Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Наноразмерная визуализация образцов клинических тканей может улучшить понимание патогенеза болезни. Расширение патологии (ExPath) является версия расширения микроскопии (ExM), модифицированный для совместимости со стандартными клиническими образцами ткани, для изучения наномасштабной конфигурации биомолекул с помощью обычных дифракционных ограниченных микроскопов.
В современной патологии оптическая микроскопия играет важную роль в диагностике заболеваний, выявляя микроскопические структуры клинических образцов. Однако фундаментальный предел физической дифракции предотвращает допрос наномасштабной анатомии и тонкие патологические изменения при использовании обычных оптических подходов к визуализации. Здесь мы описываем простой и недорогой протокол, называемый патологией расширения (ExPath), для наномасштабного оптического изображения общих типов клинических образцов первичной ткани, включая как фиксированные замороженные или формалин-фиксированный парафин встроенные (FFPE) ткани Разделы. Этот метод обходит предел оптической дифракции путем химического преобразования образцов тканей в гибрид ткани-гидрогеля и физически расширяя их изотрополено через несколько масштабов в чистой воде. Благодаря расширению, ранее неразрешимые молекулы отделяются и, таким образом, могут наблюдаться с помощью обычного оптического микроскопа.
Исследование молекулярной организации тканей в трехмерном (3D) контексте может дать новое понимание биологических функций и развития болезней. Тем не менее, эти наноразмерные среды выходят за рамки возможностей разрешения обычных дифракционных ограниченных микроскопов (200–300 нм), где минимальное разрешимое расстояние, d определяется d q /NA. Здесь длина волны света и NA является численной диафрагмы (NA) системы визуализации. В последнее время прямая визуализация флуоресцентно маркированных молекул стала возможной благодаря недавно разработанным методам визуализации суперразрешения1,2,3,включая стимулирующее истощение выбросов (STED), фотоактивированная микроскопия локализации (PALM), стохастической оптической реконструкции микроскопии (STORM) и структурированная иллюминация микроскопии (SIM). Хотя эти методы визуализации произвели революцию в понимании биологической функции на наноуровне, на практике они часто полагаются на дорогостоящее и/или специализированное оборудование и этапы обработки изображений, могут иметь более медленное время приобретения по сравнению с обычные оптические изображения, требуют флюорофоров с конкретными характеристиками (например, возможность переключения фотографий и / или высокой фотостабильности). Кроме того, остается сложной задачей для выполнения 3D-супер-разрешение изображения на образцах тканей.
Микроскопия расширения (ExM), впервые введенная в 20154,обеспечивает альтернативное средство визуализации наноразмерных объектов (Злт;70 нм) путем физического расширения сохранившихся образцов, встроенных в набухаемый полиэлектролитовый гидрогель. Здесь ключевые биомолекулы и/или этикетки закреплены на месте в полимерной сети, которая может быть изотопно расширена после химической обработки. Поскольку физическое расширение увеличивает общее эффективное разрешение, молекулы, представляющие интерес, могут быть решены с помощью обычных систем визуализации с ограниченной дифракцией. С момента публикации оригинального протокола, где пользовательские синтезированные флуоресцентные этикетки были закреплены на полимерной сети4, новые стратегии были использованы для непосредственного якоря белков (задержка белка ExM, или proExM)5, 6,7,8,9 и РНК9,10,11,12 к гидрогелю, и увеличить физическое увеличение через итеративные расширение13 или адаптации гель химии8,14,15.
Здесь мы представляем адаптированную версию proExM, называемую патологией расширения (ExPath)16, которая была оптимизирована для форматов клинической патологии. Протокол преобразует клинические образцы, в том числе формалина фиксированной парафин-встроенных (FFPE), гематоксилин и эозин (H и E) окрашенных, и свежезамороженных человеческих тканей образцов, установленных на стеклянных слайдах, в состояние, совместимое с ExM. Белки затем прикрепляется к гидрогелю и выполняется механическая гомогенизация(рисунок 1)16. С 4-кратным линейным расширением образцов, многоцветные супер-разрешение (70 нм) изображения могут быть получены с помощью обычного конфокального микроскопа, имеющего только разрешение в 300 нм, а также могут быть объединены с другими методами визуализации супер-разрешения.
1. Подготовка фондовых реагентов и решений
2. Подготовка архивных и свежеподготовленных клинических тканей слайды для ExPath
3. На ситу полимеризация образцов
4. Образец пищеварения
5. Расширение образцов и визуализация
Если протокол был успешно выполнен(рисунок 1), образцы будут отображаться как плоский и прозрачный гель после механической гомогенизации(рисунок 3A) и может расшириться в 3-4,5x в воде(рисунок 3B), обеспечение эффективного р?...
Здесь мы представляем протокол ExPath16, вариант proExM5, который может быть применен к наиболее распространенным типам клинических образцов биопсии, используемых в патологии, в том числе FFPE, H и E окрашенных, и свежезамороженных образцов на стеклянных слайдах. Преобр?...
Y z и OB являются двумя из изобретателей, которые подали и получили патентную защиту на подмножестве технологий, описанных здесь (патенты США US20190064037A1, WO2018157074A1, и WO2018157048A1).
Эта работа была поддержана юридическим фондом университета Карнеги-Меллона (Y) и премией директора NIH New Innovator Award (DP2 OD025926-01 в Y).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
4-hydroxy-TEMPO (4HT) | Sigma Aldrich | 176141 | Inhibitor |
6-well glass-bottom plate (#1.5 coverglass) | Cellvis | P06-1.5H-N | |
Acetone | Fischer Scientifc | A18-500 | |
Acrylamide | Sigma Aldrich | A8887 | |
Acryloyl-X, SE (AcX) | Invitrogen | A20770 | |
Agarose | Fischer Scientifc | BP160-100 | |
Ammonium persulfate (APS) | Sigma Aldrich | A3678 | Initiatior |
Anti-ACTN4 antibody produced in rabbit | Sigma Aldrich | HPA001873 | |
Anti-Collagen IV antibody produced in mouse | Santa Cruz Biotech | sc-59814 | |
Anti-Vimentin antibody produced in chicken | Abcam | ab24525 | |
Aqua Hold II hydrophobic pen | Scientific Device | 980402 | |
Breast Common Disease Tissue Array | Abcam | ab178113 | |
DAPI (1 mg/mL) | Thermo Scientific | 62248 | Nuclear stain |
Diamond knife No. 88 CM | General Tools | 31116 | |
Ethanol | Pharmco | 111000200 | |
Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) 0.5 M | VWR | BDH7830-1 | |
FFPE Kidney Sample | USBiomax | HuFPT072 | |
Forceps | |||
Goat Anti-Chicken IgY (H+L), Highly Cross-Adsorbed CF488A | Biotium | 20020 | |
Goat Anti-Chicken IgY (H+L), Highly Cross-Adsorbed CF633 | Biotium | 20121 | |
Goat anti-Rabbit IgG (H+L) Highly Cross-Adsorbed Alexa Fluor 546 | Invitrogen | A11010 | |
MAXbind Staining Medium | Active Motif | 15253 | Can be substituted with non-commercial staning buffer of choice. |
MAXblock Blocking Medium | Active Motif | 15252 | Can be substituted with non-commercial blocking buffer of choice. |
MAXwash Washing Medium | Active Motif | 15254 | Can be substituted with non-commercial washing buffer of choice. |
Micro cover Glass #1 (24 mm x 60 mm) | VWR | 48393 106 | |
Micro cover Glass #1.5 (24 mm x 60 mm) | VWR | 48393 251 | |
N,N,N′,N′- Tetramethylethylenediamine (TEMED) | Sigma Aldrich | T9281 | Accelerator |
N,N′-Methylenebisacrylamide | Sigma Aldrich | M7279 | |
Normal goat serum | Jackson Immunoresearch | 005-000-121 | For preparing blocking buffer. Dependent on animal host of secondary antibodies. |
Nunclon 4-Well x 5 mL MultiDish Cell Culture Dish | Thermo Fisher | 167063 | Multi-well plastic culture dish |
Nunclon 6-Well Cell Culture Dish | Thermo Fisher | 140675 | |
Nunc 15 mL Conical | Thermo Fisher | 339651 | |
Nunc 50 mL Conical | Thermo Fisher | 339653 | |
Orbital Shaker | |||
Paint brush | |||
pH Meter | |||
Phosphate Buffered Saline (PBS), 10x Solution | Fischer Scientifc | BP399-1 | |
Plastic Petri Dish (100 mm) | Fischer Scientifc | FB0875713 | |
Proteinase K (Molecular Biology Grade) | Thermo Scientific | EO0491 | |
Razor blade | Fischer Scientifc | 12640 | |
Safelock Microcentrifuge Tubes 1.5 mL | Thermo Fisher | 3457 | |
Safelock Microcentrifuge Tubes 2.0 mL | Thermo Fisher | 3459 | |
Sodium acrylate | Sigma Aldrich | 408220 | |
Sodium chloride | Sigma Aldrich | S6191 | |
Sodium citrate tribasic dihydrate | Sigma Aldrich | C8532-1KG | |
Tris Base | Fischer Scientifc | BP152-1 | |
Triton X-100 | Sigma Aldrich | T8787 | |
Wheat germ agglutinin labeled with CF640R | Biotium | 29026 | |
Xylenes | Sigma Aldrich | 214736 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены