Ein alternativer Ansatz für die Probenvorbereitung mit geringer Zellzahl für die TEM-Analyse
Summary
Here, we present a protocol to prepare samples with low cell numbers for transmission electron microscopy (TEM) analysis.
Abstract
Die Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) stellt Details der zellulären Organisation und Ultrastruktur. Jedoch TEM-Analyse von seltenen Zellpopulationen, insbesondere Zellen in Suspension, wie beispielsweise hämatopoetische Stammzellen (HSCs), begrenzt bleibt aufgrund des Erfordernisses einer hohen Zellzahl während der Probenvorbereitung. Es gibt ein paar Cytospin oder einschichtigen Ansätze für die TEM-Analyse von seltenen Proben, aber diese Ansätze nicht signifikante quantitative Daten von der begrenzten Anzahl von Zellen zu erhalten. Hier ist eine alternative und neuartige Ansatz für die Probenvorbereitung in TEM-Untersuchungen wird für seltene Zellpopulationen beschrieben, die quantitative Analyse ermöglicht.
Eine relativ niedrige Anzahl von Zellen, dh 10.000 HSCs wurde für die TEM – Analyse im Vergleich zu den Millionen von Zellen typischerweise für TEM – Untersuchungen erfolgreich eingesetzt. Insbesondere wurde Evans-Blau-Färbung nach paraformaldehyd Glutaraldehyd (PFA-GA) Fixierung ausgeführt, um die winzige Zelle pel zu visualisierenlassen, die in Agarose erleichtert das Einbetten. Cluster von zahlreichen Zellen wurden in ultradünnen Abschnitten beobachtet. Die Zellen hatten eine gut erhaltene Morphologie und die ultra-strukturellen Details der Golgi-Komplex und mehrere Mitochondrien waren sichtbar. Diese effiziente, einfache und reproduzierbare Protokoll ermöglicht die Probenvorbereitung von einer niedrigen Zellzahl und kann für die qualitative und quantitative TEM-Analyse auf seltenen Zellpopulationen aus begrenzten biologischen Proben verwendet werden.
Introduction
Ultra-strukturellen und Unter Organell Details der Zellen wurden durch Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) -Studien aus Geweben oder Zellpellets 1,2 hauptsächlich offenbart. Feste Gewebeteile können leicht für die Elektronenmikroskopie-Studien genutzt werden. Allerdings analysiert TEM 1,3 auf Zellen in Suspension bleiben herausfordernd und erfordern hohe Zellzahlen, dh Millionen von Zellen. Wegen dieses ultra-Strukturanalysen von seltenen Zellpopulationen in Suspension, beispielsweise hämatopoetische Stammzellen (HSCs), sind nicht leicht zu beurteilen. Mehrere Versuche für die TEM-Analyse von knapp Proben Cytospin oder einschichtigen Ansätze scheitern erhebliche quantitative Daten aus der begrenzten Anzahl von Zellen zu erhalten. Somit begrenzt das Erfordernis einer hohen Zellzahl die Verwendung dieses leistungsstarken Werkzeug, um die subzelluläre ultrastrukturelle Details von seltenen Zellpopulationen zu verstehen.
Eine Haupteinschränkung für die TEM-Untersuchungen mit einer begrenzten Anzahl von Zells in Suspension ist die Lokalisierung der Zellen für die Verarbeitung und damit TEM-Untersuchungen von begrenzten Zellen mit besonders kleinen Abmessungen bleiben schwierig. Mehrere alternative Ansätze gewählt wurden, um diese Beschränkung zu begegnen: die BSA / Bisacrylamid (BSA-BA) vermittelte Polymerisation von Zellsuspension, die Färbung der Zellen mit einem Farbstoff, um sie sichtbar auf einem dünnen Filmträger einschließlich Deckgläser, und TEM – Analysen von Cytospin Vorbereitungen 4-6. Es wurde jedoch sehr begrenzten Erfolg erzielt, da nur sehr wenige Zellen in den Abschnitten nach der ultra-Schnitte gefunden wurden. Die zentrale Herausforderung spärliche Zellen zu identifizieren, bestehen bleibt, da die Zellschicht meist unsichtbar in dem erstarrten Gel bleibt für das Schneiden. Ferner können Cytospin Herstellung von Zellen, die zelluläre Organisation aufgrund Zellausbreitung und die Zerbrechlichkeit der Zellstruktur zu verändern. Daher rechtfertigen diese inhärenten Nachteile einen neuartigen Ansatz TEM-Untersuchungen von seltenen Zellpopulationen mit mehr ausführenKonsistenz. Um dieses Problem zu überwinden, haben wir eine neue und alternative Probenvorbereitung für TEM – Untersuchungen von seltenen Zellpopulationen 7 beschrieben.
