Burada, yöntemleri temizleyerek bir en iyi duruma getirilmiş iletişim kuralı üç boyutlu (3D) kullanarak görüntü insan pankreas bölümlerine pasif mevcut. Bu el yazması insan adacıkları innerve otonomik ve duyusal sinir ağları temel unsurları belirlemek için boyama birden çok ayirt tarafından takip pasif optik takas için bu yordamları gösterir.
Geleneksel histolojik yöntemlerle, araştırmacıların yansımasına tüm yeteneklerini engel vardır doku veya organ büyük ölçekli 3D. Histolojik kesitler genellikle sınırlıdır < 20 µm formalin olarak sabit parafin bölüm cam slaytlara veya 500 µm geleneksel yöntemlerle. Ayrıca, ışık scatter oluştururlar dokularda, özellikle lipidler, üzerinden engeller derinliğe görüntüleme > 150 µm ile en confocal mikroskoplar. Işık saçılım azaltmak için ve basit confocal mikroskobu kullanarak derin doku görüntüleme için izin vermek için kemirgen ve insan doku örnekleri için ilgili daldırma tarafından giderilen çeşitli optik Temizleme yöntemleri geliştirilmiştir. Birkaç yöntem ve ilgili Akrilamid ve Sodyum Lauryl Sülfat (SDS) ile takas doku ile protein crosslinking kullanın. Çeşitli avantajları ve dezavantajları her değişiklik olmasına rağmen diğer optik Temizleme teknikleri çeşitli çözücüler kullanılır. Burada, bir en iyi duruma getirilmiş pasif optik takas yöntemi insan pankreas innervasyon çalışmaları için ve insan adacıkları innervasyon sorgulama için özel olarak tanımlanmaktadır.
Yakın zamana kadar büyük doku veya tüm organları 3 boyutlu (3D) inşası zahmetli seri kesit, boyama ve resim birden çok bölüm yeniden inşası ile gerçekleştirildi. Bu yöntemler çok sayıda seri kesitler, zavallı doku penetrasyon ile antikorlar ve dokularda derin görüntüleme önleme saçılma ışık güvenilmesi dahil olmak üzere çeşitli dezavantajları vardı. Daha fazla ışık ve antikor penetrasyon için izin vermek için araştırmacılar protein antijenleri ışık saçılım lipidler çoğunluğu kaldırılırken korumak için kimyasal yöntemler geliştirdi. Birkaç yöntemleri katı Imaging doku Clear Lipid-Exchanged Akrilamid melezleşmiştir hidrojel (NETLİK), pasif netlik tekniği (anlaşma) ve ( 1‘,2 gözden perfüzyon destekli Aracısı yayın içinde in situ (PARS) ilgili ,3,4,5,6). NETLİK yöntemi sabitleme formaldehit, Akrilamid ve Elektroforez bir SDS çözüm2‘ kullanarak lipid kaldırma tarafından takip BIS hidrojel kullanarak proteinlerin temel alır. Bu yaklaşım daha sonra takas pasif için değiştirilebilir ve gelişmiş görüntüleme7. Daha fazla en iyi duruma getirme BIS ortadan kaldırılması ve çeşitli oranlarda paraformaldehyde hidrojel çözüm (1-%4) en uygun antijen stabilizasyon elde etmek için anlaşma 8adında bir teknik için kısa takas süresi ile yol açtı. Bu optik Temizleme teknikleri geliştirmek için erken girişimleri zor-e doğru iş ile ve transgenik fare modellerinde çeliklerini endojen floresan proteinler organik veya diğer bileşikler dahil. Bu ek yöntemler ölçekler engelsiz beyin/beden kokteyller ve Computational analizi (kübik), tüm çeşitli avantajları ve dezavantajları ile9anahtarı ve Dimensional Imaging of Solvent-Cleared organları (DISCO) yöntemleri dahil, 10,11,12. Orijinal NETLİK yöntemi lipid zengini fare beyin dokusunda geliştirilmiştir ve optik Temizleme yöntemleri insan doku7,8,11,13‘ te,14 test sınırlı oldu .
