Ici, nous présentons un protocole d'injecter des agents de contraste ultrasonores de microbulles dans la vie, isolés en fin de gestation embryons murins de la scène. Cette méthode permet l'étude des paramètres de perfusion et de marqueurs moléculaires vasculaires au sein de l'embryon en utilisant à haute fréquence échographie de contraste amélioré.
Ultrasound contrast-enhanced imaging can convey essential quantitative information regarding tissue vascularity and perfusion and, in targeted applications, facilitate the detection and measure of vascular biomarkers at the molecular level. Within the mouse embryo, this noninvasive technique may be used to uncover basic mechanisms underlying vascular development in the early mouse circulatory system and in genetic models of cardiovascular disease. The mouse embryo also presents as an excellent model for studying the adhesion of microbubbles to angiogenic targets (including vascular endothelial growth factor receptor 2 (VEGFR2) or αvβ3) and for assessing the quantitative nature of molecular ultrasound. We therefore developed a method to introduce ultrasound contrast agents into the vasculature of living, isolated embryos. This allows freedom in terms of injection control and positioning, reproducibility of the imaging plane without obstruction and motion, and simplified image analysis and quantification. Late gestational stage (embryonic day (E)16.6 and E17.5) murine embryos were isolated from the uterus, gently exteriorized from the yolk sac and microbubble contrast agents were injected into veins accessible on the chorionic surface of the placental disc. Nonlinear contrast ultrasound imaging was then employed to collect a number of basic perfusion parameters (peak enhancement, wash-in rate and time to peak) and quantify targeted microbubble binding in an endoglin mouse model. We show the successful circulation of microbubbles within living embryos and the utility of this approach in characterizing embryonic vasculature and microbubble behavior.
échographie de rehaussement du contraste permet l'utilisation d'agents de contraste à microbulles de visualiser et caractériser l'environnement vasculaire. Ces agents permettent l'évaluation non invasive de la microcirculation, la vascularisation et la fonction cardiovasculaire. En outre, la modification de la surface de la bulle peut conduire à la liaison à microbulles ciblée biomarqueurs endotheliales, comme démontré dans des applications précliniques de l'angiogenèse, l'athérosclérose et l'inflammation faisant 1,2 imagerie par ultrasons moléculaire des événements vasculaires possibles. Échographie de contraste amélioré peut donc être utilisée pour identifier les environnements complexes et variés qui influencent états vasculaires sains et malades 3-5.
Dans le cours des dernières années, l'intérêt pour l'utilité de l'imagerie de microbulles a étendu au modèle polyvalent d'embryon de souris. Comme un modèle de développement des mammifères, l'introduction de microbulles dans le système vasculaire embryonnaire améliore physiologiqueétude du système circulatoire en développement (par exemple, le flux sanguin, le débit cardiaque) et en cas de transgéniques et des modèles de souris mutantes ciblés de la maladie cardiaque 6,7, peut fournir des indications sur la façon dont les facteurs génétiques de modifier la fonction cardiovasculaire. En fait, 2D analyse quantitative et qualitative du cerveau embryonnaire vasculaire ont déjà été atteints 8. En outre, l'embryon de souris présente comme un excellent modèle pour l'examen de la liaison de microbulles ciblées à des marqueurs vasculaires in vivo. Bartelle et al. 9, par exemple, ont mis en place des microbulles avidine en embryon ventricules cardiaque pour évaluer la liaison ciblées dans BIO TAG-Bira embryons transgéniques et d'examiner l'anatomie vasculaire. La génération de modèles hétérozygotes et homozygotes souris peut également être utilisé comme un substitut pour des études de modèle de tumeur visant à définir la nature quantitative de l'échographie moléculaire – une étape importante dans la traduction de cette technique à la clinique.
<p class = "jove_content"> microbulles sont le plus souvent introduit à la circulation embryonnaire par injections intra-cardiaque dans des embryons simples exposés à travers une laparotomie 8-10. Dans injections in utero, cependant, faire face à un certain nombre de défis. Il se agit notamment des conseils d'injection, la nécessité de contrer le mouvement dans la mère et l'embryon extériorisé, le maintien de la viabilité hémodynamique chez la mère et embryons extériorisés, portant sur les effets à long terme de l'anesthésie et de complications dues à un saignement 11. Par conséquent, l'objectif de l'enquête était de développer une technique pour injecter microbulles en vie isolé des embryons à un stade avancé 12. Cette option offre plus de liberté en matière de contrôle d'injection et le positionnement, la reproductibilité du plan d'imagerie sans entrave, et l'analyse d'image simplifiée et la quantification.Dans la présente étude, nous présentons une nouvelle procédure pour l'injection de microbulles en vivant embryons murins for les fins de l'étude du comportement cinétique microbulles et d'étudier la liaison à des marqueurs de surface endothéliales endogènes microbulles ciblées. Non linéaire échographie de contraste spécifique est utilisé pour mesurer un certain nombre de paramètres de perfusion de base, y compris la mise en valeur de crête (PE), lavez-la fréquence et de temps pour culminer (TTP) dans isolées embryons E17.5. Nous démontrons également la validité du modèle d'embryons pour évaluer la nature quantitative de l'échographie moléculaire dans une perte de endogline embryonnaire de modèle de souris fonction transgénique, où endogline est une cible cliniquement pertinente en raison de sa forte expression dans les cellules endothéliales vasculaires dans les sites de l'angiogenèse active 13 . L'adhésion de l'endogline ciblée (MB E), isotype de rat IgG 2 commande (MB C) et non ciblées (MB U) microbulles est évaluée dans endogline hétérozygote (+/- Eng) et homozygote endogline (ENG + / +) exprimant des embryons. Analyse du bindi cibléeng révèle que l'échographie moléculaire est capable de différencier entre les génotypes de endogline et concernant les densités de récepteurs à des niveaux moléculaires quantifiables à ultrasons.
Ultrasons agents de contraste ont été injectés dans des embryons de souris gestation stade avancé et des images de contraste non linéaires ont été acquis pour mesurer les paramètres de perfusion et de microbulles ciblées contraignant. Imagerie réussie des microbulles à l'intérieur du système vasculaire embryonnaire était dépendant d'un certain nombre de facteurs, le premier étant embryon viabilité. Tous les équipements et appareils ont été préparées à l'avance afin de minimiser le temp…
The authors have nothing to disclose.
This work was supported by the Terry Fox Program of the National Cancer Institute of Canada.
Reagents | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Antibodies (biotinylated, eBioscience) | Antibody choice depends on the experiment | ||
rat isotype IgG2 control | eBioscience | 13-4321-85 | This antibody/microbubble combination is often required as experimental control |
biotin anti-mouse CD309 | eBioscience | 13-5821-85 | |
Biotinylated rat MJ 7/18 antibody to mouse endoglin | In house hybridoma | Outside antibodies may also be appropriate: we have used eBioscience (13-1051-85 ) in the past | |
Distilled water | |||
Embryo media | |||
500 mL Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium with high glucose | Sigma | D5796 | |
50 mL Fetal Bovine Serum | ATCC | 30-2020 | lot # 7592456 |
Hepes | Gibco | 15630 | 5mL, 1M |
Penicillin-Streptomycin | Gibco | 15140-122 | 5 mL, 10,000 units Pen., 10,000 ug Strep |
Ethanol, 70% | |||
Ice | |||
Paraformaldehyde | Sigma | 76240 | 4% |
Phosphate Buffered Saline [1x] | Sigma | D8537 | 1x, w/o calcium chloride & magnesium chloride |
Pregnant mouse, CD-1 | Charles River Laboratories Inc. | ||
0.9% sodium chloride (saline) | Hospira | 0409-7984-11 | |
Ultrasound contrast agent, target ready and untargeted | MicroMarker; VisualSonics Inc. | ||
Ultrasound gel (Aquasonic 100, colourless) | CSP Medical | 133-1009 | |
Equipment | |||
Cell culture plates (4) : 100×20 mm | Fisher Scientific | 08-772-22 | |
Cell culture plates (12) : 60×15 mm | Sigma | D8054 | |
Centrifuge | Sorvall Legend RT centrifuge | ||
Conical tubes, 50 mL BD Falcon | VWR | 21008-938 | |
Diluent | Beckman Coulter | Isoton II Diluent, 8448011 | |
Dissection scissors (Wagner) | Fine Science Tools | Wagner 14068-12 | |
Forceps (2), Dumont SS (0.10×0.06 mm) | Fine Science Tools | 11200-33 | |
Forceps, splinter | VWR | 25601-134 | |
Glass beaker, 2 L (Griffin Beaker) | VWR | 89000-216 | |
Glass capillaries, 1×90 mm GD-1 with filament | Narishige | GD-1 | |
Glass needle puller | Narishige | PN-30 | |
Gloves | Ansell | 4002 | |
Gross anatomy probe | Fine Science Tools | 10088-15 | |
Hot plate | VWR | 89090-994 | |
Ice bucket | Cole Parmer | RK 06274-01 | |
Imaging Platform | VisualSonics Inc. | Integrated Rail System | |
Light source, fiber-optic | Fisher Scientific | 12-562-36 | Ideally has adjustable arms |
Luers (12), polypropylene barbed female ¼-28 UNF thread | Cole Parmer | 45500-30 | |
Micro-ultrasound system, high-frequency | VisualSonics Inc. | Vevo2100 | |
Needles, 21 gauge (1”) | VWR | 305165 | |
Particle size analyzer | Beckman Coulter | Multisizer 3 Coulter Counter | |
Perforated spoon (Moria) | Fine Science Tools | MC 17 10373-17 | |
Pins (6), black anodized minutien 0.15 mm | Fine Science Tools | 26002-15 | |
Pipettors [2-20 uL, 20-200uL, 100-1000uL] | Eppendorf | Research Plus adjustable 3120000038; 3120000054; 3120000062 | |
Pipettor tips [2-200uL, 50-1000uL] | Eppendorf | epT.I.P.S. 22491334; 022491351 | |
Scissors | |||
Sylgard 184 Silicone Elastomer Kit | Dow Corning | ||
Tubing, Tygon laboratory 1/32×3/32” | VWR | 63010-007 | |
Wooden applicator stick (swab, cotton head) | VWR | CA89031-270 | |
Surgical microscope 5-8x magnification | Fisher Scientific | Steromaster | |
Syringes, 1 mL Normject | Fisher | 14-817-25 | |
Syringes (10), 30 mL | VWR | CA64000-041 | |
Syringe infusion pump | Bio-lynx | NE-1000 | |
Thermometer, -20-110oC | VWR | 89095-598 | |
Timer | VWR | 33501-418 | |
Tubes, Eppendorf | VWR | 20170-577 | |
Tube racks (3) | VWR | 82024-462 | |
Ultrasound transducer, 20 MHz | VisualSonics Inc. | MS250 | |
Vannas-Tubingen, angled up | Fine Science Tools | 15005-08 |