يتم تغليف الخلايا 7PA2 بنجاح في microbeads الجينات
بعد التحضير، يتم إنشاء microbeads الجينات موحدة وكروية بنجاح باستخدام هذا البروتوكول. تعرض الصور الواردة في الشكل 2A أدناه مثالاً على كيفية تغيير أحد المعلمات (أي الجهد) يغير تدفق وتشتت دفق قطرات الجينات. الشكل 2 B يظهر مثالا على الخرز الجينات التي تم الحصول عليها مباشرة بعد عملية الهلام.

الشكل 2 طريقة التصنيع الأمثل. (أ) صور تظهر التغيرات في تشتت الدفق. (B) صورة مشرق ة تظهر الخرز الصغير الكروي ة الجينات مباشرة بعد التصنيع. (C) مثال على خطوة التحسين: ضبط معلمات التصنيع المحددة لتحقيق حجم microbead الهدف. رسوم بيانية مختارة لتوضيح العلاقة بين كل معلمة وحجم الخرز الصغير الناتج (توزيع الحجم من n = 100 microbeads على الأقل). لاحظ أن قطر فوهة الداخلية، لزوجة الحل طرد وظروف الهلام يمكن أن تؤثر أيضا على حجم الخرز ملفقة. أشرطة الخطأ تمثل S.D. الرجاء انقر هنا لعرض إصدار أكبر من هذا الرقم.
البروتوكول الموصوف مرن ويسمح بتصنيع أحجام مختلفة من الخرز الصغير القائم على الجينات، ومتفاوتة في تكوينها وفقا للتطبيق. في الشكل 2C،نبلغ عن تأثير معدل تدفق الجينات، والجهد والتردد على حجم microbead باستخدام 2٪ (ث / الخامس) محلول الجينات في HEPES (الرقم الهيدروجيني 7.2) مقذوف من خلال فوهة 300 ميكرومتر.
كما كان نطاق هذه الدراسة لإنتاج microbeads التي يمكن أن تكون جزءا لا يتجزأ من الدماغ الفئران، قمنا بتعديل معايير التصنيع للحصول على متوسط قطر microbead في نطاق 500-600 ميكرومتر. ولأغراض مراقبة الجودة، تم تحسين هذه الطريقة بحيث لا يكون لها أدنى قدر من التغير بين السكان من الخرز الملفق (أي توزيع الحجم الضيق). يرجى ملاحظة أن (1) الخرز المنتجة يمكن حقنها في الدماغ الفئران باستخدام حقنة هاملتون مجهزة إبرة 20G. و (2) نصف الكرة واحد من الدماغ الفئران يمكن أن تستضيف ما يصل إلى اثنين أو ثلاثة حبات من هذا الحجم.
بعد التحسين، تغليف 7PA2 الخلايا بتركيز 1.5 × 106 خلايا / مل معلقة في 2٪ (ث / الخامس) محلول الجينات المخزنة مع HEPES وانخفضت في حمام الجلج كلوريد الكالسيوم 0.5 M أسفرت عن microbeads المطلوب. الشكل 3 يظهر أدناه خلايا مغلفة 7PA2 موزعة بالتساوي في microbeads بعد يوم واحد في ظروف ثقافة الخلية القياسية. تم اختبار انتشار الخلايا 7PA2 باستخدام اختبار MTS وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة. لم يكن هناك فرق كبير بين سلوك 7PA2 الخلايا نمت مع أو بدون الجينات على مدى فترة سبعة أيام (الشكل3B). عند احتضان الخلايا المغلفة في ظروف الثقافة القياسية، من المتوقع أن تستمر الخلايا في الانتشار على مدى مدة التجربة، ويمكن توقع درجات صغيرة من الهروب من الخلايا نتيجة لذلك، كما ورد في أعمال أخرى28. ويمكن التخفيف من آثار ذلك عن طريق تغليف في كثافة الخلية أصغر أو الحد من تركيز المصل الذي يتم حضانة microbeads.

