Billeddannelse embryonisk væv i real-tid er udfordrende over lange tidsperioder. Her præsenterer vi en analyse for at overvåge cellulært og sub-cellulære ændringer i chick rygmarven for lange perioder med høj rumlig og tidsmæssig opløsning. Denne teknik kan tilpasses til andre regioner af nervesystemet og udviklende embryo.
Den embryoniske rygmarv består af cykler neurale progenitorceller, der giver anledning til en stor procentdel af de neuronale og gliale celler i centralnervesystemet (CNS). Selvom meget vides om de molekylære mekanismer, der mønster rygmarven og fremkalde neuronal differentiering 1, 2, mangler vi en dyb forståelse af disse tidlige begivenheder på niveauet af celle adfærd. Det er således afgørende at studere opførsel af neurale progenitorceller i realtid, når de underkastes neurogenese.
Tidligere tidstro billeddannelse af tidlig embryonisk væv er begrænset af celler / væv levedygtighed i kultur samt fototoksiske virkning af fluorescerende billeddannelse. Her udgør en hidtil ukendt assay for billeddannelse sådant væv i længere tidsperioder, under anvendelse af en hidtil ukendt ex vivo skive kultur protokol og bredt område fluorescensmikroskopi (fig. 1). Denne fremgangsmåde opnår langsigtet time-lapse overvågning af Chick embryonale sPinal ledningen stamceller med høj rumlig og tidsmæssig opløsning.
Denne analyse kan modificeres til billede en række embryonale væv 3, 4 Ud over observation af cellulære og subcellulære adfærd, udvikling af nye og meget følsomme journalister for geners aktivitet (for eksempel, Notch signalering 5) gør denne analyse et magtfuldt redskab til at forstå, hvordan signalering regulerer celle adfærd under fosterudviklingen.
Vi præsenterer her en ny time-lapse imaging-analysen til overvågning celle adfærd i kylling embryonale skive kultur. Denne analyse muliggør høj opløsning billeddannelse af levende væv i op til 70 timer, selv om tidsfristerne mellem 24-48 timer er nemmere at fange. Anvendelsen af en høj NA olie formål og relativt korte intervaller mellem tidspunkter muliggør billedoptagelse ved høj opløsning, samt tillader os at overvåge celle adfærd, der ofte forekommer hurtigt, og kan let glemte under konventionel tidsforløb billeddannelse ved hjælp af konfokal mikroskopi.
Den største fordel ved dette assay er evnen til at afbilde celler over lange tidsperioder. Anvendelse af bredt felt 6 i stedet for konfokal laser scanning 7 mikroskopi er kritisk for denne. Konfokal mikroskopi har traditionelt tilbudt flere fordele i forhold til brede felt mikroskopi, herunder evnen til at tage optiske sektioner og eliminere ude af fokus oplysninger direkte <sup> 7, men anvendelsen af et lille hul fører til et tab af lys til detektoren 8, bortset fra en betydelig mængde information, og nødvendiggør længere eksponeringstider. Bredt synsfelt mikroskopi på den anden side bruger hele feltbelysning og al lyset passerer gennem det formål sendes til detektoren. Dette koblet med en høj kvantevirkningsgraden afkølet coupled device (CCD) kamera sikrer billeddannelse med et højt signal-til-støj-forholdet sammenlignet med konfokal mikroskopi 9, med meget hurtige eksponeringstid. I vores ansøgning, skal vi billedet i lange perioder, optage 3D-stakke og i sidste ende løse små-nær-diffraktion begrænsede strukturer. Selv konfokal mikroskopi forhindrer ud-af-fokus lys fra nogensinde at nå detektoren og således reducerer baggrunden for tykke, tæt-mærkede prøver 7, 8, der kun opnås en brugbart signal-støj-forhold med meget større lys input end bred- felt mikroskopi 10. For meget lysfølsomme sparsely-mærkede prøver som vores elektroporerede rygmarvs skiver, derfor bredt felt mikroskopi præsterer bedre end konfokal mikroskopi. Når det kombineres med billede restaurering af udfoldning, som fjerner ude af fokus information og forbedrer kontrast, bred-feltet er så særlig god til påvisning af små, lyssvage ting 11. Selvom det ikke er hensigtsmæssigt for alle væv billedbehandling eksperiment, har denne fremgangsmåde været meget effektiv til vores live cell imaging program.
Valget af fluorescerende protein er en vigtig faktor, der kan påvirke celleoverlevelse. Vi finder, at de bedste resultater opnås ud fra konstruktioner, der anvender grønt fluorescerende protein (GFP) 12 som en markør. Vi vurderer i øjeblikket en række af røde fluorescerende proteiner, der effektivt kan anvendes i kombination med GFP for dual-kanal tid-bortfalder. Der er en række af sådanne proteiner tilgængelige 13.. Selv om mange proteiner er stabile som fusioner med et fluorescerende proteinKan nogle proteiner gøres ustabil ved fusion, hvilket resulterer i reduceret cellelevedygtighed. I sådanne tilfælde er anvendelsen af konstruktioner indeholdende en indre ribosom-adgangssite (IRES) nyttigt at adskille proteinet af interesse fra det fluorescerende protein.
Når billedbehandling rygmarvs skiver, skal der drages omsorg for at minimere udsættelse for fluorescerende lys. De mikroskop okularer må kun anvendes med lys (lysfelt) til at lokalisere og position skiver. Fluorescerende billeder bør altid erhverves ved hjælp af mikroskop software ved hjælp af minimal eksponering gange. Disse bør holdes i området 5-50 ms, og anvendelsen af neutralfiltre bør eksperimenteret med. Skønt længere eksponeringstider indledningsvis kan frembringe klare billeder kan fototoksiske effekt af fluorescerende lys udsættelse føre til celledød. De første 5-10 um væv, der er tættest på dækglasset bør ikke afbildes som denne region indeholder væv, der kan være blevet beskadiget underudskæring.
Selv om eksemplerne her, er af embryoner elektroporeret på HH stadium 10 og filmede 6-7 timer senere, kan denne metode bruges til embryoner op til HH scenen 18. På senere stadier, er det rygmarvsvæv meget større, og således er vanskeligt at skære i hånden. I disse tilfælde kan indlejring embryoner i agarose med lavt smeltepunkt og udskæring med en vibratome giver bedre resultater. Selvom vi præsentere dette assay som en fremgangsmåde til billeddannelse celler i den udviklende rygmarv, er denne fremgangsmåde også blevet modificeret til at afbilde andre embryoniske væv, herunder den sensoriske placodes 3.
The authors have nothing to disclose.
Reagent | Company | Catalogue number | Comments |
WillCo Dish | WillCo Wells | GWst-3522 | |
poly-l-lysine | Sigma | P8970 | 0.1% in Tris |
Borosilicate glass capillaries | Harvard Instruments | GC100-10 | 1.0mm outer diameter, 0.58mm inner diameter |
Electrodes (Genetrodes, in ovo, L-shaped | BTX | 10-001850-01 | 5mm gold plated |
ECM 830 square pulse generator | BTX | 45-0002 | for in ovo electroopration |
Fast Green | Sigma | F7258 | |
Type I rat collagen | Sigma | C3857 | |
L-15 medium (powder) | Sigma | 2.76 g/L in distilled water for 5x solution |
|
Sodium bicarbonate | Sigma | S8761 | 7.5% solution |
Neurobasal medium | Invitrogen | 12348-017 | without phenol red |
Glutamax | Invitrogen | A1286001 | 100x solution |
B-27 supplement | Invitrogen | 17504-044 | |
Gentamicin | Invitrogen | 15710049 | 10 mg/ml |
L15 medium (liquid 1x) | Invitrogen | 11415-049 | |
Microknife | Altomed | A10102 | 15 degree incline |
Stainless steel headless pins | Watkins and Doncaster | E6871 | A1 size |
Sylgard 184 elastomer | VWR | 634165S | |
DeltaVision Core microscope system | Applied Precision | ||
Coolsnap HQ2 CCD camera | Photometrics |