science >> Wetenschap >  >> Fysica

Dynamische full-field optische coherentietomografie:3D live-beeldvorming van retinale organoïden

een, Setup om FFOCT- en D-FFOCT-afbeeldingen te maken, gecombineerd met fluorescentie voor validatie. B, 3D-weergave van een deel van een 28 dagen oude (D28) hiPSC-afgeleide retinale organoïde vastgelegd met D-FFOCT, met de bijbehorende kleurenbalk. C, Vergelijking van FFOCT- en D-FFOCT-beelden van een D29-retinale organoïde:het FFOCT-beeld toont de globale structuur van het monster, terwijl het D-FFOCT-beeld de verschillende cellen onthult die het monster vormen, met een veel hoger contrast. Schaalbalk:20 m. Krediet:Jules Scholler, Cassandra Groux, Olivier Goureau, José-Alain Sahel, Mathias Fink, Sacha Reichman, Claude Boccara en Kate Grieve

Optische coherentietomografie biedt verbazingwekkende mogelijkheden om de complexe structuur van levend weefsel in beeld te brengen, maar mist functionele informatie. We presenteren dynamische full-field optische coherentietomografie als een techniek om op niet-invasieve wijze levende menselijke geïnduceerde pluripotente stamcel (hiPSC)-afgeleide retinale organoïden in beeld te brengen. Gekleurde beelden met een endogeen contrast gekoppeld aan de beweeglijkheid van de organellen worden gegenereerd, met submicrometer ruimtelijke resolutie en milliseconde temporele resolutie, een manier creëren om specifieke celtypen in levend weefsel te identificeren via hun dynamisch profiel.

De huidige modaliteiten voor het in beeld brengen van levende weefsels en 3D-celculturen zijn invasief, traag of gebrek aan ruimtelijke resolutie. Dynamische full-field optische coherentietomografie (D-FFOCT) is een labelvrije, niet-invasief, kwantitatieve techniek die hoge ruimtelijke en temporele resoluties verbindt. Deze techniek is gebaseerd op interferometrie met lage coherentie om de fase- en amplitudefluctuaties te versterken, gemaakt door verstrooiingsstructuren in biologische monsters te verplaatsen, waardoor een motiliteitscontrast ontstaat. D-FFOCT opent de mogelijkheid om de ontwikkeling van complexe 3D meercellige structuren te volgen, zoals retinale organoïden.

In een nieuw artikel van Jules Scholler, Cassandra Groux, et al., gepubliceerd in Licht:wetenschap en toepassingen , een team van optica-experts (Institut Langevin, Parijs, Frankrijk) onder leiding van Dr. Kate Grieve van het Quinze-Vingts National Eye Hospital (Parijs, Frankrijk), in samenwerking met celbiologen (Institut de la Vision, Parijs, Frankrijk), hebben een nieuwe beeldvormingsmodaliteit ontwikkeld en toegepast voor de beeldvorming van in ontwikkeling zijnde retinale organoïden.

Deze wetenschappers vatten het werkingsprincipe van hun microscoop samen:

"We gebruiken de interferometrische versterking van een full-field optische coherentietomografie-apparaat en bestuderen de fluctuatie van het interferometrische signaal om kwantitatief tomografische volumes te construeren met een metabool contrast. Vanwege onze hoge gevoeligheid, we zijn in staat om sterk contrasterende afbeeldingen van bijna transparante monsters te reconstrueren zonder gebruik te maken van exogene labels."

"Vanwege de volledige veldconfiguratie en de hoge gevoeligheid, onze methode is sneller en vereist een veel lagere verlichtingsintensiteit dan niet-lineaire microscopietechnieken die het monster onomkeerbaar kunnen beschadigen. Dit stelt ons in staat om de ontwikkeling van hetzelfde monster over perioden van meerdere weken te bestuderen", voegde ze eraan toe.

"D-FFOCT zal veel potentiële toepassingen hebben voor in vitro levend weefsel, waaronder ziektemodellering, kankerscreening, en drugsscreening, ' voorspellen de wetenschappers.

een, Kleurenbalk van de D-FFOCT-beelden met een consistente kleurenkaart voor (b, C). B, Afbeelding van een D29-retinale organoïde, toont meerdere cellen met verschillende dynamische profielen. C, Afbeelding van een D51-retinale organoïde, waar voorlopers van fotoreceptoren beginnen te verschijnen in een rozetformatie (rode stippellijn). Hoge-temporele resolutie beeldvorming uitgevoerd op een D147 retinale organoïde. NS, Een deel van de retinale organoïde onthulde spoelvormige structuren die overeenkomen met opkomende buitenste fotoreceptorsegmenten in het midden van de rozet. e, Vergrote weergave van kernen in drie verschillende toestanden rond de rozet:(i) een kern in een normale toestand met een compacte, uniforme vorm en is zeer helder (d.w.z. een hoge activiteit vertonen); (ii) een schijnbaar stervende, opgeblazen kern, bijna geen activiteit vertonen; en (iii) een kern die deling ondergaat zonder gedefinieerd kernmembraan in het cytoplasma, en twee verschillende delen (witte pijlen) van de inhoud van een kern (suggereert mitose van de kern met reeds verdeelde chromosomen, met hetzelfde subcellulaire activiteitsniveau als de "normale" kern). F, Vergroot beeld van de buitenste segmentachtige structuren van de fotoreceptor, zijwaarts afgebeeld; drie ervan zijn gemarkeerd met een witte lijn. Schaalbalk:20 m. Krediet:Jules Scholler, Cassandra Groux, Olivier Goureau, José-Alain Sahel, Mathias Fink, Sacha Reichman, Claude Boccara en Kate Grieve




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Difference Between Mutation & Genetic Drift
  2. Ecologische onderzoeksmethoden: observeren, experimenteren en modelleren
  3. Wat is Herschikking in Meiose?
  4. Vermindering van individuele plantengroei verhoogt soms de veerkracht van de gemeenschap
  5. Het verschil tussen orthologe en paraloge genen
  6. Uitwerpselen van verstrikte Noord-Atlantische walvissen onthullen torenhoge stressniveaus
  7. Haaienvinnenverboden helpen haaien misschien niet, wetenschappers zeggen:
  8. Epigenetica: definitie, hoe het werkt, voorbeelden
  9. Schildpad die vislijn heeft ingeslikt, losgelaten in oceaan

Wetenschap