الشكل 3 خلايا 7PA2 مغلفة. (أ) صورة مشرقة للخلايا المغلفة 7PA2 تظهر توزيع الخلايا حتى في جميع أنحاء microbead الجينات. تم تعيين معلمات التصنيع للحصول على ~ 150 7PA2 الخلايا لكل حبة. لم يلاحظ أي اختلاف كبير في حبات الجينات على مدى 7 أيام من الثقافة. (ب) لم يكن هناك فرق ملحوظ بين الانتشار الكلي للخلايا 7PA2 الحاضنة مع الجينات مقابل الخلايا الحاضنة دون الجينات. 7PA2 الخلايا تنمو وتهاجر عبر حجم حبات الجينات. يمكن اعتبار الحد من تركيز المصل لإبطاء نمو الخلايا. أشرطة الخطأ تمثل S.D. الرجاء انقر هنا لعرض إصدار أكبر من هذا الرقم.
الخرز الصغير الجينات تغليف 7PA2 الخلايا مستقرة مع مرور الوقت
للتحقيق في حجم وشكل microbeads الجينات التي تم الحصول عليها، تم إجراء تحليل المجهر بعد تلفيق وهلام. متوسط القطر للmicrobeads التي تم الحصول عليها باستخدام البروتوكول المحدد هو 550 ± 2 ميكرومتر.
من الناحية النظرية، يمكن حساب عدد الخلايا المتوقعة في ميكروبيد قطرها 550 ميكرومتر على النحو التالي:

حيث V = حجم وr = نصف قطرها. حجم ميكروبيد واحد هو V = 8.8 × 10-5 مل؛ لذلك، فإن عدد الخلايا لكل ميكروبيد في وقت التغليف =(1.5 × 10 6) × (8.8 × 10-5)- 130 خلية.
من الناحية التجريبية، قمنا بحساب عدد الخلايا المغلفة مباشرة بعد التصنيع. تم تعطيل حبات الجينات بلطف باستخدام مزيج الانحلال وكانت ملطخة الخلايا مع حل الأزرق trypan. تم إجراء تقدير الجدوى وحساب الخلايا باستخدام مقياس الهيموكيتومات؛ وأظهرت النتائج التي تم الحصول عليها في المتوسط 116 ± 17 الخلايا الحية لكل microbead (ن = 5، لم يتم الإبلاغ عن البيانات). وكما هو متوقع، لوحظ اختلاف طفيف بين عدد الخلايا النظرية والتجريبية مباشرة بعد التغليف. بالنسبة لبعض التطبيقات، وعلى وجه الخصوص لتحديد كمية Aβ المفرج عنها مع مرور الوقت، من المهم التنبؤ بعدد الخلايا المغلفة في كل حبة الجينات.
ومن المثير للاهتمام، عملية التغليف ليس لها تأثير كبير على بقاء الخلية. يتم الإبلاغ عن النتائج في عمل سابق، حيث تم تغليف الخلايا السرطانية القولون والمستقيم (أي HCT-116) باستخدام طريقة مماثلة، مع عدم وجود اختلافات في صلاحية الخلايا في microbeads الجينات مقارنة مع الضوابط 2D20.
لقياس استقرار الجينات المستخدمة في عملية التغليف، قمنا بقياس أقطار microbead على مدى فترة 14 يوما (ن = 100). لم تحدث تغيرات ملحوظة في متوسط القطر بعد 14 يوماً من التغليف مقارنة مباشرة بعد التغليف (لم يتم الإبلاغ عن البيانات).
خلايا مغلفة 7PA2 الإفراج عن Aβ مع مرور الوقت
وسائل الإعلام مكيفة تحليلها من الثقافات 2D و 3D من 7PA2 الخلايا تكشف عن زيادة مستمرة في مستويات Aβ1-42. تم أخذ عينات من وسائط ثقافة الخلية كل 24 ساعة، وتصل إلى أربعة أيام، وتحليلها باستخدام ELISA. تظهر بياناتنا أن معدل إطلاق Aβ1-42 من microbeads (3D) مماثل في الملف الشخصي لتلك التي تم إصدارها من ثقافة 2D (الشكل 4).

