The protocol describes a novel murine femur window chamber model that can be used to track movement of cells in the femoral bone marrow in vivo. Intravital multiphoton fluorescence microscopy is used to image three components of the femoral bone marrow (vasculature, collagen matrix, and neutrophils) over time.
Bone marrow is a complex organ that contains various hematopoietic and non-hematopoietic cells. These cells are involved in many biological processes, including hematopoiesis, immune regulation and tumor regulation. Commonly used methods for understanding cellular actions in the bone marrow, such as histology and blood counts, provide static information rather than capturing the dynamic action of multiple cellular components in vivo. To complement the standard methods, a window chamber (WC)-based model was developed to enable serial in vivo imaging of cells and structures in the murine bone marrow. This protocol describes a surgical procedure for installing the WC in the femur, in order to facilitate long-term optical access to the femoral bone marrow. In particular, to demonstrate its experimental utility, this WC approach was used to image and track neutrophils within the vascular network of the femur, thereby providing a novel method to visualize and quantify immune cell trafficking and regulation in the bone marrow. This method can be applied to study various biological processes in the murine bone marrow, such as hematopoiesis, stem cell transplantation, and immune responses in pathological conditions, including cancer.
Kemik iliği, hematopoiez ve bağışıklık düzenlenmesinde rol oynayan önemli bir organdır. Bu hematopoietik kök ve projenitör hücreleri (HSPCs) ihtiva eden bir hematopoietik bileşen oluşur ve mezenkimal hücreler 1 doğuran olmayan hematopoietik projenitor hücrelerini ihtiva eden stromal bileşeni. Hematopoetik faaliyet üçte ikisi miyeloid hücrelerin 2 nesil adamıştır. 1-2 x 10 hücre 11, normal, yetişkin bir insan 2 günde üretilen özellikle nötrofillerden çok sayıda, kemik iliği üretilir. Nötrofiller mikrobik enfeksiyonlara karşı ilk savunma hattıdır ve stres periferik nötrofil 1,3 tamamlamak için onların seferberlik tetikler kadar çoğunlukla kemik iliğinde saklıdır. anti-mikrobik etkilere ek olarak, son çalışmalar dönüştürücü büyüme bağlı pro- ve anti-tümör oluşturucu fenotiplerinin her ikisi de olan, Kanser biyolojisinde nötrofil önemli bir rol oynadığını düşündürürtümör mikro 4,5'ten sinyalizasyonu faktör beta (TGF-β). Ayrıca, çalışmaların dolaşımdaki nötrofil bir sitotoksik anti-metastatik etkisi 8 gösterirler ve birincil tümörlerin biriken nötrofiller, T-hücreleri 6,7 sitotoksik fonksiyonunu bastırmak Pro-tümörijenik ve metastatik etkisi olduğunu göstermiştir. Bu nedenle, kemik iliği hematopoetik hücreler ve özellikle nötrofiller, araştırılması bağışıklık ve tümör düzenleme rollerini açıklık için çok önemlidir.
Histopatoloji ve tam bir periferal kan sayımı rutin kemik iliği 9 hücresel ve yapısal değişiklikler değerlendirmek için kullanılır. Bununla birlikte, bu yöntemler sadece farklı hücre popülasyonlarının veya doku mikro statik bilgi sağlar. In vivo görüntüleme uzunlamasına hücreden C gibi bir çok hücresel, vaskular ve stromal bileşenleri dinamiklerini değerlendirmek için standart yöntem ile kombinasyon halinde kullanılabiliruzunlamasına bir şekilde ell etkileşimleri. Mikroskopik çözünürlükte 10 hayvanların yaşama görüntüleme gibi tanımlanmıştır intravital mikroskobu (IVM), aynı numunede, zaman içinde dinamik hücresel işlemleri değerlendirilmesi gereken deney hayvan sayısını azaltmak için özellikle yararlıdır. IVM genellikle haftalar ve aylar arasında bir süre boyunca görüntüleme için ilgi organ ulaşmak için kronik transplant pencere bölmesi (WC) ile birleştirilir. Kraniyal ve dorsal-deri kıvrımı wc modeller 1990'lı yılların ortalarına kadar uzanan kullanım uzun bir geçmişi var. Daha yakın zamanlarda, örneğin meme yağ pedi ve çeşitli karın organlarının gibi diğer organa özgü tuvalet modelleri 11 geliştirilmiştir.
In vivo kemik iliği görüntüleme için tipik yaklaşım inceltilmiş kemik minimal cerrahi müdahale 12-14 ile tek hücre doğrudan görüntülenmesine olanak tanıyan farelerin calvaria, ağırlıklı olarak dahil pozlama vardır. Ancak, kalvarial kemik iliği b olabilire HSPCs 15 bakım ve gelişme indirgenmiş gösterir calvaria'da HSPCs ve hipoksik hücrelerde daha düşük bir sayıda, gösterildiği gibi, bu tür uzun kemik gibi diğer kemik, bu farklı. Bu nedenle, uzun kemik hücresel bileşenleri değerlendirmek için alternatif yaklaşımlar araştırılmıştır. Bu femur kemik iliği 16 doğrudan maruz kalma ve dorsal deri kıvrım WC 17 bölünmüş femur ektopik nakli sayılabilir. Ancak, eski uzun süreler boyunca, hücresel yapısal ve fonksiyonel değişiklikler izleme izin vermez bir terminal işlemdir ve ikincisi olasılıkla nedeniyle dorsal deri altı WC içinde ektopik siteye femur nakli normal kemik iliği fonksiyonunu bozar. zamanla femoral kemik iliği ortotopik seri sokulmuşlardır Başka bir yöntem, femur kemiği içindeki bir WC kullanılmasıdır. Bir önceki rapor kullanarak femoral kemik iliğinde mikrosirkülasyonun uzun vadeli görüntüleme gösterdiFarelerde 18 WC femur. Buna ek olarak, yazarlar izleme kemik iliği metastazında yararını gösteren femur tümör hücrelerinin görselleştirme gösterdi. Bununla birlikte, bu tuvalet bir tasarım büyük bir fareler (26-34 g, yaş 3-6 aylık) için uygun olduğu büyük boyutu (1.2 cm çaplı) ve nispeten küçük bir görüntüleme alanı (4 mm çapında) ile sınırlı ve böylece verme rutin kullanım için pratik yaklaşım.
Bu nedenle, bir daha küçük bir genel boyutu ile yeni WC ve geniş iç görüntüleme alanı Bu çalışmanın amacı için dizayn edilmiştir. Bu çalışmanın amacı, femoral kemik iliğinden çeşitli hücre tipleri görüntülenmesi için bir yöntem sağlamaktır. Femur WC modeli in-house geliştirilen ve 3D damar ağı içinde nötrofillerin görselleştirmek ve izlemek için kullanılmıştır. Bu modeli kullanarak, kemik iliği IVM 40 gün içinde seri yapılabilir. Bu yaklaşım, bağışıklık düzenlemesi, bir hematopoez işlemleri ortaya çıkması için çeşitli alanlarda uygulanabilirnd tümör gelişimi.
Gerçek zamanlı, kemik iliğinde dinamik hücresel süreçlerin seri görüntüleme aksi takdirde bu tür histoloji ve toplam kan sayımları gibi geleneksel teknikler kullanılarak elde etmek zordur bilgiler sağlar. Burada anlatılan femur WC modeli zamanla kemik iliğinde hücresel ve yapısal değişiklikleri araştırmak için eşsiz fırsatlar sunmaktadır. femur WC modeli daha önce rapor edilmiş olmasına rağmen, bizim yeni tasarım, yetişkin farelerde kullanım için daha uygun olan bir görünüm ve de dah…
The authors have nothing to disclose.
Yazarlar mikroskobu ile yardım için Üniversite Sağlık Ağı Advanced Optik Mikroskop Tesisi (www.aomf.ca) teşekkür etmek istiyorum, ve WC ve görüntüleme sahne üretimi için Prenses Margaret Kanser Merkezi Makine Shop Bay Jason Ellis olacaktır. Biz de el yazması düzenleme için Dr. Iris Kulbatski teşekkür etmek istiyorum.
NRCNU-F athymic nude mice | Taconic | Ncr nude | 8-10 weeks old, female |
Saline | Baxter | JB1302P | |
Ketamine hydrochloride | Bioniche Animal Health Canada, Inc. | DIN 01989529 | |
Xylazine | Bayer HealthCare, Bayer Inc. | DIN 02169592 | |
Surgical drape | Proxima | DYNJP2405 | |
Electric heating pad | Life Brand | 57800827375 | |
Stereomicroscope | Leica | Leica M60 | |
Eye ointment (tear gel) | Novartis | T296/2 | |
7.5% betadine | Purdue Frederick Co | 67618-151-16 | |
70% isopropyl alcohol | GreenField | P010IP7P | |
10% betadine | Purdue Frederick Co | 67618-150-05 | |
Scalpel handle (#3) | Fine Science Tools | 10003-12 | |
Scalpel blade (#15) | VWR | 89176-368 | |
Spring Scissors curved | Fine science Tools | 15023-10 | |
Baby-Mixter Hemostat | Fine science Tools | 13013-14 | |
Fine Scissors | Fine science Tools | 14094-11 | |
Extra Fine Graefe Forceps | Fine science Tools | 11151-10 | |
Halsted-Mosquito Hemostats | Fine science Tools | 13008-12 | |
Micro-drill | Harvard Apparaus | 72-6065 | |
Micro-drill burrs | Fine Science Tools | 19007-14 | |
Femur window chamber | PMCC machine shop | custom design | 9.1mm- 8.5mm- 7.5 mm (outer to inner diameter), 2.16 mm (radius of two holes), 13.9mm (distance between two holes), 0.7mm (thickness) |
U-shaped bar | PMCC machine shop | custom design | 13.8mm (length), 1.6 mm (width), 3.7mm (height) |
Coverglass (8mm) | Warner Instruments | HBIO 64-0701 CS-8R | |
Retaining ring (8mm) | ACKLANDS GRAINGER | UNSPSC # 31163202 | |
Nuts (hexagon stainless steel) | Fastenal | 70701 | |
Dental cement | 3M | RelyX U200 | |
Suture (5-0 Monosof black) | Covioien | SN-5698 | |
Halsey needle holder | Fine Science Tools | 12501-13 | |
Buprenorphine (Temgesic) | Reckitt Benckiser | DIN 0281251 | |
Meloxicam (Metacam) | Boehringer Ingelheim | DIN 02240463 | |
Amoxicillin (Clamavox) | Pfizer | DIN 02027879 | |
FITC-Dextran | Sigma-Aldrich | FD2000S | |
APC- Anti-Mouse Ly-6G (Gr-1) | eBioscience | 17-9668 | |
Two-photon microscope LSM 710 | Carl Zeiss | Zeiss LSM 710 NLO | |
Imaging stage | PMCC machine shop | custom design | 15.9cm (length), 11cm (width), 0,9cm (height) |
Imaris software | Bitplane | Imaris 8.0 | Image analysis software described in Section 3 of the Protocol |
Zen 2012 | Zeiss | Zen 2012 | Image acqusition software described in Section 2 of the Protocol |