Summary
우리는 비대칭 수용체 - 패턴 기판에서 셀을 회전 궤도를 관찰하고 분석하기 위해 프로토콜을 설명합니다. 결과 데이터는 레이블이없는 세포 분리 및 분석을위한 수용체 - 패턴 기판의 엔지니어링하는 데 유용합니다.
Abstract
비대칭 수용체 패턴에 압연에 의해 흐름에 직교 세포의 측면 변위는 세포 1 라벨이없는 분리 및 분석을위한 새로운 장치의 개발을위한 기회를 제공합니다. 이러한 장치는 지속적인 흐름 분리, 또는 다른 셀 또는 phenotypes 수용체 표현의 수준을 구별하기 접착력을 조절 수용체 패턴 측면 변위를 사용할 수 있습니다. 수용체 - 패턴 기판의 셀 압연 궤도의 본질을 이해하는 것은 기판과 같은 장치의 설계 기술이 필요합니다.
여기, 우리는 세포 압연 접착력 2를 지원 비대칭 수용체 패턴에 셀 압연의 탄도를 연구를위한 프로토콜을 보여줍니다. P - selectin 수용체의 잘 정의된, μm의 규모 패턴이 흐름 챔버에 통합되었습니다 골드 코팅 슬라이드에 microcontact 인쇄를 사용하여 가공되었습니다. PSGL - 1 리간드 3 표현 HL60 세포 무늬 라인의 들판을 가로질러 거듭하고 거꾸로 명시야 현미경에 시각되었습니다. 세포는 측면 편향 1 결과 패턴의 경사 가장자리를 따라 굴러 및 추적. 각 세포는 일반적으로 패턴 가장자리를 따라 일정한 거리 (모서리 추적 길이로 정의)를 압연 가장자리에서 분리하고, 다운 스트림 패턴 reattached. 이 분리가 어려운 흐름 챔버의 출구 입구에서 세포의 전체 궤적을 추적할 수 있습니다 있지만, 입자 추적 소프트웨어는 그들이 하나의 수용체에 이동하는 때 시간 동안 세포의 압연의 탄도를 분석하고 항복하는 데 사용된 - 패턴 라인. 궤도는 다음 셀 롤링 판매율과 다른 패턴으로 각 셀의 가장자리 추적 길이의 배포판을 얻기 위해 조사되었다.
이 프로토콜은 수용체 패턴에 세포 회전 궤도를 quantifying과 패턴 각도 및 전단 응력 등이 엔지니어링 매개 변수를 관련된 유용합니다. 이러한 데이터는 레이블이없는 세포 분리 및 분석을위한 microfluidic 장치의 설계에 유용합니다.
Protocol
1. 롤링 HL60 세포
1.1. 문양의 기판 제작.
- 골드 코팅 유리 슬라이드에 PEG 분자의 자기 조립 monolayers을 (샘스) 교체하기 위해 microcontact 인쇄 (μCP) 4-7 사용 : α = 10의 경사 각도와 수용체의 패턴을 정의 microcontact 인쇄 polydimethylsiloxane (PDMS) 우표를 조작 SU - 8 성형 공정에 의해 °. 20 분 피라 냐는 물고 기지 너한테 솔루션 (황산의 혼합 3시 1분 30 % 과산화수소로)와 금 표면을 청소하고 사용하기 전에 24.5 ° C에서 풍부한 디 물로 표면을 씻어. 에탄올의 5mM PEG 솔루션 잉크 PDMS 스탬프를. 20 분 동안 공중에 우표를 건조시킵니다. 부드럽게 40 초에 대한 황금의 표면에 도장을 넣고 금 표면과 스탬프 사이 좋은 연락 방법이 있는지 확인하십시오. 초과 압력이 필요하지 않습니다. 에탄올로 표면을 씻어 N 2의 흐름에 따라 그것을 건조.
- 24.5에서 3 시간 동안 재관류 챔버 (전자 현미경 과학)를 사용 ° C 패턴 P - selectin과 함께 남아있는 지역. P - selectin 솔루션 (15 μg / DPBS에 ML) 내에 기판을 품어 풍부한 DPBS로 표면을 씻어.
- Backfill 1 H를위한 BSA (DPBS 1 MG / ML)로 표면이 아닌 특정 상호 작용을 차단합니다. 풍부한 DPBS로 표면을 씻어.
1.2. 세포는 흐름 회의소에서 실험 롤링.
- 직사각형 흐름 챔버의 패턴 표면을 통해 HL60 세포 (~ 10 5 셀 / ML (); 폭 W = 1.0 cm, 길이 = 6cm, Glycotech, Inc의 높이 H = 0.0127 cm)의 정지를 흐름 24.5에서 ° C. 0.5 dyn / cm 2 (~ 0.05 PA) 주변에 대응하는 전단 응력과 75 μL / 분 유량을 생성하기 위해 주사기 펌프 (세계 정밀 계측기, SP230IW)를 사용합니다. τ 비행기 Poiseuille 흐름 방정식 판매량 유량입니다 Q μ는 동점도 (0.001002 아빠들)입니다 τ는 = 6μQ/wh 2를 사용하여 전단 응력을 계산, W는 흐름 챔버의 넓이이며, H는의 높이입니다 흐름 챔버.
- 300 기간이 일반적으로 초당 1 프레임의 속도로, 4를 사용하여 접착제 P - selectin 기판과 상호 작용을 압연 HL60 세포를 기록하기 위해 장착된 카메라 (Andor iXon 885) × 목적으로 거꾸로 현미경 (니콘 TE2000 - U)를 사용하여 S. 각 전단 응력의 크기와 패턴 경사 각도 세 독립적인 실험을 수행합니다. 각 실험에서 얻은 평균 값을 의미 및 표준 편차로 제시 데이터입니다.
