A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
אנו מתארים שיטה פשוטה יחסית עבור הדמיה vivo לשעבר החי של אינטראקציות תא-stroma הגידול בתוך גרורות ריאה, ניצול כתבים ניאון בעכברים. באמצעות מיקרוסקופ confocal ספינינג-דיסק, טכניקה זו מאפשרת הדמיה של תאים חיים לפחות 4 שעות ויכול להיות מותאם ללמוד תנאים ריאות דלקתיות אחרות.
גרורה היא אחד הגורמים העיקריים לתחלואה ותמותה מסרטן. גרורה הוא תהליך רב שלב ובשל מורכבותו, התהליכים התאיים והמולקולריים המדויקים שולטי הפצה וצמיחה גרורתי עדיין חמקמקים. הדמיה חיה מאפשרת הדמיה של האינטראקציות הדינמיות המרחבי של תאי microenvironment שלהם. גידולים מוצקים גרורות בדרך כלל אל הריאות. עם זאת, המיקום האנטומי של הריאות מציבה אתגר בפני הדמיה intravital. פרוטוקול זה מספק שיטה פשוטה ומהירה יחסית הדמיה vivo לשעבר החי של אינטראקציות דינמי בין תאים סרטניים stroma הסובבת אותם בתוך גרורות ריאה. באמצעות שיטה זו, תנועתיות של תאים סרטניים כמו גם יחסי הגומלין בין תאים סרטניים ותאים סטרומה ב microenvironment שלהם ניתן דמיינו בזמן אמת במשך כמה שעות. באמצעות עכברי כתב ניאון מהונדסים, שורת תאי פלורסנט, בזריקות שכותרתו fluorescentlyמולקולות ו / או נוגדנים, מספר רכיבים של microenvironment הריאות יכולות להיות חזותי, כגון כלי דם ותאי חיסון. כדי לדמות את סוגי התאים השונים, דיסק מסתובב מיקרוסקופ confocal המאפשר הדמיה רציפה ארוכת טווח עם מהירה, רכישת תמונה בארבעה צבעים נוצל. הזמן לשגות סרטים מלוקטים מתמונות שנאספו במשך מספר רב של עמדות ומטוסים מוקדי להראות אינטראקציות בין גרורה חיים ותאי חיסון במשך שעה לפחות 4. טכניקה זו יכולה לשמש כדי להוסיף ולבדוק כימותרפיה או טיפול ממוקד. יתר על כן, שיטה זו יכולה להיות מותאמת לחקר פתולוגיות הקשורות ריאה אחרת שעלולים להשפיע על המיקרו-סביבת הריאות.
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.
כל ההליכים המתוארים חייב להתבצע בהתאם להנחיות והתקנות לשימוש בעלי חיים בעלי חוליות, כולל אישור מראש על ידי טיפול מוסדי בעלי חיים הוועדה המקומית שימוש (IACUC).
דור 1. ריאות גרורות עבור vivo לשעבר הדמית חיה (מהונדס או זנב וריד הזרקה)
הערה: גרורות ריאות יכול להיווצר על ידי ניצול מודלים עכבר מהונדס גנטית או על ידי תוך ורידי (IV) הזרקה של תאים סרטניים.
2. תיוג של רכיבי ענייני microenvironment גרורתי (טרנסגניים ו / או הזרקה)
הערה: תיוג יכול להיות מושגת על ידי עכברים מהונדסים ו / או על ידי הזרקה שונה. הקפד להשתמש בצבעי ניאון שונים עבור תיוג של סוגי תאים שונים.
3. הכנת חומרים לפני החיתוך
4. הכנת זריקות
הערה: בהתאם את זמן מחצית החיים ואת התגובה המועדפת, להזריק fluorescently שכותרתו נוגדנים ו / או מולקולות ניאון או מיד לפני להקריב בעלי חיים או כמה שעות עד ימים לפני.
5. הכנת הריאות עבור vivo לשעבר הדמיה חיה
הערה: נסה לעבוד סטרילי וזהירה ככל האפשר כדי להימנע אתגרים מיותרים של תאים חיסוניים בתוך הריאות.
איור 1. פרוטוקול להכנת ריאות הדמיה לחיות. (א) חשיפה של קנה נשימה לאחר הכנה של עכבר. (ב) חיתוך קטן שנעשה במקביל קנה נשימה החשופה טבעות הסחוסים. (ג) 20 מחט G מוכנס 4-5 מ"מ לתוך קנה הנשימה. (ד) החדרה של 400 μl 2% נמוכים היתוך בטמפרטורה agarose לריאות. (E) Inflריאות ated מופרדות העכבר. (F) אונות נפרדו לאחר האינפלציה. (G) לאונות להציב גם צלחת הדמיה 24 באר. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
6. רכישה וניתוח של תמונות
הערה: תמונות ניתן לרכוש עם מגוון רחב של ספינינג מיקרוסקופים confocal דיסק נתמך על ידי תוכנות שונות. בפרוטוקול זה, או μManager עם מיקרוסקופ confocal דיסק מסתובב מחוייט או זן עם מיקרוסקופ confocal דיסק מסתובב, זמין מסחרית משמש לרכישת התמונה, בעוד Imaris משמש לעריכת סרטים וניתוח.
באמצעות מיקרוסקופ confocal ספינינג-דיסק, מערכות במודל של עכברים שונים הזרקה, במיקרו-סביבה של גרורתי ניתן דמיינו מסומנים לאורך זמן. שימוש MMTV-PyMT; ACTB-ECFP; ג-FMS-EGFP במודל עכבר משולשת מהונדס, מרכיבים תאיים שונים מסומנים fluorescently (איור 2 א, סרט 1). המבנה הטיפוסי ...
כתב יד זה מתאר שיטה מפורטת עבור הדמית vivo לשעבר חיים של גרורות ריאה בעכברי מודל של גרורות. פרוטוקול הדמיה זו מספקת להדמיה ישירה של אינטראקציות stroma תאים סרטניים דינמית מרחבית במיקרו-סביבה של הריאות. זוהי השיטה קלה ומהיר יחסית המאפשר הדמיה אמינה של גרורות ריאה במשך...
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