Optik takas yöntemler olduğu gibi fare merkezi sinir sistemi olduğu gibi uzun mesafelerde izleme sinirler için idealdir. Pankreas de otonomik ve duyusal sinir sistemi tarafından innervated. Pankreatik endokrin bölmenin of Langerhans adacıkları, tüm organ (% 1-2) çok küçük bir bölümünü oluşturan ve adacıkları heterojenite boyutları (50-250 µm), endokrin hücre oranlarını ve özellikle diyabet ( 15 gözden dansitesi tanıyoruz ,16). Bir protokol gelişmekte olan, çeşitli optik Temizleme yöntemleri için insan pankreas test edildi ve bir anlaşma yordam sinirler ve adacıkları ile ün mükemmel morfolojik korunması (~ 2 hafta) temizleme zamanı en iyi dengeyi sağlamak için bulundu. Son en iyi duruma getirilmiş yordamı nöro-ada ağ için tarif burada açıklanan büyük ölçekli (milimetre mesafeler) ve birden çok sağlam pankreas adacıkları yüksek çözünürlüklü 3D görüntüleme. Örnekleri yanı sıra depolama tarafsız tampon formalin içinde sabit ve parafin balmumu içinde gömülü sonra hemen fiksasyon ardından insan pankreas veya uygun bir tekniktir. Örnekleri confocal tarafından görüntüleme için uygundur veya lightsheet mikroskobu.
Yeni optik Temizleme yöntemleri kullanılabilirliğini benzeri görülmemiş büyük ölçekli sınav merkezi ve periferik sinir sistemi hayvan modellerinde izin vardır. İnsan pankreas genel innervasyon şekillerinin doku yoğunluğu ve yüksek kaliteli biospecimens edinme zorlukları nedeniyle büyük ölçüde keşfedilmemiş. Bu Protokolü protokol insan pankreas dokusu sabit veya parafin gömülü arşivleme örneklerinden için Temizleme en iyi duruma getirilmiş bir doku sunar.
Zaman bağlıdır örnek boyutu, sabitleştirici türü, süresi, depolama süresi ve 1-8 hafta, aşağıdaki önemli noktalar önemlidir bu yüzden gerektirebilir. Uzun süreli depolama takas süresi artar çünkü doku % 4 İngiltere’de yılın fiksasyon yakında sonra mümkünse temizlemek en iyisidir. Takas süresini en aza indirmek için PFA miktarına hidrojel monomer olarak %4 1 fiksasyon adımda insan pankreas için kullanılan % azalma. Diğer dokulara özellikle fare dokular, PFA antijenleri korumak için yeterli hidrojel sertlik sağlamak için gerekli miktarda ampirik olarak belirlenmelidir. Yeterli açıklığın da antikor penetrasyon kötü temizlenen dokularda azalır ve ikincil antikorlar tarafından boyama yüzey artar gereklidir. Takas çözüm değiştirme her diğer gün (veya, hatta günlük) pH sabit ve deterjan taze tutmak en iyisidir. Diğer taraftan, aşırı olumsuz takas hücresel Morfoloji etkileri ve doku friability artırır. Bazı pankreas örneklerini düzensiz bölgeleri fibrozis gelen kronik pankreatit gibi doğal patolojileri veya diğer patolojiler nedeniyle temizlemek beri sık sık bu işlem izlemek önemlidir. Vibratome kalın bölümleri kullanımını Tekdüzen kalınlıkları yapmak için de kullanılabilir henüz gerekli değildir. En kısa zamanda ışığın kolayca örnek geçtiğini örnekleri deterjan kaldırılır böylece takas işlemi izleme örnek yeterince temizlenir sağlar.
Antikor penetrasyon ve yüzey boyama PAKTI örnekleri ile düşünmeye önemli sorunlar vardır. İyi antikor penetrasyon sağlamak için örnekleri birincil antikorlar ile en az 2 gün kuluçkaya önemlidir. Çeşitli antikor farklı Difüzyon oranlarına sahip ve tek tek optimize edilmelidir, ama çoğu antikorlar için 4 gün oldu 1 mm3 örnek bir tam penetrasyon için yeterli süre. Yüzey boyama bir sorun ise, özellikle Lightsheet görüntüleme için örnek yarım kesilmiş veya yüzey boyama sonra uzağa disseke. Küçük format antikorlar ne zaman elde edilebilir doku penetrasyonu8ile yardımcı olmak için beklenir. Preconjugated antikor yanı sıra aynı çekimsiz klon çalışması için görünür ve nonspesifik bağlama ve yoksul doku penetrasyon yüksek arka plan olabilir hiç çalıştıkları görülmektedir. Serum preconjugated antikorlar ile geliştirilmiş başarı için artırmak ve boyama içinde TritonX-100 konsantrasyonları tampon ve daha uzun incubations kullanın (> 4 gün). Boyama sonra jantlar örnekte kuluçka birkaç gün için çok önemlidir. PBS ve jantlar kuluçka temizlenen doku swell onları geri orijinal boyuta Küçült neden olur. Özellikle lightsheet görüntüleme ile örnek tamamen görüntüleme önce equilibrated.
