Trapianto nella camera anteriore dell'occhio per longitudinale, non invasiva<em> In vivo</em> Imaging con Single-cella di risoluzione in tempo reale
Summary
Un nuovo approccio che combina il trapianto intraoculare e la microscopia confocale permette longitudinale, non invasivo imaging in tempo reale con singola cella di risoluzione all'interno di tessuti innestati<em> In vivo</em>. Dimostriamo come trapiantare isole pancreatiche nella camera anteriore dell'occhio mouse.
Abstract
Intravitale immagini è emerso come uno strumento indispensabile nella ricerca biologica. Nel processo, tecniche di imaging sono state sviluppate molte differenti per studiare processi biologici negli animali non invasivo. Tuttavia, un grande limite tecnico in vigore le modalità di imaging intravitale è l'incapacità di combinare non invasivo, l'imaging longitudinale con cella singola capacità di risoluzione. Mostriamo qui come il trapianto nella camera anteriore dell'occhio elude tale limitazione significativa che offre una piattaforma versatile sperimentale che permette di non invasivo, l'imaging longitudinale con risoluzione cellulare in vivo. Dimostriamo la procedura di trapianto nel topo e di fornire risultati rappresentativi utilizzando un modello con rilevanza clinica, in particolare trapianto di isole pancreatiche. Oltre a consentire la visualizzazione diretta in una varietà di tessuti trapiantati nella camera anteriore dell'occhio, questo approccio fornisce una piattaforma per ghialonefarmaci n eseguendo a lungo termine di follow-up e il monitoraggio nei tessuti bersaglio. Grazie alla sua versatilità, tessuto / trapianto di cellule nella camera anteriore dell'occhio non solo terapie di trapianto benefici, si estende ad altre applicazioni in vivo per studiare processi fisiologici e fisiopatologici quali trasduzione del segnale e nel cancro o sviluppo della malattia autoimmune.
Introduction
I progressi nella microscopia intravitale hanno rivelato fenomeni fisiologici non previsto da studi in vitro 1. Questo mette in evidenza la sfida di tradurre i risultati ottenuti con convenzionali metodi in vitro nell'animale vivente. Negli ultimi dieci anni, la visualizzazione dei tessuti negli animali vivi è stata notevolmente migliorata dai progressi tecnologici in modalità di imaging 2, 3, 4, 5, 6. Questo ha stimolato la necessità di approcci di imaging in vivo con applicazione realizzabile in modelli animali sperimentali per consentire la visualizzazione longitudinale dei tessuti bersaglio non invasivo.
Le tecniche di imaging come la risonanza magnetica e la tomografia ad emissione di positroni o bioluminescenza hanno permesso non invasiva per immagini di organi / tessuti in profondità all'interno del corpo 7-8, 9. Ma queste tecniche non possono realizzare singola cella di risoluzione a causa di segnali di fondo e alla bassa risoluzione spaziale, nonostante l'uso of materiali ad alto contrasto o di tessuto-specifica 4 luminescenza. Questo è stato affrontato con l'avvento di due fotoni microscopia a fluorescenza confocale 10. Due-fotone microscopia abilitato studi di imaging intravitale per visualizzare e quantificare gli eventi cellulari con dettagli senza precedenti 11, 12. Questo ha portato alla caratterizzazione dei principali processi biologici in salute e malattia 13, 14, 15, 16. Mentre pionieristici studi di imaging intravitale sono principalmente "imitato" in condizioni in vivo nel tessuto asportato (linfonodi ad esempio), altri studi hanno utilizzato poco invasive per tessuti bersaglio di immagini esposte in situ 17, 18, 19, 20, 21. Altri studi hanno utilizzato anche modelli a camera "finestra" per aggirare le limitazioni connesse con approcci invasivi e la risoluzione limitata di imaging in vivo 22, 23, 24, 25. Nel modello camera di finestra, una camera con una finestra trasparente viene impiantato chirurgicamente nella pelle con diffelocalità affitto (pelle dorsale o l'orecchio, mammaria cuscinetto adiposo, fegato, ecc) su l'animale (ad esempio topo, ratto, coniglio). Anche se questo approccio consente in modo chiaro ad alta risoluzione di immagini in vivo, che richiede un intervento chirurgico invasivo per impiantare la camera e non può essere in grado di ospitare studi di imaging longitudinale su diverse settimane o mesi 22.
