29. Juli 2007
Es wird allgemein verstanden, dass mechanische Kräfte in den Körper kann die Zelldifferenzierung und Zellteilung beeinflussen. Hier präsentieren wir ein Video-Protokoll, das die Verwendung eines speziell angefertigten Bioreaktor für die Bereitstellung von einachsigen zyklischen Zugbelastung auf Zellen auf flexible Substrate mikrostrukturierten kultivierten Stammzellen.
Hi, ich bin Song Li. Ich bin außerordentlicher Professor in der Abteilung für Bioingenieurwesen an der UC Berkeley. Und ich bin Kyle Kapinsky. Ich bin Doktorand ebenfalls im Fachbereich Bioingenieurwesen an der UC Berkeley.
Heute stellen wir ein Protokoll zur mechanischen Stimulation von Stammzellen mittels zyklischer einachsiger Dehnung vor. Die Forschung in unserem Labor konzentriert sich auf Zell- und Gewebeengineering, insbesondere im kardiovaskulären System. Wir interessieren uns für die mechanische Biologie von Stammzellen, da es einige potenzielle Anwendungen gibt.
Erstens möchten wir die Wirkung mechanischer Faktoren auf die Entwicklung, beispielsweise die embryonale Entwicklung, verstehen. Zweitens interessiert uns die Steuerung der Differenzierung von Stammzellen in vitro oder in einem Darmreakt. Und drittens untersuchen wir, wie Stammzellen in vivo auf kardiovaskuläre mechanische Faktoren reagieren, zum Beispiel nach einer Transplantation.
Um all diese Dinge zu untersuchen, verfügen wir über einen speziell konstruierten Bioreaktor, in dem Zellen auf elastische Membranen ausgesät und diese anschließend über einen definierten Zeitraum, mit einer definierten Dehnung und einer definierten Dehnungsrate mechanisch belastet werden können. Im Folgenden werden wir Sie Schritt für Schritt durch alle erforderlichen Prozesse führen, um dieses Protokoll einzurichten. Verwenden Sie eine Laborreinigungsseife – jedes handelsübliche Reinigungsmittel ist geeignet –, geben Sie Seife auf beide Seiten der Membran und reinigen Sie sie gründlich, um eventuelle Rückstände oder Verunreinigungen zu entfernen, die die Zellen beeinträchtigen könnten.
Und das mache ich einfach von Hand. Sobald ich das Gefühl habe, beide Seiten ziemlich gut gereinigt zu haben, spüle ich sie noch einmal mit Wasser ab. Danach möchte ich sicherstellen, dass sie wirklich steril ist und alle mikroskopisch kleinen Partikel entfernt wurden.
Ich werde diese Membran nehmen und sie in ein Becherglas mit 70 % Alkohol geben. Lassen Sie sie vollständig hineingleiten. Anschließend können Sie das gesamte Becherglas in ein Ultraschickbad stellen und 10 Minuten lang beschallen lassen.
Nun, da wir die mikrostrukturierte Membran in einer quadratischen Schale haben, sollten wir überprüfen, ob die strukturierte Seite tatsächlich zu uns weist. Ich nehme nun eine Sprühflasche mit Alkohol und sprühe die obere Seite der Membran leicht an. Sie können jetzt sehen, wie die Flüssigkeit herunterläuft und die Rillen sichtbar werden.
Dadurch wird bestätigt, dass die strukturierte Seite nach oben zeigt und die richtige Ausrichtung vorliegt. Nun haben wir den UV-Schritt über Nacht durchgeführt, und Sie können sehen, dass alle Kammern sowie alle Rahmen für die Kammern und die Membranen selbst im Sicherheitswerkbank liegen und dort über Nacht der UV-Bestrahlung ausgesetzt waren. Dies ist unser abschließender Sterilisationsschritt.
Jetzt möchte ich alle Membranen einer Plasma-Behandlung unterziehen und werde jeweils ein oder zwei Membranen entnehmen, sie in ihren sterilen Schalen aufbewahren und zum Plasma-Gerät transportieren. Nun, da der Vakuumdruck abgebaut ist, kann ich die Kammer entfernen. Auch dies ist nicht vollständig steril, aber ich werde sie später erneut verwenden.
Arbeiten Sie also relativ schnell, damit das Plasma darauf bleibt, und verwenden Sie eine Pinzette. Auch hier ist dies sehr wichtig. Stellen Sie sicher, dass Sie die Membran nicht fallen lassen oder ihre Orientierung verändern.