Örnekleri confocal mikroskop düşsel, düzeltme her zaman yeni bir pozisyon seçilir ayarlanması gerekir. Çeşitli edinme derinlikleri ve doku boyunca yoğunluk boyama içinde değişim gerektirir dokusunun en iyi şekilde yansıması için her alan için ayarlar. Aynı şekilde, kullanılan ikincil antikorlar dikkatle düşünülmesi gerekir. Fluorophores uygun şekilde parlak bir sinyal confocal mikroskop emisyonlarına filtre uygularken emin olmak bir düşük uyarma veya emisyon örtüşme seçilmelidir böylece spektral unmixing PAKTI örnekleri, meydan okuyor. Böylece en iyi kalitede görüntü fotoğraf beyazlatma olmadan elde edilebilir her uygulama için bir denge çözünürlük, görüntüleme hızı ve gürültü azaltma arasında vurdu gerekir. Çözünürlük 1024 x 1024’ten büyük insan gözü tarafından algılanamaz değil ama bir leke miktar gerekirse bazı uygulamalar için gerekli olabilir.
Bir optik Temizleme tekniği seçerken ve optik takas diğer daha geleneksel yöntemleri üzerinde seçerken dikkat etmeniz gereken pek çok şeyler vardır. Düşük bereket antijenleri böylece antijen saptama sınırlamalar vardır anlaşma yöntemi kullanılarak tespit olmayabilir. İmmünolojik antijenleri (CD3, CD4, CD8, vb) gibi belirli antijenleri PAKTI yöntemi tarafından yok edilir ve yüksek kaliteli antikorlar rağmen onları tespit etmek kullanılabilir vardır. Başka bir bu yöntemin boyama takas kadar sonra ayırt etmek zor olan donör pancreases arasında doğal değişkenlik kısıtlamadır. Her donör doku temizleyin ve benzer şekilde prosedürleri arasında leke eğilimi, ama farklı donör doku yaygın olarak değişen takas kez ve doku Morfoloji kalite takas sonra. Bu değil iyice araştırmış olsa da bir çok sayıda hasta pankreas örnekleri için yeterli erişim varsa arşivleme doku kullanma yeteneğini bu sınırlama azaltmak. Burada rapor anlaşma Protokolü ucuz ve kolay uygulanan standart Laboratuar donanımları ile bulundu. Temizlenen örnekleri geleneksel confocal mikroskobu, yanı sıra 2-Foton ve Lightsheet teknolojileri ile görüntüleme için uygun ve yüksek çözünürlüklü 3 boyutlu görüntüleri sinirler ve büyük bölümlerini insan pankreas adacıkları sağlanan. Bu yordam gelecekteki uygulamalar fetal pankreas ekzokrin ve endokrin bölmeleri ve adacık çalışmalarda tip 1 ve tip 2 diyabet için geliştirme çalışmaları içerir.
The authors have nothing to disclose.
Yazarlar Dr Ann Fu ve Joseph Canzano teknik destek için Dr Jennifer Treweek için çok değerli tavsiyeler ve Dr Kristin Overton ve Dr. Karl Deisseroth Stanford Üniversitesi NETLİK atölye ile MCT için eğitim için teşekkür ederiz. JDRF nPOD ve Organ tedarik kuruluşlar doku örnekleri sağlanan. Bu eser JDRF (47-2014-1), Helmsley hayırsever güven (HCT 2015-PG-T1D052) ve NIDDK 1OT2 TR001773 MCT için tarafından finanse edildi.
