Mesoscopic Fluoreszenz-Tomographie für In-vivo Imaging der Entwicklungsländer Drosophila</em
Summary
Mesoscopic Fluoreszenz-Tomographie arbeitet darüber hinaus das Eindringen Grenzen der Gewebe-Schnitte Fluoreszenzmikroskopie. Die Technik basiert auf Multi-Projektion Beleuchtung und ein Photon Transport Beschreibung basiert. Wir zeigen in-vivo Ganzkörper-3D-Visualisierung der Morphogenese von GFP-exprimierenden Flügel Imaginalscheiben in<em> Drosophila melanogaster.</em
Abstract
Visualisierung der Entwicklung Organbildung sowie Progression und Behandlung von Krankheiten oft in hohem Maße von der Fähigkeit, optisch verhören molekulare und funktionelle Veränderungen in intakten lebenden Organismen. Die meisten existierenden Verfahren der optischen Bildgebung sind unzureichend für die Bildgebung bei Dimensionen, die zwischen dem Eindringen Grenzen der modernen Lichtmikroskopie (0,5-1mm) und die Verbreitung auferlegten Grenzen der optischen Makroskopie liegen (> 1cm) [1]. So viele wichtige Modellorganismen, zB Insekten-, Tier-Embryonen oder Kleintier Extremitäten, bleiben unzugänglich für in-vivo optische Bildgebung.
Zwar gibt es zunehmendes Interesse an der Entwicklung von Nanometer-Auflösung optische bildgebende Verfahren gibt es nicht viele erfolgreiche Anstrengungen bei der Verbesserung der bildgebenden Eindringtiefe worden. Die Fähigkeit zur in-vivo-Bildgebung über Mikroskopie Grenzen durchzuführen, ist in der Tat mit den Schwierigkeiten mit Photonenstreuung im Gewebe verbunden erfüllt. Die jüngsten Bemühungen zur Bild gesamten Embryos zum Beispiel [2,3] erfordern spezielle chemische Behandlung der Probe, um sie von Streuung klar, ein Verfahren, das sie sich nur für Post-mortem-Bildgebung ermöglicht. Diese Methoden jedoch Beweise, dass für die Bildgebung größere Exemplare als die, die in der Regel durch Zwei-Photonen-oder konfokalen Mikroskopie, vor allem in der Entwicklungsbiologie und in der Wirkstoffforschung erlaubt.
Wir haben einen neuen optischen Bildgebungsverfahren namens Mesoscopic Fluoreszenz-Tomographie entwickelt [4], die geeignet für non-invasive In-vivo-Bildgebung bei Abmessungen von 1mm-5mm. Die Methode Austausch Auflösung für Eindringtiefe, sondern bietet eine beispiellose tomographischen Imaging-Leistung und es wurde entwickelt, um die Zeit als neue Dimension in der Entwicklungsbiologie Beobachtungen (und möglicherweise auch in anderen Bereichen der biologischen Forschung) hinzufügen, indem Sie die Vermittlung der Fähigkeit zur Abbildung der Entwicklung der Fluoreszenz- getaggt Reaktionen im Laufe der Zeit. Als solche kann sie beschleunigen Studien der morphologischen oder funktionellen Abhängigkeiten von Gen-Mutationen oder äußere Reize und können wichtiger ist, fangen die vollständigen Überblick über die Entwicklung oder die Gewebe-Funktion, indem sie Längs-Zeitraffer-Visualisierung der gleichen, sich entwickelnden Organismus.
Die Technik nutzt eine modifizierte Labormikroskop und Multi-Projektion Beleuchtung, Daten mit 360-Grad-Projektionen zu sammeln. Es gilt das Fermi Vereinfachung Fokker-Plank-Lösung des Photons Transport Gleichung, mit der geometrischen Optik Prinzipien kombiniert, um eine realistische Inversionsschema für mesoskopischen Bereich zu bauen. Dies ermöglicht in-vivo Ganzkörper-Visualisierung von nicht-transparenten dreidimensionale Strukturen in Proben bis zu einigen Millimetern Größe.
Wir haben die in-vivo-Leistung der Technik durch bildgebende dreidimensionale Strukturen gezeigt, die Entwicklung Drosophila Gewebe in-vivo und nach der Morphogenese der Flügel in der undurchsichtigen Drosophila Puppen in Echtzeit über sechs Stunden hintereinander.
Protocol
Discussion
In-vivo-Rekonstruktionen der Puppenhülle und die GFP-exprimierenden Speicheldrüsen der D. melanogaster Vorpuppe (Scale bar, 500 Mikron) mit den entsprechenden Histologie (blau, DAPI-Färbung, grün, GFP-Fluoreszenz) ist in Abb. 1 (a) gezeigt. Zeitraffer-Serie Abbildung von D. melanogaster Flügel Imaginalscheiben ist in Abb. 1 (b) gezeigt. Die Bilder sind aus einem einzigen lebenden Exemplars erworben, an vier verschiedenen Zeitpunkten (0,3.0, 3,5 und 6,5 Stunden). In der ersten Spalte einer Projekti…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
C. Vinegoni dankt für die Unterstützung von National Institutes of Health (NIH) gewähren 1-RO1-EB006432.
References
- Ntziachristos, V. Looking and listening to light: the evolution of whole-body photonic imaging. Nat. Biotechnol. 23, 313-320 (2005).
- J, . Optical projection tomography as a tool for 3D microscopy and gene expression studies. Science. 296, 541-545 (2002).
- Dodt, H. U. Ultramicroscopy: three-dimensional visualization of neuronal networks in the whole mouse brain. Nat. Methods. 4, 331-336 (2007).
- Vinegoni, C. In vivo imaging of Drosophila melanogaster pupae with mesoscopic fluorescence tomography. Nat. Methods. 5, 45-47 (2008).
