Strom in vitro zellbasierten Assays , sind zweidimensionale (2D). Diese Konfiguration ist nicht natürlich für Säugerzellen und ist daher nicht physiologisch relevant 1; Zellen zeigen eine Vielfalt von Formen, Größen und heterogenen Phänotypen. Sie stellen zusätzliche ernsthafte Einschränkungen bei dem Screening-Anwendungen angewandt, wie beispielsweise eine ungeordnete Verteilung innerhalb der Ebene und extreme Phenotypen von Zellorganellen (Stressfasern, insbesondere). Dies ist besonders wichtig in klinischen Studien für Drogentests, bei denen eine hohe Budgets jedes Jahr ausgegeben. Die meisten dieser Medikamente versagen jedoch, wenn die Tiermodelle angewandt wegen der künstlichen 2D-Kulturbedingungen in frühen Phasen der Wirkstoffscreening. Zusätzlich kann durch diesen Ansatz verwenden, bestimmte Zellorganellen nicht richtig dargestellt werden kann, wie beispielsweise die zytokinetischen Actomyosin Ring während Mitose und allgemein Strukturen, die in der Ebene senkrecht zur Ebene des Beobachtungs entwickeln sich. Etwasneue 2D - Assays wurden zu überwinden , um die oben erwähnten Nachteile und wichtige Erkenntnisse über Zytoskelettorganisation wurden 2,3 beobachtet vorgeschlagen. Allerdings sind diese Tests noch vorhanden eine ernsthafte Einschränkung: zeigen Zellen , die einen sehr Ausbreitung Phänotyp im Gegensatz zu dem, was in vivo beobachtet wird, wo Zellen , die eine 3D - Architektur präsentieren. Diese Artefakte mit dem Kulturverfahren verbunden sind, können auslösen nichtphysiologischen Eigenschaften wie verbesserte Stressfasern 1,4,5.
Dreidimensionale Zellkultur - Assays bieten mehrere Vorteile im Vergleich zu den 2D - Umgebungen 6,7. Sie sind physiologisch relevanter, und die Ergebnisse sind daher sinnvoll. Als Beispiel zeigen in Hydrogelen eingebetteten Zellen 3D-ähnliche Strukturen , aber ihre Morphologien unterscheiden sich von einer Zelle in eine andere 8,9. Jedoch ihre Morphologien unterscheiden sich von einer Zelle zur anderen, die Screening-Anwendungen erschwert. Eine alternative Strategie ist Single einzubettenZellen in mikrostrukturierten Hohlräumen 10,11. Zell Position, Form, Polarität und interne Zellorganisation kann dann normalisiert werden. Neben der Bereitstellung von 3D-like Architektur an Zellen, Mikrokavitäten ermöglicht auch für High-Content - Screening - Studien 10,12-14; Einzelzellen können in Microarrays und Zellorganellen und ihre Entwicklungen bestellt werden können parallel beobachtet werden. Diese Regelmäßigkeit liefert gute Statistiken mit geringen Anzahl von Zellen und eine bessere zeitliche / räumliche Auflösungen. Nützliche Verbindungen sind leichter zuverlässig zu identifizieren.
In dieser Studie zeigen wir die Herstellung und Anwendung einer neuen 3D-like Kultursystem einzelne Zellen für die High-Content-Screening - Anwendungen 10,12,13. Die Vorrichtung besteht aus einer Anordnung von elastomerem Mikrokavitäten (10 5 Hohlräumen / cm 2), geprägt 'eggcups' (EC). Abmessungen und das Gesamtvolumen der EG in dieser Arbeit sind mit dem typischen Volumen einzelner NIH3T3 und HeLa-Zellen optimiertwährend der Zellteilung. Morphologie der Hohlräume - zylindrisch - richtig zu orientieren Zellform zur Sichtbarmachung von aktiven Prozessen ausgewählt wird. Replica Form wird Muster eine Anordnung von EC auf einen dünnen Polydimethylsiloxan (PDMS) Schicht auf einem Glas geklebt verwendet 15,16 Deckglas. Die Zellen werden in der EC durch Zentrifugation eingeführt. Wir berichten hier über die Beobachtung und Normalisierung der Zellorganellen (Aktin-Stressfasern, Golgi-Apparat und Kern) in 3D (EG) im Vergleich zu den gleichen Zellen auf 2D (flach) Oberflächen. Wir berichten auch die Beobachtung der aktiven dynamische Prozesse wie die Schließung des zytokinetischen Aktomyosin Ring während Mitose 17. Schließlich zeigen wir Ergebnisse dieser Methodik auf anderen Systemen mit starren Wänden, wie Bäckerhefe, Spalthefe und C. elegans Embryonen , die die Anwendbarkeit unserer Methodik auf eine breite Palette von Modellsystemen bestätigt.
Wir präsentieren neben eine vollständige und genaue protokoll, um die 'eggcups' für 3D-Mikro herzustellen und anzuwenden. Unser Ansatz ist einfach und nicht ein sauberes Zimmer benötigen. Wir gehen davon aus, dass diese neue Methode besonders interessant für Wirkstoff-Screening werden Assays und personalisierte Medizin, in der Ersatz von Petrischalen. Schließlich wird unsere Vorrichtung zur Untersuchung der Verteilung von Zellen Reaktionen auf externe Stimuli, beispielsweise bei Krebs 18 oder in der Grundlagenforschung 19 nützlich sein.