秀麗隱桿線蟲中自噬過(guò)程的高對(duì)比度成像
通過(guò)使用Small Volume Computational Clearing(SVCC)的THUNDER Imager Model Organism機(jī)型對(duì)模型生物秀麗隱桿線蟲(一種線蟲)進(jìn)行高對(duì)比度成像,可幫助更深入地理解自噬與老年病之間的關(guān)聯(lián)。自噬是一個(gè)自然的過(guò)程,細(xì)胞通過(guò)這個(gè)過(guò)程來(lái)自我毀滅,以產(chǎn)生能量并維持細(xì)胞活性。感染或癌癥等疾病引發(fā)的應(yīng)激通常會(huì)觸發(fā)以病原體或癌細(xì)胞為目標(biāo)的自噬。自噬與年齡相關(guān)的神經(jīng)退行性疾病之間的關(guān)系尚不清楚,對(duì)這種關(guān)系的深入理解可能有助于維持長(zhǎng)期健康。使用高對(duì)比度THUNDER成像進(jìn)行的秀麗隱桿線蟲自噬機(jī)制研究可能有助于將其推向臨床應(yīng)用,從而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
引言
自噬是一種受調(diào)節(jié)的自我吞噬過(guò)程,其能幫助細(xì)胞維持穩(wěn)態(tài)并重新獲得能量[1,2]。在基礎(chǔ)狀態(tài)下,自噬可用于長(zhǎng)壽命蛋白的降解等,但它主要是在應(yīng)激反應(yīng)中被誘發(fā)。在感染這樣的應(yīng)激狀態(tài)下,其會(huì)靶向病原體,以進(jìn)行溶酶體降解。在癌細(xì)胞引發(fā)的代謝應(yīng)激中,自噬為細(xì)胞活性提供ATP,保持細(xì)胞活力。癌細(xì)胞會(huì)誘導(dǎo)自噬,使細(xì)胞吃掉自己,從而保護(hù)其免于細(xì)胞死亡。自噬的特征是形成自噬體,并涉及多個(gè)步驟:開(kāi)始、成核、延伸、成熟和降解。雖然自噬與健康有關(guān),但自噬與老年病(如神經(jīng)退行性疾病)之間的關(guān)系仍不清楚[2]。如果能更好地理解這種關(guān)系,就可能會(huì)開(kāi)發(fā)出能促進(jìn)長(zhǎng)期健康的臨床應(yīng)用。
線蟲秀麗隱桿線蟲是一種經(jīng)過(guò)充分研究的模型生物,使得我們可以在整體生物中研究自噬和年齡相關(guān)的病理機(jī)制[3,4]。
本文介紹如何使用THUNDER Imager對(duì)自噬和老年病進(jìn)行詳細(xì)的研究。
挑戰(zhàn)
對(duì)秀麗隱桿線蟲成像時(shí),快速獲得銳利的高對(duì)比度3D成像,清晰展示重要細(xì)節(jié)的解決方案很實(shí)用。常規(guī)的寬場(chǎng)顯微成像速度快,檢測(cè)靈敏度高,但是對(duì)厚標(biāo)本的成像,如整個(gè)生物體,通常會(huì)出現(xiàn)離焦信號(hào)模糊導(dǎo)致的對(duì)比度降低[5]。
方法
本研究中使用表達(dá)MAH215 [6]、GFP和mCherry的秀麗隱桿線蟲。MAH215是一種雙色熒光mCherry:GFP:LGG-1蛋白,其可對(duì)自噬體和自噬溶酶體進(jìn)行可視化,以監(jiān)測(cè)自噬流。GFP(綠色)表示自噬體,而mCherry(紅色)表示自噬溶酶體,后者可在酸性環(huán)境中淬滅GFP,從而導(dǎo)致發(fā)射mCherry信號(hào)。使用THUNDER Imager Model Organism對(duì)線蟲進(jìn)行成像,應(yīng)用Small volume computational clearing(SVCC)處理圖像[5],然后生成很大強(qiáng)度投影。
結(jié)果
與傳統(tǒng)的寬場(chǎng)顯微鏡相比,THUNDER Imager Model Organism能夠清除非焦面信號(hào),對(duì)秀麗隱桿線蟲進(jìn)行清晰的立體與宏觀成像[5]。這樣,就可以更加詳細(xì)地研究細(xì)胞過(guò)程并對(duì)其定量。
圖1:秀麗隱桿線蟲的宏觀擴(kuò)展景深圖像:原始寬場(chǎng)數(shù)據(jù)(左)和應(yīng)用SVCC后的THUNDER數(shù)據(jù)(右)。MAH215:自噬流,GFP(綠色):自噬體,mCherry(紅色):自噬溶酶體。
圖片來(lái)源:Aditi U. Gurkar博士,美國(guó)匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)系。
結(jié) 論
與傳統(tǒng)的寬場(chǎng)成像相比,THUNDER的Small volume computational clearing(SVCC)技術(shù)[5]在對(duì)秀麗隱桿線蟲成像時(shí)會(huì)顯著增強(qiáng)對(duì)比度,從而解析高度細(xì)節(jié)化和更加清晰的立體圖像。THUNDER技術(shù)具備的zhuo越成像功能有助于對(duì)自噬和老年病之間的關(guān)系進(jìn)行更深入的理解。
相關(guān)產(chǎn)品
THUNDER Imager Model Organism
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