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Method Article
我々はinvadopodia媒介マトリックス分解を可視化するための蛍光ゼラチンでコーティングされた顕微鏡のカバーガラスを製造するためのプロトタイプ的な方法を説明します。利用可能なソフトウェアを使用した計算手法は混合集団内および全体の顕微鏡視野を取り囲む多のグループに、単一細胞によるマトリックス分解の結果のレベルを定量化するために表示されている。
地元組織への細胞浸潤は、開発と恒常性に重要なプロセスである。 Malregulated侵攻とその後の細胞運動は、炎症、心血管疾患や腫瘍細胞転移1を含む複数の病理学的プロセスの特徴である。上皮細胞や内皮の基底膜における細胞外マトリックス(ECM)成分のFocalizedタンパク質分解は細胞浸潤を開始する上で重要なステップである。腫瘍細胞では、in vitroでの解析では、広範なECM分解がinvadopodia 2,3と呼ばれる腹アクチンに富んだ膜突出構造によって達成されると判断しました。彼らはマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)の作用を介してECMの内訳は中等度のECMに近い同格のInvadopodiaフォーム。 invadopodiaを形成する腫瘍細胞の能力は直接ローカル間質および関連する血管成分3に侵入する能力と相関している。 カバーガラス上にコーティング色素標識マトリックスタンパク質を用いた蛍光顕微鏡による細胞の_content "の>可視invadopodia媒介ECM分解は、行列のタンパク質分解、4,5細胞の浸潤能の程度を評価するための最も一般的な手法として登場しましたが、ここでは説明し市販のオレゴングリーン-488ゼラチン複合体を利用した蛍光標識されたカバーガラスを生成するための標準メソッドのバージョン。このメソッドは、簡単に迅速にコーティングされたカバーガラスを大量に生成するためにスケーリングされます私たちはしばしば遭遇する一般的な顕微鏡の成果物の一部を示しています。この手順の中で、どのようにこれらを避けることができます最後に、我々は個々の細胞によって、全体の細胞集団によって媒介されるラベルの付いたゼラチンマトリックス分解の定量化を可能にするために容易に利用可能なコンピュータソフトウェアを使用して標準化された方法を説明します。説明する手順では、正確かつ再現性よく監視する機能を提供invadopodia活動、また、調節タンパク質の発現または単一および多設定で、細胞外マトリックス分解に及ぼす抗浸潤化合物の試験の有効性を評価するためのプラットフォームとして機能することができます。
1。オレゴングリーンの生産488-ゼラチン被覆カバーガラス
2。アッセイのECM分解にオレゴングリーン488-ゼラチン被覆カバーガラス上にめっきおよびセルの処理
3。正規化されたマトリックス分解測定による蛍光ゼラチン劣化の定量化
この分析では、セルの面積またはセルの数に対するマトリックス分解の正規化された領域を提供します。それは、複数の細胞が集合的にsiRNAを、成長因子または治療薬で治療されていることを存在しているビューの全体の顕微鏡視野を分析するのに有用である。このanalysi用秒、低い倍率で収集された画像は、効率的に細胞の集団に関する情報を収集するのに十分である。
4。混合細胞集団内の個々のセルによって蛍光ゼラチン劣化の定量化
フィールド内の他の細胞( 例えば 、非トランスフェクト細胞に対してトランスフェクション)とは別に集団で特定の細胞から得られるマトリックスの劣化を評価するために、第3節で説明する手順は、個々のセルの下劣化の面積を測定するように変更できます。追加の蛍光チャンネルがトランスフェクションされた細胞をマークするために必要とされる。このインスタンスでは、高倍率の画像とよく分離された細胞は、定量化が容易です。
5。代表的な結果
手順については、全体の概略を図1に示します。手順では、細胞はゼラチンを分解することができるようにコーティングされたカバーガラス上に細胞のプレーティング固定とイメージングマトリクスの整合性を評価するために、蛍光顕微鏡分析のための細胞の蛍光マトリックス標識、蛍光共役ゼラチンでカバーガラスとコーティングの準備を伴うと客観的にコンピュータを使用してsoftwarをゼラチンマトリックス分解の程度を定量化電子。
図1固定と免疫標識、およびマトリックスタンパク分解を評価し、蛍光ゼラチンコーティングは、細胞播種に関与する重要なステップを強調全体概略。
準備およびコーティングガラスカバースリップに関与する重要な処理手順を図2に概説されています。
図2:ゼラチンマトリックスコーティング用カバーガラスを製造するのに関与する個々のステップを示す模式図。氷(キューブ)で、ダーク(非照光式バルブ)で、(点灯電球)を考慮して行う手順漫画が示されています。手順では、蛍光灯行列の光退色を防ぐ暗いヘルプで行った。
適切に実行する場合は、カバースリップを均等にオレゴングリーン488-共役グラムでコーティングされているelatin、均質な蛍光を表示する際に顕微鏡で観察( 図3A)。不適切なコーティングに起因して発生することができる典型的なアーチファクトは、取り扱い、保管、コーティングされたカバーガラスの使用量は、図3Bに示されている。
オレゴングリーン488-共役ゼラチンコーティングされたカバースリップの典型的な色と一貫性を示す共焦点zスタックの図3。ゼラチンコーティングされたカバースリップの準備と処理中に発生した成果物の例。A.直交ビューは、所定のプロトコルを用いて製造。 XZ( 下 )とYZ( 右 )焦点面に示されているようにカバースリップは〜1-2μmの厚さの均質なコーティングを有するべきであるゼラチンコートしたカバーガラスのコーティングと、処理中に発生する可能性があるBの成果物は、次のとおりです。の不適切な覆いをによるコーティングプロセス中にカバースリップに貧しいミキシング、マニュアルでは"玉石で、その結果、拡散またはゼラチン混合物( 塗布むら )、ハンドリング( スクレープ )の間に針やピンセットで得点によってコーティングされたマトリックスの除去部分凝固、長期の貯蔵期間中にカバーガラス表面の乾燥"外観( 脱水 )と長期にわたる、または、高強度の光露光(漂白)のために撮影時の蛍光ゼラチン表面の光退色。白い矢印はメッキOSC19の頭頸部扁平上皮癌細胞を包含漂白領域を示している。オレゴングリーン488-共役ゼラチンは、画像のコントラストを向上させるため白疑似カラーされています。バーは10μm。
この手順の実行中に生成され得られた薄膜の行列は、ECMを分解する細胞の能力を評価するための敏感な手段を提供します。 図4は、オレゴングリーン-488共役ゼラチンカバースリップ上に播種OSC19セルからinvadopodia活動の例を示していと3次元デコンボリューションに続くボリュームフィル画像レンダリングによってだけでなく、従来の共焦点顕微鏡により撮像された。
図4 invadopodiaマトリックス分解活性の代表的な例。 invadopodiaおよび対応ゼラチンマトリックスのタンパク質分解の可視化。オレゴングリーン上のメッキOSC19細胞は、10時間488共役ゼラチンカバーガラスを固定し、ローダミン共役ファロイジン(F-アクチン)と抗cortactin抗体(のAlexa Fluor 647二次抗体と疑似カラーの緑で可視化)で標識した。 Invadopodiaは、マージされた画像内のゼラチンクリア(マトリックスの暗い穴)の領域と重なってF-アクチンとcortactinの焦点質濃度として明らかである。拡大された再に示すように、矢印が含まれている箱入りの領域は、個々のinvadopodiaと焦点マトリックスタンパク分解の領域を示す以下gions。バーは10μm。B。ボリュームは、ECMにinvadopodia浸透の可視化を埋める。メッキと同様に染色された細胞OSC19()が視覚的にローダミン共役ファロイジンおよびオレゴングリーン488-共役ゼラチンの7.04μmを合計23連続0.32μmでのzスライス光を得ることによってレンダリングされていました。各チャネルごとに設定ネイティブLSMファイルはAutoQuant X2.2ソフトウェアにオープンした各画像スタックの3次元ブラインドデコンボリューションは、推奨される設定(10回、媒体ノイズ)を用いて行った。処理された画像は、次にNISの要素にオープンしたアルファブレンディングを使ってボリュームのビューとしてレンダリングされたTIFFスタックとして保存されていました。 LUTは調整され、サブボリュームはinvadopodiaが存在している細胞内のエッジを表示するために作成されました。背縁ビューは、基盤となるゼラチン(緑)に挿入invadopodia(赤矢印)を示しています。腹縁ビューはカバースリップの下にゼラチン分解の突出invadopodiaと領域を示していますグリーンマトリックス(矢じり)に赤い現在の領域のような。提示総画像フィールドは77×65μmにトリミングされ、細胞は約60×40μmである。
図5は、プロトコールのステップ3で説明したように正規化されたゼラチンマトリックス分解の定量化のための重要なステップのいくつかを示しています。この手順は、視野全体にゼラチン分解の公平な定量を可能にするために設計されており、フィールド内に多くの細胞に起因するマトリックス分解に適しています。
プロトコールステップ3で説明したように全体の顕微鏡画像内のセルの正規化されたゼラチン分解の計算アシスト定量化における重要なステップを示す図5の画面キャプチャ画像。全ての蛍光イメージは良い赤閾値化とROIのマーキングを表示するためにグレースケールに変換されています。A. Imはオレゴングリーン劣化が発生した暗い部分を示す488共役ゼラチン、( "穴")の年齢は(ステップ3.4)B.は赤(ステップ3.5)の劣化の領域を強調ゼラチン画像を閾値処理℃ での描画面積を測定したROIを示す劣化(ステップ3.7)、F-アクチンのD.ローダミンファロイジン染色(ステップ3.8)。ますE.は、赤の総セル面積(ステップ3.9)強調アクチン画像を閾値処理し、測定するセル領域を示すFの図面 (ステップ3.10) DAPI染色細胞核のG·イメージ (ステップ3.13)。H.赤は自動核カウント(ステップ3.13)からのshowの結果を概説しています。流域フィルターが触れている独立した核(白い矢印)に可能性を秘めています。核が広範囲に重なっている場合、それらは個々のオブジェクト(赤い矢印)に分離することはできません。核は不規則な形状をしている場合は、複数のオブジェクト(黄色の矢印)に分けることができる。Ⅰ。 <セルカウンタツール(3.14ステップ)を使用して、手動カウント中に核をマーキングから/ strong>の結果。
図6。プロトコールステップ4で説明したように混合した細胞集団内の個々の細胞によって蛍光ゼラチン劣化を定量化に関わる選択手順を示しています。ここでは、トランスフェクトされた細胞によるマトリックス分解は、トランスフェおよび非トランスフェクトされた細胞の混合集団内で分析することができます。
図6細胞集団内の個々のトランスフェクションされた細胞からゼラチン劣化を定量化するために必要な手順の画面キャプチャ画像。 FLAGエピトープタグと融合し、単一のトランスフェクトOSC19細胞を過剰発現する組換えcortactinの定量は、例として示されています。全ての蛍光イメージは良い赤黄色のしきい値とROIのマーキングを表示するには、グレースケールに変換されています。A. 共焦点画像。総セル面積のB.のデッサンしきい値のF-アクチン染色は、次のアプリケーションに基づいており、粒子の機能を分析し(ステップ4.2-3)℃ で共焦点画像劣化があり、暗い部分を( "穴")を示す、オレゴングリーン488-共役ゼラチンのFLAGタグcortactin(*印)(ステップ4.4)。D.のイメージを表現する単一のセルを示す細胞集団の抗FLAG免疫標識の発生し(ステップ4.5)、E.は、赤(ステップ4.5)で劣化の暗い部分を強調ゼラチン画像を閾値処理。F.はパネルB(ステップ4.6)からセルのアウトラインを持つゼラチンイメージオーバーレイを閾値化。セルのアウトライン内でのみ閾値処理のピクセルが解析でカウントされることに注意してください。現在のセルの場所外劣化の領域(白矢印)が時間をかけてゼラチンを越え細胞遊走の結果と合わせたもの含めるません分析にDEDに。
細胞外マトリックス分解細胞を可視化する能力は、細胞侵入の初期段階で採用する分子メカニズムを発見する際に支援しています。 1980年代初期の4,14,15のWEN-ティエンチェンによって開拓、その後の顕微鏡分析用のカバーガラス上にコーティング蛍光標識された細胞外タンパク質は、細胞の種類の広い範囲にわたってinvadopodia機能を評価する上で主要な技術として浮上している。所定?...
特別な利害関係は宣言されません。
この作品は、ウェストバージニア大学メアリーBabbのランドルフがんセンターからの寄付金によって支えられている。我々は、早期の助言や支援をスゼットミューラー(ジョージタウン大学)とローラ·ケリーに感謝します。ウェストバージニア大学顕微鏡イメージング機能(メアリーBabbのランドルフがんセンターと、NIHの助成P20 RR16440、P30およびP30 RR032138 GM103488でサポートされている)の使用は感謝して承諾されます。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
試薬/インストゥルメントの名前 | 会社 | カタログ番号 | 注釈 |
ゼラチン | シグマ | G1890 | ブタ皮膚 |
スクロース | フィッシャー | BP220 | |
12ミリメートルカバースリップ | フィッシャー | 50-121-5159 | |
24ウェルプレート | フィッシャー | 08-772-1 | BDファルコン |
硝酸 | Ricca | R5326000 | 20%溶液 |
ポリエルリジン | 電子顕微鏡学 | 19320-B | 0.1%溶液 |
グルタルアルデヒド | シグマ | G7526 | 8%溶液 |
オレゴングリーン488-共役ゼラチン | インビトロジェン | G-13186 | |
水素化ホウ素ナトリウム | シグマ | 213462 | |
トリトンX-100 | フィッシャー | BP151 | |
ローダミン - ファロイジン | インビトロジェン | R415 | |
抗cortactin(クローン4F11) | ミリポア | 05から180 | |
抗FLAG抗体 | ミリポア | MAB3118 | |
のAlexa Fluor 647ヤギ抗マウスIgG | インビトロジェン | A21235 | |
Gold退色防止を長引かせる | インビトロジェン | P36930 | |
LSM 510共焦点顕微鏡 | ツァイス | ||
ImageJのソフトウェア | パブリックドメイン | http://www.macbiophotonics.ca/imagej/ | |
AutoQuant X2.2ソフトウェア | メディアサイバネティクス | ||
NISの要素ソフトウェア | ニコン |
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