罗格斯大学机构动物护理和使用委员会批准了动物使用和程序。
1. 准备解决方案
- 用 0.1% Triton-X-100 (PBST) 制备 1 L 的磷酸盐缓冲盐水,并消毒过滤器。此解决方案可在室温 (RT) 下存储至少一年。
- 准备600μL的阻塞缓冲液,由PBST中正常驴血清的10%组成。每次使此解决方案新鲜。
- 在流量罩中制备以下 50 mL 甲醇 (MeOH) 稀释剂:在去离子水中 (dH2O) 中的 25% MeOH,在 dH2O 中制备 50% MeOH,在 dH2O 中混合 75% MeOH。存储在 RT 中。
- 在50 mL锥形管中制备以下50 mL的苯基醇-苯甲酸酯(BABB)溶液。
- 对于 100% BABB,将 32 mL 苯甲酸苯甲酸添加到 16 mL 的苯基醇(每体积比 2:1 体积)。
- 对于 50% BABB,将 16 mL 苯甲酸苯甲酸苯甲酸苯甲酸酯和 8 mL 苯基醇加入到 24 mL 的 MeOH 中。
- 用铝箔覆盖锥形管,防止光线照射。这些解决方案可在 RT 中存储长达一年。
注意事项:BABB 具有毒性和腐蚀性。应根据 MSDS 处理和处置。
2. 胚胎解剖和固定
注:此协议适用于从任何小鼠应变中分离的 E9.5 和 E10.5 小鼠胚胎(雄或雌性)。对于更年轻和年长的胚胎,应经实验确定孵化时间,以最大化荧光信号的信号与噪声比。
- 用 1x PBS 填充一个 35 mm 和一个 60 mm 的培养皿,并放置在冰上,直到需要为止。
- 通过CO2吸入对怀孕的小鼠进行安乐死。作为安乐死的次要措施,进行宫颈错位。
- 用70%乙醇清洁大坝的腹部区域。使用钳子捏住腹部区域,使用手术剪刀从中线腹壁底部开始,进行V型切口;继续打开胸腔。抬起腹部组织,将肠子移到一侧,露出子宫角。
- 在阴道管的底座上切开,用钳子将子宫从大坝上拉开。在每个卵巢上做一个额外的切口,以释放子宫。将子宫转移到含有冷1x PBS的60毫米培养皿之一。
- 使用直剪刀,在每个植入部位之间切割子宫壁。拿起一个带有玻璃移液管的二分,然后转移到35毫米的培养皿与1xPBS。在解剖显微镜下,将直剪刀插入二分和子宫壁之间的空间。切割并拆下子宫壁。
- 用细钳子,通过小心地沿着组织进行横向切口,并将组织从蛋黄囊中拉开,从胚胎中取出二分体和赖歇特的膜。通过小心地将组织从胚胎中拉开,并在异体炎和脐带静脉上切开,去除蛋黄囊和羊水囊。
注:蛋黄囊可用于基因分型胚胎。
- 用玻璃移液将每个胚胎转移到单独的 2 mL 管中,管子中填充 1 mL 的 1x PBS。使用唯一标识符标记每个管。
- 要修复胚胎,请小心地取出 1x PBS,并在 1x PBS 中加入 4% 的甲醛 (PFA) 溶液。在4°C孵育,一夜之间用温和的搅拌。
注:4%PFA 固定适用于该协议中提到的抗体。但是,固定程序应针对其他抗体进行优化。
3. 胚胎染色
注:在本节中,胚胎渗透并沾染原抗体和继发抗体。由于PAA开发进行迅速,胚胎阶段的差异将极大地影响下游的分析。因此,胚胎必须经过仔细计数的躯体来匹配对照组和突变对,才能在进一步操作之前与年龄相匹配。
- 要洗涤胚胎,请小心地去除4%的PFA并加入1倍PBS。轻轻反转管子几次。将管子放在右侧,让胚胎下沉。重复洗涤3次。将带胚胎的管子放在冰上。
注:(可选停止点)在进行完注后,胚胎可以在分级系列的MeOH中脱水,每次稀释30min,如第1.3节,并储存在-20°C的100%MeOH,供以后使用长达6个月。
- 对于 E10.5 胚胎,使用玻璃移液管将一个胚胎转移到充满冷冻 1x PBS 的 35 mm 培养皿中。小心地用细钳子将胚胎捏在后肢上方,进行横向切割,以去除后半部分的胚胎。这允许胚胎平躺在一个凹陷位置的步骤4.2。用新鲜的1x PBS将胚胎放回2 mL管中。
注:对照胚胎和突变胚胎可以在一个管中配对并染色相同的抗体溶液,步骤3.3到3.8。
- 如果将两个胚胎染色在一起,则用细钳子捏下一个胚胎的头部,以进行横向切割。这将区分每个管内两种不同基因型的胚胎。
- 为了渗透胚胎,从管子里伸出1xPBS,小心不要接触胚胎。添加 1 mL 的 PBST。将管置于 4°C 处,一夜之间轻轻搅拌。
注:(可选停止点)胚胎可以在4°C的PBST溶液中保存数天。
- 为了防止抗体的非特异性结合,首先从管子中取出PBST,小心不要接触胚胎。在胚胎中加入600 μL的阻塞缓冲液。在4°C下用柔和的搅拌在4°C处挡住胚胎。
注:在使用前,需要在台式离心机上以最高速度旋转阻塞溶液,以清除碎屑。
- 要染色和量化 E,请使用针对 VEGFR2 和 ERG 的抗体。抗体溶液在阻塞缓冲液中制造。抗VEGFR2抗体稀释1:200,ERG抗体稀释1:1000。
注:抗体溶液在使用前需要在台式离心机上以最高速度旋转,然后才能清除颗粒物。
- 要用原抗体孵育胚胎,请从管子中取出阻塞缓冲液,小心不要接触胚胎。在每个管中加入600 μL的原抗体溶液。在4°C下用温和搅拌孵育胚胎4-5天。
- 要洗净抗体溶液的胚胎,请先从管子中取出主要抗体溶液。在室温 (RT) 下,在室温下使用 1 mL 的 PBST,每小时用 1 mL 的 PBST 进行洗涤胚胎,并轻轻搅拌。在白天洗4-5次胚胎,然后在4°C下用温和的搅拌孵育过夜。第二天重复进行重点。
- 通过稀释抗山羊Alexa Fluor 488和抗小鼠Alexa Fluor 555 1:300在阻塞缓冲液,使二次抗体解决方案。稀释块缓冲液中的库存 DAPI 1:1000。
注:抗体溶液必须在使用前立即在台式离心机上以最高速度旋转,然后才能清除颗粒物。此外,其他Alexa氟染料可用于代替488或555。
- 要用继发抗体孵育胚胎,请从管子中取出PBST。在每个管中加入600 μL的二次抗体溶液。在4°C下用温和搅拌孵育胚胎4-5天。
- 要洗净抗体溶液的胚胎,请先从管子中取出二次抗体溶液。在RT用1 mL的PBST在RT上用温和的搅拌洗涤胚胎。在白天洗4-5次胚胎,然后在4°C下用温和的搅拌孵育过夜。第二天重复进行重点。
4. 在阿加罗斯中植入胚胎
注:在第4节中,胚胎将嵌入在琼脂中。这种嵌入过程有两个目的:在成像前正确定向胚胎,并在BABB中清除胚胎后帮助定位胚胎(步骤5.2.2- 5.3.2)。
- 通过将 2 克琼脂糖加入 200 mL 的 dH2O. 微波,直到所有琼脂溶解,制备 200 mL 的 1% 琼脂糖溶液。
注:剩余的琼脂可储存在4°C,并重新加热供以后使用。
- 使用塑料石蜡模具和玻璃移液管,轻轻地将一个胚胎转移到模具中。小心地从胚胎中取出PBST。将胚胎置于凹陷位置。快速,在模具中加入约0.5 mL的热脂糖 - 刚好够覆盖胚胎并填充模具。确保胚胎周围没有气泡。
- 将模具放在冰上,用铝箔盖住,直到琼脂凝固。
注:在去除PBST后,不要让胚胎干燥。阿加罗斯溶液必须足够温暖,才能在添加到胚胎中时保持液体。只加入足够的琼脂覆盖胚胎,但不要太多,否则将很难成像。图像深度部分由目标的工作距离决定。
5. 脱水和组织清理
注:在本节中,胚胎使用甲醇系列脱水,然后在有机溶剂BABB中清除,并安装在由橡胶垫片分离的两个盖玻片之间;在此协议中使用快速井橡胶垫块。快速井保险杠具有双面粘合表面。垫片是创建一个井,其中胚胎将被放置和保持在两个盖玻片之间。
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甲醇脱水
- 标记新的 2 mL 管,每个胚胎一个。每管加入 1 mL 25% MeOH。
- 使用干净的手术刀,轻轻地切开胚胎周围的琼脂,在胚胎周围留下足够的,以便它可以通过钳子拾取。使用细钳轻轻抓住植入胚胎的琼脂,并将其放入带有 25% MeOH 标签的管中。不要让钳子接触胚胎。
- 在黑暗中用温和的搅拌在RT孵化胚胎1小时。
- 从管子中取出25%的MeOH,小心不要触摸胚胎。每管加入 1 mL 50% MeOH。在黑暗中用温柔的搅拌在RT孵育1小时。
- 从管子中取出50%的MeOH,小心不要触摸胚胎。每管加入 1 mL 75% MeOH。在黑暗中用温柔的搅拌在RT孵育1小时。
- 从管子中取出75%的MeOH,小心不要触摸胚胎。每管加入 1 mL 100% MeOH。在黑暗中用温柔的搅拌在RT孵育1小时。重复 100% MeOH 洗涤两次。
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使用 BABB 结算
- 从管子中取出100%MeOH,小心不要触摸胚胎。每管加入1 mL 50% BABB。在黑暗中用温柔的搅拌在RT孵育1小时。
- 从管子中取出50%的BABB,小心不要接触胚胎。每管加入1 mL 100%BABB。在黑暗中用温柔的搅拌在RT孵育1小时。重复 100% BABB 洗涤两次。
注:(可选停止点)胚胎可以在管中保持100%BABB约一周。更长的储存会导致BABB溶解管的塑料。
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安装用于成像的胚胎
- 将快速井保险杠放在 24 mm x 60 mm #1.5 玻璃盖滑滑上,从一侧剥去塑料胶粘剂。通过在橡胶保险杠上的塑料胶粘剂施加温和的压力,确保盖玻片和保险杠之间没有气泡。根据胚胎数量、基因型和用于染色的抗体标记盖玻片。
注:只要其厚度足以防止挤压或挤压胚胎,任何垫片都可以放置在盖玻片之间。我们使用快速井垫片,由于其厚度和便利性,其中包括垫片两侧的粘合表面,用于将其固定到盖玻片上。
- 小心地移出管,然后从管子中丢弃 100% BABB。在管中可视化阿加罗斯嵌入的胚胎后,使用细钳子拾取琼脂,并小心地将胚胎转移到快速井内的盖玻片上 - 不要让钳子接触胚胎。
- 从保险杠上取下第二个塑料粘合剂,并将第二个盖玻片放在顶部。轻轻按压盖玻片可去除气泡。小心不要打碎玻璃。
注:如果密封紧密,样品可以平放在 RT 黑暗中的滑动支架中长达一年。
6. 获取数据
注:在以下步骤中,将使用共聚焦显微镜对咽喉拱门 3、4 和 6 的内窥镜进行成像。
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幻灯片在显微镜舞台上的定位
- 要对胚胎进行成像,请使用配备 20 倍水浸式目标、数值孔径 0.95、工作距离 0.95 mm 和 NIS-元素 AR 5.11.01 64 位软件的共聚焦显微镜。
- 使用宽场荧光,直观地定位咽喉拱门。围绕第 4个PAA 的字段视图进行居中。
- 如果目标的视场没有捕获整个咽喉拱形区域,则拍摄并缝合具有 1% 重叠的大图像面板。为防止样品在获取大图像过程中移动,使用模塑粘土轻轻将盖板组件固定到舞台上。
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设置采集参数
- 将针孔大小设置为 1.0。
- 在ND 采集选项卡下,使用粗调整设置成像的顶部和底部限制。根据软件规格设置 Z 步长大小。确定可按目标工作距离和样品清晰度进行成像的厚度。
