Summary

تحقيقات الفحص البصري للرواية الخاصة بالبكتيريا في أنسجة الرئة البشرية السابقين فيفو بالليزر [كنفوكل] اندوميكروسكوبي

Published: November 29, 2017
doi:

Summary

يصف هذا الأسلوب عملية فحص كفاءة لتقييم عوامل التصوير الضوئية الخاصة بالبكتيريا داخل السابقين فيفو أنسجة الرئة البشرية، بالأسفار [كنفوكل] فيبيريد المجهري للتعرف السريع على جزيء صغير الكيميائية المرشحين التحقيق مع احتمال قابل للترجمة.

Abstract

تحسين سرعة ودقة الكشف عن البكتيرية مهم للمريض التقسيم الطبقي وضمان الاستخدام المناسب لمضادات الميكروبات. ولتحقيق هذا الهدف، على تطوير تقنيات التشخيص الاعتراف بوجود البكتيريا في الوقت الحقيقي في النقطة من الرعاية مطلوب. التصوير الضوئي للتعرف مباشرة على البكتيريا داخل البلد المضيف نهج جذابة. قد حقق عدة محاولات لتصميم المسبار الكيميائية والتحقق من الصحة، ولكن لا شيء بعد بنجاح ترجمت إلى العيادة. هنا يمكننا وصف أسلوب المصادقة السابقين فيفو التحقيقات الخاصة بالبكتيريا للتعرف على البكتيريا داخل الرئة القاصي، تصويرها بالمجهر الأسفار [كنفوكل] فيبيريد (فكفم). استخدام نموذجنا السابقين فيفو أنسجة الرئة البشرية ومنصة اندوميكروسكوبي (كلي) ليزر [كنفوكل] سريرياً معتمدة على الشاشة رواية البكتيريا الخاصة بتصوير المركبات، محاكاة ظروف التصوير ومن المتوقع أن تكون المواجهة مع المرضى عن كثب. ولذلك، وفحص المركبات بهذا الأسلوب يوفر الثقة للمقاييس السريرية المحتملة.

Introduction

يصف هذا الأسلوب عملية فرز سريع لتقييم عوامل التصوير الضوئية الخاصة بالبكتيريا داخل السابقين فيفو أنسجة الرئة البشرية باستخدام فكفم لتحديد سرعة المركبات مع الفائدة السريرية المحتملة لتصور كلي بكتيريا في الرئة القاصي في الموقع.

هناك مطلب عالمي ملح الحصص التموينية التي تفرض مضادات الميكروبات في عصر تزايد مقاومة مضادات الميكروبات1. وتحقيقا لهذه الغاية، سعت تطوير أساليب التشخيص التي تعمل على تحديد العدوى البكتيرية مع عالية الدقة، حساسية، وفي الوقت الحقيقي الغاية2. التقنيات الحالية تأكيد تشخيص الالتهاب الرئوي في المرضى توعك خطيرة، مثل تلك التي تدخل في وحدات العناية المركزة (تعد)، غالباً ما تعتمد على تفسير غير محددة الملامح السريرية أو الإشعاعية جنبا إلى جنب مع تقنيات الاستزراع البكتيري من يستنشق السوائل/الأنسجة، والتي يمكن أن تصل إلى 3 أيام تسفر عن نتائج. وعلاوة على ذلك، ثقافة البكتيرية من السوائل تغرس في الرئة القاصي واسترداد معرضة للتلوث من الدانية أكثر الخطوط الجوية3 وغالباً ثقافة سلبية بسبب ما يصاحب ذلك العلاج بمضادات الميكروبات أو تقنيات أخذ العينات الفقراء. بالإضافة إلى ذلك، التقنيات الجزيئية مثل البلمرة المتسلسل حساسية مفرطة عندما يستخدم في سوائل يستنشق والمخاطرة أوفيرتريتمينت مرضى. نهج تشخيص ناشئة هو التصوير الضوئية الجزيئية، مما يجعل في الموقع الباثولوجيا الجزيئية للأنسجة احتمال؛ ومع ذلك، تطوير والتحقق من صحة من مركبات التصوير الضوئي مطلوب. ومع ذلك، التصور مباشرة للبكتيريا، عن طريق المجسات الضوئية أكتيفاتابل يحتمل أن تكون وسيلة قوية جداً للسماح لهذه الدراسة على وجود وتطور مرض الالتهاب الرئوي في المريض، والأهم من ذلك، يمكن استخدامها لدراسة التفاعلات بين المضيف الممرض في واستجابة للعلاج في الوقت الحقيقي في الموقع.

كلي إجراء تحقيق المتبعة في العديد من الأمراض4، بما في ذلك داخل مجالات أمراض الجهاز الهضمي5،6،الأورام7، واستجواب الخطوط الجوية والأكياس السنخية8، 9-فإنه يمكن تصوير نقطة الرعاية الهيكلية من الأنسجة المريضة باستخدام ألياف بصرية التصوير حزمة، الذي يمر من خلال قناة العامل المنظار السريرية وأشكال الاتصال مع سطح النسيج تصويرها بالفحص المجهري [كنفوكل] المباشر. غير حد واحد أن تظل الحاجة إلى عوامل التباين عامة. ولذلك، استخدام المسابير أمراض محددة، مثل عوامل بكتيرية معينة، يمكن إلى حد كبير توسيع الأداة المساعدة هذه الطريقة بمباشرة تصور البكتيريا في موقع الإصابة المشتبه فيها. وكلاء البصرية توفر مزايا عديدة أكثر من غيرها من التقنيات عن طريق تمكين التصوير في الوقت الحقيقي، وارتفاع القرار مع إمكانية التشخيص. وعلاوة على ذلك، توفر المسابر الضوئية إمكانية الإرسال المتعدد لاستجواب أهداف متعددة، حققت جميع بتكلفة منخفضة نسبيا. عدد من وكلاء الضوئية قيد التطوير لهذا غرض، ولكن بلا لها لم تنفذ بنجاح داخل عيادة10. لدينا تجميع مكتبة مجسات الكيميائية جزيء صغير مع خصوصية تجاه البكتيريا ووضع خط أنابيب سريعة وفعالة لتقييم وظيفة التحقيق للكشف عن الالتهاب الرئوي البكتيري في الموقع11.

