A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
يوفر هذا البروتوكول إجراء تحضيرا محسنا ومتقنا لعينات الشبكية العضوية للمجهر الإلكتروني النافذ. وهي مناسبة للتطبيقات التي تنطوي على تحليل نقاط الاشتباك العصبي في عضويات الشبكية الناضجة.
عضويات الشبكية (ROs) هي نظام زراعة ثلاثي الأبعاد يحاكي سمات الشبكية البشرية التي تميزت عن الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات (iPSCs) في ظل ظروف محددة. تمت دراسة تطور المشبك العصبي ونضجه في ROs من الناحية المناعية والكيميائية والوظيفية. ومع ذلك ، فإن الدليل المباشر على البنية التحتية الملامسة المشبكية محدود ، حيث يحتوي على كل من نقاط الاشتباك العصبي الشريطية الخاصة والمشابك الكيميائية التقليدية. يتميز المجهر الإلكتروني النافذ (TEM) بدقة عالية وتاريخ محترم يوضح تطور الشبكية ونضج المشبك العصبي في البشر والأنواع المختلفة. إنها أداة قوية لاستكشاف البنية المشبكية في ROs وتستخدم على نطاق واسع في مجال البحث في ROs. لذلك ، لاستكشاف بنية جهات الاتصال المشبكية RO بشكل أفضل على المستوى النانوي والحصول على أدلة مجهرية عالية الجودة ، قمنا بتطوير طريقة بسيطة وقابلة للتكرار لإعداد عينة RO TEM. تصف هذه الورقة البروتوكول والكواشف المستخدمة والخطوات التفصيلية ، بما في ذلك إعداد تثبيت RO ، وما بعد التثبيت ، والتضمين ، والتصور.
تظهر شبكية العين ، وهي عضو حسي بصري حيوي في البشر والثدييات ، بنية مغلفة مميزة تتميز بثلاث طبقات نووية تضم الخلايا العصبية السومة وطبقتين شبكيتين تشكلهما الوصلات المشبكية1 ، بما في ذلك المشابك التقليدية والمشبك الشريطيالمتخصص 2,3. يلعب المشبك الشريطي دورا مهما في نقل نبضات الحويصلة بطريقة متدرجة 2,3. تتضمن عملية الرؤية نقل الإشارات الكهروضوئية عبر مستويات مختلفة من الخلايا العصبية والمشابك العصبية ، لتصل في النهاية إلى القشرة البصرية 4,5.
تمثل عضويات الشبكية (ROs) نظام ثقافة ثلاثي الأبعاد (3D) مشتق من الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات (iPSCs) ، تحاكي الحالات الفسيولوجية لأنسجة الشبكية في المختبر1،6،7. هذا النهج واعد لدراسة أمراض الشبكية8 ، وفحص الأدوية9 ، والعمل كعلاج محتمل للحالات التنكسية الشبكية التي لا رجعة فيها مثل التهاب الشبكية الصباغي10 والزرق11. كنظام توصيل بصري قوي في المختبر ، فإن المشبك داخل ROs هو هيكل حاسم يسهل تحويل الإشارة الفعالة ونقلها5.
يمكن تقسيم تطور RO تقريبا إلى ثلاث مراحل وفقا لسماتها المورفولوجية وملامح التعبير الجزيئي 6,12. تتكون التناضحيات العكسية في المرحلة 1 (حوالي D21-D60) من الخلايا السلفية العصبية للشبكية ، والعديد من خلايا العقدة الشبكية (RGCs) ، وعدد قليل من خلايا الأمكرين النجمية (SACs) ، المقابلة للحقبة الأولى من تطور الجنين البشري. في المرحلة 2 (حوالي D50-D150) ، تعبر ROs عن بعض سلائف المستقبلات الضوئية ، والخلايا العصبية البينية ، والجينات المرتبطة بتكوين المشابك ، والتي تمثل مرحلة انتقالية. تطور المستقبلات الضوئية النضج في المرحلة 3 ROs (حوالي بعد D100-D150) ، المقابلة للمرحلة الثالثة من نمو الجنين البشري6،12،13. والجدير بالذكر أنه بالمقارنة مع ROs في المرحلة 1 والمرحلة 2 ، فإن ROs في المرحلة 3 لها بنية رقائقية مميزة نضجت نقاط الاشتباك العصبي الخاصة بها12 ، بما في ذلك وجود نقاط الاشتباك العصبي الشريطية14. علاوة على ذلك ، أكدت دراسة حديثة أن نقاط الاشتباك العصبي الناضجة موجودة في نقل الإشارات الضوئية ، مما يشير إلى أنها وظيفية13. وبالتالي ، غالبا ما يتم اختيار ROs في المرحلة 3 للتحقيق في البنية المشبكية.
يتم تطبيق الكيمياء الهيستولوجية المناعية على نطاق واسع لدراسة التعبير عن البروتينات الجزيئية المختلفة. ومع ذلك ، فإن الحد من المجهر الضوئي يكمن في قدرته على مراقبة عدد محدود فقط من الخلايا والجزيئات المحددة في وقت واحد ، مما يؤدي إلى عدم وجود تحليل شامل للعلاقات بين الخلايا والبيئة المحيطة بها. يتميز المجهر الإلكتروني النافذ (TEM) بدقة عالية ، بدقة محدودة تبلغ 0.1-0.2 نانومتر ، متجاوزا المجهر الضوئي بمقدار ~ 10-20 مرة15. يعوض عن عيوب الفحص المجهري الضوئي ويستخدم لتوضيح تطور الشبكية ونضج المشبك العصبي في البشر16،17 والأنواع المختلفة18،19،20،21. يتيح TEM التمييز المباشر للمكونات قبل المشبكية وما بعد المشبكية18,20 ، ويسمح أيضا بالمراقبة الشاملة للهياكل تحت الخلوية مثل الشرائط 2,3 والحويصلات22 والميتوكوندريا23. لذلك ، يعد TEM أداة أساسية لتحديد أنواع نقاط الاشتباك العصبي واستكشاف البنية التحتية لجهات الاتصال المشبكية في ROs على المستوى النانوي.
