إعداد 3D الهلام الكولاجين وMicrochannels لدراسة التفاعلات 3D<em&gt; في فيفو</em

Brian Burkel; Brett A. Morris; Suzanne M. Ponik; Kristin M. Riching; Kevin W. Eliceiri; Patricia J. Keely

doi:10.3791/53989

يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية

مقالة منهجية

إعداد 3D الهلام الكولاجين وMicrochannels لدراسة التفاعلات 3D

17.2K مشاهدة

⸱

DOI:

10.3791/53989

⸱

مايو 9, 2016

Brian Burkel¹^,² , Brett A. Morris¹ , Suzanne M. Ponik¹ , Kristin M. Riching¹ , Kevin W. Eliceiri²^,³^,⁴ , Patricia J. Keely¹^,²^,⁵

¹Department of Cell and Regenerative Biology, University of Wisconsin-Madison, ²Laboratory for Optical and Computational Instrumentation, University of Wisconsin-Madison, ³Department of Biomedical Engineering, University of Wisconsin-Madison, ⁴Morgridge Institute for Research, University of Wisconsin-Madison, ⁵Paul P. Carbone Comprehensive Cancer center, University of Wisconsin-Madison

في هذه المقالة

ملخص

الكولاجين هو العنصر الأساسي للECM، ويوفر منبهات أساسية لعدة عمليات الخلوية التي تتراوح بين الهجرة إلى التمايز والانتشار. المقدمة هنا هو بروتوكول لدمج الخلايا داخل الهلاميات المائية الكولاجين 3D، وتقنية أكثر تقدما لتوليد مصفوفات الكولاجين العشوائية أو الانحياز باستخدام microchannels PDMS.

الملخص

< p class = 'jove_content'> تاريخيا ، تمت دراسة معظم العمليات الخلوية في بعدين فقط. في حين أن هذه الدراسات كانت مفيدة حول آليات إشارات الخلية العامة ، إلا أنها تهمل الإشارات الخلوية المهمة الواردة من الخصائص الهيكلية والميكانيكية للبيئة المكروية المحلية والمصفوفة خارج الخلية (ECM). لفهم كيفية تفاعل الخلايا داخل ECM الفسيولوجي ، من المهم دراستها في سياق فحوصات ثلاثية الأبعاد. هجرة الخلايا وتمايز الخلايا وتكاثر الخلايا ليست سوى عدد قليل من العمليات التي ثبت أنها تتأثر بالتغيرات المحلية في الخصائص الميكانيكية ل ECM ثلاثي الأبعاد. الكولاجين الأول ، وهو مكون ليفي أساسي في ECM ، هو أكثر من مجرد عنصر هيكلي بسيط للنسجة. في ظل الظروف العادية ، تقوم الإشارات الميكانيكية من شبكة الكولاجين بتوجيه التشكل والحفاظ على الهياكل الخلوية. في البيئات الدقيقة المريضة ، مثل البيئة المكروية للورم ، غالبا ما يتم إعادة تشكيل شبكة الكولاجين بشكل كبير ، مما يدل على تغيير التركيب والترسيب المعزز وتغيير تنظيم الألياف. في سرطان الثدي ، تعتبر درجة محاذاة الألياف مهمة ، حيث ارتبطت الزيادة في الألياف المحاذاة المتعامدة مع حدود الورم بتشخيص المريض الفقير¹. تؤدي مصفوفات الكولاجين المحاذاة إلى زيادة انتشار الخلايا السرطانية عن طريق الهجرة المستمرة^2،3. فيما يلي بروتوكول بسيط لتضمين الخلايا داخل هيدروجيل الكولاجين الليفي ثلاثي الأبعاد. هذا البروتوكول قابل للتكيف بسهولة مع العديد من المنصات ، ويمكنه إنشاء مصفوفات كولاجين محاذاة وعشوائية بشكل متكرر للتحقيق في هجرة الخلايا وانقسام الخلايا والعمليات الخلوية الأخرى في بيئة مكروية فسيولوجية قابلة للضبط وثلاثية الأبعاد.

المقدمة

< p class = 'jove_content'>تمت دراسة العديد من العمليات الخلوية على نطاق واسع في بعدين ، وبالتالي تشكيل معرفة جماعية بآليات إشارات الخلية الأساسية. ومع ذلك ، فإن هذه الدراسات تهمل الإشارات الخلوية المهمة الواردة من الخصائص الهيكلية والميكانيكية للبيئة الخلوية المحلية والمصفوفة خارج الخلية (ECM). لفهم كيفية تفاعل الخلايا بشكل أفضل في سياق فسيولوجي ، من المهم دراستها في فحوصات ثلاثية الأبعاد (ثلاثية الأبعاد). يمكن أن تكون ECM لهذه المقايسات ثلاثية الأبعاد مشتقة من الخلية أو إعادة تكوينها من البروتينات المنقاة. بغض النظر عن مصدر ECM ، أثبتت فحوصات المصفوفة ثلاثية الأبعاد أنها لا تقدر بثمن لفهم كيفية تنقل الخلايا وتفاعلها داخل العالم الفسيولوجي. على سبيل المثال ، تعرض الخلايا المزروعة في مصفو....