Imaging embryonaal weefsel in real-time is een uitdaging gedurende een lange periode van tijd. Hier presenteren we een test voor het toezicht cellulaire en sub-cellulaire veranderingen in de chick ruggenmerg gedurende lange perioden met een hoge ruimtelijke en temporele resolutie. Deze techniek kan worden aangepast voor andere gebieden van het zenuwstelsel en zich ontwikkelende embryo.
De embryonale ruggenmerg bestaat uit fietsen neurale stamcellen die aanleiding geven tot een groot percentage van de neuronale en gliale cellen van het centrale zenuwstelsel (CZS). Hoewel veel bekend is over de moleculaire mechanismen die patroon het ruggenmerg en uitlokken neuronale differentiatie 1, 2, missen we een diep begrip van deze vroege gebeurtenissen op het niveau van cel gedrag. Het is derhalve essentieel om het gedrag van neurale voorlopercellen in real time bestuderen zij ondergaan neurogenese.
In het verleden, real-time beeldvorming van de vroege embryonale weefsel is beperkt door cel / levensvatbaarheid van het weefsel in de cultuur en de fototoxische effecten van fluorescerende beeldvorming. Hier presenteren we een nieuwe test voor het afbeelden van dergelijke weefsels voor langere tijd, met behulp van een nieuwe ex vivo slice cultuur-protocol en wide-field fluorescentie microscopie (afb. 1). Deze aanpak bereikt op lange termijn time-lapse monitoring van kuiken embryo'sPinal koord progenitorcellen met een hoge ruimtelijke en temporele resolutie.
Deze test kan worden gewijzigd op het beeld een reeks embryoweefsel 3, 4 naast de waarneming van cellulaire en subcellulaire gedrag de ontwikkeling van nieuwe en gevoelige reporters voor genactiviteit (bijvoorbeeld Notch signalering 5) dit assay een krachtig instrument om te begrijpen hoe het signaleren reguleert cel gedrag tijdens de embryonale ontwikkeling.
We presenteren hier een nieuwe time-lapse imaging test naar cel gedrag in kip embryonale slice cultuur te bewaken. Deze test zorgt voor een hoge resolutie beeldvorming van levend weefsel tot 70 uur, hoewel de tijd frames tussen 24-48 uur zijn gemakkelijker te vangen. Het gebruik van een hoge NA olie objectief en relatief korte intervallen tussen de tijdstippen maakt beeldacquisitie met een hoge resolutie, maar ook zodat we cel gedrag dat vaak voorkomt snel volgen, en kan gemakkelijk worden gemist tijdens de conventionele time-lapse imaging met behulp van confocale microscopie.
Het grote voordeel van deze test is de mogelijkheid om beeld cellen gedurende lange perioden. Het gebruik van wide-field 6 in plaats van confocale laser scanning microscopie 7 is van cruciaal belang voor deze. Confocale microscopie is van oudsher aangeboden een aantal voordelen ten opzichte van breed-veld microscopie, inclusief de mogelijkheid om optische secties te nemen en te elimineren onscherp informatie direct <sup> 7, maar het gebruik van een pinhole leidt tot een verlies van licht de detector 8, zonder een aanzienlijke hoeveelheid informatie, en noodzaak langere belichtingstijden. Brede microscopie, anderzijds, gebruikt vol-belichting en al het licht door het objektiefstelsel wordt naar de detector. In combinatie met een hoog kwantumrendement afgekoeld coupled device (CCD) camera zorgt beeldvorming met een hoge signaal-ruisverhouding ten opzichte van confocale microscopie 9 zeer snel belichtingstijden. In onze toepassing, moeten we de afbeelding voor een langere tijd, record 3D-stapels en uiteindelijk op te lossen kleine-bijna-diffractie beperkte structuren. Hoewel confocale microscopie voorkomt out-of-focus licht ooit op de detector en dus vermindert de achtergrond in de dikke, dicht-gelabelde monsters 7, 8, levert hij slechts een bruikbaar signaal-ruis-verhouding met een veel grotere lichtinval dan breed- microscopie 10. Voor zeer lichtgevoelige sparsely-gelabelde monsters zoals onze geëlektroporeerde ruggenmerg plakken, daarom breed-veld microscopie beter presteert dan confocale microscopie. In combinatie met beeld restauratie door deconvolutie, die verwijdert onscherp informatie en verbetert contrast, wide-field is dan bijzonder goed voor de detectie van kleine, afm voorwerpen 11. Hoewel niet geschikt is voor elk weefsel imaging experiment, heeft deze aanpak zeer effectief voor onze live cell imaging-toepassing.
De keuze van fluorescerend eiwit is een belangrijke factor celoverleving kunnen beïnvloeden. We merken dat de beste resultaten worden verkregen constructen die green fluorescent protein (GFP) 12 als een marker. We zijn momenteel de beoordeling van een aantal rode fluorescerende eiwitten die effectief kan worden gebruikt in combinatie met GFP voor het dual channel tijd vervalt. Er zijn een verscheidenheid aan eiwitten beschikbaar 13. Hoewel vele eiwitten stabiel fusies met een fluorescerend eiwitKunnen sommige eiwitten worden gemaakt instabiel door de fusie, wat resulteert in een verminderde levensvatbaarheid van de cellen. In dergelijke gevallen is het gebruik van constructen met een interne ribosomale toegangsplaats (IRES) is nuttig om het eiwit van belang te scheiden van de fluorescent eiwit.
Bij beeldvorming ruggenmerg plakken, moeten maatregelen genomen worden om blootstelling aan TL-licht te minimaliseren. De microscoop oculairs mag alleen worden gebruikt met doorvallend licht (helderveld) te lokaliseren en positie plakjes. TL-beelden moeten altijd worden verworven met behulp van de microscoop software met behulp van minimale blootstelling tijden. Deze moeten worden bewaard in de range van 5-50 ms en het gebruik van grijsfilters moet worden geëxperimenteerd. Hoewel de langere belichtingstijden kan in eerste instantie produceren scherpere beelden, kunnen de fototoxische effecten van TL-licht blootstelling leiden tot celdood. De eerste 5-10 um van weefsel dat het dichtst bij het dekglaasje mag niet worden afgebeeld, omdat dit gebied bevat weefsel die zijn beschadigd tijdenssnijden.
Hoewel de voorbeelden hier gepresenteerde zijn van embryo's geëlektroporeerd bij HH stadium 10 en verbeelde 6-7 uur later, kan deze methode worden gebruikt om embryo's tot stadium 18 HH. In latere stadia, het ruggenmerg weefsel is veel groter en dus is moeilijk te snijden met de hand. In deze gevallen kan het inbedden van de embryo's in laag-smeltpunt agarose en snijden met een vibratome betere resultaten. Hoewel we deze assay presenteren als een werkwijze voor beeldvorming cellen in het ontwikkelende ruggenmerg is deze benadering ook aangepast aan andere afbeelding embryonale weefsel, inclusief de sensorische 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 |