لتحديد المرشحين التحقيق المناسبة، قد المتطلبات التالية قبل الاستجواب للتحقيق في السابقين فيفو أنسجة الرئة البشرية بواسطة فكفم: القابلية للذوبان في ط) مائي والثاني) خصوصية والانتقائية لسرعة وضع العلامات سريرياً البكتيريا ذات الصلة، وثالثاً) ارتفاع نسبة الإشارة إلى الضوضاء، ورابعاً) مقاومة للتحلل داخل بيئة الرئة. هذا الأخير كان بتقييم للفيسيولوجيا الغسل السائل (بالف) من المرضى الذين يعانون من متلازمة الضائقة التنفسية الحادة (اردز)، الذي هو شرط أن تتسم ببيئات proteolytic والتهاب في الرئة في وحدة العناية المركزة. وعلاوة على ذلك، كان التحقيقات لمن فلوروفوري مناسبة للكشف عن طريق جهاز كلي تصوير ضوئي سريرياً معتمدة داخل أنسجة الرئة البشرية السنخية.

خط أنابيب لاستجواب كل من هذه المتطلبات على النحو التالي (في كل مرحلة، إلا المسابير التي مرت رحلت إلى التالي): (1) تم تصنيعه مكتبة المسابر يتعين التحقيق فيها؛ (2) كل مسبار تمت إضافة إلى فريق بكتيريا الحية لليزر [كنفوكل] الفحص المجهري (كلسم) لضمان وضع العلامات البكتيرية؛ (3) الانتقائية لوسم البكتيرية على خلايا الثدييات في الثقافات المشتركة مع العَدلات البشرية الأولية قد أنشأها كلسم؛ (4) الاستقرار ووضع العلامات الناجحة من البكتيريا حضور المريض الضائقة بالف مصممة حسب كلسم ومصفوفة بمساعدة الليزر الامتزاز/التأين-وقت الرحلة (استخدام-TOF) “قياس الطيف الكتلي”؛ (5) يتحدد تركيز الأمثل للمرشحين كلسم، كفالة الانتقائية وأبقى على البكتيريا عبر خلايا الثدييات؛ (6) مرشحين تم تصويرها قبل فكفم في تعليق و السابقين فيفو الإنسان التهاب أنسجة الرئة لضمان الاستقرار، وأن كان الإشارة إلى الضوضاء كافية للكشف. يتم وصف الخطوة 6 بالتفصيل ضمن هذا البروتوكول. منهجية للخطوات 1-5 قد ذكر سابقا11.

