عالية الإنتاجية الجر قوة الفحص المجهري باستخدام PDMS يكشف عن الآثار التي تعتمد على الجرعة من تحويل عامل النمو-β على الانتقال الظهاري إلى Mesenchymal
يونيو 1, 2019
نحن نقدم عالية الإنتاجية الجر قوة الجر تسرب ملفقة مع مطاط السيليكون (PDMS). هذا الفحص الجديد هو مناسبة لدراسة التغيرات المادية في انقباض الخلايا خلال مختلف العمليات البيولوجية والطبية الحيوية والأمراض. نحن نبين فائدة هذه الطريقة عن طريق قياس زيادة تعتمد على TGF-β في الانقباض خلال الانتقال الظهاري إلى mesenchymal.
مختبري مهتم بعلم الأحياء الميكانيكية، الذي يدرس كيف تمارس الخلايا وتتأثر بالقوى الميكانيكية. إحدى الطرق التي يمكننا بها قياس علم الأحياء الميكانيكية هي قياس قابلية الخلية. في الخلايا الملتمَكة، يظهر التقلص في قوى الجر التي تمارس على ركيزة الخلية. نحن نقوم بتحديد هذه القوى باستخدام منهجية يشار إليها عموما باسم المجهر قوة الجر أو TFM. ويتم تنفيذ TFM في مجموعة متنوعة واسعة من الطرق المختلفة ، ولكن الجانب الشائع هو أنه أسلوب مختبر متسلسل وبطيء يتم عادة في طبق واحد مثل هذا هنا. وهذا يقيدنا بتقييم مجموعة سكانية واحدة أو حالة واحدة في كل مرة. في جميع أنحاء في ثقافة الخلية تحسنت منذ بعض الوقت ولكن خلق أطباق متعددة وفكرنا، لن يكون كبيرا أننا يمكن أن لـ TFM مع نفس الإنتاجية المتزايدة ونفس الكفاءة من الوقت والكواشف؟ وهذا كان حلنا. لذلك أنشأنا 96 جيدا الجر قوة الطبق. ويبدو مشابها جدا لطبق ثقافة الأنسجة 96 التقليدية بشكل جيد، ولكن مع هذا الطبق لا يمكننا فقط دراسة 96 ظروف مختلفة ثقافة الخلية، ولكن أيضا تحديد قابلية الخلية. هذا يقدم حلاً أعلى بكثير من الإنتاجية من نهج طبق واحد، مما يسمح لنا بفحص ظروف الخلايا المتنوعة والاستجابات المتعاقدة. أثناء الانبثاث السرطاني، تنتقل الخلايا السرطانية من موقعها الأساسي إلى المواقع الثانوية، مما ينشر المرض في جسمنا. هذا السلوك النقيلي للخلايا السرطانية يمثل 90٪ من الموت المرتبطة بالسرطان. واحدة من الآليات المقترحة للخلايا السرطانية الظهارية للحصول على نوع ظاهري أكثر هجرة والغازية هو التحول الظهارية-mesenchymal, EMT. خلال EMT، يصبحون أكثر هجرة و توغل، وتغيير سلوكهم الجسدي. لفهم أفضل هذه التغيرات في السلوك البدني، ونحن الاستفادة لدينا الركيزة السيليكون لينة لقياس التغيرات في انكماش خلايا الغدة الثديية الماوس مع التعريفي EMT بواسطة TGF-In هذه الدراسة، وحققنا كيف تركيزات مختلفة ووقت الحضانة من TGF-تأثير على سلوك الخلايا البدنية. Polydimethylsiloxane هو المطاط متوافقة جدا مع أدنى معامل يونغ من حوالي 0.6 كيلوباسكال. صلابة هذه المواد يمكن أيضا أن تكون قابلة للتواؤم باستخدام تركيزات مختلفة من وكيل crosslink بما في ذلك SYLGARD 184.To قياس الخصائص الميكانيكية ل PDMS نستخدم rh. بعد خلط الجزء A والجزء B من PDMS، في نسبة وزن واحد إلى واحد وإضافة عامل المعالجة مع نسبة الوزن المحددة، تحميل دفعة أعدت على لوحة rheometer. تأكد من تحميل ما يكفي من العينة لتغطية منطقة المغزل تماما. من المهم التأكد من أن المغزل يلمس العينة تمامًا دون ترك مساحة حرة عند حافتها. وينبغي أن أي عينة إضافية قلصت بعناية ومسحت من لوحة. قياس معامل التخزين النهائي والتبعية الزمنية لللزوجة لكل عينة من خلال القيام بالوقت والتردد الاجتياحات في سلالة القص متذبذب من 0.5٪Newsha]هذا الرسم البياني هو مثال واحد من اختبار سيك، بعد أن فعلت لقياس السلوك الريولوجي من polydimethylsiloxane مع سلالة القص المتذبذبة تطبيقية من 0.5٪ ودرجة الحرارة من 100
اعرض النص الكامل واحصل على الوصول إلى آلاف الفيديوهات العلمية
نظرة عامة
تقدم هذه الدراسة مقايسة لقوة السحب عالية الإنتاجية مصنعة من مطاط السيليكون (PDMS)، مصممة لاستقصاء التغيرات الفيزيائية في انقباض الخلايا خلال عمليات بيولوجية مختلفة. وقد تم إثبات فائدة هذه الطريقة من خلال قياس الزيادات في الانقباض المعتمدة على TGF-β أثناء عملية الانتقال الظهاري المتوسطي.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلوم
- بيولوجيا الخلية
- الميكانيكا الحيوية
- الهندسة الطبية الحيوية
خلفية علمية
- تُعد انقباضية الخلايا أمراً بالغ الأهمية في مختلف العمليات البيولوجية.
- يمكن أن يوفر فهم التغيرات في الانقباضية رؤى حول الأمراض.
- قد تفتقر الطرق التقليدية إلى الإنتاجية العالية والحساسية.
- يُعد PDMS مادة متعددة الاستخدامات لإنشاء المقايسات.
الغرض من الدراسة
- تطوير مقايسة عالية الإنتاجية لقياس قدرة الخلايا على الانقباض.
- تقييم تأثير TGF-β على الانقباض أثناء عملية التحول الظهاري المتوسطي.
- توفير طريقة موثوقة لدراسة سلوك الخلايا في ظروف مختلفة.
الطرق المستخدمة
- تصنيع مقايسة قوة السحب باستخدام PDMS.
- قياس انقباض الخلايا استجابةً لـ TGF-β.
- تحليل عالي الإنتاجية لتقييم عينات متعددة.
- تقييم ديناميكيات التحول الظهاري المتوسطي.
النتائج الرئيسية
- القياس الناجح للتغيرات في قدرة الخلايا على الانقباض.
- إثبات الزيادات في قدرة الانقباض المعتمدة على TGF-β.
- التحقق من فائدة المقايسة القائمة على PDMS.
- تقديم رؤى حول ميكانيكا عمليات التحول الخلوي.
الاستنتاجات
- يعد مقايسة قوة الشد باستخدام PDMS فعالة لدراسة انكماش الخلايا.
- تم تأكيد زيادة الانكماش أثناء عملية الانتقال الظهاري المتوسطي.
- يمكن تطبيق هذه الطريقة في مختلف الدراسات البيولوجية والطبية الحيوية.
الأسئلة الشائعة
الأهمية التنفيذية في القطاع الصناعي
تتيح منصة مجهر قوة السحب عالية الإنتاجية هذه تقييماً كمياً للانقباض الخلوي بتنسيق قابل للتوسع، مما يدعم تقليل المخاطر الميكانيكية في مراحل الاكتشاف المبكرة. ومن خلال ربط الانتقال الظهاري المتوسطي المحفز بواسطة TGF-β بتغيرات بيوفيزيائية قابلة للقياس، توفر هذه الطريقة قيمة تنبؤية للتحقق من الأهداف في أبحاث التليف والانتشار السرطاني. يوفر النظام القائم على PDMS قابلية للتكرار وتوافقاً مع تدفقات العمل الحالية متعددة الآبار، مما يعزز إمكانية إعادة الاستخدام المؤسسي عبر مسارات بيولوجيا الاكتشاف وتطوير المقايسات.
التطبيقات الاستراتيجية في البحث والتطوير في مجال الأدوية البيولوجية
الاكتشاف المبكر والتحقق من الهدف
- القيمة العلمية: تتيح استقصاء دور TGF-β كمنظم للانقباض الخلوي أثناء عملية الانتقال الظهاري المتوسط (EMT)، مما يدعم اختبار فرضيات الأهداف.
- القيمة التشغيلية: توفر بيانات عن الانقباض تعتمد على الجرعة ومحددة زمنياً لتحديد أولويات الأهداف الميكانيكية في مسارات التليف والسرطان.