الشكل 4 معدل إفراز Aβ1-42 من 7PA2 الخلايا: (A) Aβ الإصدار (٪ تطبيع بعد 4 أيام) من 2D و 3D في نماذج المختبر لديه ملف مماثل. يظهر كلا النموذجين زيادة مستمرة في مستويات Aβ على مدى فترة أربعة أيام، وكما هو متوقع، لم يتم الوصول إلى تركيز ثابت. (ب) تركيز Aβ1-42 تطبيع إلى رقم الخلية الأولية، مما يدل على إفراز مماثل من Aβ1-42 مع مرور الوقت، بغض النظر عن أساليب الزراعة. لا وجود الجينات ولا عملية التغليف (3D في نموذج المختبر) تغيير إفراز Aβ1-42. أشرطة الخطأ تمثل S.D. الرجاء انقر هنا لعرض إصدار أكبر من هذا الرقم.
التطبيق المحتمل للخلايا مغلفة 7PA2
نحن نبلغ أن 7PA2 الخلايا المغلفة في microbeads الجينات يمكن استخدامها بشكل فعال للإفراج المستمر من Aβ1-42، وبالتالي تستخدم لاختبار تأثير إفراز Aβ المزمن في أي نموذج ما قبل السريرية. في الشكل 5 أدناه، نبين مزايا استخدام الخرز الصغير الجينات التي يمكن حقنها بسهولة وتقع داخل الدماغ من الفئران. يتم استخدام أقسام الجسم الحي السابق هنا لأغراض التوضيح، مقارنة حبة الجينات ملليمتر مقابل microbeads الجينات ملفقة.

الشكل 5 استخدام الخرز الصغير للتطبيقات ما قبل السريرية ذات الصلة. يجب أن تكون الخرزات الدقيقة للتطعيم في دماغ الفئران صغيرة بما يكفي ليتم تضمينها دون خلق آفة كبيرة جداً لتجنب الأضرار التي لحقت بالدماغ وتؤثر سلبا على وظيفة الدماغ العادية. تُظهر الصورة (A) مقارنة الحجم بين حبة مقاس ة مليمتر وحبة بمقياس ميكرومتر جنبًا إلى جنب. (ب) زرع حبة مقياس ملليمتر داخل الدماغ لأغراض في الجسم الحي لن تعمل. صورة (C) يظهر microbead ملفقة باستخدام هذا البروتوكول. حجم مناسب للإدراج داخل الحصين من الفئران دون أن يكون لها تأثير ضار على علم وظائف الأعضاء العادي. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الصور أعلاه تسليط الضوء على أهمية السيطرة على حجم microbead لمثل هذه الدراسات. هنا، ونحن نبرهن على ميزة استخدام microbeads من أقطار أقل من 600 ميكرومتر. وهذا يسمح باستخدام الحقن طفيفة التوغل (على سبيل المثال، حقنة هاملتون) للسيطرة بشكل أفضل على موقع الخرز عن طريق الحقن داخل الدماغ.
وباختصار، فإن تغليف الخلايا 7PA2 يعطي السيطرة على حجم microbeads، وعدد من الخلايا المغلفة والتنبؤ Aβ تفرز من microbeads (على سبيل المثال، التركيز، وملف تعريف الإفراج). السيطرة على حجم microbeads أمر ضروري لسببين: 1) للسماح السيطرة ضبطها بدقة على تركيز Aβ صدر، و 2) للسماح زرع في منطقة تسيطر عليها من الدماغ الفئران. النتائج التي تم الحصول عليها هنا تصف ضبط سهل من microbeads الجينات وتسليط الضوء على التطبيقات المحتملة لمزيد من الدراسات.