يصف هذا البروتوكول تصنيع هيدروجيلات البولي أكريلاميد ذات الصلابة القابلة للضبط لدراسة تأثيرات ميكانيكا المصفوفة على سلوك خلايا ليديغ الجذعية في نظام زراعة ثنائي الأبعاد محكم.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
يصف هذا البروتوكول تصنيع هيدروجيلات البولي أكريلاميد ذات الصلابة القابلة للضبط لدراسة تأثيرات ميكانيكا المصفوفة على سلوك خلايا ليديغ الجذعية في نظام زراعة ثنائي الأبعاد محكم.
تنظم صلابة المصفوفة خارج الخلية (ECM) سلوك الخلايا الجذعية بشكل حاسم. سابقا، أثبتنا أن الزيادات المرضية في صلابة المصفوفة أثناء التقدم في العمر تعطل توازن خلايا ليديج الجذعية (SLC)، مما يؤدي إلى انخفاض التستوستيرون. استنادا إلى هذا الاكتشاف، نقدم هنا بروتوكولا مفصلا - تم تطويره أصلا في مختبرنا - لتصنيع الهيدروجيلات البولي أكريلاميد (PA) ذات صلابة قابلة للضبط لنمذجة البيئة الدقيقة للخصية في المختبر. تتيح هذه الطريقة إعادة الصب للهلام عبر نطاق صلابة يتراوح بين 1–100 كيلو باسكال، تغطي الظروف الفسيولوجية إلى المرضية. تشمل الخطوات الرئيسية الخلط الدقيق للأكريلاميد/بيس-أكريلاميد الصحيح، وتوازن تورم الهلام، وتنشيط السطح باستخدام سلفو-سانباه، وطلاء الكولاجين لدعم التصاق وزراعة SLC. نقدم تركيبات محسنة للصلابة المستهدفة وإرشادات لحل المشكلات الشائعة مثل عدم اكتمال البلمرة وضعف التصاق الخلايا. يتيح هذا النظام تحقيقا منهجيا لكيفية تعديل صلابة الركيزة لتكاثر SLC، والتمايز، والوظائف المجنونة للستيرويدات تحت ظروف ثنائية الأبعاد محددة. بعيدا عن علم الأحياء التناسلية، يعد أيضا منصة قيمة للدراسات الميكانيكية البيولوجية في أنواع الخلايا الأخرى ولفحص العلاجات التي تستهدف الخلل المرتبط بالتيبس.
تلعب الخصائص الميكانيكية للمصفوفة خارج الخلية (ECM) دورا محوريا في تنظيم مصير الخلايا الجذعية، بما في ذلك التكاثر، والتمايز، والصيانة الوظيفية 1,2,3,4. في الخصية، تم ربط تصلب ECM المرتبط بالعمر بانخفاض إنتاج التستوستيرون. ومع ذلك، لا تزال الآليات الميكانيكية البيولوجية الأساسية غير مفهومة جيدا، ويرجع ذلك جزئيا إلى نقص النماذج الموحدة في المختبر التي تعيد بأمانة نطاق الصلابة الفسيولوجية لمجال الخصية. التيبس الفسيولوجي لنسيج الخصية الفأرية الصغيرة حوالي 1–15 كيلو باسكال، بينما يمكن أن تصل الأنسجة القديمة أو الليفية إلى 20–30 كيلو باسكال أو أكثر.
برزت الهيدروجيلات البولي أكريلاميد (PA) كمنصة متعددة الاستخدامات لدراسة تفاعلات الخلايا والمصفوفات لأن صلابتها يمكن ضبط صلابتها بدقة عن طريق تغيير نسبة الأكريلاميد إلى بيس-أكريلاميد 5,6. مقارنة بالركائز الأخرى مثل الزجاج المطلي بالكولاجين أو الهيدروجيلات التجارية، توفر جل PA تحكما مستقلا في الصلابة وكثافة الروابط الكيميائية الحيوية، مما يتيح التشريح المنهجي للإشارات الميكانيكية. على الرغم من وجود عدة بروتوكولات لتصنيع هلام PA 7,8,9، إلا أنها غالبا ما تفتقر إلى تحسين مفصل لأنواع الخلايا المحددة، خصوصا للخلايا الأولية النادرة مثل SLCs.
هنا، نقدم بروتوكولا قويا وقابلا للتكرار لتحضير هيدروجيلات PA ذات صلابة محددة (1–100 كيلو باسكال) مصممة خصيصا لزراعة SLCs للفئران. تتضمن الطريقة تعليمات خطوة بخطوة لصب الجل، وتوازن التورم، وتشغيل السطح باستخدام سلفو-سانباه، وطلاء الكولاجين لتعزيز التصاق الخلايا. باتباع هذا البروتوكول، يمكن للباحثين توليد ركائز ذات صلابة قابلة للتعديل (تتراوح من 1 إلى 100 كيلو باسكال) تحاكي البيئة الميكانيكية للخصيتين الشابات (اللينة) والقديمة (الصلبة)، مما يمكن من تحقيق كمي لاستجابات SLC المعتمدة على الصلابة. النظام أيضا قابل للتكيف مع أنواع الخلايا الحساسة للميكانيكا الأخرى ويوفر منصة لفحص الأدوية التي تستهدف الأمراض المرتبطة بالتيبس.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تمت الموافقة على جميع إجراءات الحيوانات من قبل لجنة رعاية واستخدام الحيوانات المؤسسية في جامعة صن يات-سين (رقم الموافقة: SYSU-IACUC-2026-B1278) وتم تنفيذها وفقا للإرشادات المؤسسية.
