الغرض من الطريقة المعروضة هنا هو إظهار كيف يمكن تصنيع النُفَج ّة الدقيقة للبيئة الدقيقة (MEMA) واستخدامها لاستجواب تأثير آلاف البيئات الدقيقة المؤتلفة البسيطة على النمط الظاهري للخلايا المستزرعة.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
الغرض من الطريقة المعروضة هنا هو إظهار كيف يمكن تصنيع النُفَج ّة الدقيقة للبيئة الدقيقة (MEMA) واستخدامها لاستجواب تأثير آلاف البيئات الدقيقة المؤتلفة البسيطة على النمط الظاهري للخلايا المستزرعة.
فهم تأثير البيئة الدقيقة على النمط الظاهري للخلايا مشكلة صعبة بسبب الخليط المعقد من كل من عوامل النمو القابلة للذوبان والبروتينات المرتبطة بالمصفوفة في البيئة الدقيقة في الجسم الحي. وعلاوة على ذلك، فإن الكواشف المتاحة بسهولة لنمذجة البيئات الدقيقة في المختبر تستخدم عادة خليطا معقدا من البروتينات التي يتم تعريفها بشكل غير كامل وتعاني من تقلب الدفعة إلى الدفعية. تسمح منصة microarray microenvironment (MEMA) بتقييم الآلاف من التركيبات البسيطة من بروتينات البيئة الدقيقة لتأثيرها على الأنماط الظاهرية الخلوية في اختبار واحد. يتم إعداد MEMAs في لوحات جيدا، والذي يسمح بإضافة الأربطة الفردية لفصل الآبار التي تحتوي على مصفوفة مصفوفة مصفوفة مصفوفة مصفوفة (ECM) البروتينات. مزيج من الرباط القابلة للذوبان مع كل ECM المطبوعة تشكل مزيجا فريدا من نوعه. يحتوي اختبار MEMA النموذجي على أكثر من 2500 بيئة صغيرة مؤتلفة فريدة من نوعها تتعرض لها الخلايا في اختبار واحد. كحالة اختبار، تم طلاء خط خلايا سرطان الثدي MCF7 على منصة MEMA. وقد حدد تحليل هذا التحليل العوامل التي تعزز وتعوق نمو وانتشار هذه الخلايا. منصة MEMA مرنة للغاية ويمكن تمديدها للاستخدام مع المسائل البيولوجية الأخرى خارج أبحاث السرطان.
يبقى زراعة خطوط الخلايا السرطانية على البلاستيك في الطبقات الأحادية ثنائية الأبعاد (ثنائية الأبعاد) واحدة من خيول العمل الرئيسية للباحثين عن السرطان. ومع ذلك، يتم الاعتراف بشكل متزايد البيئة الدقيقة لقدرتها على التأثير على الأنماط الظاهرية الخلوية. في السرطان، ومن المعروف أن البيئة الدقيقة الورم تؤثر على السلوكيات الخلوية متعددة، بما في ذلك النمو، والبقاء على قيد الحياة، والغزو، والاستجابة للعلاج1،2. عادة ما تفتقر ثقافات الخلايا أحادية الطبقة التقليدية إلى تأثيرات البيئة الدقيقة، مما أدى إلى تطوير تجارب ثلاثية الأبعاد (ثلاثية الأبعاد) أكثر تعقيداً لزراعة الخلايا، بما في ذلك مستخلصات غشاء الطابق السفلي النقي المتاحة تجارياً. ومع ذلك، فإن هذه المصفوفات النقية عادة ما تكون معقدة للاستخدام وتعاني من مشاكل تقنية مثل تقلب الدفعة3 والتركيبات المعقدة3. ونتيجة لذلك، قد يكون من الصعب تعيين وظيفة لبروتينات محددة قد تؤثر على الأنماط الظاهرية الخلوية3.
لمعالجة هذه القيود، قمنا بتطوير تقنية microarray microenvironment (MEMA)، مما يقلل من البيئة الدقيقة وصولا ً إلى تركيبات بسيطة من المصفوفة خارج الخلية (ECM) وبروتينات عامل النمو القابلة للذوبان4،5 . منصة MEMA تمكن من تحديد العوامل البيئية الصغرية المهيمنة التي تؤثر على سلوك الخلايا. باستخدام تنسيق صفيف، يمكن وضع حد لآلاف المجموعات من عوامل البيئة الدقيقة في تجربة واحدة. ال [مّا] يوصف هنا يستجوب ~2,500 مختلفة فريدة [ميكروفيول] شروط. البروتينات ECM المطبوعة في لوحات جيدا تشكل منصات النمو التي يمكن أن تكون المستزرعة الخلايا. يتم إضافة الأربطة القابلة للذوبان إلى الآبار الفردية، مما يخلق بيئات صغيرة مؤتلفة فريدة من نوعها (ECM + ligand) على كل بقعة مختلفة تتعرض لها الخلايا. يتم زراعة الخلايا لعدة أيام، ثم ثابتة، ملطخة، وصورة لتقييم الأنماط الظاهرية الخلوية نتيجة للتعرض لهذه تركيبات البيئة الدقيقة المحددة. وبما أن البيئات الدقيقة هي تركيبات بسيطة، فمن السهل تحديد البروتينات التي تدفع التغيرات الفينوتية الرئيسية في الخلايا. وقد استخدمت MEMAs بنجاح لتحديد العوامل التي تؤثر على الأنماط الظاهرية الخلويةالمتعددة، بما في ذلك تلك التي تدفع قرارات مصير الخلية والاستجابة للعلاج 4،5،6،7. ويمكن التحقق من صحة هذه الاستجابات في تجارب بسيطة 2D ومن ثم يمكن تقييمها في ظل ظروف أن يلخص بشكل أكمل تعقيد البيئة الدقيقة الورم. منصة MEMA قابلة للتكيف إلى حد كبير مع مجموعة متنوعة من أنواع الخلايا ونقاط النهاية، شريطة أن تتوفر علامات حيوية فينوتيبيك جيدة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ملاحظة: ويرد في الرسم التخطيطي للتدفق المبين في الشكل 1عرض عام للعملية MEMA بأكملها، بما في ذلك الوقت المقدر. هذا البروتوكول تفاصيل تصنيع MEMAs في لوحات 8-جيدا. قد يتم تكييف البروتوكول للوحات أو شرائح أخرى.
1. إعداد البروتين، ومخفف، وتلطيخ المخازن المؤقتة
2. إعداد لوحة مصدر ECM
3. إنشاء لوحة المصدر باستخدام معالج سائل
4. طباعة MEMAs باستخدام مجموعة الطباعة الروبوت
ملاحظة: ويصف الجزء التالي من البروتوكول على وجه التحديد إعداد واستخدام وزارة البيئة والبيئة للتحقيق في تأثير مختلف بروتينات البيئة الدقيقة على نمو وانتشار خلايا MCF7. ومع ذلك، يمكن بسهولة تكييف البروتوكول لاستخدام الأربطة المختلفة، ECMs، والخلايا لدراسة خطوط الخلايا الأخرى ونقاط النهاية ذات الأهمية.
5. إنشاء لوحات العلاج Ligand
6. زراعة الخلايا على MEMAs
7. تحديد وتلطيخ المثليون أو الشرق الأوسط والأوسط
8. تصوير التقييمات المتوسطة والصغيرة والمتوسطة
9- تحليل البيانات
ملاحظة: يتكون تحليل البيانات من التطبيع، وتصحيح التباين، وتلخيص البيانات المشتقة من CellProfiler الخام. في هذه الحالة، يتم استخدام بيئة R مع تعليمات برمجية مخصصة لتنفيذ كافة الخطوات. ومع ذلك، يمكن استخدام أي بيئة إحصائية أو برنامج لتنفيذ الإجراءات المكافئة. يتوفر مثال على التعليمات البرمجية المخصصة مفتوحة المصدر لبيئة R للتحليل في: https://www.synapse.org/#!Synapse:syn2862345/wiki/72486.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ولتبسيط الآثار البيئية الدقيقة على نمو الخلايا وانتشارها وتحديد الظروف التي تعزز أو تمنع نمو الخلايا وانتشارها، تم زرع خط خلايا سرطان الثدي MCF7 على مجموعة من ثمانية من الاتفاقيات البيئية المتوسطة والمتوسطة 8 الآبار على النحو المبين في البروتوكول. وقد عرّض هذا التقييم الخلايا إلى 48 جهازاً مختلفاً من الـ ECMs و57 ربطاً مختلفاً، لما مجموعه 2736 حالة بيئية مؤتلفة. بعد 71 ساعة في الثقافة، تم نبض الخلايا مع EdU، ثابتة، نفاذيبليد، وملطخة DAPI، رد فعل للكشف عن EdU، والأجسام المضادة للفيبريلين، والأجسام المضادة للH3K9me3. تم تص...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
كانت أهمية "الأبعاد" والسياق عاملاً محفزاً في تطوير أنظمة الثقافة المختبرية كأدوات في توصيف الخلايا السرطانية من خلال تفاعلها مع البيئة الدقيقة11،وقدرة المختبر نظم الثقافة لتقليد البيئة في الجسم الحي هو القوة الدافعة وراء السعي لتحسين تلك النظم الثقافية. في النظم المختبرية، ومع ذلك، لا تزال أدوات هامة من أبحاث السرطان على وجه التحديد بسبب قدرتها على تقطير المجمع في حالة الجسم الحي وصولا الى نموذج مبسط12.
على الرغم من أن أنظمة 2D يمكن أن تشمل ECMs...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.
وقد تم دعم هذا العمل من قبل مكتبة الصندوق المشترك للشبكات (LINCS) منحة HG008100 (J.W.G., L.M.H., وJ.E.K).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| Aushon 2470 | Aushon BioSystems | Arrayer المستخدم في بروتوكول | |
| نيكون HCA | نيكون | نظام التصوير عالي المحتوى المصمم حول نيكون Eclipse Ti المجهر المقلوب | |
| BioTek Precision XS السائل | معالج BioTek روبوت مناولة السوائل BioTek | ||
| محلول عازلة هيدروكلوريد Trizma | Sigma | T2069 | |
| EDTA | Invitrogen | 15575-038 | |
| Glycerol | Sigma | G5516 | |
| Triton X100 | Sigma | T9284 | |
| Tween 20 | Sigma | P7949 | |
| Kolliphor P338 | BASF | 50424591 | |
| 384 بئر صفيف دقيق ، بئر أسطواني | Thermo Fisher | ab1055 | |
| Nunc 8 طبق جيد | Thermo Fisher | 267062 | |
| Paraformaldehyde 16٪ محلول | علم المجهر الإلكتروني | 15710 | |
| BSA | Fisher | BP-1600 | |
| Sodium Azide | Sigma | S2002 | |
| قناع الخلية | المجسات الجزيئية | H32713 | |
| Click-iTEdU Alexa Fluor | المجسات الجزيئية | C10357 | |
| DAPI | Promo Kine | PK-CA70740043 | |
| ALCAM | R & D Systems | 656-AL | ECM |
| Cadherin-20 (CDH20) | R & D Systems | 5604-CA | ECM |
| Cadherin-6 (CDH6) | R & D Systems | 2715-CA | ECM |
| Cadherin-8 (CDH8) | R & أنظمة D | 188-C8 | ECM |
| CD44 | R & D Systems | 3660-CD | ECM |
| CEACAM6 | R & D Systems | 3934-CM | ECM |
| Collagen I | Cultrex | 3442-050-01 | ECM |
| Collagen Type II | Millipore | CC052 | ECM |
| Collagen Type III | Millipore | CC054 | ECM |
| Collagen Type IV | Sigma | C5533 | ECM |
| Collagen Type V | Millipore | CC077 | ECM |
| COL23A1 | R & D Systems | 4165-CL | ECM |
| Desmoglein 2 | R & D Systems | 947-DM | ECM |
| E-cadherin (CDH1) | R & أنظمة D | 648-EC | ECM |
| ECM1 | R & أنظمة D | 3937-EC | ECM |
| Fibronectin | R & D Systems | 1918-FN | ECM |
| GAP43 | Abcam | ab114188 | ECM |
| HyA-500K | R & D Systems | GLR002 | ECM |
| HyA-50K | R & أنظمة D | GLR001 | ECM |
| ICAM-1 | R & D Systems | 720-IC | ECM |
| Laminin | Sigma | L6274 | ECM |
| Laminin-5 | Abcam | ab42326 | ECM |
| Lumican | R & D Systems | 2846-LU | ECM |
| M-CAD (CDH15) | R & amp أنظمة D | 4096-MC | ECM |
| Nidogen-1 | R & D Systems | 2570-ND | ECM |
| Osteoadherin / OSAD | R & D Systems | 2884-AD | ECM |
| Osteopontin (SPP) | R & amp D أنظمة | 1433-OP | ECM |
| P-Cadherin (CDH3) | R & D Systems | 861-PC | ECM |
| PECAM1 | R & D Systems | ADP6 | ECM |
| Tenascin C | R & أنظمة D | 3358-TC | ECM |
| VCAM1 | R & D Systems | ADP5 | ECM |
| Vitronectin | R & D Systems | 2308-VN | ECM |
| Biglycan | R & D Systems | 2667-CM | ECM |
| Decorin | R & D Systems | 143-DE | ECM |
