Name: long-term high-resolution intravital microscopy in the lung with a vacuum stabilized imaging window
Uploaded: 2016-10-06T15:00:00
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This research was supported by NIH-CA100324, Einstein National Cancer Institute's cancer center support grant P30CA013330, R01CA172451 to JWP and the Integrated Imaging Program. This technology was developed in the Gruss-Lipper Biophotonics Center and the Integrated Imaging Program at the Albert Einstein College of Medicine. We acknowledge the support of these Centers in this work. The authors thank Mike Rottenkolber, Ricardo Ibagon and Anthony Leggiadro of the Einstein machine shop for their skilled and timely craftsmanship, the laboratory of Matthew Krummel for generously sharing their window design drawings, Kevin Elicieri and Jeremy Bredfeldt for their expertise in microscopy and their amplifier recommendations and Allison Harney and Bojana Gligorijevic for informative discussions.

このプロトコルで説明されているすべての手順は、医療制度動物実験委員会のアルバート・アインシュタイン大学の事前承認を含む、脊椎動物の使用のためのガイドラインと規則に従って行われてきました。 1.生成蛍光標識マウスモデルおよび腫瘍細胞<ol><li> PBS 100 mlのBSAを0.1gを混合し、0.1％（w / v）のウシ血清アルブミン/リン酸緩衝生理食塩水（BSA / PBS）緩衝液100ml?...

例えば、タンパク質や抗体などの蛍光標識された機能タグと組み合わせて、インビボ光学イメージングにおける高分解能が劇的に転移カスケードの我々の理解を増加しています。これは、直接可視化し、単一細胞と腫瘍細胞における小細胞パラメーター、宿主細胞およびそれらの微小環境の定量化を可能にしました。原発腫瘍内のこのイメージングは、例えば、成長の浸潤や播?...

高分解能生体内光学イメージングは​​、単一細胞および細胞下のパラメータを測定し、定量化することを可能にする、多くの生物学的プロセスを理解するために重要であることが証明されています。癌研究では、腫瘍細胞および間質細胞の生体内イメージングは、無傷の動物にのみ存在している多くの微小環境の相互作用6-11の発見につながりました。 インビボでの単細胞解像度光学イメージングを用いた乳癌における血管内および腫瘍細胞の播種に関連付けられた微小環境についての発見は、さらに予後および乳癌患者12-16における治療に対する反応のための新規マーカーをもたらしました。無傷の内部の重要な臓器内の深いご覧いただけ最高のイメージング技術は、臓器全体の素晴らしい景色を眺めることができますし、彼らは臨床症状を引き起こす前であっても病理を明らかにすることができ、臨床的モダリティ（MRI、PET、CT）です。彼らは、Hができませんowever、転移の初期段階起因単細胞解像度の欠如に腫瘍の進行を駆動する細胞メカニズムを明らかにします。時間によって肺転移は、これらのモダリティに表示され、それらは十分に確立し、増殖しています。肺に到着播種性腫瘍細胞の90％が17を生き残るか、最初は18休止状態のまま、彼らははるかに早く、以前に19を予想より到着観察は、到着と生存の最も初期の段階を画像化するために重要となりませんいずれかのことを推定を考えます離れた部位に転移性播種し、腫瘍増殖の再発のプロセスを理解します。 肺にこれらの観測を実行することが極めて困難であることが判明しました。イメージング研究の大半は、単一の時点で肺にビューを提供エクスビボまたは外植調剤20-23を 、利用してきました。これらの製剤は、有用な情報を提供されますがrmation、彼らは微小環境のさまざまなコンポーネント間で発生する相互作用、因果関係、およびダイナミクスの完全な理解を与えることはありません。適切な循環系（およびホメオスタシスの同時アンバランス）と身体の免疫系の残りの部分から切断の欠如は、それが望ましい、これらの製剤は、 生体内での無傷組織に発生結論を検証することができます。 多くのグループがWearnとドイツが胸膜層24を露出させる外科的に最初とテリー移植可能な観察窓25を利用することが第一であると無傷の肺2,4,5,24-33の生体内イメージングを行いました。 肺の高分解能イメージングが大幅に肺の一定の動きにより阻害され、いくつかの技術が、この制限を克服するために開発されてきました。ワーグナーやフィレー27は、イヌの肺の自然な動きを研究しましたそして、ワーグナーが組織28を固定するために彼のウィンドウ外科手術の準備に真空を利用しながら、相対的に静止領域の上に彼らの移植ウィンドウを見つけるために彼らの外科的プロトコルを設計しました。気管支クランプ、シーケンシャル無呼吸と同期撮影、オーバーサンプリング取得、肺葉と真空34の接着：その時以来、種々の技術は、画像に含めて肺を利用されてきました。これらの各々は、長所と短所があり、誰の技術は、他の34にとして優れ出現していません。例えば、気管支クランプとシーケンシャル無呼吸は、肺内のガスの正常な交換を変更し、無気肺を引き起こす可能性があります。同期撮影とオーバーサンプリングされた買収は、これらの欠点を有するが、高速や特殊な画像機器に広くアクセスすることはできません必要はありません。最後に、肺の両方の接着と真空技術は、上述した欠点の両方を回避するが、注意が徳でない場合は、せん断力誘発される損傷を示すことができますアン。近年では、真空窓が小型化されたマウスでの使用に適合共焦点及び多光子顕微鏡4,5,33を使用して、優れた高解像度イメージングは2達成された。 表1は、この歴史を要約し、小説を記述するそれら書類を強調生体肺の撮像ウインドウの使用の進歩。 このプロトコルは、可能な限り最高の細胞下解像度でのライブ、無傷の肺の画像の転移に長時間タイムラプス多光子生体顕微鏡の使用を記載しています。画像は、高開口数の対物レンズと、複数の光電子増倍管（PMT）検出器を装備した多光子顕微鏡を用いて、最大12時間に取得されています。トランスジェニックマウスモデルは、血管系および腫瘍細胞を標識する蛍光高分子量デキストラン及び蛍光タンパク質トランスフェクトされた腫瘍細胞（と共に蛍光標識ネイティブマクロファージに利用さrespectivelY）。蛍光標識された細胞のこの選択は、腫瘍細胞 - 内皮細胞 - マクロファージの相互作用とダイナミクスの可視化を可能にしているが、このプロトコルは、蛍光または非蛍光マウスの任意の株のために動作します。買収後、残留ドリフト運動（もしあれば）フィジープラグイン35,36およびカスタムマクロの時間平均に標識されていない循環血液細胞によって引き起こさ点滅排除するための脈管を用いて除去されます。 このプロトコルは、撮像転移に焦点を当てているが、技術は、肺における高解像度の単一細胞イメージングで観察多くの他の生物学的プロセスにも適用可能です。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1579">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Nickel-Plated Brass Vacuum Regulator 1/8 NPT Female, w/ Gauge, 0 - 20&#34; Hg Vacuum</td>
			<td style="width:291px;">McMaster Carr</td>
			<td style="width:141px;">4172K12&#160;</td>
			<td style="width:223px;">Vacuum Regulator</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Brass Barbed Hose Fitting Adapter for 1/4&#34; Hose ID X 1/8&#34; NPTF Male Pipe</td>
			<td style="width:291px;">McMaster Carr</td>
			<td style="width:141px;">5346K13</td>
			<td>Vacuum Regulator Hose Adapter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Pyrex Brand Filtering Flasks with Tubulation; Neck tooled for rubber stopper No. 4; Capacity: 50mL</td>
			<td style="width:291px;">Corning Life Sciences Glass</td>
			<td style="width:141px;">5360-50</td>
			<td>Vacuum Flask</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Round Glass Coverslips Thickness #1.5, 0.16-0.19mm 10mm dia.&#160;</td>
			<td style="width:291px;">Ted Pella, Inc.</td>
			<td>260368</td>
			<td>Cover slips</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Exel International Disposable Safelet I.V. Catheters; 22gx1 in.&#160;</td>
			<td style="width:291px;">Exel International</td>
			<td style="width:141px;">26746</td>
			<td>Tracheal Catheter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">PERMA-HAND Black Braided Silk Sutures, ETHICON LIGAPAK Dispensing Reel Size 2-0</td>
			<td style="width:291px;">VWR</td>
			<td style="width:141px;">95056-992</td>
			<td>String</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Liquid Super Glue, Clear, 0.14oz</td>
			<td style="width:291px;">Hendel Corp.</td>
			<td style="width:141px;">LOC1647358</td>
			<td>Cyano-acrylate Glue</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Tetramethylrhodamine isothiocyanate&#8211;Dextran</td>
			<td style="width:291px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:141px;">T1287-500MG</td>
			<td>155kD Dextran</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Laboratory Clear Tygon PVC Tubing, 1/16&#34; ID, 1/8&#34; OD, 1/32&#34; Wall Thickness, 25 ft. Length</td>
			<td style="width:291px;">McMaster Carr</td>
			<td style="width:141px;">5155T12</td>
			<td>Thin Tubing &#38; Tubing for Luer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Crack-Resistant Polyethylene Tubing, 1/8&#34; ID, 1/4&#34; OD, 1/16&#34; Wall Thickness, White, 50 ft. Length&#160;</td>
			<td style="width:291px;">McMaster Carr</td>
			<td style="width:141px;">5181K24&#160;</td>
			<td>Thick Tubing</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Depillatory Lotion</td>
			<td style="width:291px;">Nair</td>
			<td style="width:141px;">-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Micro Medical Tubing 95 Durometer LDPE</td>
			<td style="width:291px;">Scientific Commodities Inc.</td>
			<td style="width:141px;">BB31695-PE/1</td>
			<td>Tubing for tail vein catheter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">30 G x 1 in. BD PrecisionGlide Needle</td>
			<td style="width:291px;">BD</td>
			<td style="width:141px;">305128</td>
			<td>Needles for tail vein catheter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Puritan Nonsterile Cotton-Tipped Swabs&#160;</td>
			<td style="width:291px;">Fisher Scientific</td>
			<td>867WCNOGLUE</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Clear Polycarbonate Barbed Tube Fitting, Reducing Straight for 3/32&#34; x 1/16&#34; Tube ID</td>
			<td style="width:291px;">McMaster Carr</td>
			<td style="width:141px;">5117k51</td>
			<td>Connectors between tubes</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">One-Hole Rubber Stoppers</td>
			<td style="width:291px;">Fisher Scientific</td>
			<td>14-135F</td>
			<td>Stopper for Vacuum Flask</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">SHARP Precision Barrier Tips, For P-100, 100&#181;l</td>
			<td style="width:291px;">Denville Scientific Inc.</td>
			<td style="width:141px;">P1125</td>
			<td>Pipette Tip</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Laboratory tape</td>
			<td style="width:291px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:141px;">159015R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Puralube</td>
			<td style="width:291px;">Henry Schein Animal Health</td>
			<td style="width:141px;">008897</td>
			<td>Opthalmic Ointment</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Gemini Cautery Kit</td>
			<td style="width:291px;">Harvard Apparatus</td>
			<td style="width:141px;">726067</td>
			<td>Cautery Pen</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Graefe Micro Dissecting Forceps; Serrated; Slight Curve; 0.8mm Tip Width; 4&#34; Length</td>
			<td style="width:291px;">Roboz Surgical</td>
			<td style="width:141px;">RS-5135&#160;</td>
			<td>Forceps</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Extra Fine Micro Dissecting Scissors 4&#34; Straight Sharp/Sharp 24mm</td>
			<td style="width:291px;">Roboz Surgical</td>
			<td style="width:141px;">RS-5912</td>
			<td>Sharp Scissors</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Micro Dissecting Scissors 4&#34; Straight Blunt/Blunt</td>
			<td style="width:291px;">Roboz Surgical</td>
			<td style="width:141px;">RS-5980</td>
			<td>Blunt Scissors</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Wipes</td>
			<td style="width:291px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:141px;">06-666-A&#160;</td>
			<td>Harness</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">PhysioSuite System</td>
			<td style="width:291px;">Kent Scientific</td>
			<td style="width:141px;">PhysioSuite</td>
			<td>Vitals Monitor</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">1 mL Syringe, Tuberculin Slip Tip</td>
			<td style="width:291px;">BD</td>
			<td style="width:141px;">309659</td>
			<td>Syringe</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Cyano acrylate</td>
			<td style="width:291px;">Staples</td>
			<td>LOC1647358</td>
			<td>Cover Slip Adhesive</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Petroleum Jelly</td>
			<td style="width:291px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:141px;">19-086291</td>
			<td>Water Barrier</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Adapter Luer Cannulla 1.5-2.2mm</td>
			<td style="width:291px;">Harvard Apparatus</td>
			<td style="width:141px;">734118</td>
			<td>Catheter Connector</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">MouseOx oximeter, software and sensors</td>
			<td style="width:291px;">STARR Life Sciences</td>
			<td style="width:141px;">MouseOx</td>
			<td>Pulse Oximeter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Isoethesia (isoflurane)</td>
			<td style="width:291px;">Henry Schein Animal Health</td>
			<td style="width:141px;">50033</td>
			<td>250 mL</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Oxygen</td>
			<td style="width:291px;">TechAir</td>
			<td style="width:141px;">OX TM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">1 x PBS</td>
			<td style="width:291px;">Life Technologies</td>
			<td>10010-023</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">PVC Ball Valve, Push to Connect, 1/4 In</td>
			<td style="width:291px;">Grainger</td>
			<td>3CGJ7</td>
			<td>Vacuum Valve</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Small Animal Ventilator</td>
			<td style="width:291px;">Harvard Apparatus</td>
			<td style="width:141px;">683</td>
			<td>Alternative is available from Kent Scientific: MouseVent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">OptiMEM Reduced Serum Medium</td>
			<td style="width:291px;">ThermoFisher Scientific</td>
			<td style="width:141px;">31985062&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Lipofectamine 2000 Transfection Reagent</td>
			<td style="width:291px;">ThermoFisher Scientific</td>
			<td style="width:141px;">11668019</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">MacBlue Tg(Csf1r*-GAL4/VP16,UAS-ECFP)1Hume/J Mice</td>
			<td style="width:291px;">Jackson Laboratory</td>
			<td style="width:141px;">026051&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Multiphoton Microscope</td>
			<td style="width:291px;">Olympus</td>
			<td style="width:141px;">Fluoview FV1000</td>
			<td>Alternative to custom built scope</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Environmental Enclosure</td>
			<td style="width:291px;">Precision Plastics</td>
			<td style="width:141px;">Chamber for FV1000</td>
			<td>Alternative to custom built enclosure</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Phosphate Buffered Saline</td>
			<td style="width:291px;">ThermoFisher Scientific</td>
			<td>14190136</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Laser Power Meter</td>
			<td style="width:291px;">Coherent</td>
			<td style="width:141px;">FieldMaxIITOP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Laser Power Meter Head</td>
			<td style="width:291px;">Coherent</td>
			<td style="width:141px;">PM10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">pcDNA3-Clover Fluorescent Protein Vector</td>
			<td style="width:291px;">Addgene</td>
			<td style="width:141px;">40259</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">G418 Sulfate Selective Antibiotic</td>
			<td style="width:291px;">ThermoFisher Scientific</td>
			<td style="width:141px;">10131027</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">MoFlo Fluorescent-Activate Cell Sorter&#160;</td>
			<td style="width:291px;">Beckman Coulter</td>
			<td style="width:141px;">XDP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Trypsin EDTA 1X</td>
			<td style="width:291px;">Corning</td>
			<td style="width:141px;">25-052-Cl</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">40 &#181;m Mesh</td>
			<td style="width:291px;">Falcon</td>
			<td style="width:141px;">352235</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">96 Well Plate</td>
			<td style="width:291px;">Costar</td>
			<td style="width:141px;">3599</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">60 mm Culture Dish</td>
			<td style="width:291px;">Corning</td>
			<td style="width:141px;">430196</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">10 cm Culture Dish</td>
			<td style="width:291px;">Corning</td>
			<td style="width:141px;">353003</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Bovine Serum Albumin</td>
			<td style="width:291px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:141px;">A4503</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Dulbecco&#39;s Phosphate Buffered Saline 1X</td>
			<td style="width:291px;">Corning</td>
			<td style="width:141px;">21-031-CV</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">C57BL/6J Mouse</td>
			<td style="width:291px;">Jackson Laboratory</td>
			<td style="width:141px;">000664&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:924px;">Kim Wipes</td>
			<td style="width:291px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:141px;">06-666-A&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

long-term high-resolution intravital microscopy in the lung with a vacuum stabilized imaging window

例えば、肺、肝臓や骨などのセカンダリサイトへの転移は約90％1の死亡率との衝撃的な出来事です。これらのサイトのうち、肺が原因ボディ、繊細な自然と適切な生理機能を維持する上で重要な役割内のその囲まれた位置に生体光学イメージングを使用して評価することが最も困難です。臨床モダリティ（陽電子放出断層撮影（PET）、磁気共鳴イメージング（MRI）及びコンピュータ断層撮影（CT））は、この組織の非侵襲的な画像を提供することができるが、それらは、単一のピクセルと、最も早く播種イベントを可視化するために必要な解像度を欠いていますほぼ千の細胞からなります。転移性肺の現行モデルは、単に腫瘍細胞の到着後のイベントは生存とその後の成長のために確定的公準を播種します。これは、単一セルの解像度を2とリアルタイム生体イメージングツールが播種セル画の表現型を定義するために必要とされることを意味しますlsコマンドは、これらのモデルをテストし。肺の高分解能光学的イメージングは、 生体外の様々な製剤を用いて行われてきたが、これらの実験は、典型的には、単一の時間ポイントアッセイであり、アーチファクトと劇的に変化した環境（温度、豊富、サイトカインなどによる誤結論に影響されやすいです）胸腔および循環系3からの除去に起因します。最近の研究は、無傷の肺のタイムラプス生体光イメージングを示した真空を使用して可能であるが、撮像窓2,4,5を安定化し、典型的なイメージング時間は約6時間に限られていました。ここでは、12時間の期間にわたって、このようなウィンドウを利用し、肺の長期生体内タイムラプスイメージングを行うためのプロトコルを記述します。タイムラプス画像シーケンスは、この方法を用いて得られた細胞間相互作用、膜動態および肺における血管灌流の可視化および定量化を可能にします。我々はさらにD肺微小血管系の従来にないクリアな視界を提供する画像処理技術を傍接させます。

この方法を用いて達成することができる結果の種類を示すために、我々は、手術前の時点を変えることでMacBlueマウス44の尾静脈に蛍光タンパク質で標識されたクローバーE0771-LG腫瘍細胞を注射しました。手術後、155 kDのローダミン標識デキストランは、脈管構造とタイムラプス撮影を行ったマークするために静脈内注射しました。 <p class="jove_content" fo:keep-to...

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Long-term High-Resolution Intravital Microscopy in the Lung with a Vacuum Stabilized Imaging Window

This protocol describes the use of multiphoton microscopy to perform long-term high-resolution, single cell imaging of the intact lung in real time using a vacuum stabilized imaging window.

真空安定化撮像窓と肺における長期高分解能生体顕微鏡

Metastasis to secondary sites such as the lung, liver and bone is a traumatic event with a mortality rate of approximately 90% 1. Of these sites, the lung ...

The overall goal of this method is to perform long-term, high-resolution, single-cell imaging of the intact lung using a vacuum stabilized imaging window. This method can help answer key questions in the field of cancer research;such as, what interactions secure between stroma and tumor cells during the earliest steps of metastasis. The main advantage of this technique is that the live, intact lung can be theorically visualized at a single-cell resolution for up to 12 hours.Begin by tying a three inch length of 2-0 suture to a tracheal catheter, one quarter inch above the bushing, with a double-knot. Then apply eye ointment to an anesthetized mouse's eyes and use depilatory cream to remove the hair from the left side of the animal from the mid-line of the chest to a quarter of the back and from the axilla to just under the rib cage. Clean any excess lotion and sterilize the exposed skin with 70%ethanol.Next, intubate the animal. And tie the 2-0 suture around the snout, under the front teeth. Move the animal to the surgical area, taking care not to dislodge the catheters, and turn on the ventilator.Connect the ventilator to the tracheal catheter. Then tape the catheter to the snout and the left forelimb to the catheter. After confirming a lack of response to toe-pinch, use sharp scissors to remove one square centimeter of skin above the left chest wall.Lift the mammary fat pad and cauterize any exposed blood vessels. Next, resect the fat pad and remove the muscle layer down to the rib cage, taking care not to cut the axillary vein at the base of the forelimb. Use forceps to lift the sixth rib.Then, holding the sharp scissors at a shallow five degree angle, cut the rib near the edge of the opening in the skin. Remove four consecutive ribs to widen the opening in the chest wall, exposing the entire lung lobe. Then carefully transfer the mouse onto the microscope imaging stage.With the vacuum off, fill the inner chamber of the vacuum window with PBS. Invert the mouse and position the exposed lung over the vacuum imaging coverslip window. Slowly, turn on the vacuum.Place a restraining harness, made of tissue paper folded in half, twice over the chest of the mouse and tape the harness to the stage plate. Then attach a pulse oximeter to the animal's paw. Then place the environmental chamber on the stage and turn on the heat to maintain the mouse at a physiological temperature.When the animal is in position, bring the 25 by 95 numerical aperture objective lens near the cover slip. In the epifluorescence mode, view the fitzy channel and bring the lung tissue into focus. Next, load a sterile syringe with 100 microliters of the tumor cell suspension, remove the syringe of PBS from the tail vein catheter, and connect the tumor cell syringe.Slowly inject the tumor cells into the tail vein. Then reconnect the PBS syringe to the tail vein catheter and locate the tumor cells throughout the lung tissue via the microscope ocular. Now replace the PBS syringe with a syringe loaded with 100 microliters of rhodamine dextran and slowly inject the dextran into the mouse via the tail catheter.Follow the dextran administration with a 50 microliter, sterile, PBS flush. Then obtain images at each of the previously located tumor cell locations to visualize the flow and integrity of the vasculature. Twenty-four hours post injection, single tumor cells can be visualized interacting with macrophages and monocytes within the vasculature.The stability of the imaging is such that sequential Z-stacks of the field can be acquired and a three dimensional reconstruction can be generated. Here, a five by five mosaic of imaging fields, covering an 890 micron field of view, over 200 and five minutes, at 15 microns below the surface of the lung of a single metastatic lesion, 12 days post injection is shown. Despite the large field of view, the high resolution of the underlying frames, composing the mosaic, enables the capture of subcellular events, such as the mitosis of a single cell, as evidenced by chromosomal separation.Intravascular injection of a high molecular weight, fluorescently labeled dextran, results in the labeling of the vascular lumen;although, unlabeled circulating erythrocytes and leukocytes can occlude the dextran. In the small capillaries of the lung, this occlusion results in a flashing of the dextran signal and a loss of definition in the vascular boundaries. The high spatial stability, provided by this protocol, allows time-averaging of the blood channel without blurring, thus restoring the temporary occlusions.The other signal channels can then be overlayed on the vasculature to provide a clear view of the vessel boundaries. Once mastered, this technique can be completed in about an hour if it's performed properly. While attempting this procedure, it's important to remember to take care not to cut any large blood vessels without first cauterizing them and to avoid touching the lung tissue at all.Following this procedure, the earliest stages of tumor cell dissemination and proliferation can be visualized. After watching this video, you should have a good understanding of how to perform intravital imaging in the intact lung with a vacuum stabilized imaging window. Thanks for watching and good luck with your experiment.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

Long-term Live-cell Imaging to Assess Cell Fate in Response to Paclitaxel

長期的な住セルイメージ投射細胞の運命をパクリタ キセルに応答を評価するために

Live-cell imaging is a powerful technique that can be used to directly visualize biological phenomena in single cells over extended periods of time. Over ...

がん研究

Characterization of the Effects of Migrastatic Inhibitors on 3D Tumor Spheroid Invasion by High-resolution Confocal Microscopy

高分解能共焦点顕微鏡による3D腫瘍スフェロイド侵入に対する移動性阻害剤の効果の特徴

Drug discovery and development in cancer research is increasingly being based on drug screens in a 3D format. Novel inhibitors targeting the migratory and ...

Pathological Analysis of Lung Metastasis Following Lateral Tail-Vein Injection of Tumor Cells

腫瘍細胞の横尾静脈注入後の肺転移の病理学的解析

Metastasis, the primary cause of morbidity and mortality for most cancer patients, can be challenging to model preclinically in mice. Few spontaneous ...

Modeling Brain Metastases Through Intracranial Injection and Magnetic Resonance Imaging

頭蓋内注射と磁気共鳴画像による脳転移のモデル化

Metastatic spread of cancer is an unfortunate consequence of disease progression, aggressive cancer subtypes, and/or late diagnosis. Brain metastases are ...

Longitudinal Intravital Imaging Through Clear Silicone Windows

透明なシリコーン窓による縦方向の生体内イメージング

Intravital microscopy (IVM) enables visualization of cell movement, division, and death at single-cell resolution. IVM through surgically inserted imaging ...

A Permanent Window for Investigating Cancer Metastasis to the Lung

肺への癌転移を調査するための永久的な窓

Metastasis, accounting for ~90% of cancer-related mortality, involves the systemic spread of cancer cells from primary tumors to secondary sites such as ...

High-Resolution Ultrasonography for the Analysis of Orthotopic ATC Tumors in a Genetically Engineered Mouse Model

遺伝子改変マウスモデルにおける同所性ATC腫瘍の解析のための高解像度超音波検査

Anaplastic thyroid carcinoma (ATC) is associated with a poor prognosis and short median survival time, but no effective treatment improves the outcomes ...

埋め込み型安定化窓を用いたマウス膵臓イメージング

Stabilized Window for Intravital Imaging of the Murine Pancreas

著者スポットライト:高度な生体内イメージングによる膵臓疾患の理解の革命 

マウス膵臓の生体内イメージングのための安定化ウィンドウ

The physiology and pathophysiology of the pancreas are complex. Diseases of the pancreas, such as pancreatitis and pancreatic adenocarcinoma (PDAC) have ...