Im Moment wurde also nur die obere Oberfläche einer Plasma-Behandlung unterzogen, und ich werde sie nun mit der behandelten Seite nach oben in meine relativ sterile Schale zurücklegen, den Deckel wieder aufsetzen und sie dann in den Sterilbrückenraum bringen. Nachdem die Membran nun einer Plasma-Behandlung unterzogen wurde, werde ich sie in den Sterilbrückenraum zurückbringen und mit 2 % Gelatine behandeln. Das entspricht einem Gewicht pro Volumen.
Sie können sehen, dass die Lösung weiterhin entlang des Musters verläuft. Außerdem ist sie sehr hydrophil, da sie einer Plasma-Behandlung unterzogen wurde. Die Lösung breitet sich daher aus, anstatt sich zusammenzuziehen. Falls Sie die Membran versehentlich umgedreht haben, würde die Lösung sofort aufsteigen, und Sie wüssten, dass Sie die falsche Seite verwenden.
Stellen Sie also sicher, dass sich die Lösung gleichmäßig ausbreitet. Nachdem Sie dies für alle Ihre Membranen durchgeführt haben, schließen Sie einfach die Haube und schalten die UV-Strahlung für 30 Minuten ein. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Membran eine halbe Stunde lang der UV-Strahlung ausgesetzt, während Gelatine auf der Oberfläche lag, und diese Dauer ist ausreichend, um die Absorption der Gelatine an der Oberfläche zu gewährleisten.
Zu diesem Zeitpunkt möchte ich die Membran zweimal mit steriler PBS waschen. Dazu gebe ich normalerweise etwa 10 ml in eine quadratische Schale und spüle sie mit der Hand vorsichtig aus, wobei ich darauf achte, die Oberfläche der Membran nicht zu berühren, und anschließend die PBS abziehe. Dies werde ich noch einmal wiederholen. Nach dem zweiten Waschgang lasse ich die Membran in PBS liegen, da dies die Membran benetzt und somit die Montage in die Kammer erleichtert. Wenn man eine trockene Membran verwendet, besteht eine größere Gefahr, dass sie reißt oder beschädigt wird.
Das ist also die zweite Waschung. Saugen Sie erneut einmal ab, um sicherzustellen, dass sämtliches Gelatine von der Membran entfernt ist. Anschließend belassen Sie die Membran in etwa 10 Milliliter steriler PBS.
Und wenn Sie mit mehr als einer Membran arbeiten, wiederholen Sie diesen Vorgang für jede einzelne. Danach sind Sie bereit zur Montage. Nehmen Sie einen der Rahmen, der eigentlich aus zwei Teilen besteht, diese sind jedoch gewöhnlich bereits vormontiert.
Ein Teil ist hier das T-Stück, und der andere Teil gehört zum Rahmen, der die Membran selbst halten wird. Der Rahmen hat also ein zweites Teil, das folgendermaßen aussieht. Wie Sie sehen, weist es eine Nut auf.
Hier wird die Dichtung eingesetzt, um die Membran zu fixieren. Das zweite Teil weist eine weitere Nut für eine zweite Dichtung auf, sodass beide Seiten der Membran gehalten werden. Nehmen Sie dieses Teil, platzieren Sie es wie gezeigt auf dem Rahmen, drehen Sie den Rahmen um und nehmen Sie eine der Autoklavschrauben.
Setzen Sie die Schraube oben ein; Sie können sie zunächst etwas von Hand festziehen und dann einen der Innensechskantschlüssel verwenden, um sie vollständig festzuziehen. An diesem Punkt habe ich einen zusammengesetzten Rahmen, und die Membran wird auf die Unterseite in dieser Weise aufgebracht, als ob meine Hand die Membran wäre. Das bedeutet, dass ich die Seite verwenden möchte, die entweder strukturiert ist oder einer Plasma- und Gelatinbehandlung unterzogen wurde.
Ich möchte, dass es nach oben weist. Wenn ich es versehentlich umdrehe und die Gelatine-Seite nun nach unten zeigt, wird das ein großes Problem für das Experiment darstellen. Wenn ich es zusammenbaue, soll die strukturierte Seite also nach oben weisen, aber ich werde es verkehrt herum zusammenbauen.