- القيمة التنبؤية: تقوم بقياس الأنماط الظاهرية الفيزيائية الحيوية المرتبطة بـ EMT، مما يساعد في اختيار الأهداف في المرحلة قبل السريرية وتقليل المخاطر المرتبطة بالمسارات.
الفحص وتطوير المقايسة
- القيمة العلمية: يوفر قياسات كمية للانقباضية مستقلة عن الركيزة من أجل توحيد المقاييس في مسح الميكانوبيولوجيا.
- القيمة التشغيلية: متوافق مع تنسيقات 96 بئراً، مما يتيح المسح المتوازي لمكتبات المركبات أو جرعات السيتوكينات.
- جاهزية المقايسة: يستخدم ركائز PDMS خاملة ومستقرة ذات معامل مرونة قابل للتعديل (0.4–100 kPa) وعمر تخزيني غير محدود، مما يقلل من التباين بين الدفعات.
الأبحاث الانتقالية والما قبل سريرية
- الاستمرارية الترجمية: يربط بين جرعة TGF-β ومدتها والمخرجات الانقباضية، مما يدعم النماذج قبل السريرية لـ EMT والمتوافقة مع المؤشرات الحيوية.
- تقليل المخاطر الميكانيكية: يتيح تقييم التغيرات في القدرة الانقباضية كقراءة وظيفية في الأنظمة ذات الصلة بالمرض قبل التحقق منها داخل الجسم الحي.
- التقدم المعدل حسب المخاطر: يدعم قرارات المضي قدماً أو التوقف من خلال ربط التدخل الجزيئي بتعديل النمط الظاهري الفيزيائي الحيوي.
تكامل سير العمل والمسار التحليلي
تندرج هذه الطريقة ضمن سلسلة عملية الاكتشاف، بدءًا من التحقق من الهدف وصولاً إلى تحديد المركبات الرائدة، حيث توفر قراءات فيزيائية حيوية تساهم في اتخاذ القرارات في المراحل المبكرة.
- بيولوجيا الاستكشاف: يدعم اختبار الفرضيات المتعلقة بتأثيرات إشارات TGF-β على الميكانيكا الخلوية والقدرة الانقباضية.
- الفحص المجهري: يتيح قياساً كمياً عالي الإنتاجية وقابلاً للتكرار لقوى السحب عبر تنسيقات متعددة الآبار لتحليل الاستجابة للجرعة.
- التحليلات: يولد مقاييس للانقباضية (مقدار القوة، التوزيع) تسمح بمقارنة تركيزات TGF-β وأوقات التعرض.
- الأبحاث الانتقالية: يربط بين تحفيز EMT في المختبر والتغيرات الميكانيكية الحيوية القابلة للقياس، مما يدعم صلة النماذج قبل السريرية.
- إعادة الاستخدام المؤسسي: يؤسس لمنصة قوى سحب قابلة لإعادة الاستخدام وتطبيقها على أنواع مختلفة من الخلايا وأهداف الميكانيكا الحيوية في أبحاث الأورام والتليف.
التأثير التشغيلي والمؤسسي
- القيمة العلمية: تزيد من الثقة التنبؤية في التحقق من الأهداف من خلال تقليل الغموض في الأنماط الظاهرية الميكانوبيولوجية.
- القيمة التشغيلية: تعزز إمكانية التكرار والقابلية للتوسع من خلال ركائز PDMS الموحدة والتوافق مع الأطباق متعددة الآبار.
- القيمة الاستراتيجية: تحسن كفاءة رأس المال من خلال تمكين اختبار الظروف المتوازية وتقليل استهلاك الكواشف لكل نقطة بيانات.
- تأثير المحفظة: تسهل تحديد أولويات الأهداف المعدلة وفقاً للمخاطر بناءً على التحولات الكمية في التقلص أثناء الانتقالات الممرضة.
اعتبارات التنفيذ
- يتطلب خبرة في زراعة الخلايا، وتحليل صور TFM، وتحضير ركائز PDMS.
- يعتمد على قياس الريوميتري لتوصيف الركيزة والمجهر الفلوري لقياس قوة الجر.
- يستلزم توحيد كثافة الاستزراع، وتفعيل الركيزة وظيفياً، وظروف التصوير عبر جميع الآبار.
- قد يتطلب التكيف مع أنواع مختلفة من الخلايا تحسين صلابة الركيزة وروابط الالتصاق.
- تشمل القيود العملية انتظام سمك الركيزة والفلورة الذاتية المحتملة لـ PDMS عند أطوال موجية معينة.