- 데이터 분석.
패턴 라인 가장자리를 따라 트랙을 생성하는 프리웨어 8 추적 입자를 이용한 사용자 정의 Matlab (Mathworks, 주식 회사) 프로그램으로 이미지 시퀀스를 분석합니다. P - selectin 밴드의 끝부분까지 연장 트랙이 선택 두 개의 직선 세그먼트 장착되어 있습니다 - 흐름에 부합 하나, 패턴 가장자리에 부합 다른. 이 두 세그먼트는 다음 가장자리에 속도를 압연하고, 일반 지역에 속도를 압연, 가장자리 추적 길이를 계산하는 데 사용됩니다.
2. 대표 결과 :
그림 (A)는 4 × 목표를 사용하여 접착제 P - selectin 기판과 HL60 압연 상호 작용의 동영상 변환 현미경 이미지 중 하나를 보여줍니다. 밝고 어두운 지역은 각각, P - selectin 수용체와 PEG 지역과 일치합니다. 그림 (B)는 맞춤형 Matlab 프로그램을 사용하여 얻은 트랙을 보여줍니다. 가장자리 경사 각도는 10 °와 전단 응력은 0.5 dyn / cm 2이었다. 에지 추적 길이, L E, 변위, D, 그리고 모서리에 각각 밴드, V E와 V P, 내부 압연 판매율이 (C - 1) 그림에 설명되어 있습니다. 그림은 (C - 2) 보여줍니다 에지 추적 길이 분포 (기록된 세포의 수를.) Insets은 L E의 평균 가치와 가장자리에 압연 속도 (V E)를 표시하고 경사 각도에서 밴드 (V P) 내부 α = 10 ° 및 0.5 dyn / cm 2 주위의 유체 전단 응력의 크기. 오차 막대는 하나의 표준 편차, N = 각 조건 3 복제 실험 (3 복제 표면). 나타냅니다
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Discussion
우리는 microcontact 인쇄 2를 사용 가공 비대칭 수용체 - 패턴 표면에 세포 회전 궤도를 조사하기 위해 프로토콜을 설명합니다. PEG와 P - selectin 영역 사이의 명확한 대비를 보여주는 패턴 표면의 광학 현미경 이미지는 스탬핑이 성공적인지 여부를 확인하는 데 사용할 수 있습니다. 샤프, 직선 가장자리는 스탬핑이 잘 수행하면 볼 수 있습니다. 하드 스탬프 누르면 패턴의 정밀도를 제한 스탬프 변형이 발생할 수 있습니다. 물결 모양 가장자리는 잉크 농도가 너무 높으 또는 스탬핑 시간이 너무 긴 경우 얻을 수 있습니다. 우표와 표면 사이의 접촉 불량은 우표의 크기 (<0.5 cm 2) 너무 작은 경우가 아닌 균일한 PEG 패턴 발생합니다. 비 - 신선한 잉크 솔루션 때문에 P - selectin을 passivate 감소 능력의 PEG - 패턴 영역에서 압연 세포가 발생할 수 있습니다. 실제 경사 각도가 표면과 상호 작용하지 않습니다 자유 흐르는 세포의 패턴과 궤도의 영상으로부터 계산하실 수 있습니다. 실험은 여기에 패턴 가장자리를 따라 이벤트를 압연 개별 세포에 대한 수익률 정보를 설명하지만, 그것은 자동으로 한 패턴에서 분리하여 다른 패턴에 다시 부착 세포를 추적하기 어렵습니다. 패턴 간격 변경 예를 들어, 여러 개의 모서리가 발생한 단일 셀 추적 활성화 수도 있습니다. 이 기능은 단일 세포 수준에서 다른 압연 특성과 세포 사이의 구별에 대한 높은 해상도를 사용합니다. 세포 롤링 문제는 세포의 리간드에 따라, 우리는 이러한 실험 9-12 자신의 압연 행동 3의 차이에 따라 서로 다른 세포 phenotypes을 분리하는 적절한 패턴의 디자인을 활성화 수도 가설. 이 작품은 따라서 세포 리간드와 패턴 비대칭 수용체 간의 상호 작용에 따라 세포의 분리 및 분석을위한 장치의 디자인에 유용할 수 있습니다.
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Disclosures
관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.
Acknowledgments
이 프로젝트는 MIT에서 기술 혁신에 대한 Deshpande 센터 (RK와 JMK)와 화학 및 생물 분판 프로그램을 통해 RK로 NSF 경력 보너스 0,952,493에 의해 지원되었다. 우리는 솔저 Nanotechnologies (외설) 및 시설의 사용을위한 MIT의 마이크로 기술 연구소 (MTL)에 대한 연구소 주셔서 감사합니다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Human promyelocytic leukemia cells | ATCC | CCL-240 | HL60 cells |
| Gold-coated glass slides | EMF | TA134 | Gold slides |
| (1-Mercaptoundec-11-yl)tetra(ethylene glycol) | Sigma-Aldrich | 674508 | PEG |
| Recombinant human P-selectin | R&D Systems | ADP3-050 | P-selectin |
| Bovine serum albumin | Rockland Immunochemicals | BSA-50 | BSA |
| Dulbecco’s phosphate buffered saline | Mediatech, Inc. | 21-030 | DPBS |
| Sulfuric acid | Sigma-Aldrich | 339741 | |
| Hydrogen peroxide | Sigma-Aldrich | 316989 |
References
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