徕卡多光子显微镜免疫学应用:揭示巨噬细胞发挥血小板功能的机制

高端仪器之所以受到顶尖科学家们的青睐,不仅因为它们在日常使用中表现出的稳扎稳打,还因为其在捕捉关键性创新实验结果时带来的无限可能。今天,我们通过解读加拿大卡尔加里大学(University of Calgary)的徕卡多光子显微镜用户近期在《Science》杂志上发表的题为“Primordial GATA6 macrophages function as extravascular platelets in sterile injury”的研究论文[1],感受一下徕卡DIVE(Deep In Vivo Explorer)多光子显微镜在体成像的“速度与激情”。

研究背景

巨噬细胞(Macrophages或Mø)是髓系来源的终末分化免疫细胞,通常定居于组织并具有吞噬清除病原体的能力。由于受到微环境的影响,不同组织内的巨噬细胞可分化为不同的亚型,其活化形式也不尽相同[2]。研究发现,在哺乳动物体腔内存在大量转录因子GATA6阳性的空腔巨噬细胞(Cavity macrophages),它们悬浮在腔体液中并能通过聚集成凝块的方式锚定并清除细菌[3,4]。作者的研究主要围绕这个巨噬细胞亚群展开。

2016年,作者发现这群GATA6+巨噬细胞能在体腔内行使组织修复功能[5],但其向损伤部位的趋化和募集机制尚不清楚。作为系列研究中的一环,在这篇文章中,作者大量运用在体成像技术,在小鼠模型中捕捉到GATA6+巨噬细胞参与腹腔损伤修复的过程,并发现这类巨噬细胞通过发挥血小板的功能来帮助机体应对无菌性损伤(Sterile injury)。

研究简述

视频1. 腹腔巨噬细胞向损伤部位募集

通过视频1,作者向我们展示了巨噬细胞募集到损伤部位并形成栓塞的全过程。要捕捉这一动态生理过程,作者首先克服的难题是腹腔损伤区域的在体成像(图1B)。成像工作在一台倒置的DIVE(Deep In Vivo Explorer)多光子系统上进行,实验人员精确地采集了腹膜、腹腔和腹直肌内部细胞运动的图像。通过对腹腔巨噬细胞募集过程进行分析,作者发现该过程独特存在于腹腔内且必须依赖于流动的腹腔液环境(图1D-I)。整个过程耗时30分钟,直至巨噬细胞将损伤部位完全“堵塞”(图1L)。在这个过程中,巨噬细胞是采用一种快速运动方式进行募集,部分细胞只耗时0.04秒即可移动60微米距离并精准靶向损伤位点(图1J)。

图1. 腹腔损伤部位在体成像

接下来,作者将腹腔损伤部位巨噬细胞的募集过程和损伤血管内血小板的募集过程进行对比。结果显示,两者不仅在形态学上非常相似(视频2,图2A&B),且均能被EDTA所阻断或被钙离子+ATP增强(图2E-H)。另外,腹腔损伤部位的3D重构结果显示,腹腔内壁损伤部位主要发生巨噬细胞募集,而外壁则主要发生血小板募集(图2D)。至此,可以确定这群GATA6+巨噬细胞在腹腔中扮演着血小板的角色,在损伤初期腹膜组织栓塞形成过程中发挥重要作用。

视频2. 巨噬细胞和血小板向损伤部位募集

图2. 巨噬细胞和血小板向损伤部位募集对比

随后,作者通过一些系列实验,确定了GATA6+巨噬细胞的损伤应答并不依赖于经典哺乳动物细胞黏附分子(整合素等)发挥功能,而是通过更“原始“的清道夫受体(Scavenger receptors)的半胱氨酸富集区(SRCR结构域)发挥作用(结果见研究原文)。

最后,作者在术后疤痕结痂模型中探索了GATA6+巨噬细胞募集机制在临床应用方面的前景。结果显示,术后伤口组织的GATA6+巨噬细胞募集会造成疤痕的产生(图3D-G),导致伤口处间皮增生(Mesothelial recruitment)和后续胶原沉积(Collagen deposition)。适当抑制GATA6+巨噬细胞行使血小板功能可以作为促进术后创面愈合的潜在靶点(结果详见原文)。

图3. 巨噬细胞超快速募集和疤痕形成

徕卡DIVE系统对本研究的助攻

不得不说,作者对徕卡DIVE显微镜的使用已达到炉火纯青的地步,使DIVE的优势在本文中体现得淋漓尽致。为了增进对这台专精于组织深层显微成像系统的了解,我们就来看看DIVE是如何助攻这篇《Science》大作的。

图4. 徕卡DIVE成像系统4Tune检测器

徕卡4Tune外置RLD检测器:检测范围自由可调的光谱型检测器。

1、精准检测二次谐波

本文中相当一部分组织成像采用了二次谐波(Second Harmonic Generation,SHG)信号作为组织内参信号。SHG信号无需标记、信号强度不受光漂白影响且在纤维、胶原等丰富的组织中广泛存在,是多光子成像常用的组织标记。其成像难点在于:传统的双光子系统的滤片式成像无法避免SHG成像时荧光信号共激发导致的串色问题。徕卡DIVE使用4Tune检测器(图4)不仅能通过移动检测范围确定SHG信号的真实性,还能轻松地为每个样品找到最适合的SHG检测波段。

2、灵活设置多色成像

本文中作者使用了多个荧光蛋白转基因小鼠品系,如:Gata6H2B-Venus小鼠、LysMeGFP小鼠、Ly6GCre-tdTomato小鼠和Csf1RHBEGF/mCherry小鼠等。面对这些激发和发射光谱完全不同的荧光蛋白,只有检测范围灵活可调的成像系统才能胜任本文中多重荧光加SHG检测的任务。这里,不得不为徕卡DIVE系统的检测灵活性点个赞。

3、快速成像&三维重构

在本文中,还有一些对成像速度要求很高的检测任务,如需要快速捕捉巨噬细胞运动的轨迹和短时间内完成损伤部位三维数据的采集等。在这些应用场景中,DIVE的快速成像功能就非常好用了。配合共振扫描振镜,DIVE帮助作者实现了巨噬细胞0.04秒内运动轨迹的追踪(图1J,每0.02秒成像一次)。


结语

当然,徕卡DIVE成像系统的优势技术还有很多(如多光子荧光寿命成像等),结合新上市的STELLARIS共聚焦平台,徕卡DIVE成像系统将以更优秀的状态帮助越来越多的科学家们探索生命的奥秘。

提交后,我们将每月自动将您关注领域的行业快讯更新链接通过短信、邮件发送给你
内容订阅
提交后,我们将每月自动将您关注领域的行业快讯更新链接通过短信、邮件发送给你
徕卡多光子显微镜免疫学应用:揭示巨噬细胞发挥血小板功能的机制 立即观看
RELATED PRODUCTS
相关产品
与传统激光显微切割系统不同,徕卡激光显微切割系统无需移动样品,而是通过移动激光、重力收集,大限度地避免样品污染,为您提供可即时分析的理想切割组织样品。 激光显微切割 (LMD,亦被称为激光捕获显微切割或LCM) 便于用户分离特定的单个细胞或整个组织区域。徕卡激光显微切割系统采用独特的激光设计和易用的动态软件,从整个组织区域到单个细胞,用户可以轻松分离目标区域(ROI)。 激光显微切割通常用于基因组学(DNA)、转录物组学(mRNA、miRNA)、蛋白质组学、代谢物组学,甚至下一代测序(NGS)。神经学、癌症研究、植物分析、法医学或气候研究人员均借助这种显微切割技术进行学科研究。此外,激光显微切割也是活细胞培养 (LCC) 的一款理想工具,可用于克隆、再培养、操作或下游分析。
徕卡显微系统采用独特的设计方法,使您可以在一个系统中进行共聚焦和光片成像, 实现柔和的单平面照明。 我们的数字光片系统(DLS)采用垂直设计,可以集成到 STELLARIS 5 和 STELLARIS 8 系统中,也可以作为两种系统的升级。 这样,您就可以受益于完整功能的共聚焦和易于使用的光片显微镜, 从而能够进行更多样化的研究。
当您需要研究传统荧光显微成像方法无法成像的结构时,通过STELLARIS 8 CRS相干拉曼散射显微镜,您可以在工作流程中实现无标记化学成像,应对那些具有挑战性的研究问题。 在STELLARIS 8 CRS中,您可以使用不同模块对各种样本进行高速高分辨率成像: 受激拉曼散射(SRS)、相干反斯托克斯拉曼散射 (CARS) 、二次谐波成像(SHG)、双光子荧光和可见光共聚焦荧光。
徕卡DMi1倒置显微镜支持您专属的工作流程。操作直观,灵活自如,使您可以完全专注于您的工作。根据需要,选择功能,如有必要,您还可以轻松添加必须的各种配件。
RELATED DATA
相关资料
2021年08月31日 10:22
"关于此文档 您的摄像头内置专用操作系统(屏幕显示菜单,OSD 菜单),用于实现单机功能。用户互动操作通过屏幕显示进行,该显示层会在显微镜图像上显示图形用户界面。本用户手册对单击模式下 OSD 菜单的特殊功能进行了说明。 对于 PC 模式下的相关信息,请参阅摄像头的用户手册,以及 Leica Application Software X 软件中的 ""LAS X Help"" 部分。 OSD 菜单可用于: 显微镜摄像头 集成在数字显微镜中(还支持其它功能,例如带自动调整比例功能的编码边角。这些功能在文档中用 * 符号标出")
2021年02月08日 11:47
STELLARIS共聚焦显微镜,重新定义共聚焦 在显微成像领域,我们的使命是助您持续推动科学进步。现推出新一代激光共聚焦显微镜系统,助您臻于真像。 运用STELLARIS 提供的新技术TauSense 进行实验,捕捉更多信息。 TauSense 技术由一系列基于荧光寿命的创新成像模式组成,包括 TauContrast、TauGating 和 TauSeparation,可为您开拓功能成像的新领域。 >运用 TauContrast 可立即从活细胞成像中获得功能信息,例如代谢状态、酸碱度和离子浓度 >Power HyD 检测器与二代白激光巧妙结合,可实现激发波长与检测波长的精准匹配,实现更长时间的成像 >以更低的照明强度完成有效信号采集,保持样品的原始性状
2021年02月07日 14:54
DMI1基础版-用于快速查看细胞状态 适合基本用途的易于使用的高质量产品,几乎不需要维护。 > S80/0.30 聚光镜(提供80mm长工作距离,方便操作)。 > 单手操作:直接切换物镜即可从10倍切换至20倍和40倍 相差;在明场与相差之间自动改变光照强度。 > LED技术和两小时自动断电功能可降低能耗。 DMi1——专为常规的细胞与组织培养而设计 DMI1成像版-在查看细胞的同时拍照记录
2021年02月07日 12:13
Leica DMi1专为细胞和组织培养而设计 徕卡DMi1倒置显微镜支持您专属的工作流程。操作直观,灵活自如,使您可以完全专注于您的工作。根据需要,选择功能,如有必要,您还可以轻松添加必须的各种配件。 快速检验活细胞的睿智之选 显微镜独特的灵活性使之可以支持S40聚光镜(40-50mm工作距离),或只需简单的手动移动,即可切换至S80聚光镜(80mm工作距离)。高品质的徕卡物镜,提供色彩鲜明的图像。 深思熟虑的设计以及质量控制元件,使您即使面对冗长的工作,仍然可以舒适地工作。 智能功能使您的工作流程顺畅、高效,节省了时间和资源。徕卡显微系统的高品质成像技术提供精准的结果,降低出错的风险。 显微镜的LED照明意味着低能源成本以及最小的停工时间。无需经常更换灯泡,或等待达到合适的色温。 徕卡DMi1是用于出色品质的睿智之选。
wechat
欢迎扫码关注徕卡官方微信,更多显微技巧,行业资讯尽在掌握
close
客服热线
4006307752
在线咨询
工作日9-17点
提交需求
24小时内反馈