我々は、光のクリアランス、共焦点顕微鏡に続く標準的な免疫学的染色法を用いて、E15.5までの全胚マウス心臓における冠血管の分析のためのプロトコルを提示します。この技術は、連続切片の時間のかかる分析を必要とすることなく、心臓全体にわたって血管の可視化を可能にします。
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.
機能冠状動脈のネットワークを確立することは、心機能および胚発生に重要である、と遺伝的マウス変異体の分析は、この発達過程の根底にある分子信号に貴重な洞察を提供することができます。組織切片のシリーズで提示するのではなく、全体としての胚性冠状動脈神経叢を視覚化する能力は、遺伝的変異体では、血管パターニングの分析を容易にするために不可欠であり、機械の結果として発生する可能性があり、情報の潜在的な損失を回避組織のスライス。動脈と毛細血管を形成するために運命船舶は、心室と大動脈1-3の両方の壁内の深い局在しています。しかし、ホールマウント標識表在静脈/リンパ管4,5の高解像度画像を提供することができるレーザ走査型共焦点顕微鏡検査と組み合わせた細胞の蛍光標識一方、撮像の深さは、光の浸透によって制限されます。キャップの高分解能イメージング心の全体の深さを通してillariesと動脈は組織のクリアリングのいくつかのフォームなしではできませんので。
悪いの光の浸透は、複数の細胞および細胞外( 例えば、コラーゲンと弾性繊維)の高屈折率の厚さの組織の構成要素によって引き起こされます。これにより、撮像光を散乱ぶれせ、コントラストを減少させました。クリア剤は、典型的には、光が遮られていないサンプルを通過し、組織内に深く浸透することができることを意味し、そのような組織の高い屈折率を一致させます。水は比較的低い屈折率を有するようにクリアする前に、組織は、一般的に脱水されます。新しい決済方法の過多は、しかし、使用される技術に応じて、最近開発された、クリア処理は、数日または数週間を取ることができ、高価な試薬6-9を必要とするかもしれません。 BABB(1:ベンジルアルコールおよび安息香酸ベンジルの2混合物)を持っている安価な、一般的に使用されるクリアリング剤であります非常に迅速にサンプルをクリアすることの利点。 BABBベースの清算およびイメージング技術は、神経学的サンプルと様々な器官10-13のために以前に記載されています。 15.5 – ここでは、E(日胚)11.5からネズミの心臓の血管の検査を特に参照して、共焦点顕微鏡に続いて免疫染色したサンプルのBABBクリアランスのための堅牢かつ簡単な方法を説明します。また実証されているようしかし、この技術は、等しく良好であれば、目的のマーカーのような高品質の抗体が利用可能であり、全体の胚の分析、ならびに他の細胞型に適用することができます。
全体の胚心の中に冠動脈血管が光学クリアランスおよび共焦点顕微鏡に続く抗PECAM1抗体を用いたホールマウント免疫染色によって画像化しました。ここで説明する簡単な方法は、BABBとマウス胎児心のクリアランスのために、光の浸透を増加させ、大動脈および心室壁に局在血管の高解像度画像の取り込みを可能にします。 BABB(1.56)の高い屈折率より深い組織浸透を可能にする、さらに別の光散乱を減少させるが、このようなベクタシールド(屈折率1.45)などのグリセロールに基づく実装の試薬はまた、冠状血管系22の結像に使用されてきました。組織クリアランスは、このような多者や研究者にはあまり容易に利用可能であり、シート光顕微鏡などの顕微鏡のより複雑な、高価なフォームを不要にします。清算プロセスは、他の方法6-9と小さなサンプルがCAであることができるために比べて非常に迅速です顕微鏡皿の上に直接試薬の小さなボリュームを使用してrried。血管系のロバストな染色は、高品質の画像を達成するために必要とされます。抗PECAM1抗体は、染色の適切に高いレベルを与えることが見出された冠状動脈ECおよび市販の抗体の数のすべてのタイプをマークとして選択しました。また、蛍光染色はBABB中で非常に安定であるように見えます。 (光から保護)BABB中、室温で保存したサンプルは、数ヶ月のために彼らの蛍光信号を保持していました。 peritruncal叢の画像を撮影する場合は特にPECAM1抗体を効率的に、冠状動脈性心内膜だけでなく、血管系が時折問題があったラベルを付けているという事実。 peritruncalのECに比べ大動脈内腔の強い染色は、撮像パラメータの慎重な調整が必要とされたことを意味し、画像の一部の地域で過飽和の危険性が生じました。理想的には、抗体染色は、血管のECは、使用されます。実際には、しかし、ホールマウント染色の必要なレベルをもたらす適切な抗体を見つけることが困難な場合があります。最近、脂肪酸結合タンパク質4(FABP4)は、冠血管のEC 23のマーカーであることが示されており、したがって、PECAM1の代替を表すことができます。
大動脈および心臓の室の3次元形態を保持するために、サンプルは、フラットマウントされなかったが、代わりに、ガラス底の皿に画像化しました。撮像されるべき試料の深さは、その短い作動距離に、高倍率の対物レンズを使用することを妨げ。しかし、高解像度画像は、画素の滞留時間を増加させると、画像キャプチャのために、少なくとも1,024×1,024ピクセルのアレイサイズを使用して、10倍の対物レンズを使用して、依然として達成可能でした。しかしながら、これは、細胞構造の細かい分析はサンプルのフラットマウントが必要な場合があり、構造及び冠状血管の分布の分析に十分でした。装着するための心の個々の部分の解剖、例えば、心室の壁、または大動脈、必要な場合もあります。代替的に、オーバーサンプリングデコンボリューションに続く画像の解像度と感度を高めるために行うことができます。これは、しかし、かなり長いスキャン時間を必要とし、処理するためのコンピューティングパワーを多く必要とする非常に大きな画像ファイルを作成します。
E15.5まで心臓を正常にこの方法を使用して画像化され、同じプロトコルを使用して(少なくともE11.5まで)全体の胚の脈管構造を分析することも可能であるしました。他の細胞型、 例えば、平滑筋細胞は、この技術を用いて我々の研究室で撮像されています。厚い組織、 例えば、心E15.5よりも古いために、抗体の浸透が制限要因となる可能性があります。長いインキュベーションおよび/または増加した界面活性剤が必要になることがあります。また、画像の大Zスタックを収集する際には、レーザーは、組織の遠い部分を貫通するように強度を低減することができる信号。しかし、confにOCAL設定が増加Z距離でレーザパワーを増大させるように調整することができます。
この方法は、冠動脈血管形成の初期段階以降の発達段階での冠状動脈のパターニングの両方の共焦点顕微鏡分析を容易にします。配布の詳細については、分岐血管の構造はこれに血管新生経路における特定の欠陥を有する遺伝子のマウス突然変異体の研究のための貴重なツールを作り、短時間で取得することができます。
The authors have nothing to disclose.
仕事は子供NHS財団トラストとロンドン大学のためのグレートオーモンド・ストリート病院のヘルスリサーチ生物医学研究センター研究所でサポートされている英国心臓Foundation'andによって賄われていました。
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 |