A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
نحن تصف طريقة بسيطة نسبيا لخارج الجسم الحي التصوير الحي للورم التفاعلات خلية سدى داخل ورم خبيث في الرئة، وذلك باستخدام صحفيين الفلورسنت في الفئران. باستخدام الغزل القرص مبائر المجهر، هذه التقنية تمكن التصور من الخلايا الحية لمدة 4 على الأقل ساعة ويمكن تكييفها لدراسة الأمراض الرئوية الالتهاب الأخرى.
ورم خبيث يشكل سببا رئيسيا للمراضة والوفيات المرتبطة بالسرطان. الانبثاث هي عملية متعددة الخطوات، ونظرا لتعقيدها، والعمليات الخلوية والجزيئية الدقيقة التي تحكم نشر المنتشر والنمو لا تزال بعيدة المنال. تصوير مباشر يسمح التصور من التفاعلات الديناميكية والمكانية للخلايا والمكروية بهم. الأورام الصلبة metastasize عادة إلى الرئتين. ومع ذلك، فإن الموقع التشريحي للرئتين يشكل تحديا لتصوير حيوي داخلي. يوفر هذا البروتوكول طريقة بسيطة نسبيا وسريعة لخارج الجسم الحي التصوير الحي للتفاعلات الدينامية بين الخلايا السرطانية وسدى المحيط بهم داخل ورم خبيث في الرئة. باستخدام هذا الأسلوب، والقدرة على الحركة من الخلايا السرطانية فضلا عن التفاعل بين الخلايا السرطانية والخلايا اللحمية في المكروية التي يمكن تصور في الوقت الحقيقي لعدة ساعات. باستخدام المعدلة وراثيا الفئران مراسل الفلورسنت، خط خلية فلوري، عن طريق الحقن fluorescently المسمىجزيئات و / أو الأجسام المضادة، مكونات متعددة من المكروية الرئة يمكن تصور مثل الأوعية الدموية والخلايا المناعية. لصورة أنواع مختلفة من الخلايا، وقد استخدم قرص الغزل المجهر متحد البؤر التي تتيح التصوير المستمر على المدى الطويل مع الحصول على الصور السريع، أربعة ألوان. الوقت الفاصل بين الأفلام التي تم تجميعها من الصور التي تم جمعها خلال مواقف متعددة وطائرات التنسيق تظهر التفاعلات بين النقيلي الحية والخلايا المناعية لا يقل عن 4 ساعة. هذه التقنية يمكن زيادة استخدامها لاختبار العلاج الكيميائي أو العلاج الموجه. وعلاوة على ذلك، يمكن تكييف هذه الطريقة لدراسة الأمراض ذات الصلة الرئة الأخرى التي قد تؤثر على المكروية الرئة.
The deadliest aspect of cancer is metastasis, which accounts for more than 90% of cancer-related morbidity and mortality1. Metastasis is a multistep process and due to its complexity, the exact cellular and molecular mechanisms that govern metastatic dissemination and growth are still elusive. To metastasize, tumor cells in the primary tumor must detach from their neighboring cells and basement membrane, cross through the extracellular matrix, intravasate, travel via blood or lymphatic vessels, extravasate at the secondary site, and finally, survive and establish secondary tumors. In addition to the properties of the tumor cells, the contribution from the microenvironment, which includes the adjacent stroma along with the normal counterparts of the cancer cells, is crucial for the seeding and establishment of metastatic lesions2.
Traditional methods to study metastatic seeding and growth examine static states, as tissues are excised and sectioned for histology. These data only generate a snapshot of this highly dynamic process. Although some useful information can be gained from these studies, the complicated process by which tumor and stromal cells interact during metastatic formation cannot be adequately assessed by these methods. Furthermore, it is not possible to gain insights into tumor or stromal cell migration patterns, which are important in establishing a colony at the distant site. In order to effectively study the metastatic process, it is essential to visualize various interactions between cancer cells and their microenvironment in a continuous manner and at real time.
The lung is a common site for metastases from solid tumors as breast, colorectal, pancreatic cancer, melanoma and sarcoma3. Intravital imaging was previously used to study cell-cell interaction in various primary tumor and metastatic models4,5. Methods of lung imaging in mice, including intravital imaging, lung section imaging, and an ex vivo pulmonary metastasis assay have been published6–9. Intravital imaging of mouse lungs utilizes a thoracic suction window to stabilize the lungs6. This method is used for time-lapse imaging of the lung microcirculation and alveolar spaces. The anatomical location of the lungs poses a challenge to intravital imaging. In order to access the lungs, the chest cavity must be opened which leads to loss of negative pressure and collapsed lungs. This method only allows the visualization of a small part of the lungs and is technically demanding; an unnecessary complication in studies that examine processes that are independent of blood flow. Moreover, this method also requires gating out movement caused by breathing. This is done either by collecting images between breaths or during post image acquisition analyses10. The alternative ex vivo lung section imaging provides stability and depth, and also prepares lung parenchyma for immunostaining7. However, the lengthy sectioning process leads to an extensive delay between the time of animal sacrifice and the start of the imaging session. Moreover, the process of sectioning a mouse lung causes considerable amount of cell death8, thus interfering with the quality and quantity of imaging samples and perhaps needlessly altering tumor-stroma interactions. In order to technically bridge between the methods of intravital imaging and lung section imaging, while exploiting the advantages of the two techniques, a relatively fast and easy method for ex vivo lung imaging was developed. This method was achieved by imaging of non-sectioned whole lung lobes. Using this method, the motility of cancer cells as well as interactions between cancer cells and stromal cells in their microenvironment can be visualized in real time for several hours.
يجب أن يتم تنفيذ جميع الإجراءات المذكورة وفقا للمبادئ التوجيهية واللوائح لاستخدام الحيوانات الفقارية، بما في ذلك الحصول على موافقة مسبقة من قبل المؤسسات ورعاية الحيوان المحلية واللجنة الاستخدام (IACUC).
1. الجيل الرئة الانبثاث لخارج الجسم الحي تصوير لايف (المعدلة وراثيا أو الذيل الوريد حقن)
ملاحظة: يمكن أن تتولد الانبثاث الرئة عن طريق استخدام نماذج الماوس المعدلة وراثيا أو عن طريق الوريد (IV) حقن الخلايا السرطانية.
2. وضع العلامات من مكونات الاهتمام في الإنتقالية المكروية (المعدلة وراثيا و / أو الحقن)
ملاحظة: وصفها يمكن أن يتحقق عن طريق الفئران المعدلة وراثيا و / أو عن طريق الحقن المختلفة. تأكد من استخدام الألوان الفلورسنت مختلفة لوضع العلامات على مختلف أنواع الخلايا.
3. إعداد المواد قبل تشريح
4. إعداد الحقن
ملاحظة: اعتمادا على عمر النصف والاستجابة المفضلة، حقن fluorescently المسمى الأجسام المضادة و / أو جزيئات الفلورسنت إما مباشرة قبل التضحية الحيوانية أو بضع ساعات إلى أيام قبل.
5. إعداد الرئتين لخارج الجسم الحي تصوير لايف
ملاحظة: حاول أن تعمل عقيمة والحذر قدر الإمكان لتجنب التحديات التي لا داعي لها من الخلايا المناعية داخل الرئتين.
الشكل 1. بروتوكول لإعداد الرئتين للتصوير الحية. (A) تعرض القصبة الهوائية بعد إعداد الماوس. (ب) القصاصة الصغيرة المحرز في موازاة القصبة الهوائية تتعرض لحلقات غضروفية. (C) 20 G إبرة 4-5 ملم في القصبة الهوائية. (D) تقطير من 400 ميكرولتر 2٪ منخفضة ذوبان درجة الحرارة الاغاروز إلى الرئتين. (E) Inflالرئتين ATED فصل من الماوس. (F) فصوص فصل بعد التضخم. (G) الفصوص وضعت في بئر من لوحة التصوير 24-جيدا. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
6. اكتساب وتحليل الصور
يمكن الحصول على الصور مع مجموعة متنوعة من الغزل القرص المجاهر مبائر بدعم من البرامج المختلفة: ملاحظة. في هذا البروتوكول، ويستخدم إما μManager مع قرص الغزل المجهر حسب الطلب متحد البؤر أو زن مع المتاحة تجاريا الغزل القرص مجهر متحد البؤر لاقتناء الصور، في حين يتم استخدام Imaris لتحرير الأفلام والتحليل.
باستخدام الغزل القرص مبائر المجهري، ومختلف النظم نموذج الفأر والحقن، المكروية المنتشر يمكن تصور وتتبع مع مرور الوقت. باستخدام MMTV-PyMT. ACTB-ECFP. وصفت ج-FMS-EGFP الثلاثي نموذج الفأر وراثيا، والمكونات الخلوية المختلفة fluorescently (الشكل 2A، فيلم 1). هيكل ن...
توضح هذه المخطوطة طريقة مفصلة لخارج الجسم الحي التصوير الحي من ورم خبيث في الرئة في نماذج الفئران من ورم خبيث. يوفر هذا البروتوكول التصوير والتصوير المباشر للتفاعلات ورم الخلايا سدى ديناميكية والمكانية داخل المكروية الرئة. وهي طريقة سهلة وسريعة نسبيا التي تسمح...
The authors have no conflicts of interest to disclose. All animal experiments were conducted in accordance with IACUC approved protocols, UCSF.
We thank Nguyen H. Nguyen for her technical help and Audrey O’Neill for support with the Zeiss Cell Observer spinning-disk confocal microscope. This work was supported by a Department of Defense postdoctoral fellowship (W81XWH-11-01-0139) and the Weizmann Institute of Science-National Postdoctoral Award Program for Advancing Women in Science (to V.P.).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
MMTV-PyMT/FVB mice | Jackson Laboratory | 2374 | Female mice |
ACTB-ECFP/FVB mice | UCSF Werb lab | Female mice | |
c-fms-EGFP/FVB mice | UCSF Werb lab | Female mice | |
FVB mice | Jackson Laboratory | 1800 | Female mice |
GFP+ VO-PyMT cells | UCSF Werb lab | ||
70,000 kDa Dextran, rhodamine-conjugated | Invitrogen | D1818 | Dilute to 4mg/ml in 1 x PBS and store at -20 °C. Use 0.4 mg per animal. |
10,000 kDa Dextran, Alexa Fluor 647 conjugated | Invitrogen | D22914 | Dilute to 4mg/ml in 1 x PBS and store at -20 °C. Use 0.4 mg per animal. |
Anti-mouse Gr-1 antibody Alexa Fluor 647 | UCSF Monoclonal antibody core | Stock 1mg/ml. Use 7 ug per animal. | |
Anesthetic | Anesthesia approved by IACUC, used for anesthesia and/or euthanesia | ||
1X PBS | UCSF cell culture facility | ||
PBS, USP sterile | Amresco INC | K813-500ML | Ultra pure grade for i.v. injection |
Styrofoam platform | Will be used as dissection board | ||
Fine scissors sharp | Fine Science Tools | 14060-11 | |
Forceps | Roboz Surgical Store | RS-5135 | |
Hot bead sterilizer | Fine Science Tools | 18000-45 | Turn ON 30min before use |
Air | UCSF | ||
Oxygen | UCSF | ||
Carbon dioxide | UCSF | ||
1 mL syringe without needle | BD | 309659 | |
27 G x 1/2 needle | BD | 305109 | for i.v. injection |
20 G x 1 needle, short bevel | BD | 305178 | |
Low-melting-temperature agarose | Lonza | 50111 | To make 10 ml of solution, weigh 0.2 g of agarose, add to 10 ml 1 x PBS, and heat to dissolve. Agarose will solidify at room temperature, so maintain in a 37 °C water bath until used for inflation. |
RPMI-1640 medium without phenol red | Life Technologies | 11835-030 | |
24 well Imaging plate | E&K scientific | EK-42892 | |
Glass cover slides, 15 mm | Fisher Scientific | 22-031-144 | |
Digital CO2 and temperature controller | Okolab | DGTCO2BX | http://www.oko-lab.com |
Climate chamber | Okolab | http://www.oko-lab.com | |
Cell Observer spinning disk confocal microscope | Zeiss | ||
Zen software | Zeiss | ||
Inverted microscope | Carl Zeiss Inc | Zeiss Axiovert 200M | |
ICCD camera | Stanford Photonics | XR-Mega-10EX S-30 | |
Spinning disk confocal scan-head | Yokogawa Corporation | CSU-10b | |
Imaris | Bitplane | ||
mManager | Vale lab, UCSF | Open-source software |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved