Summary

마우스 배아에서 심장 조상 인구의 양적 전체 마운트 면역 형광 분석

Published: October 12, 2017
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Summary

여기, 우리는 전체 마운트 면역 형광 검사 및 초기 단계 마우스 배아의 양적 volumetric 분석 이미지 기반에 대 한 프로토콜을 설명합니다. 우리는 질적 및 양적 개발, 심장 구조를 평가 하 고 다른 기관 체계에 광범위 하 게 적응할 수 있을 수 있습니다 제안에 대 한 강력한 접근으로이 방법을 제시.

Abstract

적 발전 이미징 기술 사용 하 여 광범위 하 게 배아 개발의 증가 된 이해에 기여 하고있다. 사전 이식 개발 및 organogenesis는 연구의 두 영역을 크게이 진보, 사전 이식 배아 이미징 또는 vivo 장기 전 직접 얻을 수 있는 데이터의 높은 품질에서 benefitted 있다. 사전 이식 배아는 특히 높은 공간 해상도와 데이터 굴복 했다, 하는 동안 후기 3 차원 개조를 덜 의무가 있다. 운명 매핑 또는 유전 계보 추적 함께 알려진된 미 발달 구조에 대 한 높은-품질 3 차원 또는 체적 데이터를 가져오는 embryogenesis 동안 일어나 전체적 사건의 보다 포괄적인 분석을 위해 수 있게 됩니다.

이 프로토콜 있도록 라벨, 시각화, 및 개발 심장 초승달 내 조상 세포 인구의 정량화에 대 한 키 구조 형성 심장 개발 하는 동안 전체 마운트 면역 형광 접근 방식을 설명 합니다. 접근 같은 디자인은 모두 세포 및 조직 수준의 정보를 얻을 수 있는 방법. Confocal 현미경 검사 법 및 이미지 처리를 사용 하 여이 프로토콜 허용 함으로써 지역화 및 특정 조상 인구 중의 조직 분석 하는 기능을 제공 하는 심장 초승달의 3 차원 공간 재구성 심장 개발의이 중요 한 단계. 중요 한 것은, 참조 항 체의 사용은 심장 초승달의 연속 마스킹 및 초승달 일대의 후속 양적 측정에 대 한 수 있습니다. 이 프로토콜만 초기 심장 개발의 상세한 검사를 사용 하지 않습니다 하지만 적응과 초기 somite 단계 마우스 배아를 gastrula에 대부분 기관 시스템에 적용 되어야 합니다.

Introduction

Organogenesis의 연구는 오랫동안 발전 태아에 전체적 이벤트의 관찰에 의존 했다. 이러한 연구는 자주 정의 참조 인구의 라벨 형광 염료 또는 조합에서 혈통 추적 기자 들의 사용에 의존 합니다. 1 이러한 라벨의 상대적 위치를 비교 하 여 정보 출처, 운동, 또는 관심의 인구의 궁극적인 기여에 얻을 수 수 있습니다. 이식 및 운명 매핑 실험 다음 개발된 배아에 기여에 대 한 검사의 관심, 셀의 시작 지점을 정의 하 형태학 랜드마크 또는 비 운동 계보에 염료의 주입을 사용 합니다. 2 , 3 , 4 , 5 유전 계보 추적 실험 실험 조작 없이 라벨 세포 인구에 사용 되는 잘 정의 된 기자 대립 유전자와 동일한 개념을 사용 합니다. 이러한 접근 키 높은 공간 해상도, 실험의 위치 및 참조 레이블을 확인 하는 기능입니다. 이러한 방식을 사전 이식 개발에 뛰어난 진행 굴복 했다 고 explant organogenesis 연구. 6 , 7 , 8 , 9

심장 morphogenesis 기반이 발달 이벤트 최근 몇 년 동안에서 점점 더 잘 설명 되었습니다. 10 연구의이 분야의 주요 발견 중 하나는 고유 마커의 식에 의해 구별 될 수 있다 조상 인구 수의 설명 이다. 11 이 인구는 첫번째와 두 번째 심장 필드 (FHF SHF), 배아 날 (E) 8.25 마우스 개발에 태아의 앞쪽 측면에서 심장 초승달 내 존재는 포함 됩니다. 12 이 인구 넓은 필드 현미경 검사 법, 면역 형광 분석, 조직 수준 정보 및 직렬 단면화를 제공 하 높은 세포 해상도을 제공의 결합을 통해 검사 자주 2 차원 공간 정보입니다. 13 따라서, 이러한 연구는 크게 고급 심장 개발에 대 한 우리의 이해 하는 동안 사용할 수 있는 방법을 제한 morphogenesis의 깊이 정량 분석에 검사 하는 방법에 대 한 필요성을 만들어,이 단계는 이러한 인구 전체 유기 체 수준에서의 조직.

최근 confocal 현미경 검사 법 및 3D 이미지 분석 허용 셀 및 구조에서 현장에서 의 고해상도 높은 처리량 알고리즘 개조를 비교적 쉽게 따라서 성패 상세한 연구에 대 한 복잡 한 세포 구조입니다. 14 컴퓨팅 파워의 증가와 큰 데이터 관리 알고리즘, 데이터 집합, 이미지의 크기의 지 수 증가 처리 하기 위해 필요한 두 개발 분석 이제 자동화할 수 있습니다 완전히. 15 영상 데이터 세트의 자동 분석 수 있는 이점이 되 고의 편견, 하지만 입력된 데이터 집합;의 품질 안정 그것은 절대적, 다음, 최고의 품질, 편견된 분석을 지키는 모범 사례 수집 및 이미지 사전 처리 하는 동안 사용 됩니다. 16 프로토콜 수 완전히 자동화 되 고 재현성에 대 한 공유와 독점 소프트웨어에 의해 사용 되는 알고리즘은 쉽게 친숙 현대 독점을가지고 과학자 들에 의해 사용 되는 라이브러리를 통해 사용할 수 또는 오픈 소스 개발자 도구입니다. 17

다음 프로토콜 organogenesis, 심장 개발 하는 동안 심장 초승달의 형성에의 한 잘 정의 된 모델에 이러한 분석을 수행 하기 위해 필요한 단계를 설명 합니다. 특히,이 프로토콜 (1) 수확 하는 방법에 설명 합니다 및 심장 초승달 단계 태아를 해 부, (2) 참조 (Nkx2-5)에 대 한 전체 마운트 면역 형광 검사 수행 및 실험 (Foxa2Cre:YFP18,19) 마커, (3) 준비 하 고 배아 confocal 현미경 검사 법을 사용 하 여 이미지 그리고 마지막으로 (4) 분석 하 고 계량 고급 3 차원 접근을 사용 하 여 결과 이미지. 심장 초승달에 적절 한 수정, 예를 들어, 사용 된다 초기 somite 단계 배아를 gastrula에서 여러 계보의 분석을 위해이 프로토콜을 사용할 수 있습니다.

Protocol

여기에서 설명한 모든 방법을 승인 기관 동물 관리 및 사용 위원회는 아이 칸의과 시내산에서. 1. 수확 및 처리 심장 초승달 단계 배아 비옥한 스 터 드 남성으로 비옥한 여성 마우스 친구. 확인 질 결합의 존재에 대 한 플러그 무딘 프로브 또는 집게를 사용 하 여. 플러그 감지 당일 정오 배아 간주 됩니다 하루 (E) (참조 그림 1A 전체 타임 …

Representative Results

최종 데이터 분석의 품질 크게 (1) 무결성과 해 부 배아 및 (2) 높은 특이성 항 체의 사용, (3) 적절 한 설치 매개 변수를 이미징의 형태에 따라 달라 집니다. 손상 된 배아는 표면 생성 프로세스를 혼동 하 고 정량 분석을 방해 합니다. 제대로 해 부 및 무대 태아의 예는 그림 2B에 표시 됩니다. 배아는 항 체 자주 바인딩하는 것입니다 비-특히 노른자위 낭…

Discussion

위의 프로토콜 후 이식 마우스 배아의 높은 품질의 전체 마운트 면역 형광 이미지에서 양적 데이터를 얻기 위한 전략을 설명 합니다. 올바르게 수행 하는 경우이 단계를 통해 생성 된 3 차원 체적 데이터 태아 내의 여러 도메인의 비교 및 intersectional 분석에 사용할 수 있습니다. 잘 설립 참조 구조에 비해 소설 세포 인구를 조사할 때 설명 하는 접근을 마스킹 표면 신호 특정 사용입니다.

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Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 작품은 NIH/NHLBI R56 HL128646 및 Mindich 보건 개발 연구소 (MCHDI) (노스다코타)에 ISMMS에 의해 투자 되었다. E.B.는 NIH/NIDCR Traineeship T32 HD075735에 의해 지원 됩니다. 현미경 및 이미지 분석 Tisch 암 연구소의 마운트 시 나이 P30 CA196521-암 센터 지원 그랜트에 의해 부분에서 지원 되는 시내산에서 아이 칸 의학 학교에서 현미경 코어에서 수행 되었다.

Materials

Blunt probe Roboz RS-9580
Forceps Roboz RS-8100
Fine forceps Roboz RS-5015
Dissection scissors Roboz RS-5912
Saponin Sigma Aldrich 84510
Bovine Serum Albumin Sigma Aldrich A8022
Triton RPI A4490
Goat anti-Nkx2-5 Santa Cruz Biotech sc-8697 Used at 1:100-1:500
Chicken anti-GFP abcam ab13970 Used at 1:500
Rabbit anti-Islet1 abcam ab109517 Used at 1:100
Rabbit anti-Hcn4 Millipore AB5808 Used at 1:100
488 anti-chicken Jackson Immunoresearch 703-546-155 Reconstituted in water and stored at -20 °C in final concentration of 50% glycerol. Used at 1:500.
555 anti-goat Thermo Fisher Scientific A21432 Used at 1:500
647 anti-rabbit Jackson Immunoresearch 711-606-152 Reconstituted in water and stored at -20 °C in final concentration of 50% glycerol. Used at 1:500.
DAPI Sigma Aldrich D9542
n-Propyl gallate Sigma Aldrich 2370 Stock solution is 20% w/v in DMSO. Working solution prepared by mixing 1 part 10x PBS with 9 parts 100% glycerol and slowly adding 0.1 part stock solution.
Superfrost Plus microscopy slides VWR Scientific 48311-703
22×22 mm coverslips VWR Scientific 48366-227
Imaris 8.4.1 Bitplane

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Bardot, E., Tzavaras, N., Benson, D. L., Dubois, N. C. Quantitative Whole-mount Immunofluorescence Analysis of Cardiac Progenitor Populations in Mouse Embryos. J. Vis. Exp. (128), e56446, doi:10.3791/56446 (2017).

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