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ここでは、移植したマウスの左肺を2光子顕微鏡で生体内イメージングするプロトコールを紹介します。これは、マウス肺移植後の細胞動態と相互作用をリアルタイムで研究するための貴重なツールです。
肺移植後の合併症は、移植片に反応する宿主の免疫系に大きく関連しています。このような免疫応答は、ドナー細胞とレシピエント細胞の間のクロストークによって制御されます。これらのプロセスをより深く理解するには、前臨床動物モデルの使用に依存しており、移植片内の免疫細胞の輸送をリアルタイムで研究する能力によって支援されます。生体内2光子顕微鏡は、光損傷を最小限に抑えて数百ミクロンまでの深さの組織や臓器を画像化するために使用できるため、単一光子共焦点顕微鏡法よりも大きな利点があります。プロモーター特異的な蛍光タンパク質発現を有するトランスジェニックマウスの選択的使用および/または生体内二光子顕微鏡における蛍光色素標識細胞の養子移入により、生理学的環境内での単一細胞の動的研究が可能になります。 私たちのグループでは、マウスの肺を安定化させる技術を開発し、ナイーブ肺や同所移植された肺移植片の細胞動態を画像化することを可能にしました。この技術により、血管系内および間質内の細胞挙動を詳細に評価できるだけでなく、さまざまな細胞集団間の相互作用を調べることができます。この手順は、肺移植後の炎症反応と寛容性反応を調節する免疫メカニズムを研究するために容易に習得し、適応させることができます。また、他の病原性肺疾患の研究に拡大することもできます。
肺移植は、末期肺疾患に苦しむ多くの患者にとって最終的な選択肢です。しかし、肺移植後の長期生存率は、他の固形臓器移植に比べて劣っています。5年での生存率はわずか60%~70%1ですが、心臓2では80%-90%、腎臓では85%-90%です3。原発性移植片機能障害、抗体媒介性拒絶反応、慢性肺同種移植片機能障害など、肺移植後の多くの合併症は、同種移植片に対する宿主の免疫応答によるものです。例えば、私たちのグループでは、移植による虚血再灌流障害の後、好中球が急速に肺同種移植片に動員され、血液単球を取り囲むダイナミックなクラスターを形成することを示しました4。ドナー細胞とレシピエント細胞との間のクロストークは、有害な同種免疫応答5,6,7の原因であり、生きた動物モデルでこれらの動的な細胞相互作用を研究する能力は非常に貴重です。
二光子顕微鏡は、組織の光退色を最小限に抑えながら、数百ミクロンまでの深さの高解像度の生体内イメージングを可能にする8,9。新皮質10,11、皮膚12,13、腎臓14,15など、さまざまな組織や解剖学的部位に使用されています。最近では、肺や心臓などの非静的臓器に適応しています4,16,17。このプロトコルでは、マウスの同所性左肺移植後の安定化、換気、および灌流された肺移植片を画像化する技術について説明します。移植モデルの主な利点は、ドナーとレシピエントを別々に遺伝子操作できることです。個々の細胞集団は、ノックイン蛍光タンパク質発現、蛍光標識細胞の養子導入5、または細胞特異的マーカー4,16,17,18に結合するための蛍光標識抗体の静脈内注射をしたトランスジェニックマウス株を用いて可視化することができる。
イメージング中に肺を安定させるために、このプロトコルは、肺をカバーガラスに接着することを含むが、他のグループは、カスタムメイドのリバーシブル真空装置19を用いた吸引安定化を記載している。当社のプロトコールには、イメージングの領域が広いことや、顕微鏡ラボで一般的に入手可能な材料(カバーガラスや接着剤など)を使用したセットアップが比較的容易であることなど、いくつかの利点があります。この接着技術は上面で肺を拘束するため、換気運動を減らし、より深いイメージングを可能にすることが期待されます。この生体内イメージング技術により、免疫細胞の挙動や相互作用をリアルタイムで詳細に観察することが可能となり、肺移植後の炎症反応と寛容性反応を調節する免疫機構の研究に貢献しています。
すべての動物取り扱い手順は、国立医療研究所および実験動物の使用ガイドラインに準拠して実施され、ワシントン大学医学部の施設動物管理および使用委員会によって承認されました。
1.麻酔と挿管
注:同所性マウス左肺移植は、前述のように行われます20,21。20-25 gのC57BL/6(B6)マウスの肺を、性別および年齢が一致したB6レシピエントに移植します。B6です。LysM-GFPレポーターマウスは、肺移植片への好中球浸潤を視覚化するための特定の実験のレシピエントとして使用されます。レシピエントマウスは、肺移植の直後に画像化することができます。
2. 画像診断のための左肺の外科的準備
3. イメージングチャンバーの準備
注:イメージングチャンバーはカスタムビルドです( 図2Aを参照)。このイメージングチャンバーは、ベースプレートとトッププレートで構成されており、その間にマウスが配置され、両側にバネ仕掛けのボルトで固定されています(図2B)。天板には直径~2cmの円形の切り欠きがあります。対応するサイズの黒いOリングがトッププレートの前面にあるこの開口部に配置され、対物レンズを保護します(図2C)。天板の裏面には24mm×50mmのカバーガラスを高真空グリースで接着し、防水シールを実現。このカバーガラスは、下の肺に付着し、上にイメージング媒体(すなわち、水)を保持することにより、イメージングウィンドウとして機能します。真空グリースが円形のイメージングウィンドウ内に入らないようにしてください。カバーガラスは、新しいイメージング実験ごとに交換されます。ベースプレートは、熱電対温度プローブを使用して35〜37°Cに加熱されます(図2A)。
4. 2光子イメージング
注:生体内顕微鏡検査には、20倍または25倍>1.0NAの水浸対物レンズを備えた固定ステージの正立顕微鏡を使用する必要があります。以下は、この調査で B6 から B6 のセットアップに使用したものです。655 nm q-dot血管標識によるLysM-GFP左肺移植。このプロトコルを適用すると、顕微鏡、レーザー、ダイクロイックフィルターのセットアップを、特定の実験や使用する蛍光レポーターのニーズに基づいて適合させることができます。
5. ビデオ撮影
注:次のパラメータは、特定の実験に基づいて適合させることができます。手順5.1〜5.3では、B6からB6に使用される特定のパラメータについて説明します。Lysm-GFPマウス左肺移植は、リファレンスガイドとして使用できます。
4°Cで1時間の低温虚血保存後、B6マウスからB6マウスに左肺を同所的に移植しました。LysM-GFPマウス4を、次いで上記のように生体内二光子イメージングを行った。移植後の2つの時点でイメージングを行いました-2時間(図3A)と24時間(図3B)です。血管は、イメージングの直前に注入されたqドットによって赤で?...
2光子励起は、1931年にマリア・ゲッペルト・マイヤー(Maria Göppert-Mayer)が博士論文で初めて発表したもので、彼女は核殻の構造を記述して後にノーベル物理学賞を受賞した22,23。従来の蛍光顕微鏡は、発光波長よりも短くエネルギーの高い励起波長を持つ単一光子励起に依存しています。単一光子顕微鏡法とは対照的に、二?...
著者らは、関連する開示を報告していない。
この研究は、NIH 1P01AI11650およびFoundation for Barnes-Jewish Hospitalからの助成金によってサポートされています。ワシントン大学医学部のIn vivo Imaging Coreに感謝します。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.75% povidone-iodine | Aplicare | NDC 52380-0126-2 | For disinfectant |
1-inch 20G IV catheter | Terumo | SROX2025CA | For endotracheal tube (ETT) |
1-inch silk tape | Durapore | 3M ID 7100057168 | To secure mouse in position |
20x water immersion long objective lens | Olympus | N20X-PFH | |
3M Vetbond glue | Medi-Vet.com | 10872 | To glue coverglass to lung |
655 nm non-targeted quantum dots | ThermoFisher | Q21021MP | For labeling of blood vessels |
70% ethanol | Sigma Aldrich | EX0281 | For disinfectant |
Argent High Temp Fine Tip Cautery Pen | McKesson | 231 | |
Black O ring (2 cm) | Hardware store | N/A | For custom-built imaging chamber |
Bolt (2) | Hardware store | N/A | For custom-built imaging chamber |
Brass thumb nut (2) | Hardware store | N/A | For custom-built imaging chamber |
Buprenorphine 1.3 mg/mL | Fidelis Animal Health | NDC 86084-100-30 | For pain control |
Chameleon titanium-sapphire femtosecond pulsed laser | Coherent | N/A | |
Cover glass (24 mm x 50 mm) | Thomas Scientific | 1202F63 | For custom-built imaging chamber |
Curved mosquito clamp (1) | Fine Science Tools | 13009-12 | |
Dual channel heater controller | Warner Instruments | TC-344B | |
Fine scissors (1) | Fine Science Tools | 15040-11 | |
Fixed-stage upright microscope | Olympus | BX51WI | |
Gauze (cut to 1 cm x 3 cm) | McKesson | 476709 | To place under left lung |
High vacuum grease | Dow Corning | N/A | To adhere coverglass onto top plate |
Isoflurane 1% | Sigma Aldrich | 26675-46-7 | For anesthesia |
Ketamine hydrochloride 100 mg/mL | Vedco | NDC 50989-996-06 | For anesthesia |
Metal sheet (3 cm x 7 cm) | Hardware store | N/A | For custom-built imaging chamber |
Pointed cotton-tipped applicators | Solon | 56225 | To manipulate lung and for blunt dissection |
Power Pro Ultra clipper | Oster | 078400-020-001 | |
Puralube Vet eye ointment | Medi-Vet.com | 11897 | To prevent eye dessiccation |
Small animal ventilator | Harvard Apparatus | 55-0000 | |
Straight forceps (1) | Fine Science Tools | 91113-10 | |
Three channel shutter driver | Uniblitz | VMM-D3 | Resonant scanner |
x.y.z optical stepper motor | Prior Scientific | OptiScan II | |
Xylazine 20 mg/mL | Akorn | NDC 59399-110-20 | For pain control |
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