פרוטוקול זה מתאר את השימוש במיקרוסקופ multiphoton לבצע הדמית הזמן לשגות מורחבת של אינטראקציות רבות-תאי בזמן אמת, in vivo ברזולוצית תא בודד.
In the tumor microenvironment, host stromal cells interact with tumor cells to promote tumor progression, angiogenesis, tumor cell dissemination and metastasis. Multicellular interactions in the tumor microenvironment can lead to transient events including directional tumor cell motility and vascular permeability. Quantification of tumor vascular permeability has frequently used end-point experiments to measure extravasation of vascular dyes. However, due to the transient nature of multicellular interactions and vascular permeability, the kinetics of these dynamic events cannot be discerned. By labeling cells and vasculature with injectable dyes or fluorescent proteins, high-resolution time-lapse intravital microscopy has allowed the direct, real-time visualization of transient events in the tumor microenvironment. Here we describe a method for using multiphoton microscopy to perform extended intravital imaging in live mice to directly visualize multicellular dynamics in the tumor microenvironment. This method details cellular labeling strategies, the surgical preparation of a mammary skin flap, the administration of injectable dyes or proteins by tail vein catheter and the acquisition of time-lapse images. The time-lapse sequences obtained from this method facilitate the visualization and quantitation of the kinetics of cellular events of motility and vascular permeability in the tumor microenvironment.
הפצת תאים סרטניים מגידול החלב הראשוני הוכחה לערב תאים סרטניים רק לא, אבל לארח תאי סטרומה כוללים מקרופאגים ותאי האנדותל. יתר על כן, בכלי הדם של הגידול הוא לא נורמלי עם חדירות מוגברת 1. לפיכך, קביעת האופן שבו תאים סרטניים, מקרופאגים ותאי האנדותל אינטראקציה לתווך חדירות כלי הדם ואת intravasation תאים סרטניים ב במיקרו-סביבה של הגידול הראשוני הוא חשוב עבור גרורות הבנה. הבנת קינטיקה של חדירות כלי דם, intravasation תאים סרטניים ואת מנגנון האיתות הבסיסי של אינטראקציות רבות-תאי ב microenvironment הגידול יכול לספק מידע חיוני בדבר ההתפתחות והמנהל של טיפולים אנטי סרטניים.
האמצעי העיקרי של לימוד חדירות כלי הדם הגידול in vivo כבר למדידת צבעים extravascular כגון אוונס 2 כחול, dextrans משקל מולקולרי גבוה (155 KDA)3 ו fluorophore או חלבונים מצומדות radiotracer (כולל אלבומין) 4 בנקודות זמן קבוע לאחר ההזרקה של צבע. התקדמויות מיקרוסקופיה, במודלים של בעלי חיים ו צבעי ניאון אפשרו הדמיה של תהליכים תאיים ו חדירות כלי הדם בבעלי חיים באמצעות מיקרוסקופ intravital 5.
הדמיה חייה עם רכישת תמונות סטטיות, או רצפי זמן לשגות קצר על מספר נקודות זמן אינה מאפשרת ההבנה המלאה של אירועים דינמיים במייקרו-הסביבה של גידול 6,7. אכן, רכישת תמונה סטטית במשך 24 שעות הראו כי בכלי הדם של הגידול הוא דולף, אולם הדינמיקה של חדירות כלי הדם לא נצפתה 6. לפיכך, זמן לשגות הדמיה רציפה המורחבת עד 12 שעות לוכדת את קינטיקה של אירועים דינמי במיקרו-סביבה של הגידול.