| بيريوستين | R & D أنظمة | 3548-F2 | ECM |
| SPARC / osteonectin | R & D Systems | 941-SP | ECM |
| Thrombospondin-1/2 | R & D Systems | 3074-TH | ECM |
| Brevican | R & D Systems | 4009-BC | ECM |
| Elastin | BioMatrix | 5052 | ECM |
| Fibrillin | Lynn Sakai Lab OHSU | N / A | ECM |
| ANGPT2 | RnD_Systems_Own | 623-AN-025 | Ligand |
| IL1B | RnD_Systems_Own | 201-LB-005 | Ligand |
| CXCL8 | RnD_Systems_Own | 208-IL-010 | Ligand |
| IGF1 | RnD_Systems_Own | 291-G1-200 | Ligand |
| TNFRSF11B | RnD_Systems_Own | 185-OS | Ligand |
| BMP6 | RnD_Systems_Own | 507-BP-020 | Ligand |
| FLT3LG | RnD_Systems_Own | 308-FK-005 | Ligand |
| CXCL1 | RnD_Systems_Own | 275-GR-010 | Ligand |
| DLL4 | RnD_Systems_Own | 1506-D4-050 | ليجند |
| HGF | RnD_Systems_Own | 294-HGN-005 | Ligand |
| Wnt5a | RnD_Systems_Own | 645-WN-010 | Ligand |
| CTGF | Life_Technologies_Own | PHG0286 | Ligand |
| LEP | RnD_Systems_Own 398-LP-01M | Ligand | |
| FGF2 | Sigma_Aldrich_Own | SRP4037-50UG | Ligand |
| FGF6 | RnD_Systems_Own | 238-F6 | Ligand |
| IL7 | RnD_Systems_Own | 207-IL-005 | Ligand |
| TGFB1 | RnD_Systems_Own | 246-LP-025 | Ligand |
| PDGFB | RnD_Systems_Own | 220-BB-010 | Ligand |
| WNT10A | Genemed_Own | 90009 | Ligand |
| PTN | RnD_Systems_Own | 252-PL-050 | Ligand |
| BMP3 | RnD_Systems_Own | 113-BP-100 | Ligand |
| BMP4 | RnD_Systems_Own | 314-BP-010 | Ligand |
| TNFSF11 | RnD_Systems_Own | 390-TN-010 | Ligand |
| CSF2 | RnD_Systems_Own | 215-GM-010 | Ligand |
| BMP5 | RnD_Systems_Own | 615-BMC-020 | Ligand |
| DLL1 | RnD_Systems_Own | 1818-DL-050 | Ligand |
| NRG1 | RnD_Systems_Own | 296-HR-050 | Ligand |
| KNG1 | RnD_Systems_Own | 1569-PI-010 | Ligand |
| GPNMB | RnD_Systems_Own | 2550-AC-050 | Ligand |
| CXCL12 | RnD_Systems_Own | 350-NS-010 | Ligand |
| IL15 | RnD_Systems_Own | 247-ILB-005 | Ligand |
| TNF | RnD_ Systems_Own | 210-TA-020 | Ligand |
| IGFBP3 | RnD_Systems_Own | 675-B3-025 | Ligand |
| WNT3A | RnD_Systems_Own | 5036-WNP-010 | Ligand |
| PDGFAB | RnD_Systems_Own | 222-AB | Ligand |
| AREG | RnD_Systems_Own | 262-AR-100 | Ligand |
| JAG1 | RnD_Systems_Own | 1277-JG-050 | Ligand |
| BMP7 | RnD_Systems_Own | 354-BP-010 | Ligand |
| TGFB2 | RnD_Systems_Own | 302-B2-010 | Ligand |
| VEGFA | RnD_Systems_Own | 293-VE-010 | Ligand |
| IL6 | RnD_Systems_Own | 206-IL-010 | Ligand |
| CXCL12 | RnD_Systems_Own | 351-FS-010 | Ligand |
| NRG1 | RnD_Systems_Own | 378-SM | Ligand |
| IGFBP2 | RnD_Systems_Own | 674-B2-025 | Ligand |
| SHH | RnD_Systems_Own | 1314-SH-025 | Ligand |
| FASLG | RnD_Systems_Own | 126-FL-010 | Ligand |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.