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Neste Artigo

  • Resumo
  • Resumo
  • Introdução
  • Protocolo
  • Resultados
  • Discussão
  • Divulgações
  • Agradecimentos
  • Materiais
  • Referências
  • Reimpressões e Permissões

Resumo

In this manuscript, we present a high-throughput, semi-automated cryohistology platform to produce aligned composite images of multiple response measures from several rounds of fluorescent imaging on frozen sections of mineralized tissues.

Resumo

There is an increasing need for efficient phenotyping and histopathology of a variety of tissues. This phenotyping need is evident with the ambitious projects to disrupt every gene in the mouse genome. The research community needs rapid and inexpensive means to phenotype tissues via histology. Histological analyses of skeletal tissues are often time consuming and semi-quantitative at best, regularly requiring subjective interpretation of slides from trained individuals. Here, we present a cryohistological paradigm for efficient and inexpensive phenotyping of mineralized tissues. First, we present a novel method of tape-stabilized cryosectioning that preserves the morphology of mineralized tissues. These sections are then adhered rigidly to glass slides and imaged repeatedly over several rounds of staining. The resultant images are then aligned either manually or via computer software to yield composite stacks of several layered images. The protocol allows for co-localization of numerous molecular signals to specific cells within a given section. In addition, these fluorescent signals can be quantified objectively via computer software. This protocol overcomes many of the shortcomings associated with histology of mineralized tissues and can serve as a platform for high-throughput, high-content phenotyping of musculoskeletal tissues moving forward.

Introdução

Pesquisa biológica, muitas vezes requer fenotipagem eficiente, o que é frequentemente associada com algum tipo de análise histológica 1-3. Esta necessidade é ainda mais evidente com os projectos ambiciosos para interromper cada gene no genoma do rato 4. Estas análises histológicas pode variar de avaliar a morfologia celular e / ou características anatómicas a expressão de mapeamento de genes específicos ou proteínas para células individuais. Na verdade, uma das contribuições fundamentais de histologia para o campo da genômica é a capacidade de associar um sinal molecular específica para uma região ou célula tipo específico.

Protocolo

A Universidade do comitê de cuidados com os animais institucional e uso Connecticut Centro de Saúde aprovou todos os procedimentos com animais.

1. Fixação and Embedding

  1. Eutanásia do animal através de CO 2 asfixia ou outros métodos aprovados.
  2. Colheita do tecido de interesse (por exemplo, membro, vértebras, etc.) e colocar em 10% de formalina tamponada neutra a 4 ° C até ser adequadamente fixo. Tome especial cuidado para manter a colocação anatômica consistente antes da fixação. Por exemplo, corrigir membros com juntas em flexão consistente, rotação interna e rotação externa ângulos 11. No

Resultados

Um fluxo de trabalho geral para o Alto Rendimento, Multi-Imagem Cryohistology

A Figura 1 representa o fluxo de trabalho geral utilizado para esta técnica. Ele inclui várias etapas de fixação através de várias rodadas de imagem e, finalmente, de alinhamento de imagem / análise. O processo pode demorar tão pouco como uma semana para ir de fixação de amostra através de 4 rodadas de ima...

Discussão

Aqui nós apresentamos um protocolo cryohistology detalhada para co-localizar e quantificar várias medidas biológicas, alinhando imagens de várias rodadas de coloração / imagens em uma única seção. O método descrito utilizando o cryotape é especialmente útil uma vez que mantém a morfologia do tecido difícil de secção (por exemplo, osso mineralizado e cartilagem). Além disso, o tecido seccionados é aderida firmemente para a lâmina de vidro, para permitir que vários ciclos de coloração / imag...

Divulgações

The authors declare that they have no competing financial interests.

Agradecimentos

The authors would like to acknowledge the following funding sources: NIH R01-AR063702, R21-AR064941, K99-AR067283, and T90-DE021989.

Materiais

NameCompanyCatalog NumberComments
10% neutral buffered formalinSigma AldrichHT501128-4LMultiple suppliers available. Toxic. Can be substituted with 4% paraformaldehyde.
SucroseSigma AldrichS9378Multiple suppliers available.
PBSSigma AldrichP5368Multiple suppliers available.
CryomoldsFisher ScientificFisherbrand #22-363-554Different sizes can be used depending on tissue
CryomatrixThermo Scientific6769006Can be substitituted with other cryomatrices. However, PVA/PEG-based resins have worked best in our hands.
2-methyl-butaneSigma AldrichM32631Multiple suppliers available.
CryostatLeica Biosystems3050sCan be substituted with other brands/models.
Specimen discLeica Biosystems14037008587Can be substituted with other brands/models.
Cryostat bladesThermo Scientific3051835Can be substituted with other brands/models.
CryotapeSection LabCryofilm 2C
RollerElectron Microscopy Sciences62800-46Can be substituted with other brands/models.
Plastic microscope slidesElectron Microscopy Sciences71890-01Can be substituted with other brands/models.
Glass microscope slidesThermo Scientific3051Can be substituted with other brands/models.
Norland Optical Adhesive, 61Norland OpticalNorland Optical Adhesive, 61
UV Black LightGeneral ElectricF15T8-BLB
Glacial acetic acidSigma AldrichARK2183Multiple suppliers available.
ChitosanSigma AldrichC3646Multiple suppliers available.
InSpeck red microscopheresThermoFisher ScientificI-14787
InSpeck green microspheresThermoFisher ScientificI-14785
Calcein BlueSigma AldrichM1255Multiple suppliers available.
CalceinSigma AldrichC0875 Multiple suppliers available.
Alizarin complexoneSigma AldrichA3882 Multiple suppliers available.
DemeclocyclineSigma AldrichD6140 Multiple suppliers available.
NaHCO3Sigma AldrichS5761Multiple suppliers available.
GlycerolSigma AldrichG5516Multiple suppliers available.
ELF 97 yellow fluorescent acid phosphatase substrateThermoFisher ScientificE-6588
DAPIThermoFisher Scientific62247Multiple suppliers available. Can be substituted with Hoechst 33342 or other nuclear dyes.
TO-PRO-3 (Cy5 nuclear counterstain)ThermoFisher ScientificT3605
Propidium IodideThermoFisher ScientificR37108Multiple suppliers available.
Sodium acetate anhydrousSigma AldrichS2889Multiple suppliers available.
sodium tartrate dibasic dihydrate Sigma AldrichT6521Multiple suppliers available.
Sodium nitriteSigma AldrichS2252Multiple suppliers available.
TrisSigma Aldrich15504Multiple suppliers available.
MgCl2 hexahydrateSigma AldrichM9272Multiple suppliers available.
NaClSigma AldrichS7653Multiple suppliers available.
Fast Red TR SaltSigma AldrichF8764Multiple suppliers available. Can also be substituted with other substrate kits such as Vector Blue (Vector Laboratories, Cat# SK-5300)
Naphthol AS-MX Sigma AldrichN4875Multiple suppliers available.
N,N dimethylformamideSigma AldrichD158550Multiple suppliers available.
Toluidine blue OSigma AldrichT3260Multiple suppliers available.
Axio Scan.Z1Carl Zeiss AGAxio Scan.Z1Other linear or tiled scanners may also be used.
DAPI Filter SetChroma Technology Corp.49000
CFP Filter SetChroma Technology Corp.49001
GFP Filter SetChroma Technology Corp.49020
YFP Filter SetChroma Technology Corp.49003
Custom yellow (ELF 97) Filter SetChroma Technology Corp.custom; HQ409sp, HQ555/30m, 425dxcr
TRITC Filter SetChroma Technology Corp.49004
Cy5 Filter SetChroma Technology Corp.49009
CryoJane Tape Transfer SystemElectron Microscopy Sciences62800-10Multiple suppliers available.
CryoJane Tape WindowsElectron Microscopy Sciences62800-72Multiple suppliers available.
CryoJane Adhesive SlidesElectron Microscopy Sciences62800-4XMultiple suppliers available.

Referências

  1. Schofield, P. N., Vogel, P., Gkoutos, G. V., Sundberg, J. P. Exploring the elephant: histopathology in high-throughput phenotyping of mutant mice. Dis Model Mech. 5 (1), 19-25 (2012).
  2. Adissu, H. A., et al.

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