פרוטוקול זה מתאר את השימוש multiphot זמן לשגות המורחבתעל מיקרוסקופיה intravital ללמוד אירועים רב-תאיים דינמי במיקרו-סביבה של הגידול. סוגי תאים מרובים במיקרו-סביבה של הגידול מסומנים עם צבעי בזריקות או באמצעות חיות טרנסגניות להביע חלבוני ניאון. באמצעות קטטר וריד זנב צבעי כלי דם או חלבונים ניתן להזריק לאחר תחילת הדמיה לרכוש נתונים הקינטית של אירועים רבים-תאי ב microenvironment הגידול. עבור הדמית תא חי גידול החלב חשוף תוך הכנת הכירורגית של דש עור. תמונות נרכשות עבור עד 12 שעות באמצעות מיקרוסקופ multiphoton מצויד צינורות מכפיל מרובים (PMT) גלאי 8. באמצעות מסננים מתאימים, אלגוריתם חיסור מאפשרת 4 גלאי PMT לרכוש 5 אותות ניאון במיקרו-סביבה של הגידול בו זמנית 9. מיקרוסקופיה intravital multiphoton ברזולוציה גבוהה לוכדת הדמיה ברזולוציה תא בודד של אינטראקציות גידולים stroma ב במיקרו-סביבה של הגידול, מה שמוביל טוב understanding של חדירות כלי הדם תאים סרטניים intravasation 10-13. באופן ספציפי, חשף הדמית intravital מורחב מקומי מאוד, אירועים חדירים כלי דם חולפים המתרחשים באופן סלקטיבי באתרים של אינטראקציה בין תאים סרטניים, מקרופאג ו תא האנדותל (מוגדר כגידול microenvironment של גרורה, TMEM 14) 13. יתר על כן, intravasation תאים סרטניים מתרחש רק TMEM והוא במרחב ובזמן בקורלציה עם חדירות כלי דם 13. ברזולוציה תא בודד של הדינמיקה של האירועים הללו התאפשרה באמצעות מיקרוסקופיה multiphoton זמן לשגות המורחבת של תאים שכותרתו fluorescently ב במיקרו-סביבה של הגידול.
אינטראקציות הסלולר המתרחשות באופן ספונטני במיקרו-סביבה של הגידול יכול להביא לשינויים תנועתיות התא הגידול intravasation. הדמית intravital ברזולוציה גבוהה של רקמת גידול חייה מאפשרת ההדמיה של דינמיקה רבה תאית שיכול להיות 10,13,24 חולף מאוד. סוף-טעם מבחני vivo או זמן לשג…
The authors have nothing to disclose.
מחקר זה מומן על ידי שד משרד ההגנה Cancer Research Program תחת מספר הפרסים (ASH, W81XWH-13-1-0010), NIH CA100324, PPG CA100324, ותכנית ההדמיה המשולבת.
155 kDa dextran-tetramethylrhodamine isothiocyanate | Sigma Aldrich | T1287 | reconstitute at 20 mg/mL in 1 X PBS |
70 kDa dextran-Texas Red | Life Technologies | D-1830 | reconstitute at 10 mg/mL in 1 X PBS |
10 kDa dextran-fluorescein isothyocyanate | Sigma Aldrich | FD10S | reconstitute at 20 mg/mL in 1 X PBS |
Qdot 705 ITK Amino (PEG) Quantum Dots | Life Technologies | Q21561MP | Dilute 25 uL in 175 uL of 1 X PBS for injection |
MMTV-PyMT mice | Jackson Laboratory | 2374 | |
Csf1r-ECFP mice (Csf1r-Gal4/VP16,UAS-ECFP) | Jackson Laboratory | 26051 | |
Csf1r-EGFP mice | Jackson Laboratory | 18549 | |
1 x PBS | Life Technologies | ||
Isoethesia (isoflurane) | Henry Schein Animal Health | 50033 | 250 mL |
Oxygen | AirTech | ||
1 mL syringe, tuberculin slip tip | BD | 309659 | |
30G x 1 (0.3 mm X 25 mm) needle | BD | 305128 | |
Polyethylene micro medical tubing | Scientific Commodities Inc | BB31695-PE/1 | 0.28 mm I.D. X 0.64 mm O.D. |
Microscope coverglass | Corning | 2980-225 | thickness 1.5, 22 X 50 mm |
MouseOx oximeter, software and sensors | STARR Life Sciences | ||
Laboratory tape | Fisher Scientific | 159015R | |
soft rubber pad | McMaster-Carr | 8514K62 | Ultra-Soft Polyurethane Film, 3/16” Thick, 12" x 12", 40 Oo Durometer, Plain Back |
hard rubber pad | McMaster-Carr | 8568K615 | High-Strength Neoprene Rubber Sheet 1/4" Thick, 12" X 12", 50A Durometer, |
Microscope | Olympus | The microscope is a custom built two laser multiphoton microscope based on an Olympus IX-71 stand utilizing a 20x 1.05NA objective lens. | |
7-Punch set | McMaster-Carr | 3429A12 | , 1/4" to 1" Hole Diameter, for Hammer-Driven Hole Punch, |