10x phosphate buffered saline (PBS) | Fisher | BP399-1 | Buffers |
Sodium phosphate dibasic anhydrous | Fisher | S375-500 | PB buffer (RIMS) |
Sodium phosphate monobasic monohydrate | Sigma | 71507-250 | PB buffer (RIMS) |
16% paraformaldehyde (PFA) | Electron Microscopy Sciences | 15714-5 | Immersion fixation, hydrogel, storage solution |
40% acrylamide | Bio-Rad | 161-0140 | Hydrogel |
2% bis-acrylamide | Bio-Rad | 161-0142 | Hydrogel |
VA-044 initiator | Wako Pure Chemical Industries, Ltd. | VA044 | Hydrogel |
Sodium dodecyl sulfate (SDS) | Fisher | BP166-5 | Clearing buffer |
Sodium azide | Sigma | S8032 | Sample storage buffer |
18 gauge needles | Fisher | 14-840-91 | Degassing hydrogel solution |
N2 tank | AirGas | various | Degassing hydrogel solution |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | 100 ml | Buffers |
Goat, normal serum | Vector | S-1000 | Use as 2% in blocking buffer |
Histodenz | Sigma | D2158-100G | RIMS |
8-well chamber slides | Ibidi | 80827 | Imaging |
Laser scanning confocal microscope | Zeiss | 710 | Imaging |
LightSheet microscope | Zeiss | Z1 | Imaging |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Primary Antibody | |||
CD45 | Bioss | bs-4820R-A488 | Host: Rabbit Dilution: 1:100 Comments: Did not work |
CD45 | DAKO | M0754 | Host: Mouse Dilution: 1:200 Comments: Did not work |
GFAP | DAKO | Z0334 | Host: Rabbit Dilution: 1:50 Comments: Worked |
Glucagon | BD Biosciences | 565891 | Host: Mouse Dilution: 1:50 Comments: Worked |
Glucagon | Cell Signaling | 2760S | Host: Rabbit Dilution: 1:200 Comments: Did not work |
Glucagon | Abcam | ab10988 | Host: Mouse Dilution: 1:200 Comments: Worked |
Insulin | DAKO | A0564 | Host: Guinea Pig Dilution: 1:200 Comments: Worked |
NCAM (CD56) | DAKO | M730429-2 | Host: Mouse Dilution: 1:50 Comments: Did not work |
NCAM (CD56)-FITC conjugate | DAKO | M730429-2 | Host: Mouse Dilution: 1:50 Comments: Did not work |
Peripherin | EnCor | RPCA-Peri | Host: Rabbit Dilution: 1:100 Comments: Worked |
PGP9.5 | DAKO | Z5116 | Host: Rabbit Dilution: 1:50 Comments: Did not work |
Secretogranin 3 | Sigma | HPA006880 | Host: Rabbit Dilution: 1:200 Comments: Worked |
Smooth muscle actin | Sigma | A5228; C6198 (Cy5) | Host: Mouse Dilution: 1:200; 1:200 Comments: Worked; Conjugated worked better than unconjugated |
Substance P | BioRad | 8450-0505 | Host: Rat Dilution: 1:200 Comments: Worked |
Tyrosine Hydroxylase | Millipore | AB152 | Host: Rabbit Dilution: 1:200 Comments: Worked |
Tyrosine Hydroxylase | Abcam | Ab76442 | Host: Chicken Dilution: 1:100 Comments: Worked, but weak staining |
Vasoactive Intestinal Peptide (VIP) | Immunostar | 20077 | Host: Rabbit Dilution: 1:100 Comments: Worked |
Vesicular Acetylcholine Transporter (VAChT) | Synaptic Systems | 139103 | Host: Rabbit Dilution: 1:50 Comments: Worked |
Secondary Antibody | |||
Guinea pig IgG | ThermoFisher Scientific | Various | Host: Goat Dilution: 1:200 Comments: AlexaFluor conjugates |
Mouse IgG | ThermoFisher Scientific | Various | Host: Goat Dilution: 1:200 Comments: AlexaFluor conjugates |
Rabbit IgG | ThermoFisher Scientific | Various | Host: Goat Dilution: 1:200 Comments: AlexaFluor conjugates |
Rat IgG | ThermoFisher Scientific | Various | Host: Goat, Donkey Dilution: 1:200 Comments: AlexaFluor conjugates |
Chicken IgG | ThermoFisher Scientific | Various | Host: Goat Dilution: 1:200 Comments: AlexaFluor conjugates |