È stato recentemente dimostrato che la combinazione di alta risoluzione microscopia confocale con una procedura minimamente invasiva, ossia trapianto nella camera anteriore dell'occhio (ACE) fornisce una "finestra naturale corpo" come un potente e versatile in vivo imaging piattaforma 26, 27. Trapianto nel ACE è stato usato negli ultimi decenni per studiare aspetti biologici di una varietà di tessuti 28, 29, 30, e la sua combinazione con la recente imaging ad alta risoluzione abilitato studiando la fisiologia delle isole pancreatiche con singola cella di risoluzione non- invasiva e longitudinalmente <sup> 26, 27. Questo approccio è stato utilizzato per studiare le risposte autoimmuni durante lo sviluppo di diabete di tipo 1 in modelli animali (dati non pubblicati). E 'stato anche utilizzato per studiare lo sviluppo del pancreas, così come, negli studi di funzione renale da trapianto in gemme pancreatiche l'asso o singoli glomeruli renali, rispettivamente (dati non pubblicati). Un recente rapporto di questo approccio ulteriormente dimostrato la sua applicazione per studiare la risposta immunitaria dopo trapianto di isole pancreatiche 31. Importante, questo studio ha dimostrato che il trapianto nella camera anteriore dell'occhio fornisce una finestra naturale del corpo per eseguire: (1) longitudinale, non invasiva dei tessuti trapiantati in vivo; (2) in vivo per valutare cytolabeling fenotipo cellulare e la vitalità in situ, (3) monitoraggio in tempo reale di infiltrare cellule immunitarie nel tessuto bersaglio, e (4) intervento locale per l'applicazione topica o iniezione intraoculare.
Qui, Siamo demonstrate come eseguire il trapianto nella camera anteriore dell'occhio utilizzando isole pancreatiche.
Protocol
Representative Results
Discussion
Isole pancreatiche murine sono state isolate mediante digestione con collagenasi seguita da purificazione su gradienti di densità, come descritto in precedenza 33. Isole isolate sono state coltivate durante la notte prima del trapianto. Mentre questo può non essere necessario, si raccomanda di consentire gli isolotti di recuperare dalla procedura di isolamento. Questo è fondamentale quando il trapianto viene eseguito nei pazienti diabetici in quanto garantirà il trapianto di sopravvivere / isole robuste. …
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Riconosciamo Drs. Camillo Ricordi, Antonello Pileggi, R. Damaris Molano, Stephan Speier e Daniel Nyqvist per le discussioni fruttuose. Ringraziamo anche Eleut Hernandez e Diego Espinosa-Heidmann per l'assistenza tecnica, e Mike e Margaret Valdes Formoso aiuto con registrazione video. Byron Maldonado registrare, modificare e prodotto il video finale. Sostegno alla ricerca è stato fornito dal Diabetes Research Institute Foundation ( www.DiabetesResearch.org ), il NIH / NIDDK / NIAID (F32DK083226 di MHA, NIH RO3DK075487 ad AC; U01DK089538 a PO.B.). Sostegno alla ricerca addizionale PO.B stato fornito mediante fondi del Karolinska Institutet, il Consiglio svedese della ricerca, la Fondazione Diabete svedese, il Erling Persson-Family Foundation, la Famiglia Knut e Alice Wallenberg Foundation, la Skandia Insurance Company Ltd., VIBRANT ( FP7-228933-2), programma di ricerca strategica nel diabete al Karolinska Institutet, la Novo Nordisk Foundation e Fondazione Berth von Kantzow di.
Materials
| Name of reagent | Company | Catalogue number | Description/Comments |
| IsoTHESIA (Isoflurane) | Buttler Animal Health Supply | 11695-6775-2 | 99.9% Isoflurane/ml |
| Ketaset (Ketamine HCL) | Fort dodge Animal Health | 0856-2013-01 | Alternative injectable anesthesia |
| Beprenex (Buprenorphine HCL) | Reckitt Benckiser Health Care (UK) Ltd. | 12496-075-7-1 | 0.3 mg/ml |
| Erythromycin Ophthalmic Ointment USP, 0.5% | Akron | 17478-070-35 | Applied prophylactically to transplanted eye |
| 0.9% Sodium Chloride (Saline) | Hospira Inc. | 0409-7983-03 | For iv injection. Sterile |
| PBS | Gibco | 10010-023 | 1X. Sterile |
| CMRL medium 1066 | Cellgro | 98-304-CV | Supplemented, CIT modification. Preferred media for islets |
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