Protocol

وتم الحصول على أنسجة الرئة البشرية كافة في أعقاب الموافقة المستنيرة وتمت الموافقة على الدراسة من “لجنة الأخلاقيات الإقليمية”. 1-إعداد العينات البيولوجية إعداد تحقيقات تشكل حلاً أسهم 1 ملم لكل مسبار (مثلاً، كالسين صباحا، يو بي أي-3، يو بي أي-10، إلخ) في العقيمة dH2س، استخدام توازن دقيق بثقلها المعصوفه التحقيق في مجمع11. حساب حجم dH2س لإضافة استناداً إلى كتلة وزنه والوزن الجزيئي للتحقيق. إعداد الثقافات البكتيريةملاحظة: لاستخدام هذا الأسلوب، المكوّرات العنقودية الذهبية كسلالة أنموذج. يمكن تحديد أي سلالة بكتيرية مناسبة. يمكن تحديد أي صبغة تجارية أن تسميات البكتيريا مع إثارة مناسبة وأطياف الانبعاث لتسمية إيجابية البكتيريا. حدد مستعمرة واحدة من السلالة البكتيرية المطلوب من صفيحة أجار مرق ليسوجيني (رطل) جديدة باستخدام حلقة عقيمة. تطعيم المستعمرة إلى 10 مل رطل في أنبوب الطرد مركزي 50 مل بغمس نهاية الحلقة في وسائط الإعلام الثقافة. احتضان عند 37 درجة مئوية، 250 دورة في الدقيقة ح 16 (أو بين ليلة وضحاها). تحديد OD595 الثقافة بين عشية وضحاها بإضافة 100 ميليلتر للثقافة بين عشية وضحاها إلى ميليلتر 900 رطل في ومبومو 1 مل. قياس التوجيه التشغيلي في 595 نانومتر (باستخدام ومبومو مع مل 1 رطل فارغة) في جهاز المطياف الضوئي. اضرب OD حصل على 10 للحصول على التوجيه التشغيلي للثقافة بين عشية وضحاها. ثقافة فرعية ثقافة بين عشية وضحاها. القيام بذلك عن طريق ضبط الكثافة البصرية في 595 نانومتر (OD595) إلى 0.1 في 10 مل من رطل جديدة حساب حجم المطلوب من الثقافة بين عشية وضحاها تضاف إلى 10 مل رطل جديدة لضبط OD595 إلى 0.1. احتضان ثقافة عند 37 درجة مئوية، 250 دورة في الدقيقة حتى الثقافة سجل منتصف المرحلة (OD595 0.6-0.8)، تصل إلى ما يقرب من 4 ح. قياس الكثافة البصرية الثقافة (الخطوة 1.2.2) والحصاد 1 × 108 مستعمرة تشكيل وحدات (زيمبابوي) (OD595 ~ 1-1 × 108 زيمبابوي/mL) ثقافة البكتيرية في microtube 1.5 مل (مثلاً، إذا كانت ثقافة البكتيرية OD595 0.6، جمع مل 1.67). الطرد المركزي الثقافة في 10,000 س ز في درجة حرارة الغرفة لمدة 1 دقيقة بيليه البكتيريا. أغسل بيليه مرتين في الفوسفات مخزنة المالحة (PBS) قبل ريسوسبيندينج (بيبيتينج صعودا وهبوطاً بعناية) بيليه في 1 مل برنامج تلفزيوني، سينتريفوجينج كما هو مذكور أعلاه، وتجاهل المادة طافية، وتكرار. الحرص على عدم إزاحة بيليه البكتيرية عند إزالة المادة طافية. ريسوسبيند بيليه النهائي في 1 مل برنامج تلفزيوني.ملاحظة: إعداد العديد من عينات كما هو مطلوب لكل إجراءات وضع العلامات. البروتوكول قد يكون مؤقتاً هنا لتصل إلى ح 1، تليها الخطوة 1.2.5.1 أو 1.2.5.2 أو 1.2.5.3. تلطيخ البكتيريا لتسمية هذه البكتيريا مع كالسين صباحا، إضافة الصبغة إلى تركيز نهائي من 1 ميكرومتر في ثقافة البكتيرية غسلها. احتضان ثقافة مدة 30 دقيقة عند 37 درجة مئوية مع الهز 300 لفة في الدقيقة. أغسل كونتيرستاينيد تعليق البكتيرية في برنامج تلفزيوني 3 مرات بالطرد المركزي كما هو الحال في الخطوة 1.2.4 لإزالة الصبغة الزائدة. ريسوسبيند في 1 مل برنامج تلفزيوني، وتمييع 100 ميليلتر 1:1 في برنامج تلفزيوني للحصول على 200 ميليلتر من OD595 أنا كالسين 0.5 البكتيريا الملون. البروتوكول قد يكون مؤقتاً هنا لتصل إلى ح 1. لتسمية تمييع البكتيريا مع تحقيقات الاختبار (مثلاً، يو بي أي-3 أو يو بي أي-10)، 100 ميليلتر من ثقافة البكتيرية 1:1 في برنامج تلفزيوني للحصول على التطوير التنظيمي595 0.5 في 200 ميليلتر برنامج تلفزيوني. إضافة أما من التحقيقات لتركيز نهائي 10 ميكرون. عكس في microtube عدة مرات لضمان خلط دقيق للبكتيريا والتحقيق.ملاحظة: ينبغي إجراء تصوير فورا بعد إضافة المسبار لتقليد السيناريو السريرية. لإعداد عنصر التحكم OD أونستينيد العينات البكتيرية، ميليلتر 100 تمييع الثقافة 1:1 مع برنامج تلفزيوني للحصول على 200 ميليلتر من أونستينيد عينة595 0.5. إعداد السابقين فيفو أنسجة الرئة البشريةملاحظة: تم الحصول على عينات أنسجة الرئة البشرية من المرضى الذين يخضعون للاستئصال الجراحي لسرطان الرئة. وحصل جميع الأنسجة المستخدمة للتصوير من عينات أنسجة الرئة طبيعية بعيداً عن نمو سرطاني. عينات جديدة من غرفة العمليات والمخزنة في أنابيب microtubes أو أجهزة الطرد المركزي في-80 درجة مئوية حتى الاستخدام. مباشرة قبل التصوير، وإزالة عينة أنسجة الرئة البشرية من الثلاجة على الثلج الجاف. في درجة حرارة الغرفة، السماح للأنسجة بالتحسن قليلاً؛ ما يكفي لتكون شرائح مع مشرط أقسام 1 × 4 مم2 .ملاحظة: مستوى ذوبان الجليد الهامة؛ جمد جداً والأنسجة سوف لا شريحة دون التقطيع، تحسنت جداً والأنسجة اللينة جداً شريحة. استخدام الملقط، وضع أنسجة الرئة البشرية شرائح في الآبار للوحة مسطحة القاع 96-جيدا واضحة زراعة الأنسجة. أي أنسجة الرئة البشرية غير مستخدمة العودة فورا لتخزين الحاويات ومكانه في الثلج الجاف للنقل مرة أخرى للثلاجة-80 درجة مئوية. إضافة 100 ميليلتر برنامج تلفزيوني لكل عينة أنسجة الرئة مع ماصة. استخدام تلميح ماصة لضمان كل الأنسجة المشمولة في برنامج تلفزيوني (ولا عالقة على جدران البئر). وسوف يرتفع قليلاً الأنسجة وقد تعدت. اترك برنامج تلفزيوني على عينة لبضع دقائق للسماح لأي الدم ليتش من الأنسجة في الحل. إزالة جزء كبير من برنامج تلفزيوني قدر الإمكان. قد تمنع الأنسجة نهاية طرف ماصة؛ محاولة زاوية وضع لوحة/نصيحة للحيلولة دون ذلك. “الماصة؛” 100 ميليلتر من أونستينيد، أنا المسمى كالسين، أو اختبار مسبار المسمى البكتيريا لانسجة الرئة التي تحتوي على كل. أيضا إعداد عناصر التحكم مع أنسجة الرئة و 100 ميليلتر PBS. أن هذه الآبار التحكم، يمكن إضافة المسابير دون البكتيريا لقياس أي زيادة في الأسفار الخلفية و/أو التنشيط غير محددة للتحقيق بأنسجة الرئة وحدها. وينبغي أيضا إدراج جيدا مع أنسجة الرئة وبرنامج تلفزيوني. 2-التصوير مع الجهاز كلي مع فكفم قم بإعداد الجهاز كليملاحظة: إعداد نظام كلي 20 دقيقة قبل المعايرة للسماح بالليزر لالاحماء. اضغط تشغيل/إيقاف تشغيل التبديل على الجزء الخلفي المحول للنظام وقم بتشغيل الكمبيوتر المعين. اضغط على زر تشغيل/إيقاف في الجزء الأمامي الليزر المسح الضوئي وحدة (LSU). تأكيد ظهور الضوء الأخضر، مشيراً إلى أنه تم تشغيل الوحدة. انقر نقراً مزدوجاً فوق رمز برنامج كلي. أدخل تفاصيل تسجيل الدخول والانتظار لوحدة خدمات المتعلمين لتهيئة (10-30 ثانية). للاستخدام من جديد فكفم التصوير الألياف، ضروري التثبيت مع مؤتمر نزع السلاح التي تم توفيرها. إدراج قرص التثبيت المضغوط في محرك الأقراص المضغوطة جهاز الكمبيوتر واتبع التعليمات التي تظهر على الشاشة. قم بتنظيف وحدة موصل الألياف التصوير فكفم مع ألياف بصرية أكثر نظافة. فرك الموصل الموجود على الشريط التنظيف في حركة إلى الأمام لإزالة أي غبار/التراب. انزع الغطاء الأصفر واقية من الجزء الأمامي من وحدة خدمات المتعلمين. إعداد لوحة الوصل LSU بتدوير المحور الفضة المضادة اتجاه عقارب الساعة بلطف حتى يتوقف. إدخال موصل الألياف التصوير فكفم في لوحة الوصل مع الجانب المسطح من الموصل التي تواجه صعودا. عقد الألياف في مكان وتدوير المحور فضة عقارب الساعة حتى تستقر مرتين. إتمام الاتصال بتدوير المحور فضة عقارب الساعة قبل زيادة 45 درجة.ملاحظة: إذا لم يتم التعرف الألياف، تحقق من أنه تم تثبيت فكفم التصوير الألياف ومتصلة في الاتجاه الصحيح. اتبع الإرشادات التي سوف المنبثقة لإكمال فكفم التصوير المعايرة الألياف. هناك ثلاث خطوات: (1) فكفم التصوير الألياف الاختبار (الخطوات 2.1.7-2.1.8)، (2) خلفية اقتناء (الخطوة 2.1.9)، (3) الألياف الكشف (الخطوة 2.1.10). اضغط على زر ‘ابدأ الليزر’ على الشاشة. سيقوم المركز الليزر. حدد قارورة جديدة (أصفر: معايرة؛ أحمر: نظيفة؛ والأزرق: شطف) من المعايرة كيت واتبع الإرشادات التي تظهر على الشاشة: وضع نهاية فكفم تصوير الألياف إلى القنينة الصفراء القاصي ومشاهدة للزيادة في الأسفار على الشاشة، ثم ضع نصيحة الألياف إلى القنينة الحمراء (بدون إثارة). الانتظار للأسفار (كما هو موضح على شاشة الكمبيوتر) لتختفي. وأخيراً شطف نصيحة الألياف في القنينة الأزرق.ملاحظة: إذا لم تختفي الأسفار، وتنظيف الألياف التصوير فكفم مع 8 ٪ ح2س2 وعدسة تنظيف الأنسجة وتبدأ مرة أخرى. كرر هذه العملية حتى يتم الحصول على نتائج مرضية (جودة الصورة واضحة وجلية لا علامات من التراب). ضع فكفم التصوير الألياف إلى القنينة الأزرق. اضغط على ‘ابدأ الليزر’ تليها ‘حساب’ عندما يصبح هذا خيار. ضع فكفم التصوير الألياف إلى القنينة الصفراء. اضغط على ‘ابدأ الليزر’ تليها ‘حساب’ عندما يصبح هذا خيار. أثناء المعايرة التلقائية، تنظيف نهاية فكفم تصوير الألياف عن طريق وضع في قنينة حمراء للقاصي > 10 ق، تليها القنينة الأزرق > 4 s، كما ورد في البرنامج. جمع البيانات مع كلي بعد الإعداد، سيتم فتح نافذة لتحديد موقع التخزين وبادئة الملف. حدد المجلد الذي تريده لتخزين البيانات، واسم البادئة تبعاً لذلك. ضع دواسات القدم بحيث أنها يمكن الوصول إليها بسهولة من قبل المشغل. الدواسة اليسرى: ليزر/إيقاف التشغيل؛ مركز الدواسة: وقفه؛ دواسة الحق: السجل/إيقاف.ملاحظة: عناصر تحكم الليزر ويمكن الاطلاع أيضا من خلال عناصر التحكم التي تظهر على الشاشة. انقر فوق ‘ابدأ’ التي تظهر على الشاشة، أو اضغط على دواسة القدم اليسرى لتشغيل الليزر. وهذا البدء في اقتناء والحصول على الصور باستخدام طاقة الليزر 100% ومعدل الإطارات من الإطارات 12/s (الإعدادات الافتراضية).ملاحظة: للتطبيقات الأخرى، ويمكن تغيير هذه الإعدادات على الشاشة إذا لزم الأمر، اعتماداً على نوع العينة. صورة كل من العينات البكتيرية تعليق. إدراج نهاية القاصي من الألياف التصوير فكفم ونقل الألياف ببطء من خلال التعليق استجواب العينة. تسجيل الفيديو من أي طول (تصل إلى 10 دقيقة) بالضغط على دواسة القدم اليمنى أو تحديد عناصر السجل التي تظهر على الشاشة، كما الألياف يتحرك ببطء حول العينة. تنظيف نهاية القاصي من الألياف فكفم التصوير مع 8 ٪ ح2س2 وعدسة تنظيف الأنسجة بين العينات.ملاحظة: أطوال الفيديو نموذجية من 10-30 ثانية كافية للتصوير في المختبر . صورة كل من عينات أنسجة الرئة. إدراج نهاية القاصي فكفم التصوير الألياف في العينة، وضمان أن يتم إجراء اتصالات مباشرة بين نهاية الألياف والأنسجة. تحرك بلطف نهاية الألياف التصوير حول استجواب العينة.ملاحظة: رفع نهاية الألياف بعيداً عن الأنسجة إلى إزالة الأنسجة من الطائرة التنسيق؛ ومع ذلك، قد استخدام هذا لصورة البكتيريا المسماة بعدم التقيد بالانسجة. تسجيل الفيديو من أي طول (تصل إلى 10 دقيقة) بالضغط على دواسة القدم اليمنى أو تحديد عناصر السجل التي تظهر على الشاشة، كما الألياف يتحرك ببطء حول العينة.ملاحظة: عادة، أطوال الفيديو من 30 s تكفي لتصوير السابقين فيفو في الأنسجة. تنظيف نهاية القاصي من الألياف فكفم التصوير بعدسة تنظيف الأنسجة و 8% H2O2 بين العينات. إيقاف تشغيل النظام إيقاف الليزر عن طريق الضغط على دواسة القدم اليسرى، أو بالنقر زر على الشاشة. قطع الألياف التصوير فكفم من الجهاز كلي بتحول محور LSU الفضة الفيلتر حتى يتوقف. إزالة فكفم التصوير الألياف من مركز خدمات المتعلمين بلطف سحب موصل الألياف من وحدة خدمات المتعلمين. تنظيف وتطهير فكفم الألياف التصوير مع 8 ٪ ح2س2 وعدسة تنظيف الأنسجة. العودة أغطية واقية لنهاية الدانية من الألياف التصوير فكفم والجزء الأمامي من وحدة خدمات المتعلمين. وضع الألياف برفق في المربع تخزين. إغلاق البيانات التقاط البرامج ونسخ أي ملفات تم حفظها إلى جهاز USB خارجي. إيقاف تشغيل الكمبيوتر وإيقاف تشغيل خدمات المتعلمين الجهاز بالضغط على اللوحة الأمامية في الإدخال/الإخراج ل 3 ق حتى يختفي الضوء الأخضر. التخلص من أنسجة الرئة البشرية والبكتيريا وفقا للوائح المحلية. 3-بيانات التحليل افتح البرنامج واستيراد الملفات للتحليل بتحديد الدليل المناسب على جهاز الكمبيوتر من خلال الرمز ‘الانتقال إلى’ في لوحة معلومات البرنامج. وبدلاً من ذلك، يمكن سحب الملفات وسقط في لوحة معلومات البرنامج. انقر نقراً مزدوجاً فوق كل ملف فيديو لفتحها. سوف تلعب أشرطة الفيديو تلقائياً مع جدول البحث لون محسن (طرفية) وضبط جدول الألوان. قم بتعطيل شدة التلقائية التحجيم، عن طريق النقر على زر العصا فوق شريط مقياس كثافة. تم تعطيل الميزة عندما يكون هناك لا التظليل الأسود حول الزر.ملاحظة: قياس كثافة التلقائي يجب تعطيل للحيلولة دون تعزيز التباين المستمر في جميع أنحاء كل الفيديو، مما يجعل من المستحيل لمقارنة وتحليل أشرطة الفيديو من نفس مجموعة البيانات. تحديد كثافة المطلوب القياس عن طريق تحريك أشرطة الحد الأدنى والحد الأقصى لإعطاء تباين أفضل. استخدام أداة الرسم البياني عند تحديد كثافة القياس لضمان أوسع نطاق ديناميكي يتم التقاطها.ملاحظة: تأكد من أن النطاق الديناميكي أن الصور غير المشبعة (أي الحد من المناطق البيضاء من الصورة، التي تشير إلى التشبع)، حتى أن لم غاب عن ميزات كثافة منخفضة. بمجرد تحقق القياس المطلوب، حق انقر فوق زر القائمة المنسدلة في عداد ‘الافتراضية (الأخضر)’. حدد هذا الخيار لحفظ طرفية المستعملين المحليين. حفظ طرفية المستعملين المحليين إلى موقع المطلوب. كل منا للآخر الفيديو ضمن مجموعة البيانات، تطبيق نفس طرفية المستعملين المحليين عن طريق النقر فوق القائمة المنسدلة ‘افتراضي (الأخضر)’ الحق وحدد ‘”تحميل طرفية”‘. حدد الملف المناسب لتطبيق متسقة كثافة القياس لجميع أشرطة الفيديو داخل dataset. تصدير ملفات الفيديو المجهزة بالنقر فوق الزر ‘بكرة الفيلم’. حدد تنسيق الفيديو المطلوب، مثل ‘لأغراض العرض’، الذي سوف ينتج ملف ميلا في الغالون. اضغط ‘تصدير’ واختيار موقع الملف حفظ ملف الفيديو. يمكن تصدير لقطات إطارات واحدة بالنقر فوق الزر ‘الكاميرا’. فمن الممكن لحفظ ملف.jpg أو.bmp أو.png. اختر الوجهة ملف واضغط على حفظ.ملاحظة: الفيديو يمكن ثم استيرادها إلى أي برنامج لإعداد العروض التقديمية أو مزيد من التحديد الكمي. هي تصور البكتيريا المسماة كالنقاط الخضراء ‘تطرف’ في شريط الفيديو. بنية أنسجة الرئة سيتضح كخيوط نيون مرتبة، مع مساحة السنخية التي تظهر سوداء.

Representative Results

في هذه الدراسة، وقد أظهرنا أسلوب للسريع-فحص رواية المجسات الخاصة بالبكتيريا في السابقين فيفو الرئة السنخية بشرية أنسجة نموذجا للإصابة باستخدام جهاز كلي سريرياً معتمدة. كلي من فكفم أيضا مناسبة للحصول على المعلومات الهيكلية داخل الرئة القاصي، كما هذه المنطقة (بسبب وفرة عالية من الايلاستين والكولاجين) بطبيعة الحال الفلورية العالية عندما متحمس مع 488 نانومتر ليزر8. على العكس من ذلك، لا فلوريس المساحة السنخية، وعلى هذا النحو تمكن عالي التباين بين بنية الأنسجة والفضاء الجوي أن تصور (الشكل 1). الإضافة للأمراض المتصلة بتحقيقات أو عوامل التباين، مثل المجسات الخاصة بالبكتيريا وينبغي تمكين المعلومات الفنية حول عمليات المرض يمكن الحصول عليها في الوقت الحقيقي. التي وصفناها سابقا التوليف والفرز الأولية في المختبر من مكتبة خاصة بالبكتيريا تحقيقات11؛ حيث البكتيريا-خصوصية، عازمة الاستقرار proteolytic والاحتفاظ بها داخل الغشاء البكتيري على مر الزمن. تحقيق الخاصة بالبكتيريا واعدة (يو بي أي-10) حددت ضمن الدراسة، فضلا عن واحدة التي أظهرت سوء الاحتفاظ داخل غشاء الخلية البكتيرية (يو بي أي-3). وقورنت هذه إلى عنصر تحكم كونتيرستينينج التجارية (كالسين ص) الذي تم استخدامه للمسمى المذهبة س.. أونستينيد، كالسين صباحا، يو بي أي-3، والمسمى في المذهبة س. يو بي أي-10 تم تصويرها في تعليق قبل فكفم 100% 488 نانومتر الليزر الطاقة ومعدل إطار 12 إطارات/ثانية (الشكل 2). حيث تم تصويرها البكتيريا غير المسماة في برنامج تلفزيوني، كان من الممكن اكتشاف لا إشارة الفلورسنت. وهذا على النقيض عندما تم تصويرها البكتيريا المسماة. حيث تم تصويرها المعلقات البكتيرية مع يو بي أي-3 أو يو بي أي-10 من فكفم، كان من الواضح أن الأسفار الخلفية العامة للحل كانت مرتفعة مقارنة ببرنامج تلفزيوني فقط عناصر التحكم، وهذا يرجع إلى أن بنك دبي الوطني (fluorophore المسبار) تنبعث منها كمية صغيرة من إشارة fluorescence في المحلول، ولكن النقاط الشروريه مشرق تكون واضحة للعيان في جميع أنحاء الحل، دون الحاجة لخطوة غسيل. وهذا سبب زيادة في الأسفار الإشارات المنبعثة من NDB في بيئة قطبية أي، الغشاء الجرثومي. كالسين صباحا ليس تحقيقا أكتيفاتابل، حيث كان المطلوب خطوة غسيل بعد تلطيخ البكتيريا لإزالة الخلفية الفلورية العالية للتحقيق غير منضم في الحل. مثل يو بي أي-3 ويو بي أي-10 تم اكتشاف المسماة البكتيريا، البكتيريا المسماة مع كالسين صباحا في حل من فكفم كالنقاط الشروريه الخضراء الزاهية. كما يتم جمع البيانات في تنسيق الفيديو، تظهر هذه النقاط ‘وميض’ أنها تتحرك بين النوى والخروج من التركيز، سمة مميزة للتصوير البكتيريا المسماة بهذا الأسلوب. كانت البكتيريا المسماة فيما بعد إضافة إلى الشرائح الصغيرة السابقين فيفو أنسجة الرئة البشرية وتصويرها مرة أخرى من فكفم (الشكل 3). حيث تمت إضافة برنامج تلفزيوني أو غير المسماة المذهبة س. فقط لانسجة الرئة، اكتشفت فقط بنية أوتوفلوريسسينت أنسجة الرئة (ينظر إليه كخيوط خضراء مشرقة من الكولاجين والايلاستين والمناطق المظلمة من الفضاء السنخية). لم يتم اكتشاف لا النقاط الشروريه لهذه الظروف تحكم. وبالمثل، كان تصور الرئة فقط أنسجة الهيكل (وليس النقاط الشروريه) للشرط أنسجة الرئة المكوّرات س. بالإضافة إلى يو بي أي-3؛ مشيراً إلى أن هذا التحقيق لم تقرر الإبقاء على ستابلي داخل الخلية البكتيريا الغشاء أي، أنه تم غسلها و/أو المتدهورة حضور الإنزيمات proteolytic الأصلية داخل أنسجة الرئة (كما تبين سابقا11). بيد أن النقاط الشروريه الزاهية كانت مرئية في كلا كالسين صباحا المسمى عينة المذهبة س. مراقبة إيجابية، ومع التحقيق الخاصة بالبكتيريا الأكثر تبشيرا بالنجاح عينة (يو بي أي-10) S. aureus . وكانت النقاط ‘طرفه’ مرئية على الرغم من الأنسجة القوية أوتوفلوريسسينسي (الشكل 3). ومن ثم، النتائج التي توصلت إليها فكفم بالتزامن مع المختبر قبل فحص فريق التحقيقات الخاصة بالبكتيريا كلسم، وأظهر أسلوب كشف ذات صلة سريرياً للتصوير العدوى في الوقت الحقيقي. أن تثبت النتائج المعروضة هنا الرئة نظام جهاز مناسب للتصوير بواسطة فكفم سبب لها أوتوفلوريسسينسي المميزة. هياكل مميزة مشرقة تسمح للمشغل كلي لتحديد أن كانوا في الفضاء السنخية. وتوفر هذه المناطق، مقترنة بالحويصلات السنخية الظلام خلفية مثالية للتصوير البكتيريا المسماة فلوريسسينتلي مع التباين العالي. على الرغم من أن الكشف عن البكتيريا التي قدمت ضمن هذه الدراسة يتحدد نوعيا بتصور النقاط الشروريه الزاهية، قد يكون من الممكن لقياس عدد النقاط الشروريه الإطار باستخدام برمجيات ثانوية من أجل المزيد من تميز التحقيق في المكتبات. رقم 1: صورة ثابتة لانسجة الرئة البشرية أوتوفلوريسسينسي. صورة اندوميكروسكوبي (كلي) [كنفوكل] ليزر السابقين فيفو أنسجة الرئة البشرية استخدام مجهرية الأسفار [كنفوكل] فيبيريد (فكفم)، في 488 نانومتر الإثارة والقوة الليزر 100% وإطارات 12/س الايلاستين والكولاجين الفلورية العالية (false اللون الأخضر)، بينما الفضاء السنخية ليس، وتظهر كمناطق سوداء. وقد تم تعديل هذا الرقم من أكرم وآخرون. 11 الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم- رقم 2: الليزر [كنفوكل] اندوميكروسكوبي (كلي) الصورة المسماة المذهبة س. في تعليق- فيبيريد fluorescence [كنفوكل] مجهرية (فكفم) تم استخدامه للصورة البكتيريا المسماة مسبقاً، في 488 نانومتر الإثارة والقوة الليزر 100% وإطارات 12/لابيليد س. تظهر البكتيريا كنقط الشروريه الفلورية العالية (أخضر اللون كاذبة). وقد تم تعديل هذا الرقم من أكرم وآخرون. 11 الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-  الشكل 3: الليزر [كنفوكل] اندوميكروسكوبي (كلي) صورة السابقين فيفو أنسجة الرئة البشرية مع المسماة المذهبة س. فيبيريد fluorescence [كنفوكل] مجهرية (فكفم) تم استخدامه للصورة السابقين فيفو أنسجة الرئة البشرية والمسمى S. aureus، 488 نانومتر الإثارة وطاقة الليزر 100%، والبكتيريا Labeled إطارات/س 12 تظهر كنقط الشروريه الفلورية العالية (ملون كاذبة الأخضر) ضمن العينة أنسجة الرئة عندما وصفت مع كالسين صباحا أو يو بي أي-10. ويلاحظ تباين أعلى حيث يتم تصويرها البكتيريا داخل الفضاء السنخية. وقد تم تعديل هذا الرقم من أكرم وآخرون. 11 الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-  

Discussion

التهابات الجهاز التنفسي السفلي وتستأثر الثانية أعلى عبء المرض على الصعيد العالمي12،13، وكبيرة في ارتفاع في عدد الإصابات يعزى إلى البكتيريا المقاومة لمضادات الميكروبات تم الإبلاغ عن14. ويظل الالتهاب الرئوي سبب شائع للعلاج في المستشفيات. في وحدة العناية المركزة، وضع الالتهاب الرئوي يتفاقم الشك التشخيص والمقترنة معدل وفيات مرتفعة للغاية15. خلال اندلاع الالتهاب الرئوي، تتكاثر البكتيريا داخل الفضاء السنخية الرئوية البعيدة، منطقة غير معقمة نسبيا، مع الحد الأدنى الحجمية في الصحة.

يصف هذا الأسلوب مرحلة متأخرة نسبيا السابقين فيفو التحقق من الصحة الخاصة بالبكتيريا الضوئية التصوير تحقيقات11، ولكن التصميم، والتوليف، ومسبار التقييم قبل البدء في هذه الخطوة التحقق من صحة أمر حتمي، كما هو موضح سابقا11 .

كلي هو أسلوب سريرية ناشئة لاستجواب المرض الدول في الموقع في الوقت الحقيقي. يوفر العديد من المزايا على التقنيات التقليدية للتحقيق في الاشتباه في علم الأمراض الرئوية، قد تنطوي خزعة وجمع السائل الغسل. الخزعات الغازية ويمكن أن يسبب الاعتلال والوفيات في المرضى التهوية، والسوائل التي تم جمعها الغسل غالباً ملوثة بالبكتيريا من الخطوط الجوية العليا. استخدام كلي في الكشف عن الالتهاب الرئوي إلى حد ما محدودة نظراً لتوافر سوء تصوير متوافقة يسبر التي قد توفر المعلومات الفنية للمرض، وعلى الرغم من العديد من الجهود المتضافرة10. الجمع بين كلي مع وكلاء الضوئية يفتح آفاقاً لتشخيص الالتهاب الرئوي أسرع وأقل إينفاسيفيلي بالمقارنة مع الممارسة القياسية الحالية.

الخطوات الأساسية لهذا البروتوكول في إعداد العينات وإعداد منهاج كلي. الحصول على الأنسجة البشرية ذات الصلة بتطبيق السريرية النهائية أيضا هامة، مثل أنسجة الرئة البشرية كما هو موضح في هذه الدراسة. من الضروري استخدام الأنسجة البشرية نظراً لمدى أوتوفلوريسسينسي الأنسجة يظهر الاختلاف الكبير بين الأنواع، وقد يضلل ذا حساسية البكتيريا-التحقيق يجري تصويرها. بالإضافة إلى ذلك، من الضروري الحصول على الأخلاق لاسترجاع واستخدام أنسجة الرئة البشرية. من التقنية المستوى الصحيح، والتنظيف، مرفق الألياف التصوير التصوير LSU منصة، والمعايرة أمر ضروري لقرار جيد وتصوير متسقة، كما يتمثل في ضمان يتم إضافة أرقام مكافئة من البكتيريا لكل عينة أنسجة الرئة. لتوسيع مدى فائدة هذا الأسلوب لفحص لوحات تحقيقات، الضروري تكرار الإجراء مع طائفة من مسببات الأمراض، مثل تلك التي يحتمل أن تكون العوامل المسببة للالتهاب الرئوي.

الحد الأكبر من هذا الأسلوب أن الجهاز كلي سريرياً المعتمدة ليزر واحد فقط (488 نانومتر). ولذلك، اختيار فلوروفوري لتصميم المسبار حاليا محدودة للاستخدام مع هذا النظام، ولو وافق سريرياً لون واحد توجد الأجهزة مع أطوال موجية الإثارة 660 نانومتر والقريبة من الأشعة تحت الحمراء. مرغوب فيه للغاية أن يكون خط ليزر ثاني تنفذ داخل نفس الجهاز لتمكين تحقيق توضع مع fluorophore طيفيا متميزة لتحسين حساسية البكتيريا مسبار فوق مستوى أوتوفلوريسسينسي الأنسجة. بينما اللون المزدوج كلي الأجهزة قيد التطوير، أما إقرارها لا سريرياً و/أو تكاليفها هو كبير16.

كلي في المختبر باستخدام البكتيريا المسببة للأمراض و السابقين فيفو أنسجة الرئة البشرية إلى تحقيقات محتملة الشاشة يسد الفجوة بين التقنيات التقليدية في المختبر مثل التدفق الخلوي وكلسم وجدوى وفائدة سريرية. يتيح هذه الخطوة الثقة عند اختيار مركبات واعدة للمضي قدما أن تقترن بكلي السريرية التصوير؛ وسوف توفر إشارة إلى ما إذا كان التحقيق تم اختبارها يحافظ على خصوصية المستهدفة، أو يوضح أي خارج الهدف وضع العلامات، مثل ربط مباشرة إلى الأنسجة، أو يظهر عدم الاستقرار مع المضيف الإنزيمات بروتيوليتيك. أنه سيكون من المناسب لإضافة كل من المسابر أكتيفاتابلي مباشرة إلى عينات من أنسجة الرئة البشرية بالإضافة إلى البكتيريا، لتوصيف كامل سرعة المسبار ملزمة والتنشيط في الوقت الحقيقي.

ونحن نعتقد أن لدينا خط أنابيب لسرعة فحص رواية المجسات الخاصة بالبكتيريا لتقييم إمكانياتها لتصوير داخل الرئة القاصي من المرضى سيؤدي إلى الترجمة أسرع بكثير للعيادة. هذا إلى حد كبير لأنه يمكن أن يتم تسليم التحقيق الخاصة بالبكتيريا محلياً داخل الرئة عن طريق قسطرة إدراجه أسفل قناة العامل الفحص، بمعنى أن ميكرودوسي (< 100 ميكروغرام) يمكن أن يتم تسليم المبالغ. ولذلك، تقديم المنهجية وبيوديستريبوشن في المجمع ليست مصدر قلق، كما الحال بالنسبة للعديد من الأهداف العدوى الأخرى داخل الجسم، أو مع التصوير النووي. وعلاوة على ذلك، تقديم التحقيق التصوير في جرعة صغيرة يقلل من خطر السمية المتعلقة بالمضاعفات (على الرغم من أن الفحص سمية سيكون مطلوباً للترجمة). بعد تقطير للتحقيق، يمكن استبدال القسطرة ثم بالألياف فكفم والمنطقة نفسها في الرئة استجوبهم كلي، بنفس الطريقة وقد أجرينا ضمن هذا الأسلوب. ينبغي أن يجري تصوير سريعاً بعد التثبيت للتحقيق قبل التحقيق يجرف بتركيزات غير قابلة للكشف.

من المهم أيضا أن نلاحظ أن الفحص لتحديد المرض لا ينبغي أن تقتصر على العوامل البكتيرية-تصوير تحقيقات بهذا الأسلوب، ولكن يمكن أن يمتد أيضا إلى التحقق من إجراء تحقيقات مع أهداف بديلة، مثل التهاب. ينبغي أن يكون هذا النهج أيضا قابلة للتكيف لمواقع أخرى المرض داخل الجسم حيث جائز تصوير عن طريق فكفم.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

نود أن نشكر الهندسة ومجلس بحوث العلوم الفيزيائية (EPSRC، المملكة المتحدة) التعاون في ميدان البحوث المتعددة التخصصات منحة الجيش الشعبي/K03197X/1، وزارة الصحة ومؤسسة ويلكوم ترست عن طريق صندوق تحدي الابتكار الصحة (هيكف) . الرقم المرجعي للتمويل: 0510-069.

Materials

1-14 Microfuge SciQuip 90616 Small benchtop microcentrifuge
96-well plate Corning 3370 Assay plate
Calcein AM Sigma Aldrich 17783  Commercial fluorescent dye
Cellvizio 488 nm Research CLE Mauna Kea Technologies LC-0001-488 Confocal laser endomicroscopy device
Cletop-S Cletop 14110601 Fibre cleaner
Eppendorf (1.5 mL) Eppendorf 30120086 1.5 mL microfuge tube
Eppendorf Research Plus Pipettes Fisher Scientific 11568663 Micro pipettes
Falcon tube (50 mL) Scientific Lab Supplies 352070 50 ml centrifugation tube
Gibco Phosphate Buffered Saline Thermo Fisher Scientific 10010023 PBS – wash media
IC-Viewer Mauna Kea Technologies LW-0001 Data collection and processing software for the research CellVizio 488 nm system
Incu-Shake midi Sciquip SQ-4020 Floor standing shaking incubator
Lysogeny Broth  Sigma Aldrich (Miller) L3522 LB Growth media for S. aureus
non-standard research AlveoFlex 488 nm Mauna Kea Technologies MP-0002-AF3 Fibred confocal fluorescence microscopy fibre
Quanti Kit 488 nm Mauna Kea Technologies LQ-0005 Calibration kit for the CellVizio 488 system
S. aureus ATCC 25923 ATCC 25923 Bacterial strain used in this study
Semi-micro spectrophotometry cuvette Sigma Aldrich  C5416-100EA For spectrophotometry 
Thermomixer comfort Eppendorf 41102422 Benchtop heater with shaking
UV 1101 Biotech photometer Biochrom WPA Spectrophotometer

References

  1. Tackling drug-resistant infections globally: final report and recommendations. London: H M Government/Wellcome Trust Available from: https://amr-review.org/sites/default/files/160518_Final%20paper_with%20cover.pdf (2016)
  2. Caliendo, A. M., et al. Better Tests, Better Care: Improved Diagnostics for Infectious Diseases. Clin. Infect. Dis. 57, 139-170 (2013).
  3. Zumla, A., et al. Rapid point of care diagnostic tests for viral and bacterial respiratory tract infections-needs, advances, and future prospects. Lancet Infect. Dis. 14 (11), 1123-1135 (2014).
  4. Neumann, H., Kiesslich, R. . Yamada’s Textbook of Gastroent. , 2944-2949 (2015).
  5. Chauhan, S. S., et al. Confocal laser endomicroscopy. Gastrointest Endosc. 80 (6), 928-938 (2014).
  6. Goetz, M., Malek, N. P., Kiesslich, R. Microscopic imaging in endoscopy: endomicroscopy and endocytoscopy. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 11 (1), 11-18 (2014).
  7. Abbaci, M., et al. Confocal laser endomicroscopy for non-invasive head and neck cancer imaging: A comprehensive review. Oral Oncol. 50 (8), 711-716 (2014).
  8. Thiberville, L., et al. Human in vivo fluorescence microimaging of the alveolar ducts and sacs during bronchoscopy. Eur Respir J. 33, (2009).
  9. Thiberville, L., et al. Confocal fluorescence endomicroscopy of the human airways. Proc Am Thorac Soc. 6 (5), 444-449 (2009).
  10. Mills, B., Bradley, M., Dhaliwal, K. Optical imaging of bacterial infections. Clin. Transl. Imaging. 4 (3), 163-174 (2016).
  11. Akram, A. R., et al. A labelled-ubiquicidin antimicrobial peptide for immediate in situ optical detection of live bacteria in human alveolar lung tissue. Chem. Sci. 6 (12), 6971-6979 (2015).
  12. Dickson, R. P., Erb-Downward, J. R., Huffnagle, G. B. Towards an ecology of the lung: new conceptual models of pulmonary microbiology and pneumonia pathogenesis. Lancet Respir Med. 2 (3), 238-246 (2014).
  13. Lozano, R., et al. Global and regional mortality from 235 causes of death for 20 age groups in 1990 and 2010: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2010. Lancet. 380 (9859), 2095-2128 (2012).
  14. Magiorakos, A. P., et al. The rise of carbapenem resistance in Europe: just the tip of the iceberg. Antimicrob Resist Infect Control. 2 (1), 6 (2013).
  15. Chastre, J., Fagon, J. -. Y. Ventilator-associated Pneumonia. Am. J. Respir Crit Care Med. 165 (7), 867-903 (2002).
  16. Krstajić, N., et al. Two-color widefield fluorescence microendoscopy enables multiplexed molecular imaging in the alveolar space of human lung tissue. J Biomed Opt. 21 (4), 046009-046009 (2016).

Play Video

Cite This Article
Mills, B., Akram, A. R., Scholefield, E., Bradley, M., Dhaliwal, K. Optical Screening of Novel Bacteria-specific Probes on Ex Vivo Human Lung Tissue by Confocal Laser Endomicroscopy. J. Vis. Exp. (129), e56284, doi:10.3791/56284 (2017).

View Video