Hier berichten wir über eine effiziente Probenvorbereitung Protokoll zur Durchführung TEM von knapp biologischen Proben mit konsistenten qualitative und quantitative Ergebnisse. Evans – Blau – Färbung wurde nach der Fixierung durchgeführt , eine winzige Zellpellet aus geringen Anzahl Zellen, dh 10.000 Knochenmark hämatopoetische Stamm- und Vorläuferzellen zu lokalisieren , die ansonsten unsichtbar blieben würde, und das Pellet wurde in Agarose vor der Dehydratisierung und Harzeinbettungsverfahren eingebettet. Diese Methode Clustern Zellen zusammen und ermöglicht die effiziente Analyse der Ultrastruktur und subzellulären Organisation von hämatopoetischen Stammzellen (identifiziert als Lin – Sca-1 + c-Kit + Flt3 – CD34 -; HSC), einer seltenen 0,2 bis 0,5% Zellpopulation im Knochenmark. Diese experimentelle Prokoll kann nützlich sein, ultra-Strukturuntersuchungen durchführen und quantitative Ergebnisse auf viele seltene, aber sehr wichtige Populationen erhalten.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dieses Verfahren ermöglicht die TEM-Analyse auf niedrigen Zellzahlen, die von Evans-Blau-Färbung mit und Einbetten von Agarose eine winzige Zellpellet während der Entwässerung, Harz Einbetten und Schneiden Prozesse zu lokalisieren. Wichtig ist, behält er Zellcluster zusammen und bewahrt die Zellultrastruktur, die mehrere Zellen für die Quantifizierung der Daten zu prüfen, wünschenswert ist.
In TEM-Untersuchungen wird ein Zellpellet Millionen von Zellen enthalten, oft für eine effizi…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We thank the Pathology Research Core for assistance with electron microscope analysis studies at Cincinnati Children’s Hospital Medical Center. The work was supported by NIH (American Society of Hematology Bridge award to-MDF; R01 DK102890 to MDF).
Materials
| Paraformaldehyde 20% Aqueous Soln | Electron microscopy Sciences | 15713 | CAUTION Toxic via inhalation, skin contact. Wear gloves, use fume hood. |
| Gluteraldehyde 70% Aqueous Soln | Electron microscopy Sciences | 16350 | CAUTION Toxic via inhalation, skin contact. Wear gloves, use fume hood. |
| Cacodyladate buffer | Electron microscopy Sciences | 12300 | Make 0.1 M Cacodyladate buffer (pH 7.4) in distilled water, store at 4°C. CAUTION Irritant by inhalation or skin contact, wear gloves and work in fume hood. |
| Evans Blue | Sigma | E-2129 | |
| Low melting agarose | Sigma Aldrich | A-5030 | |
| Osmium tetraoxide | Electron microscopy Sciences | 19130 | 1 gm in 50 ml of 0.1M Cacodyladate buffer to make 2% OsO4 stock, CAUTION Very toxic by inhalation or skin contact, strong oxidizer, wear protective clothing, eye protection, use fume hood. |
| LX-112 Embedding Kits (LADD®) | |||
| DDSA (Dodecenylsuccinic anhydride) | LADD | 21340 | Mix 16% DDSA; 30% NMA; 54% LX-112 together and then add 1.4% DMP-30 |
| NMA (Nadic methyl anhydride) | LADD | 21350 | |
| Epoxy Resins Epon 812 (LX-112) | LADD | 21310 | CAUTION Toxic by inhalation, skin contact. Wear gloves, protective clothing, use fume hood. |
| DMP-30 (2,4,6 -Tri(dimethylaminomethyl)phenol) | LADD | 21370 | |
| Reynolds lead citrate (EM Stain II) | Leica | CAUTION Toxic by inhalation, avoid contact with skin or eyes. | |
| Uranyl acetate (EM Stain I) | Leica | 8072820 | CAUTION Toxic by inhalation, avoid contact with skin or eyes. |
| Iscove's Modified Dulbecco's Medium (IMDM) | ATCC | 30-2005 | composition: NaCl, NaHCO3, HEPES, Glucose, Ca, Mg, sod pyruvate etc. For for details https://www.atcc.org/~/media/Attachments/E/9/7/E/4893.ashx |
| Pyramid tip mold | Ted Pella | 10585 | |
| mounting cylinders | Ted Pella | 10580 | |
| Ultra-microtome | (Leica EM UC7) | ||
| 200 mesh grids (nikil) | Electron microscopy Sciences | G-200 Ni | |
| Electron Microscope | Hitachi model H-7650 | ||
| Image capture engine software | AMT-600 | ||
| 35 mm plastic petri dishes | Fisher scientific | ||
| Quick Bond Super glue Cyanoacrylate | Electron microscopy Sciences | 72588 | |
| Razor blades | |||
| Glass scintillation vials | Fisher scientific | 03-337-14 | |
| Glass slides | |||
| Eyelash tool | |||
| Metal Loop tool |
References
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