişkin fare dalak ve böbrek mPACT ile 19 ve 23 gün içinde sırasıyla silinmesinden (şekil 5AB). Fare embriyo E10.5 ve E13.5 da mPACT iletişim kuralı üzerinden işlenmesi 3 gün sonra temizlendi. Şekil 5C -E fare embriyo, sıçan Kauda at ve sıçan dalak kuyruk bölgesi microvasculature yanı sıra tüm embriyo kan damarı desen canlandırmayı gösterilir. Bu sonuçlar bu mPACT çok çeşitli doku ve organların 3D anatomik analiz için şeffaf modelleri oluşturmak için kullanılan öneririz.
Şekil 1: en iyi duruma getirilmiş pasif Temizleme Teknikleri (anlaşma) şematik gösterim. Her üç anlaşma protokolü olarak bireysel adımlar bir taslağını her adım için gerekli reaktifler yanında sağlanır. Özgün PAKTI doku polimerizasyon hidrojel oluşumu %4 PFA, % 4 Akrilamid (AA) çözüm ve % 0.25 VA-044 başlatıcı çözüm soğuk karışımı ile gelen protokolüdür. Sonra doku azot gazı kullanarak polimerli, pasif çözüm Temizleme % 8 SDS ile temizlenir. PsPACT (işlem-ayrı PAKTI) % 4 AA çözüm ve % 0.25 VA-044 başlatıcı çözüm ayrı tedavi süreçleri doku hidrojel oluşumu için kullanır; Bu koşullar bu orijinal anlaşma protokolü farklı. MPACT (değiştirilmiş PAKTI) ek % 0.5 α-thioglycerol çözüm psPACT Protokolü'nün temizlenmesi % 8 SDS ekler. Üç tüm iletişim kuralları için sağlam doku, inkübe > = 37 ° C titreyen bir kuluçka elde maksimal izni ISS kadar. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 2: optik fare tüm merkezi sinir sistemi (MSS) pasif doku takas tarafından saydamlığını. (A) PAKTI tabanlı yöntemleri ile zaman içinde temizleyerek tüm CNS doku Schematization. (B) karşılaştırma üç pasif Temizleme iletişim kuralları (orijinal PAKTI, psPACT, mPACT) 14 gün sonra işleme, fare tüm CNS. (C) optik geçiş izni mPACT 14 gün içinde işleme için tabi fare beyin. Bu rakam Woo vd. 201610değiştirildi. 3 mm boyunda 2 c harflerdir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 3: optik şeffaflık sıçan bütün CNS doku post-psPACT ve mPACT. (A) yetişkin fare tüm CNS doku elde psPACT ile maksimal optik Gümrükleme 30 gün sonra. (B) yetişkin fare tüm CNS doku 20 gün sonra mPACT ile maksimal optik izni elde. Önce ve sonra diyagramları bütün CNS boyutunu işlemden, önce ve sonra göz tarafından ölçülen gösterir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 4: kesitli yetişkin sıçan beyin mPACT işleme ve microvasculature görselleştirme. (A) 4-mm kalın yetişkin sıçan beyin karşılaştırılması bölümleri 3 ve 5 gün işleme mPACT sonra. (B) 3D projeksiyon ile anti-CD31 antikor psPACT işlendikten sonra görüntülenir yetişkin sıçan beyin damar kalıplarının. Ölçek çubukları, 1.500 µm ve 100 µm. Bu rakam Woo vd. 201610değiştirildi. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 5: mPACT işleme kemirgen organlar ve tüm fare embriyolar. mPACT, sırasıyla 19 ve 23 gün içinde yetişkin fare (A) dalak ve (B) böbrek optik şeffaflık elde etti. (C) mPACT şeffaf E10.5 ve E13.5 fare embriyo 3 gün sonra üretilen. Sonra mPACT ile takas microvasculature anti-CD31 fare embriyo kuyruk bölgesinde ile görselleştirme (D) . (E) 3D projeksiyon damarlara sıçan Kauda at ve (F) fare dalak ile anti-CD31, sonrasında işleme yolu ile mPACT. Bu rakam Woo vd. 201610değiştirildi. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Pasif, elektroforetik sigara ekstraksiyon yöntemleri istihdam ederken PAKTI önceki doku NETLİK2,3,4,7 gibi yöntemleri temizlenmesi ile elde tutarlılık önemli ölçüde geliştirilmiş , 8, teknik hala birkaç eksiklikler, maksimal doku netlik12ulaşmak için gereken süreyi en önemli biri olduğunu taşımaktadır. Mevcut çalışmada, biz önemli ölçüde doku hala doku bütünlüğü ve yapısı6,10koruyarak temizlemek için gereken süreyi azaltmak değiştirilmiş PAKTI protokolleri mevcut. Ayrıca, ilk kez, biz uygulama protokolleri bütün CNS doku ve bir üst düzey kemirgen model, sıçan10takas doku göstermek.
Özellikle, psPACT örnek işleme %4 Akrilamid ve % 0.25 içerir VA-044 hidrojel oluşumu sırasında iki ayrı adımda mPACT daha da psPACT inşa ve çözüm % 0.5 α-thioglycerol10ile takas % 8 SDS ilave süre. Akrilamid ve sonraki VA-044 adım ayıran son doku bütünlüğü şeffaflık PAKTI ile elde sonra olumsuz etkileyebilir doku çevreleyen unpolymerized hidrojel monomerleri kalan kaldırmak için engeller; Ayrıca, bu Maksimum optik temizleme üretmek için gereken süreyi önemli ölçüde azaltır. α-thioglycerol daha da mPACT yöntemindeki ilavesi açıklığa hızlandırır işlemek13, α-thioglycerol orijinal anlaşma yönteminde sadece reaktifler kullanarak daha az erişilebilir doku bölgelerinde temizlemek yardımcı olur un esmerleşme bir ajan olduğu gibi 7 , 8 , 9.
