우리는 광 클리어런스 및 초점 현미경이어서 표준 면역 염색 방법을 이용하여, E15.5까지 온 뮤린 배아 하트 관상 혈관의 분석 프로토콜을 제시한다. 이 기술은 직렬 섹션 시간 소모 분석 할 필요없이 전체에 걸쳐 심장 혈관의 시각화를 가능하게한다.
Whole mount visualization of the embryonic coronary plexus from which the capillary and arterial networks will form is rendered problematic using standard microscopy techniques, due to the scattering of imaging light by the thick heart tissue, as these vessels are localized deep within the walls of the developing heart. As optical clearing of tissues using organic solvents such as BABB (1 part benzyl alcohol to 2 parts benzyl benzoate) has been shown to greatly improve the optical penetration depth that can be achieved, we combined clearance of whole, PECAM1-immunostained hearts, with laser-scanning confocal microscopy, in order to obtain high-resolution images of vessels throughout the entire heart. BABB clearance of embryonic hearts takes place rapidly and also acts to preserve the fluorescent signal for several weeks; in addition, samples can be imaged multiple times without loss of signal. This straightforward method is also applicable to imaging other types of blood vessels in whole embryos.
작동하는 관상 동맥 네트워크를 설정하면이 발달 과정을 기본 분자 신호로 귀중한 통찰력을 제공 할 수있는 심장 기능 및 배아 발달, 유전 마우스 돌연변이의 분석을 위해 매우 중요하다. 전체 배아 관상 신경총을 시각화하는 능력은 오히려 학적 부분의 연속 표시보다는 유전자 돌연변이의 혈관 패턴의 분석을 용이하게하기 위하여 필수적이며, 기계적으로 인해 발생할 수있는 정보의 손실 가능성을 회피 조직의 슬라이스. 동맥을 형성하는 운명 혈관과 모세 혈관이 깊은 심실과 대동맥 1-3 모두의 벽 내에서 지역화됩니다. 그러나 wholemount 표지 표재성 정맥 / 림프관 4,5- 고해상도 화상을 제공 할 수 레이저 스캐닝 공 초점 현미경과 결합 된 세포의 형광 표지 반면 영상의 깊이는 광 투과에 의해 제한된다. 캡의 고해상도 영상화심장의 전체 깊이에 걸쳐 illaries 및 동맥 조직 청산의 형태 않고 따라서 수 없습니다.
불량 광 투과는 여러 세포 및 세포 외 (예컨대, 콜라겐과 탄성 섬유) 두께의 조직 성분의 고 굴절률에 의해 야기된다. 이것은 영상 광을 산란 블러 일으키고 콘트라스트를 감소시켰다. 삭제 에이전트는 일반적으로 빛이 방해받지 샘플을 통과하고 조직으로 깊이 침투 할 수 있다는 것을 의미, 이러한 조직의 높은 굴절률을 일치합니다. 물이 비교적 낮은 굴절률로 클리어 전에 조직은 일반적으로 탈수된다. 새로운 청소 방법의 과다 그러나, 청산 과정이 며칠 또는 몇 주 걸릴 수 있으며 비용이 많이 드는 시약 6-9 필요할 수 있습니다 사용 된 기술에 따라, 최근에 개발되었다. BABB (1 : 벤질 알코올, 벤질 벤조 에이트의 혼합물을 2)는이있는 저렴하고 일반적으로 사용되는 소거 에이전트이며매우 신속하게 샘플을 삭제의 장점. BABB 계 클리어 이미징 기술은 신경 샘플 및 다양한 기관 10-13 위해 전술되었다. 15.5 – 여기에서 우리는 E (배아 일) 11.5에서 쥐의 마음 혈관의 시험에 특정 참조하여, 공 초점 현미경으로 다음 면역 염색 샘플의 BABB 통관을위한 강력하고 간단한 방법을 설명합니다. 또한 입증되었다 그러나, 상기 기술은 동일하게 한 관심 마커 고품질 항체를 사용할 수 있으며, 전체 배아 분석뿐만 아니라 다른 세포 유형에 적용될 수있다.
전체 배아 마음에 관상 동맥 혈관 광학 통관 및 공 초점 현미경으로 다음 항 PECAM1 항체 wholemount 면역 염색에 의해 촬영되었다. 간단한 방법은 BABB와 배아 마우스 마음의 정리를 위해, 여기에 기술, 광학 침투를 증가시키고 대동맥과 심실 벽에 지역화 된 혈관의 고해상도 이미지를 캡처 할 수 있습니다. 이러한 Vectashield (굴절률 1.45) 등의 글리세롤 계 장착 시약은 BABB의 고 굴절율 (1.56)는 깊은 조직 침투를 가능 또 광 산란을 감소하지만 관상 혈관 (22)의 촬상을 위해 사용되어왔다. 조직의 간극은 덜 쉽게 사용할 연구자 수있다 광자 빛 시트 현미경 등 현미경의 더 복잡한 고가의 형태에 대한 필요성을 제거한다. 청산 과정은 다른 방법 6-9에 작은 샘플 캘리포니아 될 수를 비교하는 매우 빠르다직접 현미경 접시에 시약의 작은 볼륨을 사용하여 rried. 맥관 구조의 견고한 염색 고품질 화상을 달성하기 위해 요구된다; 안티 PECAM1 항체는 염색 적절히 높은 수준을 수득 발견 된 관상의 EC 및 상업적인 항체의 다수의 모든 유형을 표시로서 선택 하였다. 또한, 형광 염색 BABB에서 매우 안정적인 것으로 보인다; (빛으로부터 보호) BABB 실온에서 저장된 샘플 몇 개월 동안 형광 신호를 유지했다. peritruncal 신경총의 이미지를 캡처 특히 PECAM1 항체 효율적뿐만 아니라 혈관 때때로 문제가 있다는 관상 동맥 내막 레이블 사실. peritruncal되는 EC에 비해 대동맥 루멘의 강력한 염색 이미징 매개 변수의주의 깊은 조정이 필요했다 즉, 이미지의 일부 지역을 통해 포화의 위험이 발생했습니다. 이상적으로, 항체 염색 단지 혈관의 EC가 사용된다; 실제로,그러나 wholemount 염색법의 요구 수준을 산출 적합한 항체를 찾는 것은 어려울 수 있습니다. 최근, 지방산 결합 단백질 4 (FABP4)는 관상 혈관의 EC (23)의 마커로 도시되어 있으므로 PECAM1 대안을 나타낼 수있다.
하지만, 샘플이 평면 장착되지 않은 대동맥과 심장 챔버의 3D 형태를 유지하기 위해 대신 유리 바닥 요리 군데 있었다. 묘화 될 수있는 샘플의 깊이는 그들의 짧은 작동 거리로 높은 배율의 대물 렌즈의 사용을 배제. 그러나 높은 해상도 이미지는 픽셀 체류 시간을 증가시키고 촬상하기위한 적어도 1024 X 024의 픽셀 어레이 크기를 사용하여 10 배의 대물 렌즈를 사용하여 여전히 달성 하였다. 그러나 이것은 세포 구조의 미세한 분석 시료의 평면 설치가 필요할 수 있습니다, 구조 및 관상 동맥 혈관의 분포의 분석에 충분했다. 설치에 대한 마음의 개별 부품의 해부,예를 들어, 심실 벽, 또는 대동맥, 또한 필요할 수 있습니다. 대안 적으로, 오버 샘플링 디콘 볼 루션에 의해 다음 이미지의 해상도와 감도를 증가시키기 위해 수행 될 수있다; 그러나 이것은 상당히 긴 스캔 시간을 필요로하고 처리하는 컴퓨팅 파워를 많이 필요로 매우 큰 이미지 파일을 만듭니다.
E15.5까지 하트 성공적이 방법을 이용하여 묘화하고, 동일한 프로토콜을 사용하여 (적어도 E11.5까지) 전체 배아의 혈관계를 분석하는 것도 가능하다. 다른 세포 유형, 예컨대, 평활근 세포는 또한이 기술을 사용하여 실험실에서 촬상되고있다. 두꺼운 조직, 예를 들어, 마음 E15.5보다 나이가 들어, 항체 침투가 제한 요인이 될 수있다; 이상 배양 및 / 또는 증가 된 세제가 필요할 수 있습니다. 많은 이미지 Z 스택을 수집 할 때뿐만 아니라, 레이저는 조직의 가장 먼 부분을 투과으로 강도가 감소 될 수있다 신호; 그러나 conf의OCAL 설정 증가 Z 거리 레이저 전력을 증가하도록 조정될 수있다.
이 방법은 관상 혈관 형성의 초기 단계 이상 발생 단계에서의 관상 동맥의 패터닝 모두 공 촛점 현미경 분석을 용이하게한다. 분포 분지 혈관의 구조에 대한 상세한 정보는 본에게 혈관 형성 경로의 특정 결함 유전자 돌연변이 마우스의 연구를위한 가치있는 도구를 만드는 단시간에 취득 할 수있다.
The authors have nothing to disclose.
작품은 어린이 NHS 재단 트러스트와 영국 런던 대학의 완벽한 오몬드 스트리트 병원에서 건강 연구 바이오 메디컬 연구 센터의 국립 연구소에 의해 지원되는 영국 심장 Foundation'and에 의해 투자되었다.
PBS | Life Technologies | 14190-094 | |
Forceps | FST | 11251-30 | |
10cm Petri dishes | Falcon | 351029 | |
35mm Petri dishes | Sigma | P5112 | |
Stainless steel minutien pins 0.2mm diameter | FST | 26002-20 | |
Fine tip pastettes | Alpha Laboratories | LW4061 | |
1000ml pipette tips | Sorenson | 34000 | |
48-well plate | Falcon | 353078 | |
Kwik-Gard | World Precision Instrument | KWIKGARD | Silicone elastomer Sylgard184 packaged in a cartridge for mixing and dispensing |
Kwik-Gard refill | World Precision Instrument | KWIKGLUE | Refill cartridges and dispensing tips |
Paraformaldehyde | Sigma | P6148 | Make up in PBS and store at -20°C |
100% methanol | VWR | 20847307 | |
Tween®20 | Sigma | P1379 | |
Goat serum | Sigma | G9023 | |
Anti-PECAM1 antibody, rat anti-mouse | BD Pharmingen | 553370 | Primary antibody, dilute 1 in 50 |
Anti-CD31 polyclonal, rabbit polyclonal | Abcam | ab28364 | Primary antibody, dilute 1 in 50 |
Anti-CD31/PECAM1 clone 2H8, armenian hamster monoclonal | Thermo Fisher Scientific | MA3105 | Primary antibody, dilute 1 in 400 |
Endomucin antibody (V.7C7), rat monoclonal | Santa Cruz Biotechnology | sc-65495 | Primary antibody, dilute 1 in 50 |
Anti-SM22 alpha antibody, rabbit polyclonal | Abcam | ab14106 | Primary antibody, dilute 1 in 250 |
Goat anti-rat IgG (H+L)Alexa Fluor 594 | Thermo Fisher Scientific | A11007 | Secondary antibody, dilute 1 in 500 |
Goat anti-rabbit IgG (H+L)Alexa Fluor 594 | Thermo Fisher Scientific | Secondary antibody, dilute 1 in 500 | |
Goat anti-Armenian Hamster IgG (H+L)Alexa Fluor 488 | Abcam | ab173003 | |
Goat anti-rat IgG (H+L)Alexa Fluor 488 | Thermo Fisher Scientific | A21208 | Secondary antibody, dilute 1 in 500 |
Phenolic screw cap | Wheaton | 240408 | |
Benzyl alcohol | Sigma | 402834 | |
Benzyl benzoate | Sigma | B6630 | |
Imaris | Bitplane Imaging | image analysis software | |
Image J software | NIH | Freeware |