- 由于胚胎的厚度,调整整个Z堆栈的增益。为每个通道(405、488 和 555)设置 Z 堆栈中间的激光强度和增益,并在"Z 强度校正"选项卡下分配值。
- 滚动穿过胚胎,直到荧光信号开始出现变暗。增加每个通道的增益,直到信号强度与上一段相似。在Z 强度校正选项卡下分配新值。重复,直到 z 堆栈完成。将设置导入回ND 获取。
- 使用运行 Z 校正选项运行扫描。
7. 使用 Imaris 软件进行分析
注:在这些步骤中,将使用 Imaris 版本 9.2.0 的显微镜图像分析软件分析共聚焦图像。在此分析中,我们将首先选择要通过创建曲面来分析的感兴趣区域。接下来,我们将使用蒙版函数直观地分隔这些区域。最后,我们将使用Spot函数来量化每个感兴趣区域内的 E 数。
- 根据步骤 6 中使用的成像软件,使用Imaris 文件转换器将图像转换为 .ims。
- 打开 .ims 文件。将图像设置为"相机/标签"下的正交 |摄像机类型面板。
- 找到 PAA 并定向图像以进行曲面。
注: 首次打开文件时,它们将显示为所有图像切片的 3D 编译。在此步骤中,PAA 将通过将 3D 图像转换为 2D 图像来定位。然后,2D 图像允许 PAA 正确定向进行分析。
- 在"属性"面板下,关闭"音量"。在"属性"面板下,单击"添加新的正交切片器"。将切片方向设置为XY 平面。使用"切片位置"滚动图像,直到找到 PAA。
- 如果 PAA 与图像的顶部和底部不平行,请使用鼠标光标自由旋转图像,以便 PAA 在屏幕上从左到右运行。在"图像处理"下拉菜单下,选择"自由旋转"并单击"确定"。
- 浮出水面的第3个Pharyngeal拱门(图2A,B - B")
注:在这些步骤中,将使用Surface工具跟踪咽喉拱门和 PAA,以生成感兴趣的"表面"区域。这将允许每个感兴趣的区域从周围组织的视觉隔离。在这里,我们描述了表面和分析第三咽弓的内皮分量的步骤。Pharyngeal 拱门 4 和 6 也进行了类似的分析。
- 要在整个第 3 个咽喉拱门中显示内皮,请单击"新建曲面"按钮,该按钮位于"属性"面板下方。双击曲面 1并将新曲面重命名为"第3 个咽喉拱门"。
- 选择"跳过自动创建",手动编辑。将曲面方向设置为 YZ 平面(冠状方向)。使用切片位置将第 3个咽喉拱面平面放置到第 3个PAA 和多尔萨尔 Aorta 连接的位置。
- 旋转图像,以便第3咽弓拱面平面在视图中。关闭正交切片器 1。
- 在抽奖 |轮廓 |模式选项卡,选择"距离绘制模式"功能。如果需要,调整参数设置。保持样品之间的一致曲面参数。在此示例中,顶点间距为 10 μm。
- 要开始浮出水面,请按Esc键,然后单击"绘制"按钮。用鼠标光标跟踪第3咽弓的周长。使用"切片位置"移动 10-25 个切片。追踪咽弓的周长。重复,直到咽弓完全追踪。
- 要生成跟踪区域的表面,请在"属性"面板中选择"创建曲面"按钮。
- 表面第3 个PAA (图 2C- C")
- 要显示第 3 个PAA 的内皮,首先通过取消选择第 3个Pharyngeal 拱门曲面框,从步骤 7.4 关闭曲面区域。然后,再次单击"添加新曲面"按钮。双击曲面 1并将新曲面重命名为"第 3个 PAA"。
- 选择"跳过自动创建",手动编辑。将曲面方向设置为 YZ 平面(冠状方向)。使用切片位置将第 3个PAA 平面放置到第3 个PAA 和多尔萨尔 Aorta 连接的位置,然后重复步骤 7.4。
- 表面结构的遮蔽
注: 在以下步骤中,每个显示感兴趣的区域将被屏蔽。遮罩允许感兴趣的区域在视觉上不同于成像组织的其余部分,并允许对这些不同的感兴趣结构进行量化。下面,我们描述了 Imaris 中用于可视化和分析 PAA 内皮质的步骤,以及丛 - 咽喉拱门内围绕 PAA 的较小血管。在这些步骤中,将屏蔽第 3 个PAA 曲面,以便仅使用第 7.7 节中描述的 Spot 函数对 PAA 进行可视化和执行分析。
- 选择"音量"以可视化所有蒙版通道。按Esc键以旋转图像并将图像定位到 XY 位置。
- 在"编辑"选项卡下,选择第 3个PAA 的蒙版选择。选择 DAPI 通道并单击"确定"。对其余通道重复上述步骤。
- 在键盘上,按Ctrl + D以查看"显示调整"面板。选择每个新频道并重命名它们,以明确每个频道显示的内容。例如,这将导致三个新的通道:"第三个PAA DAPI","第三个PAA ERG"和"第三个PAA VEGFR2"。
注:在步骤 7.6.4-7.6.7 中,我们将只为咽喉弓形丛创建通道。
- 为了将内皮丛与 PAA 分开可视化,我们将首先为第 3个PAA 曲面选择蒙版选择。选择 DAPI 通道。取消选中"选择曲面外部的体素",并选中"选择曲面内的体素到按钮",将曲面内的"选择体素"设置为零。单击"确定"。
- 对其余通道重复上述步骤。此操作将从新的屏蔽通道中排除包含 PAA 的区域。重命名通道以明确每个通道显示的内容。例如,这将导致三个新的渠道:"非PAA DAPI","非PAA ERG"和"非PAA VEGFR2"。
- 要可视化第 3 咽弓中的内皮丛,请在"编辑"选项卡下为第 3 个咽喉拱门曲面选择"蒙版选择"。选择非 PAA DAPI通道。单击"确定"。
- 对剩余的非 PAA 通道重复上述步骤。重命名通道以明确每个通道显示的内容。例如,这将导致三个新的渠道:"Plexus DAPI","Plexus ERG"和"Plexus VEGFR2"。
- 欧共体编号的量化
注:ERG 的表达标记内皮核,便于量化 EC 数。在这些步骤中,将使用 Spot 函数量化 EC 的数量,以生成 PAA 和丛中 ERG 表达式标记的每个 EC 的点。在第7.7节中,将生成蒙面PAA中每个ERG阳性细胞的斑点,然后取消选择ERG阳性、VEGFR2阴性细胞中的斑点。
- 在键盘上,按Ctrl + D以查看"显示调整"面板。关闭除 PAA ERG 以外的所有通道。
- 在"属性"选项卡下,单击"添加新点"按钮。单击点 1并将其重命名为"PAA 总数量的 E"。单击蓝色箭头按钮。对于源通道,选择 PAA ERG 通道。将估计 XY 直径调整到 4 μm。单击蓝色箭头按钮,继续进入下一个面板。
- 调整使用滑动刻度看到的点数,以确保每个 EC 核(由 ERG 表达式标记)由一个点表示。单击绿色双箭头按钮。
- 关闭显示调整中的 PAA ERG 通道。打开 PAA VEGFR2 通道以可视化 PAA 内皮。
- 为了准确量化 EC 的数量,我们确保每个点同时表示 EC 标记、ERG 和 VEGFR2。为此,请在"编辑"选项卡下选择"对象曲面" |添加/删除面板。按Esc键,通过按住班次并选择该点,删除任何未为 VEGFR2 正位的点。
注:在以下步骤中,将生成蒙版丛中每个ERG阳性细胞的斑点,然后取消选择ERG阳性、VEGFR2阴性细胞中的点。
- 在"属性"选项卡下,单击"添加新点"按钮。选择"点 1"并重命名为"PC 总数"。单击蓝色箭头按钮。对于源通道,选择 Plexus ERG 通道。将估计 XY 直径调整到 4 μm。对于 Plexus 的 E 总数重复步骤 7.7.1 - 7.7.5。
- 单击每个点函数的"统计信息"选项卡,确定第 3 个PAA 和咽弓丛中的 E 总数。
- 对剩余的 PAA 和咽弓丛重复步骤 7.7.1 - 7.7.6。