ANLAŞMA, psPACT ve mPACT kemirgen doku üzerinde karşılaştırma psPACT orijinal anlaşma protokolü göre optik saydamlığı artırır iken, mPACT en iyi şekilde Temizleme ve her iki bütünün sonraki yüksek çözünürlükte görüntüleme için izin verdiğini gösterdi memeli organ ve kesitli dilimler olarak Şekil 2, şekil 3, şekil 4' te gösterilmiştir. Şeffaflık, verimlilik ve doku istikrar diğer iki Temizleme yöntemleri ile karşılaştırıldığında farklılıkları mPACT ispat yöntemi anahtarı işlenmiş organlarda α-thioglycerol tabanlı lipid fiyasko. Bu işlenmiş organlar, kan damarlara Morfoloji, ayirt ve confocal mikroskobu (şekil 5 dE) ile ilgili olarak özellikle hızlı 3D analiz için izin verdi.
α-thioglycerol takas SDS tabanlı çözüm için ek optik şeffaflık hızlandırılması için kritik olmakla birlikte, bu da biraz doku kırılganlık artar ve daha sonrası işleme hasar bölgelerine duyarlı yapar. MPACT verimlilik açısından açık üstünlüğü bu sınırlama daha ağır basar; Yine de, iş şu anda maksimal takas ile elde edilebilir emin olmak için yapılıyor hiçbir masraftan doku bütünlüğü için en az.
Böylece, bizim sonuçlar bir 3D analiz dahil ancak bunlarla sınırlı nöronal ağlara, kan damarlara ve doku matris mimari memeli organlarının fonksiyonel ve anatomik özellikleri sağlamak için güçlü bir araştırmacı araç olarak mPACT kurmak. İleride, biz mPACT gibi doku yaralanması, gelişimsel malformasyonlar, kanser ve nörodejeneratif hastalığın patofizyolojisi katkıda üst düzey biyolojik mekanizmaları soruşturma özellikle yararlı olabileceğine inanıyor hastalık14,15,16,17. İnce hücresel mekanizmaları hastalık içinde yer alan bir çalışma ile birlikte, mPACT daha kapsamlı bir çoklu ölçek ne kadar çeşitli farklı hastalığın ortaya çıkmasına neden gözlenen fenotip için mekanizmaları etkileşim anlama sağlamak potansiyeline sahiptir.
Yazarlar ifşa gerek yok.
Bu eser Tıp bilimi, Yonsei Üniversitesi beyin Kore 21 artı proje tarafından desteklenmiştir. Buna ek olarak, bu eser Ulusal Araştırma Vakfı Kore (NMK-2017R1D1A1B03030315) bir hibe tarafından desteklenmiştir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) | Affymetrix, Inc. | 75819 | Clearing solution |
Nycodenz | Axia-Shield | 1002424 | nRIMS solution |
40% Acrylamide Solution | Bio Rad Laboratories, Inc. | 161-0140 | Polymerization (A4P0) |
2,2´-Azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane] Dihydrochloride | Wako Pure Chemical Industries, Ltd. | 017-19362 | Polymerization (VA-044) |
1-Thioglycerol | Sigma-Aldrich | M1753-100ML | Clearing solution (mPACT) |
Tween-20 | Georgiachem | 9005-64-5 | nRIMS solution |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787-50ML | Immuno Staining |
Bovine serum albumin (BSA) | Bovogen | BSA100 | Immuno Staining |
Heparin | Merck Millipore | 375095 | Perfusion (PBS) |
Sodium azide | Sigma-Aldrich | S2002-25G | nRIMS solution |
PECAM-CD31 antibody | Santa Cruz Biotechnology Inc. | sc-28188 | Immuno Staining |
Goat anti-rabbit-IgG Cy3 fluorescent conjugate | Jackson ImmunoResearch Inc. | 111-165-003 | Immuno Staining |
4% Paraformaldehyde | Tech & Innovation | BPP-9004 | Perfusion, Polymerization |
20X Phosphate Buffered Saline (pH 7.4) | Tech & Innovation | BPB-9121 | Perfusion, Buffer |
10 mL stripette | Coatar | 4488 | Solution transfer |
50 mL tube | Falcon | 352070 | Clearing tube |
35 mm Cell culture dish | SPL | 20035 | Imaging |
Confocal dish | SPL | 211350 | Imaging |
1 mL syringe | Korea vaccine Co., Ltd | 26G 1/2 | Anesthetize |
50 mL syringe | Korea vaccine Co., Ltd | 21G1 1/4 | Perfusion |
Acrylamide | Sigma-Aldrich | A3553 | Polymerization (A4P0) |
Whatman 3MM paper | Sigma-Aldrich | Z270849 | Blotting paper for gel removal |
Confocal microscope | Zeiss | LSM780 | Imaging |
ZEN lite Software | Zeiss | ZEN 2012 | Imaging |
Peristaltic pump | Longerpump | BT100-1F | Perfusion |
EasyGel | Lifecanvas Technologies | EasyGel | Tissue gel hybridization system |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır