Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Yeni, immünostasyon uyumlu doku Temizleme teknikleri gibi solvent temizlenmiş organların nihai 3D görüntüleme kuduz virüsü beyin enfeksiyonu ve karmaşık hücresel çevre 3D görselleştirme sağlar. Kalın, antikor etiketli beyin dokusu dilimleri, görüntüleme derinliğini artırmak ve konfetik lazer tarama mikroskobu ile 3D analizini sağlamak için optik olarak şeffaf hale gelmiştir.
Enfeksiyon süreçlerinin doku ve organlarda immunolabeling tarafından görselleştirilmesi, modern enfeksiyon biyolojisinde önemli bir yöntemdir. Organ dokularının içindeki dağıtım, tropizm ve patojenlerin zenginliğini gözlemlemek ve incelemek yeteneği, hastalık gelişimi ve ilerlemesi hakkında önemli veriler sağlar. Konvansiyonel mikroskopi yöntemlerini kullanarak immünolabeling çoğunlukla parafin-katıştırılmış veya dondurulmuş örneklerden elde edilen ince bölümlerle sınırlıdır. Ancak, bu ince bölümlerin sınırlı 2D görüntü düzlemi, virüslü bir organın karmaşık yapısı ve enfeksiyonun hücresel bağlamında önemli bilgi kaybına yol açabilir. Modern çok renkli, immünostatif uyumlu doku Temizleme teknikleri şimdi virüs enfekte organ dokusu yüksek hacimli 3D görüntü yığınları incelemek için nispeten hızlı ve ucuz bir yol sağlar. Dokuyu organik çözücülere maruz bırakarak optik olarak şeffaflaşır. Bu, numunenin refraktif endeksler ile eşleşir ve sonunda ışık saçılma önemli bir azalma yol açar. Böylece, uzun serbest çalışma mesafesi hedefleri ile birlikte, yüksek çözünürlükte geleneksel Konfokal lazer tarama mikroskobu (CLSM) ile boyutu 1 mm 'ye kadar büyük doku bölümleri görüntülenmiş olabilir. Burada, virüs patogenezi, Spread, tropizm ve nöroinvazyon gibi konuları incelemek amacıyla enfekte beyinlerde kuduz virüsü dağıtımını görselleştirmek için doku temizledikten sonra derin doku görüntülemenin uygulanması için bir protokol açıklanmaktadır.
Konvansiyonel Histoloji teknikleri çoğunlukla karmaşık bir 3D ortama sadece 2D Öngörüler sağlayabilen organ dokularının ince bölümlerine güveniyor. Prensip olarak uygulanabilir olsa da, seri ince bölümlerden 3D yeniden yapılanma hem Dilimleme ve elde edilen görüntülerin silico hizalama sonraki için teknik boru hatları talep gerektirir1. Ayrıca, mikrotome Dilimleme işleminden sonra z-hacimlerin kesintisiz yeniden oluşturulması, hem mekanik hem de Hesaplamalı eserler nedeniyle örtüşmeyen görüntü düzlemleri, boyama varyasyonları ve fiziksel doku imha, örneğin, mikrotome bıçak. Buna karşılık, bozulmamış kalın doku örneklerinin saf optik Dilimleme çakışan görüntü düzlemleri (aşırı örnekleme) satın alma ve böylece, 3D yeniden yapılanma kolaylaştırır sağlar. Bu, sırayla, karmaşık hücre nüfuslarında enfeksiyon süreçlerinin analizi için son derece yararlıdır (örneğin, çevreleyen glial ve bağışıklık hücrelerinin bağlamında nöronal ağlar). Ancak, kalın doku bölümlerinin doğal engelleri doku içine ışık saçılma ve sınırlı antikor penetrasyonunu içerir. Son yıllarda, çeşitli teknikler geliştirilmiştir ve bu sorunların üstesinden gelmek için optimize edilmiştir2,3,4,5,6,7,8 , 9 , 10 ' dan fazla , 11 ' i , 12 tane , 13. esasen, hedef dokular, sulu2,3,4,5,6,7 ile tedavi ile optik şeffaf olarak dönüşmüştür ,8,9 veya organik solvent bazlı10,11,12,13 çözümler. 3disco (solvent temizlenmiş organların 3B görüntüleme)11,12 ve onun halefi udisco (solvent temizlenmiş organların nihai 3D görüntüleme) tanıtımı13 , nispeten hızlı, basit ve ucuz bir araç sağladı mükemmel temizleme yetenekleri. Temizleme protokolünün ana bileşenleri organik çözücüler tert-Butanol (TBA), Benzil alkol (BA), Benzil benzoat (BB) ve difenil eter (DPE) ' dir. Geliştirme ve iDISCO eklenmesi (solvent temizlenmiş organların immünolabeling-etkin 3D görüntüleme)14, uyumlu bir immünostat protokolü, mevcut yöntemler üzerinde başka bir avantaj oluşturdu ve antijenlerin derin doku etiketleme etkin hem de immünosteli numunelerin uzun süreli depolanması. Böylece, iDISCO14 ve udisco13 kombinasyonu, geleneksel CLSM kullanarak büyük doku bölümlerinde (1 mm 'ye kadar) antikor etiketli proteinlerin yüksek çözünürlüklü görüntülemesinin sağlar.
Bir organın her üç boyutta kompleks yapısının korunması özellikle beyin dokusu için önemlidir. Nöronlar çok çeşitli 3D morfolojileri nörit projeksiyonlarına dayalı çok heterojen hücresel alt nüfus oluşturur (Masland tarafından gözden15). Ayrıca beyin, glial hücreler ve nöronlar (von Bartheld ve al.16tarafından gözden geçirilmiş) dahil olmak üzere farklı hücresel alt nüfus ve oranlardan oluşan bir dizi bölmeler ve alt bölmesinden oluşur. Bir nörotropik virüs olarak, kuduz virüsü (rabv, Fooks ve al.17tarafından gözden geçirilmiş) öncelikle nöronlar bozar, kendi taşıma makineleri kullanarak orta sinir sistemi (CNS) enfeksiyon birincil sitesinden akons boyunca retrograd yönde seyahat etmek. Burada açıklanan protokol (Şekil 1A) enfekte beyin dokusundan elde edilen büyük, tutarlı görüntü yığınlarında rabv ve rabv enfekte hücrelerin immünostal destekli algılama ve görselleştirme için izin verir. Bu, enfeksiyon ortamının tarafsız, 3D yüksek çözünürlüklü değerlendirmesini sağlar. Bu türlerin çeşitli beyin dokusu için uygulanabilir, tespit sonra hemen yapılabilir veya civarında formaldehite numunelerin uzun süreli depolama sonra (PFA), ve depolama ve ay için lekeli ve temizlenmiş numunelerin yeniden görüntüleme sağlar.
RABV-enfekte, PFA-sabit arşivlenmiş beyin malzemesi kullanıldı. İlgili hayvan deneysel çalışmaları Mecklenburg-Batı Pomerania (LALFF M-V) Devlet Tarım, gıda güvenliği ve balıkçılık eyalet ofisi sorumlu hayvan bakımı, kullanımı ve Etik Komitesi tarafından değerlendirildi ve izinler ile onay kazandı 7221.3-2.1-002/11 (fareler) ve 7221.3-1-068/16 (Ferrets). Hayvan deneylerinde kullanılan genel bakım ve Yöntemler onaylanmış yönergelere göre yürütülmüştür.
DIKKAT: Bu protokol PFA, metanol (MeOH), hidrojen peroksit (H2O2), sodyum azid (NaN3), TBA, ba, BB ve DPE dahil olmak üzere çeşitli toksik ve/veya zararlı maddeler kullanır. MeOH ve TBA son derece yanıcı. Uygun kişisel koruyucu ekipman (bir laboratuar ceket, eldiven ve göz koruması) giyen ve bir duman kaputu deneyler yaparak maruz kalma kaçının. Uygun konteynerlerde ayrı olarak atık toplayın ve yerel yönetmeliklere göre bertaraf edin. Kuduz virüsü bir Biyogüvenlik seviyesi olarak sınıflandırılır (BSL)-2 patojen ve bu nedenle, genellikle BSL-2 koşulları altında ele alınabilir. Aerosoller oluşturabilir, yüksek virüs konsantrasyonlarına sahip veya yeni lyssaviruses ile çalışabilir prosedürler de dahil olmak üzere bazı faaliyetler, BSL-3 sınıflandırma gerektirebilir. Ön pozlama profilaksisi, animal Caretakers ve laboratuar işçileri de dahil olmak üzere yüksek riskli personel için tavsiye edilir18,19. Yerel yetki yönetmeliklerine bakın.
1. beyin dokusunun ve sekleme fikreme
2. metanol ile numune ön tedavisi
Not: tüm inkübasyon adımlarını nazik salınımla ve aksi belirtilmediği takdirde oda sıcaklığında gerçekleştirin. Örnekleri ışığa karşı koruyun. Örnek ön tedavi, antikor difüzyon iyileştirilmesi ve MeOH ve H2O2, sırasıyla14pozlama ile doku otofloresans azaltılması genel amacı hizmet vermektedir.
3. immünostakajlı
Not: tüm inkübasyon adımlarını nazik salınımla ve aksi belirtilmediği takdirde oda sıcaklığında gerçekleştirin. Örnekleri ışığa karşı koruyun. Mikrobiyal büyümesini önlemek için, bu bölümdeki çözümlere% 0,02 oranında son konsantrasyona NaN3 ekleyin. Doku örnekleri, Noniyonik deterjanlar Triton X-100 ve Tween 20 ile tedavi ile daha fazla geçirgen. Normal serum, spesifik olmayan antikor bağlayıcılığı engellemek için kullanılır. Gcine ve heparin immünolabeling arka plan azaltmak için eklenir14.
4. nükleer boyama
Not: tüm inkübasyon adımlarını nazik salınımla ve aksi belirtilmediği takdirde oda sıcaklığında gerçekleştirin. Örnekleri ışığa karşı koruyun. Hiçbir nükleer boyama gerekli veya uyarılma dalga boyu/emisyon spektrum TO-PRO-3 uyarılma veya başka bir fluorophore tespiti için gereklidir, bu adımı atlayın.
5. doku Temizleme
Not: tüm inkübasyon adımlarını nazik salınımla ve aksi belirtilmediği takdirde oda sıcaklığında gerçekleştirin. Örnekleri ışığa karşı koruyun. Doku numuneleri, kademeli bir TBA çözeltileri serisinde susuz kalmış durumdadır. İmmünosteme sulu çözümler gerektirdiğinden, tüm boyama prosedürleri doku temizliğiyle önce bitmiş olmalıdır. Optik boşluk ve Refraktif endeks eşleştirme, BA, BB ve DPE karışımı ile tedavi ile elde edilir. Temizleme çözümü, bir antioksidan olarak DL-α-tocopherol ile desteklenmektedir13.
6. numune montajı
7. görüntüleme ve görüntü işleme
Yüksek çözünürlüklü CLSM ile birlikte iDISCO14 ve udisco13 kombinasyonu, beyin dokusunun ve çevreleyen hücresel bağlamda rabv enfeksiyonunun uzamsal çözünürlüğü ve plastisite içine derin öngörüler sağlar.
RABV fosfoprotein (P) immünostasyon kullanarak, enfekte nöronal hücrelerin karmaşık katmanları fare beynin kalın bölümlerde görselleştirilebilir (Şekil 3). Daha sonra, elde edilen g...
Sonyıllarda doku Temizleme tekniklerini canlandırmak ve daha da geliştirilmesi2,3,4,5,6,7,8, 9 , 10 ' dan fazla , 11 ' i , 12 tane ,
Yazarların ifşa etmesi gereken hiçbir şey yok.
Yazarlar, yazının eleştirel okunması için Thomas C. Mettenleiter ve Verena te kamp 'a teşekkür ederler. Bu çalışma Mecklenburg Batı Pomerania Federal mükemmellik girişimi ve Avrupa Sosyal Fonu (ESF) Grant KoInfekt (ESF/14-BM-A55-0002/16) ve Lyssaviruses bir intramural işbirlikçi araştırma hibe tarafından destekleniyordu Friedrich-Loeffler-Enstitüsü (RI-0372).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reagents | |||
Benzyl alcohol | Alfa Aesar | 41218 | Clearing reagent |
Benzyl benzoate | Sigma-Aldrich | BB6630-500ML | Clearing reagent |
Dimethyl sulfoxide | Carl Roth | 4720.2 | Various buffers |
Diphenyl ether | Sigma-Aldrich | 240834-100G | Clearing reagent |
DL-α-Tocopherol | Alfa Aesar | A17039 | Antioxidant |
Donkey serum | Bio-Rad | C06SBZ | Blocking reagent |
Glycine | Carl Roth | 3908.2 | Background reduction |
Goat serum | Merck | S26-100ML | Blocking reagent |
Heparin sodium salt | Carl Roth | 7692.1 | Background reduction |
Hydrogen peroxide solution (30 %) | Carl Roth | 8070.2 | Sample bleaching |
Methanol | Carl Roth | 4627.4 | Sample pretreatment |
Paraformaldehyde | Carl Roth | 0335.3 | Crystalline powder to make fixative solution |
Sodium azide | Carl Roth | K305.1 | Prevention of microbial growth in stock solutions |
tert-Butanol | Alfa Aesar | 33278 | Sample dehydration for tissue clearing |
TO-PRO-3 | Thermo Fisher | T3605 | Nucleic acid stain |
Triton X-100 | Carl Roth | 3051.2 | Detergent |
Tween 20 | AppliChem | A4974,0500 | Detergent |
Miscellaneous | |||
5 mL reaction tubes | Eppendorf | 0030119401 | Sample tubes |
Coverslip, circular (diameter: 22 mm) | Marienfeld | 0111620 | Part of imaging chamber |
Coverslip, circular (diameter: 30 mm) | Marienfeld | 0111700 | Part of imaging chamber |
Hypodermic needle (27 G x ¾” [0.40 mm x 20 mm]) | B. Braun | 4657705 | Filling of the imaging chamber with clearing solution |
RTV-1 silicone rubber | Wacker | Elastosil E43 | Adhesive for the assembly of the imaging chamber |
Ultimaker CPE 2.85 mm transparent | Ultimaker | 8718836374869 | Copolyester filament for 3D printer to print parts of the imaging chamber |
Technical equipment and software | |||
3D printer | Ultimaker | Ultimaker 2+ | Printing of imaging chamber |
Automated water immersion system | Leica | 15640019 | Software-controlled water pump |
Benchtop orbital shaker | Elmi | DOS-20M | Sample incubation at room temperature (~ 150 rpm) |
Benchtop orbital shaker, heated | New Brunswick Scientific | G24 Environmental Shaker | Sample incubation at 37 °C (~ 150 rpm) |
Confocal laser scanning microscope | Leica | DMI 6000 TCS SP5 | Inverted confocal microscope for sample imaging |
Fiji | NIH (ImageJ) | open source software (v1.52h) | Image processing package based on ImageJ |
Long working distance water immersion objective | Leica | 15506360 | HC PL APO 40x/1.10 W motCORR CS2 |
Vibratome | Leica | VT1200S | Sample slicing |
Workstation | Dell | Precision 7920 | CPU: Intel Xeon Gold 5118 GPU: Nvidia Quadro P5000 RAM: 128 GB 2666 MHz DDR4 SSD: 2 TB |
Primary antibodies | |||
Goat anti-RABV N | Friedrich-Loeffler-Institut | Monospecific polyclonal goat anti-RABV N serum, generated by goat immunization with baculovirus-expressed and His-tag-purified RABV nucleoprotein N Dilution: 1:400 | |
Rabbit anti-GFAP | Dako | Z0334 | Polyclonal antibody (RRID:AB_10013382) Dilution: 1:100 |
Rabbit anti-MAP2 | Abcam | ab32454 | Polyclonal antibody (RRID:AB_776174) Dilution: 1:250 |
Rabbit anti-RABV P 160-5 | Friedrich-Loeffler-Institut | Monospecific polyclonal rabbit anti-RABV P serum, generated by rabbit immunization with baculovirus-expressed and His-tag-purified RABV phosphoprotein P (see reference 23: Orbanz et al., 2010) Dilution: 1:1,000 | |
Secondary antibodies | |||
Donkey anti-goat IgG | Thermo Fisher Scientific | depending on conjugated fluorophore | Highly cross-absorbed Dilution: 1:500 |
Donkey anti-mouse IgG | Thermo Fisher Scientific | depending on conjugated fluorophore | Highly cross-absorbed Dilution: 1:500 |
Donkey anti-rabbit IgG | Thermo Fisher Scientific | depending on conjugated fluorophore | Highly cross-absorbed Dilution: 1:500 |
Goat anti-mouse IgG | Thermo Fisher Scientific | depending on conjugated fluorophore | Highly cross-absorbed Dilution: 1:500 |
Goat anti-rabbit IgG | Thermo Fisher Scientific | depending on conjugated fluorophore | Highly cross-absorbed Dilution: 1:500 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır