ACT-PRESTO (активная ясность метод давления, связанных с эффективной и стабильной передачи макромолекул в органы) обеспечивает быстрое, эффективное, но недорогой клиринг ткани и быстрое проникновение антител в расчищенных ткани путем пассивной диффузии или давлению родовспоможение. Используя этот метод, широкий спектр тканей может быть очищен, immunolabeled несколькими антителами, а объем-образа.
Выявление и изучение детальной организации органов или всего организма на клеточном уровне фундаментальные проблемы в биологии. Переходные методы требуют значительного количества времени и усилий, чтобы получить 3D-изображение и в том числе секционирования неповрежденной ткани, иммунноокрашивания и визуализации серийно секционного ткани, которая производит потерю информации на каждом этапе процесса. В недавно разработанных подходов для изображений с высоким разрешением в неповрежденной ткани, молекулярная характеристика была ограничена мечения белков. Тем не менее, имеющиеся в настоящее время протоколы для очистки органов требуют значительно долгое время процесса, что делает его трудно реализовать методы клиринговых ткани в лаборатории. Недавно мы установили быстрое и высоко воспроизводимым протокол называется ACT-PRESTO (а ctive с сивное т echnique- р ия г приподнятое е fficient и s у таблицы ransferмакромолекул в о rgans), что позволяет клиренса ткани в течение нескольких часов. Кроме того, ACT-PRESTO позволяет быстро иммунноокрашивания с традиционными методами и ускоряет проникновение антител в глубокий слой плотно сформированным, толстых образцов путем применения давления или конвекционного потока. Мы опишем, как подготовить ткани, как очистить путем удаления липидов с помощью электрофореза, и как иммуно-окрасить с помощью доставки при надавливании помощь. Быстрота и согласованность протокола позволит ускорить производительность 3D гистологического исследования и диагностики на основе объема.
Одна из проблем в нейробиологии является визуализация нейронной разводки цепей и отдельных клеток в неповрежденной ткани мозга. До недавнего времени, демонстрируя связи между нейронами, таким образом, не требуется 1) последовательный секционирования тканей; 2) молекулярная маркировка конкретных целей, таких как аксонов или белки; и 3) визуализация с помощью 3D реконструкции всего мозга с помощью вычислительной регистрации или выравнивания 2D последовательных изображений 1. Эти шаги являются трудоемкими, требуют много времени, и несут ответственность потерять информацию во время секционирования и маркировки, что делает нейронная сеть отображение чрезвычайно трудно. Тем не менее, многие методы, которые позволяют для визуализации неповрежденной ткани без секционирования были разработаны. Биологические ткани могут быть сделаны оптически прозрачной тканью очищающих методов 2-10. Одним из основных методов является уменьшение рефракционных различия преломления между здоровой тканью и раствором погружением в порядкечтобы уменьшить рассеяние света в неповрежденной ткани, таким образом делая ткань прозрачной и позволяет наблюдать глубинных структур. Некоторые виды погружных растворов имеют гидрофобные свойства, что приводит к быстрому флуоресцентной тушению во время процедуры обезвоживания. Таким образом, эти методы не совместимы с флуоресцентной визуализации в течение длительного периода времени 11,12. Вместо гидрофобных реагентов, другие способы используют гидрофильные реагенты для очистки ткани, такие как SeeDB 4 и ЗОБ л е 6, которые поддерживают структурную информацию и флуоресценции 4,6,8 биологической ткани. Тем не менее, макромолекулы, в том числе антител, могут не достичь ядро неповрежденной ткани путем диффузии в одиночку. Таким образом, предварительно маркирование молекул-мишеней в глубоких областях плотно упакованных тканей является технически сложной задачей.
В недавно разработанный метод тканевой клирингового, CLARITY 3, гидрогель встраиваемый я биологическая тканьы сформированы с акриламидом, и липиды удаляются с помощью электрофореза в соответствии с додецилсульфатом натрия (SDS) -содержащего раствором. Затем образец погружают в раствор с отражающим совпадающего индекса для уменьшения рассеяния света 3. Система удаления липидов был позже изменен в расширенном CLARITY 13 и ПАКТ (пассивной техники ясности) 10. После полимеризации акриламида цепи сшиваются с белками, образуя гидрогель ткани. липидные компоненты не могут с акриламидом увязать экологические; Таким образом, липиды могут быть устранены с помощью электрофореза в соответствии с ДСН-содержащим буфером. Благодаря активному элиминации липидов, ткани головного мозга заметно повышает прозрачность 9. Однако эти методы не учитывают невозможность глубокой маркировки путем свободной диффузии. Чтобы преодолеть это ограничение, методы активного транспорта реагентов в глубоких частях толстых тканей требуется.
Хотя ЯСНОСТЬ позволяет очистку ткани и глубокие тканивизуализация, это не легкая или быстрая процедура. Это может занять несколько недель , чтобы очистить целую 7,14 мозга мыши. Быстрая очистка тканей имеет важное значение для применения таких методов к основным или клинических лабораторных условиях для исследования наук о жизни или диагностики томов. Текущий протокол обеспечивает упрощенный процесс оформления биологической ткани и последующего обнаружения белка по давлению родовспоможение иммуно-окрашивания. Она подходит для высокого разрешения объемной визуализации больших и 3D поданной систем обработки данных с помощью комбинации с методами визуализации.
Плохая фиксация или гидрогель погружения в ткани может привести к потере белков и искажение ткани в процессе клирингового ткани. Весь мозг взрослого мышь следует инкубировать в 4% параформальдегид в течение ночи, с последующим погружением в минимальном объеме 20 мл гидрогеля раствора мономера в течение 12 – 18 ч при осторожном встряхивании. Для больших тканей, включая ткани человека, таких как срезах мозга и спинного мозга, расширенные выдержки времени в растворе гидрогеля мономера требуется. Протокол ACT легко применим к очистке основных тканей, поскольку фиксации ткани и полимера инфузионные стадии разделены. После очистки ткани, ткани человека были хорошо окрашивают несколько антител. Обратите внимание, что техника АКТ клиринг не совместим с алкоголем фиксаторами, такими как этанол и метанол.
Стадию полимеризации ткани гидрогель также имеет важное значение для получения хорошего качества ткани после процесса клиринга. Потому каккислород ингибирует полимеризацию акриламида, она должна быть удалена дегазацией тканевого раствора, содержащего в соответствии с системой газообразного азота инфузии. В качестве альтернативы, де-оксигенации может быть выполнена с использованием вакуумной камеры с блоком тепла в течение 23 часов.
Скорость посредничества зависит от целого ряда факторов, включая размер органа, содержание липидов или ECM – волокнистых белков, состояние фиксации и т.д. Большинство тканей взрослых мышей может быть очищен ETC в течение ночи. Тем не менее, существует риск ненужных чрезмерной очистки и отеком тканей; Таким образом, различия во времени клирингового имеют важное рассмотрение. Tissue-клиринговые условия должны быть определены эмпирически. Важно отметить, что содержание ECM может влиять на внешний вид очищенную ткани. Цвет ткани остается белым или непрозрачными, даже после того, ACT в ETC буфере, поскольку ACT не очищает плотных белковых волокон. Тем не менее, когда эти органы были погружены в раствор согласующего RI, тоу стала прозрачной.
Скорость набухания ткани по-видимому, зависит от содержания РЭБ тканей и мягких органов, таких как мозг, обнаруживают большее отношение к набуханию, чем плотных органов. Поскольку увеличился отек тканей поможет процедура тканевого клиринговую, ACT обычно перегоняют утилизирует буфер на водной основе в большинстве случаев. В некоторых случаях, когда опухоль ткани или транзиторную уродства не желательно, например, в эмбрионах, буфер, содержащий 0,1 x PBS, может быть применен для изображений с высоким разрешением. Следует также отметить, что более высокие концентрации соли в буфере может привести к усадке тканей.
Метод ACT может прояснить целые органы и даже всего тела мыши 14. Тем не менее, глубокие ткани визуализации прозрачной ткани требует специальных микроскопов и задач. Таким образом, ткань мозга от 1 до 2 мм толщиной является наиболее эффективным для визуализации с обычным конфокальной микроскопии. В наших руках, удаление этикеткиEd антитела от ACT обработанных тканей антитело-зависимой, и патронов различного маркировки антител не рекомендуется. Было получено несколько антител, такие как TH и GFAP, работали особенно хорошо для всего головного мозга иммунноокрашивания 14. С другой стороны, некоторые антитела, такие как Tuj1 или map2, часто маркируются только поверхность тканей. Это может быть улучшено с помощью других методов, таких как переключатель 15. Другим потенциальным ограничением является то, что это может быть трудно сохранить мелкие белковые структуры в ACT обработанные ткани из-за ткани отеки и усадки во время стадии тканевого очистив.
Методика PRESTO применима к широкому разнообразию методов тканевой маркировки. Например, в ткани-прозрачных методов с использованием предварительно меченных ткани, такие как SeeDB 4 и iDISCO 7, иммуномечение из плотной ткани требует периоды инкубации дольше , чем несколько дней до нескольких недель. Тем не менее, ПРЕСТО может сократить время инкубации до нескольких часов, еnabling завершение всего процесса в течение дня с 1-мм толщиной плотной ткани. PRESTO может повысить эффективность глубокой маркировки толстой, плотной ткани, или даже не-расчищенных толстых тканей. Поскольку PRESTO использует настольный центрифуге или шприцевой насос и не требует какого-либо специального оборудования, то относительно легко реализовать эту технику с рутинными процедурами лаборатории.
The authors have nothing to disclose.
This research was supported by the Brain Research Program through the National Research Foundation (NRF) funded by the Korean Ministry of Science, ICT, and Future Planning (NRF-2015M3C7A1028790).
4% Paraformaldehyde | Lugen SCI | LGB-1175-4B | sample fixation |
Acrylamide | Affymetrix | 75820 | Hydrogel monomer solution |
2,2’-Azobis[2-(2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride | Wako Pure Chemical Industries | VA-044 | Hydrogel monomer solution |
Boric acid | Affymetrix | 76324 | ETC buffer |
Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) | Affymetrix | 18220 | ETC buffer |
Sodium hydroxide pellets | Junsei chemical | 1310-73-2 | ETC buffer |
Bovine Serum Albumin (BSA) | Santa Cruz Biotechnology | sc-2323A | Immunolabeling |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | Immunolabeling |
Sodium azide | Sigma-Aldrich | S2002 | Immunolabeling |
Collagen type Ⅳ | Abcam | AB6586 | Antibody/immunolabeling |
Tyrosine hydroxylase (TH) | Millipore | AB152 | Antibody/immunolabeling |
Alexa Fluor Cy3 Donkey anti-Rabbit IgG (H+L) | Jackson ImmunoResearch | 711-165-152 | Secondary antibody/ immunolabeling |
Alexa Fluor 488 Donkey anti-Rabbit IgG (H+L) | Life Technologies – Molecular Probes | A21206 | Secondary antibody/ immunolabeling |
Confocal dish | SPL lifesciences | 101350 | Imaging |
Confocal microscope | Leica | SP8 | Imaging |
Sucrose | Junsei chemical | 31365-0301 | CUBIC-mount solution |
Urea | Affymetrix | 23036 | CUBIC-mount solution |
N,N,N’,N’-tetrakis(2-hydroxypropyl)ethylenediamine | Sigma-Aldrich | 122262 | CUBIC-mount solution |
ECT chamber | Logos Biosystems, Inc. | C10101 | ETC system |
ECT chamber controller | Logos Biosystems, Inc. | C10201 | ETC system |
Temperature probe | Logos Biosystems, Inc. | C12101 | ETC system |
Peristatic pump | Baoding longer precision pump Co., Ltd | YZ1515X | ETC system |
Buffer reservoir | Logos Biosystems, Inc. | C10401 | ETC system |
Tissue container | Logos Biosystems, Inc. | C12001 | ETC system |
Container holder for 1 tissue container | Logos Biosystems, Inc. | C12002 | ETC system |
Mouse brain slice holder | Logos Biosystems, Inc. | C12004 | ETC system |
Whole rat brain holder | Logos Biosystems, Inc. | C12007 | ETC system |
Peristaltic pump tubing | Logos Biosystems, Inc. | C12104 | ETC system |
Tabletop-centrifuge | Hanil science industrial Co., Ltd | MICRO 12 | c-PRESTO |
Syringe pump | Baoding longer precision pump Co., Ltd | LSP02-1B | s-PRESTO |
Syringe (20 ml) | Korea vaccine Co., Ltd. | KV-S20 | s-PRESTO |
3-way stopcock | Hyupsung medical Co.,Ltd. | HS-T-01N | s-PRESTO |