여기에 우리가 두 개의 샘플 처리 기술, 냉동 고압을 결합에 대 한 프로토콜을 현재 그리고 전자 레인지를 이용한 샘플 처리, 집중 된 이온 빔 스캐닝 전자 현미경 (SEM 거짓말)와 데이터 획득에 대 한 포함 하는 최소한의 수 지. 이 마우스 tibial 신경 샘플와 꼬마 선 충을 사용 하 여 보여 줍니다.
집중 된 이온 빔 스캐닝 전자 현미경 (거짓말-sem의), 얻을 하는 데 사용 되는 이미지 형식에 대 한 가장 적합 한 대조와 ultrastructural 보존의 최고의 품질을 결합 하 여 설명된 샘플 준비 기술 설계 3 차원 재구성 및 모델링에 대 한 순차적인 이미지의 누적 됩니다. 고압 (HPF) 동결 기본 구조 보존, 가까이 있지만 후속 고정 대체 자주 제공 하지 않습니다 충분 한 대비, 특히 더 큰 견본, 고급 이미징 3D에 필요한 sem을 위해 필요한 개조입니다. 따라서,이 프로토콜에 동결 대체 후 추가 대조 단계 실행 된다 실내 온도에. 전자 레인지에서 이러한 단계를 수행 하는 있지만 그것은 또한 전통적인 벤치 처리, 부 화 시간이 더 오래 필요에 따라 수 있습니다. 더 빠르고 더 정확한 타겟팅과 거짓말-SEM. 안에 준비에 대 한 수 수 지의 최소한의 금액에서 후속 포함 이 프로토콜은 신뢰할 수 있는 ultrastructural 보존을 위한 고압 냉동 하 여 준비를 해야 하지만 거짓말-SEM.를 사용 하 여 볼륨 이미지에 대 한 동결 대체 하는 동안 충분 한 대비를 얻을 하지 않습니다 샘플에 특히 유용 포함 하는 최소한의 수 지와 함께,이 프로토콜 고급 볼륨 데이터의 수집에 대 한 효율적인 워크플로우를 제공 합니다.
고압 냉동 샘플 화학 기정1를 사용 하 여 기존의 준비 방법 보다 훨씬 더 나은의 기본 상태를 나타냅니다 높은 품질 ultrastructural 보존 위한 샘플 준비 방법의 선택 이다. 이 곳을 알아내는-준비 방법 샘플 myelinated 마우스 조직2 등 꼬마 선 충3모델 생물체의 사용에 대 한 엄격한 요구 사항에 대 한 유용합니다. 고정 대체 및 수 지 포함, 후이 샘플 전송 전자 현미경 (TEM) 또는 전자 단층 촬영 (동부 표준시)에 의해 일반적으로 분석 된다. 만약 더 큰 볼륨 고해상도 대형 3D 복원, sem의 의해 적절 한 영상 대비의 부족에 의해 방해 종종 우리의 경험에 대 한 거짓말-SEM 또는 직렬 블록-얼굴 이미지를 사용 하 여 몇 군데 해야 합니다. 거짓말-sem, 이미지는 일반적으로 기본 전자 빔에서 backscattered 전자의 탐지에 의해 기록 됩니다. Backscattered 전자의 수익률은 샘플에서 중 금속 내용에 비례 합니다. 따라서, 프로토콜 추가 중 금속 침으로 볼륨 대비를 향상 시키기 위해 이미징에 대 한 설계 특히 했다. 이러한 메서드 화학적 고정된 샘플에 기반 하 고 노트 외5, 직렬 블록-얼굴에 대 한 설명 된 대로 오스뮴 tetroxide-thiocarbohydrazide-오스뮴 tetroxide4의 조합을 적용 하 고 이온 빔 스캐닝 전자 현미경 검사 법을 집중. 수정 formamide과 pyrogallol6 또는 리드 aspartate7 의 사용을 포함 하 여 다른 이미징 기술에 대 한 성공적으로 적용 되었습니다 했습니다.
여기에 제공 된 프로토콜 HPF 여 표본 cryo-준비 결합 및 전자 레인지 지원 실 온에서 아세톤의 thiocarbohydrazide/오스뮴 tetroxide를 사용 하 여 향상 된 대비를 위한 처리 후속으로 대체를 동결. 우리는 고압 높은 품질 ultrastructural 보존에 대 한 동결을 요구 하는 샘플을 대표 하는 myelinated nervus tibialis 생쥐와 꼬마 선 충 에이 방법을 보여 줍니다. 또한, 그것은 어떻게, 탈수 및 침투, 후 샘플 함께 임베디드 되 최대한 작은 수 지로 표시 됩니다. 8 포함이 최소한의 수 지의 구조의 빠른 대상에 대 한 허용 하 고 이온 빔으로 관심 영역을 노출 하는 데 필요한 시간을 포함 하 여 샘플 처리에 소요 된 시간을 감소 시킨다. 현미경 내부 샘플 준비 단계를 더 수행 후 이미징 및 샘플의 밀링 수행 됩니다 지속적으로 이미지의 더미를 얻으려고. 3D 시각화에 대 한 이미지 처리 소프트웨어 (아이 모드)는 dataset의 부분을 재구성 하는 데 사용 됩니다.
우리의 워크플로 어떻게 볼륨 이미지에 대 한 샘플의 가장 적합 한 대조 결합 될 수 있다 ultrastructural 최고의 보존 HPF와 동결 대체 하 여 설명 합니다. 곳을 알아내는-준비를 엄격 하 게 요구 하는 샘플에 대 한 유용 합니다. 응용 프로그램 HPF에 의해 준비 될 수 있는 작은 샘플으로 제한 됩니다. 다른 자연, 식물 또는 미생물 등의 샘플에서이 프로토콜 적응을 요구 한다.
프로토콜 최적의 보존 및 직렬 블록-얼굴 영상 거짓말-SEM.와 함께 수행 하는 대조를 설명 하기 위해 개발 되었다 따라서, 우리는 cryo-동원 정지 후 얼룩 동결 대체 및 전자 레인지를 이용한 처리를 사용 하 여 다음을 적용 하기로 결정 했습니다. 따라서,이 프로토콜은 고압 냉동에 대 한 충분히 작은 샘플에 제한 됩니다. 3 ~ 6 m m 폭에서의 크기 제한 및 ~ 200 µ m의 두께이 기술을 제대로 냉동 수 샘플 크기와 일치 하는 샘플 캐리어의 크기에 의해 설정 됩니다. 이것은 좌 골 신경은 직경 0.2 m m 사업자 적절 한 어를 확인 하는 데 필요한에 맞게 너무 큰 이기 때문에 마우스 신경 샘플 관련. 따라서, 조심 해 부 tibial 신경 또는 다른 얇은 신경 대 퇴 신경 등 등 작은 신경의 것이 좋습니다. Myelin 칼 집 스트레칭 민감한 때문에, 아티팩트를 처리 방지로 큰 관심 신선 하 고 가능한 신경의 해 부 동안 이동 해야 합니다. 일반적으로, 실행 가능한 샘플만 전자 현미경 연구에 대 한 사용 해야 합니다.
전자 레인지를 이용한 처리와 최소한의 수 지 포함 준비 속도와 프로세스를 대상으로 설계 되었습니다. 전자 레인지를 이용한 처리 수정된 오토 프로토콜4 적용 실내 온도 화학 고정에 사용 됩니다. 가정용 전자 레인지 이후 전자 레인지의 아무 균일 분포, 온도 제어 되지 않는 적용 될 수 있는 아무 진공은 동일한 결과 생성 하지 것입니다. 작은 샘플, 화학;의 더 나은 침투를 따라서 최상의 결과 얻으려면 작은 샘플에 의해 달성 된다. 온도 제어 및 최소한 필요한 전자 레인지 전력 응용 프로그램 샘플에 손상을 과열 하 여 방지 하려면 중요 하다. 경우에 처리 시간이 더 오래 이어질 것입니다 아무 전자 레인지, 전자 레인지를 이용한 처리 단계 벤치에 수행할 수 없습니다. SEM에서 직접 대상 구조, 그것은 샘플의 상단에서 가능한 많은 수 지를 제거 하는 중요 한. 데이터 집합을 기록한 후 원시 데이터의 후 처리 파일 크기를 줄이고 신호 대 잡음 비율 개선 필요는. 현대 볼륨 이미징 기술을 많은 양의 데이터 생성합니다. 따라서, 신속 하 고 충분 한 방식으로 데이터 처리를 수행 하는 워크스테이션에 충분 한 RAM이 필요 하다. 정렬 작업에 대 한 데이터 집합 크기도 적어도 두 번 만큼 RAM이 필요 합니다.
이 프로토콜은 C. 선 충에서 뿐만 아니라 마우스의 nervus tibialis 테스트 되었습니다. 홀 외입니다. 12 의 준비에 대 한 벤치에 그들의 동결 대체 후 유사한 향상 단계 사용 C. 선 충. 제 브라 등 다른 모델 생물에 대 한 프로토콜의 조정 가능성이 필요한 있습니다. 한 가지 가능한 수정 대비 향상18에 사용 되는 물의 추가 의해 동결 대체와 같은 칵테일의 구성을 변경 하려면입니다. 또한, 동결 대체 기간은 샘플에 적응 해야 하 고 상당히 빠른 동결 대체 프로토콜19에 따라 단축 될 수 있다. 1 개의 가능성은 동결 대체 과정20가속을 위한 동요의 응용 이다. 고정 대체 후 추가 수정 강화 화학 물질과 오스뮴 tetroxide21의 반복된 응용 프로그램과 같은 수 있습니다. 마이크로파 처리 중 온도, 보육 시간 및 전원 설정을 해당 샘플에 대 한 결과 최적화 하기 위해 다양 수 있습니다.
이 프로토콜이 보여줍니다 이러한 향상 다른 동결 대체 프로토콜 및 직렬 블록-얼굴 스캐닝 전자 현미경 검사 법 또는 sem의 거짓말에 몇 군데는 샘플 홀12 에 설명 된 대로 다른 종류와 결합 될 수 있다. 이러한 이미징 기술을 향상 된 대비, 전송 전자 현미경 검사 법에 대 한 덜 중요 한 필요 합니다.
The authors have nothing to disclose.
거짓말-SEM와 A.S. (거짓말-SEM 연산자의 위치)는 클러스터의 우수성 및 도이치 가운데 (DFG) 연구 센터 나노 현미경과 분자 생리학의 두뇌 (CNMPB)에 의해 자금을. 우리 연구소의 토마스 뮐러-Reichert 제공에 감사 선 충 C. 샘플. 우리는 영화에 참여 Ulrich Weikert 감사 합니다.
Instrumentation | |||
Leica HPM100 | Leica | ||
Automatic Freeze Substitution | Leica | ||
Laboratory microwave with temperature control unit | Ted Pella | ||
EM ACE600 with gold target | Leica | ||
Crossbeam 540 | Zeiss | ||
Halogen lamp 12 V/ 20 W | Osram | ||
Oven | VWR | ||
Freezing | |||
Bovine Serum Albumin | Sigma-Aldrich | A2153 | |
M9 | Homemade | According to C. Elegans- A practical approach I.A.Hope | |
Hexadecene | Sigma-Aldrich | 52276 | |
Polyvinylpyrrolidone | Sigma-Aldrich | P2307 | |
A type carrier | Wohlwend GmbH | #241 | |
B type carrier | Wohlwend GmbH | #242 | |
Slit carrier | Wohlwend GmbH | #446 | |
Plastic Pasteur pipettes | VWR | 612-1684 | |
Forceps | FST | 11200-10 | |
Freeze substitution | |||
Acetone | science services | 10015 | |
Tannic acid | Sigma-Aldrich | 403040 | |
Osmium tetroxide | EMS | 19100 | |
Uranyl acetate | SPI-Chem | 02624-AB | |
Acetone | EMS | 10015 | |
Thiocarbohydrazide | Sigma-Aldrich | 223220 | |
Nunc CryoTubes | Sigma-Aldrich | V7884-450EA | |
Watch glass dishes, 150 mm | VWR | 216-2189H | |
Eppendorf tubes | Eppendorf | 0030 120.094 | |
Durcupan resin | Sigma-Aldrich | 44610 | |
Mounting | |||
SEM stubs | Science Services | E75200 | |
Aclar | Science Services | 50425-10 | |
Toothpicks | |||
filter paper | VWR | 512-3618 | |
conductive silver resin | EMS | 12670-EE | EPO-TEK EE 129-4 |
Software | |||
Image acquisition | Zeiss | SmartSEM | |
Image acquisition | Zeiss | Atlas5 A3D | |
Image processing | Open source | Fiji | http://fiji.sc/#download |
Image visualization | Open source | IMOD | http://bio3d.colorado.edu/imod/ |