1. عزل وزراعة SLCs الأولية للفئران
2. تجميع حاوية زجاج الجل الصب
3. تحضير محلول خليط جل PAGE
4. إضافة المبادر والمحفز، وصب الجل
5. صب المحلول المختلط
6. السماح للجل بالبلمرة
7. تفكيك الحاوية وجمع الجل
8. قطع ونقل الجل إلى صفيحة الزراعة
9. الغسل الأولي والأشعة فوق البنفسجية
10. تفعيل رابط سلفو-سانباه
11. تفعيل الرابط المتقاطع والغسلات النهائية
12. تحضير محلول الكولاجين من النوع الأول لذيل الجرذان
13. طلاء الكولاجين والحضانة
14. الإشعاع والتثبيت الثانوي للأشعة فوق البنفسجية
15. إزالة الكولاجين غير المرتبط وخلايا البذور
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
التنفيذ الناجح لهذا البروتوكول ينتج هيدروجيلز بولي أكريلاميد ذات صلابة محددة (تتراوح من 1 إلى 100 كيلو باسكال) تبقى ملتصقة بقوة بلوحة الزراعة وتدعم التصاق وانتشار SLC قوي. يوفر الشكل 1 نظرة عامة تخطيطية على سير العمل بالكامل، من صب الجل إلى بذر الخلايا، مما يمكن المستخدمين من تصور المراحل الرئيسية للبروتوكول.
تم إجراء التحقق الميكانيكي للهيدروجيلز البولي أكريلاميد (الصلابة المستهدفة: 1، 5، 15، 30، 50، و100 كيلو باسكال) باستخدام ال...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تلعب الخصائص الميكانيكية للمصفوفة خارج الخلية دورا أساسيا في تنظيم سلوك الخلايا الجذعية، ومع ذلك لا تزال الأدوات اللازمة لدراسة هذه التأثيرات بشكل منهجي في الخلايا التناسلية محدودة. أظهرت أعمالنا السابقة أن تصلب المصفوفة المرضية أثناء التقدم في العمر يعطل توازن خلايا ليديج الجذعية (SLC) عبر محور بيزو1/ROS/Gli1، مما يؤدي إلى انخفاض التستوستيرونبمقدار 10. استنادا إلى هذا الاكتشاف، طورنا بروتوكول البولي أكريلاميد الهيدروجيلي لتوفير منصة موحدة وقابلة للتكرار للتحقيق ف...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المؤلفون ليس لديهم ما يكشفون عنه.
تم تمويل هذا المشروع من قبل البرنامج الوطني الرئيسي للبحث والتطوير في أبحاث الخلايا الجذعية والترجمة في الصين (2021YFA1100601)، والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (82371608)، ومؤسسة قوانغدونغ للبحوث الأساسية والتطبيقية (2023B1515020016)، وبرنامج البحث الأساسي في شنزن (JCYJ20240813150417024، JCYJ20240813150422030).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| حمض الخليك | سيغما-ألدرتش | Cat#A6283 | مخفف كولاجين ذيل الجرذ (0.02 م) |
| Acryiamide | سانغون بيوتيك | القط#A100341-0500 | المونومر لتحضير جل البولي أكريلاميد |
| برسلفات الأمونيوم (APS) | سانغون بيوتيك | Cat#A100486-0100 | المبادر لبلمرة الجل |
| مكمل فيتامين B27 | إنفيتروجين | قط#A1486701 | مكمل محدد غني بمضادات الأكسدة والهرمونات؛ يدعم بقاء الخلايا العصبية والخلايا الجذعية (2٪ في الحمض الجزئي/الحيوي) |
| عامل النمو الأساسي للأروى الليفية (bFGF) | إنفيتروجين | قط#13256029 | عامل النمو المتاتوجيني؛ يعزز تكاثر ونمو سلنتلوك (20 نانوغرام/مل) |
| بيس-أكريلاميد | شنغهاي يواني يواني بيوتكنولوجي | Cat#S14002 | رابط متقاطع لجل البولي أكريلاميد |
| مستخلص جنين الدجاج | يو إس بيولوجيز | Cat#C3999 | مصدر غني لعوامل النمو والمغذيات؛ يدعم نمو وقابلية SLC (5٪ v/v) |
| الكولاجين، النوع الأول، من ذيل الجرذ | يسين | Cat#40125ES50 | يغطي سطح الهيدروجيل البولي أكريلاميد المنشط بسولفو-سانباه لتعزيز التصاق وزراعة ال SLC. |
| الكولاجيناز من النوع الرابع | جيبكو | التصنيف#17104-019 | 1 ملغ/مل في DMEM/F12 لهضم أنسجة الخصية |
| CYP11A1 الأجسام المضادة | جين تكس | قط#GTX56293 | للطقم الغربي |
| ديكساميثازون | سيغما-ألدرتش | Cat#D1756 | منشط مستقبلات الجلوكوكورتيكويد؛ يدعم انتشار SLC وصيانة الجذع (1 نانومتر) |
| DMEM/F12 متوسط | جيبكو | قط#11320033 | وسط قاعدي للهضم والغسل وزراعة SLC |
| عامل نمو البشرة (EGF) | بيبروتك | Cat#AF-100-15 | يحفز تكاثر SLC ويحافظ على حالة غير متمايزة (20 نانوغرام/مل) |
| مصل الأبقار الجنيني (FBS) | فيستك | Cat#SE100-011 | يستخدم بنسبة 10٪ لإيقاف نشاط الكولاجيناز |
| فيجي | لا يوجد | https://imagej.net/Fiji | برنامج تحليل الصور |
| الأجسام المضادة GADPH | بروتين تك | Cat#60004-1-Ig | للطقم الغربي |
| إنزيمات الهضم الهلامية | التكنولوجيا الحيوية الدقيقة | Cat#GXDLFA | خليط إنزيمات لهضم أنسجة الخصية وعزل SLC |
| HEPES | سيتيفا | Cat#SH30237.01 | مخزن مؤقت للحفاظ على pH 7.0 وعدد النقاط الشرطة; 7.4 |
| HSD3 وبيتا؛ الأجسام المضادة | سانتا كروز | Cat#sc-515120 | للطقم الغربي |
| فرز خلايا التدفق | BD | https://www.bdbiosciences.com/content/dam/bdb/marketing-documents/BD_Influx_tech_specs.pdf | |
| الإنسولين-ترانسفيرين-الصوديوم سيلينيت (ITS) | سيغما-ألدرتش | قط#11074547001 | يعزز بقاء الخلايا، وامتصاص الجلوكوز، والدفاع ضد مضادات الأكسدة (5 & mu; g/L) |
| بديل مصل نوكاوت (KSR) | جيبكو | الفئة #10828-028 | بديل المصل لوسط زراعة SLC |
| LIF (عامل تثبيط اللوكيميا) | ميليبور | قط#LIF1010 | سايتوكين يحافظ على تعدد القدرات في الخلايا الجذعية وتجديدها الذاتي (1 نانوغرام/مل) |
| خصيتا الفئران | هذه الورقة | لا يوجد | معزول من فئران C57BL/6 |
| مجموعة إليسا لتستوستيرون الفأر | فاين بيوتك | Cat#40203ES80 | لقياس كمية التستوستيرون في النباتات الزائدة |
| فأرة: C57BL/6 | شنتشن توب بيوتيك | لا يوجد | سلالة الفأر المستخدمة في جمع الخصيتين |
| فأر: خلايا الليديغ الجذعية للخصية (SLCs) | هذه الورقة | لا يوجد | الخلايا الأولية المعزولة من خصيتي الفئران |
| ملحق N2 | إنفيتروجين | قط#17502001 | مكمل خال من المصل المحدد يدعم زراعة الخلايا العصبية وجذعية (1٪ v/v) |
| الأحماض الأمينية غير الأساسية | هايكلون | Cat#SH30050.03 | يوفر مصادر للنيتروجين لتخليق البروتينات واستقلاب الخلايا (1٪ v/v) |
| أونكوستاتين م (OSM) | بيبروتك | Cat#300-10T | السيتوكين المشارك في تنظيم تمايز SLC ونضج خلايا Leydig (20 ng/mL) |
| محلول ملحي مخزن بالفوسفات (PBS) | جيبكو | قط#10010023 | مخزن الغسل وإعادة التعليق |
| عامل النمو المشتق من الصفائح الدموية (PDGF) | بيبروتك | Cat#100-14B | يدعم تكاثر الخلايا وهجرتها وبقائها (20 نانوغرام/مل) |
| بريزم 9.0 | جراف باد | https://www.graphpad.com/ | برامج للتحليل الإحصائي والرسوم البيانية |
| الأجسام المضادة StAR | بروتين تك | Cat#67130-1-Ig | للطقم الغربي |
| سولفو-سانباه | ماكلين | الكات#102568-43-4 | الرابط المتقاطع غير المتجانس لتنشيط سطح الجل |
| TEMED | فيجين | Cat#PH0341 | محفز البلمرة |
| β-ميركابتوإيثانول | إنفيتروجين | قط#21985023 | يقلل الإجهاد التأكسدي ويدعم نمو الخلايا في الزراعة (0.1 ملليمولار) |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.