من الأهمية بمكان ملاحظة أن تحضير العينة له أهمية كبيرة للحصول على صور مجهرية إلكترونية عالية الجودة. على الرغم من أن بعض الدراسات قد أجرت EM على ROs12،13،24 ، إلا أن الإجراءات التفصيلية غير واضحة. نظرا لأن جودة صورة المجهر الإلكتروني تعتمد على تأثير تثبيت RO وتخلل الكاشف إلى حد كبير ، يجب مراعاة العديد من العوامل المهمة أثناء التحضير. وبالتالي ، من أجل التحقيق بشكل أفضل في جهات الاتصال المشبكية في ROs ، نقدم طريقة ذات قابلية استنساخ جيدة توضح نقاط تشغيل تثبيت RO وتضمينه وتحديد مواقع المراقبة.
1. الحصول على مكاتب تسلم الطلبات من iPSCs25
ملاحظة: تم اشتقاق ROs من iPSCs عن طريق تعديل الإجراء المبلغ عنه سابقا.
2. التثبيت الأمامي ل ROs
3. التثبيت اللاحق لمكاتب تسلم الطلبات
4. تلطيخ والجفاف
ملاحظة: يجب تشغيل مزيل الرطوبة لتجفيف البيئة من هذه الخطوة.
5. التسلل
6. التضمين
7. تحديد المواقع شبه رقيقة
8. تقسيم رقيقة جدا
9. تصوير ROs بواسطة TEM
يوفر إنشاء 3D ROs من خلال تمايز iPSC أداة قوية لدراسة آليات أمراض الشبكية والعلاج باستبدال الخلايا الجذعية. على الرغم من أن آخرين قد أظهروا الروابط المشبكية في ROs وظيفيا وكيميائيا مناعيا ، إلا أن الأدلة المباشرة على نقاط الاشتباك العصبي التقليدية والشريطية محدودة للغاية. نق?...
في هذه المقالة ، قدمنا بروتوكولا مفصلا لمراقبة البنية التحتية المشبكية التقليدية والشريطية في ROs بواسطة TEM. يعتمد هذا البروتوكول على طرق تحضير الشبكية الموصوفة سابقا مع بعض التعديلات20. لتحسين معدل نجاح معالجة العينات وجودة الصور المجهرية TEM ، ضع في اعتبارك ?...
ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للكشف عنه.
تم دعم هذا العمل جزئيا من خلال منح من البرنامج الوطني للبحث والتطوير الرئيسي في الصين (2022YFA1105503) ، ومختبر الدولة الرئيسي لعلم الأعصاب (SKLN-202103) ، ومؤسسة تشجيانغ للعلوم الطبيعية في الصين (Y21H120019) ، ومؤسسة العلوم الطبيعية في الصين (82070981).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
100 mm Petri dish | Corning | 430167 | |
Acetone | Electron Microscopy Science | 10000 | |
B27 supplement | Gibco | A3582801 | |
Cell lifter | Santa Cruz | sc-395251 | |
Copper grids | Beijing Zhongjingkeyi Technology Co., Ltd. | AZH400HH | |
DigitalMicrograph Software | Gatan, Inc. | Software | |
Dispase | StemCell Technologies | #07913 | Bacterial protease |
DMEM/F12 medium | Gibco | #11320033 | |
Embedding mold | Beijing Zhongjingkeyi Technology Co., Ltd. | GZ10592 | |
Epon-812 resin | Electron Microscopy Science | #14900 | |
Fetal Bovine Serum (FBS) | Biological Industries | #04-0021A | |
Glutaraldehyde | Electron Microscopy Science | 16020 | |
hiPSC | Shownin Biotechnology Co. Ltd. | RC01001-A | |
Lead citrate | Beijing Zhongjingkeyi Technology Co., Ltd. | GZ02618 | |
L-GlutaMax | Life Technologies | #35050061 | L-glutamine substitute |
Matrigel | Corning | 356234 | |
Microscope slide | CITOTEST | 80312-3161 | |
N2 supplement | Gibco | 17502048 | |
Na2HPO4· 12H2O | Sigma | 71650 | A component of PB/PBS |
NaH2PO4· H2O | Sigma | 71507 | A component of PB/PBS |
Non-essential amino acids | Sigma | #M7145 | |
Optical microscope | Lab Binocular Biological Microscope | Xsz-107bnii | |
OsO4 | TED PELLA | 4008-160501 | |
Oven | Bluepard | BPG9040A | |
Paraformaldehyde | Electron Microscopy Science | 157-8 | |
Penicillin-Streptomycin | Gibco | #15140-122 | |
Semi/ultrathin microtome | Reichert-Jung | 396649 | |
Taurine | Sigma | #T0625 | |
Toluidine blue | Sangon Biotech | E670105-0100 | |
Transmission Electron Microscopes | HITACHI | H-7500 | |
Uranyl acetate | TED PELLA | CA96049 | |
β-mercaptoethanol | Sigma | 444203 |
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