Wenn ich die Membran herausnehme, stellen Sie sicher, dass die strukturierte Seite nach unten zeigt. Ich nehme also eine Membran heraus – bedenken Sie, dass die strukturierte Seite momentan nach oben zeigt –, hole sie aus dem PBS heraus und lege sie wie folgt über den Rahmen.
Derzeit sind beide Seiten also etwa gleich stark. Es ist in Ordnung, die Ränder der Membran mit den Fingern zu berühren, aber vermeiden Sie es, die gegenüberliegende Seite zu berühren. Nachdem ich sie nun auf diese Weise umgedreht habe, zeigt die strukturierte Seite nach unten, was ich möchte, um die Montage zu erleichtern. Nehmen Sie zwei Dichtungen und legen Sie sie in das PBS.
Ich rolle sie normalerweise hin und her. So befeuchte ich die gesamte Dichtung, wodurch die Dichtung genauso geschmiert wird wie zuvor die Membran in PBS. Wenn Sie trockene Dichtungen an einer trockenen Membran verwenden, ist es weitaus wahrscheinlicher, dass sich etwas verdreht.
Ich beginne damit, eine Seite etwas weiter als die andere Seite herauszuziehen, weil die Membran beim Einsetzen der Dichtung, wenn ich die Dichtung auf dieser Seite einsetze, in diese Richtung gezogen wird und dadurch diese Seite etwas kürzer wird. Beginnen Sie also mit einem leicht verkürzten Ende hier. Nehmen Sie eine Dichtung und legen Sie sie so darüber, dass sie auf beiden Seiten ziemlich gleichmäßig sitzt.
Und unter gleichmäßigem Druck nach unten drücken, dabei die Daumen oder die Spitzen der Daumen verwenden, jedoch an dieser Stelle nicht die Fingernägel, da Sie die Membran versehentlich einschneiden und zerreißen könnten. Sobald ich die Membran eingesetzt habe, nehme ich die Rückseite meiner Pinzette und benutze sie, um nach unten zu drücken. Achten Sie erneut darauf, nicht zu stark zu drücken oder abzurutschen und die Membran zu berühren, da Sie sie ansonsten versehentlich beschädigen oder zerreißen könnten, was dazu führen würde, dass Sie eine neue Membran nehmen und von vorn beginnen müssten.
Jetzt ist eine Seite eingesetzt, aber die andere Seite ist noch lose. Drehen Sie das Ganze um, nehmen Sie die andere Dichtung, stellen Sie sicher, dass sie nass ist, und legen Sie sie wie zuvor darauf. Anschließend verwende ich normalerweise die Pinzette, um die Membran tatsächlich zu erfassen und leicht zu dehnen, da die Membran zu viel Spiel hat, wenn sie zu locker ist, und es dann unmöglich sein wird, die Zellen zu sehen.
Sie möchten es also straff, aber nicht übermäßig gespannt, sodass es gedehnt ist. Wenn es vorgedehnt ist, beeinflusst dies das Experiment, da die Membran bereits unter Spannung steht und Sie sie beschädigen könnten; beim Andrücken der Dichtung erzeugen Sie zusätzlich etwas Spannung. An diesem Punkt wirkt es ziemlich straff.
Es sitzt vielleicht ein wenig locker auf einer Seite, aber das werde ich gleich korrigieren. Und erneut, unter Verwendung eines gleichmäßigen Drucks, einfach mit den Daumenspitzen oder Fingerspitzen nachdrücken. An diesem Punkt können Sie sehen, dass eine Seite ziemlich straff ist.
Es verläuft gerade über die gesamte gegenüberliegende Seite. Direkt dort befindet sich etwas Spiel in der Membran, wodurch sie leicht aufrollt. Daher werde ich diese Seite vollständig nach innen drücken, genau wie zuvor, und dies langsam und gleichmäßig über die gesamte Dichtung verteilen.
Und Sie sehen, dass dadurch der meiste Spielraum herausgenommen wurde. Wir haben gerade die 30-minütige UV-Bestrahlung der Rückseiten der Rahmen und Membranen abgeschlossen und möchten nun alle Membranen umdrehen, damit sie auf der Vorderseite bestrahlt werden können, sodass alles vollständig steril ist. An diesem Punkt werden wir außerdem bestimmte Kammern entweder als Dehnungs- oder Kontrollgruppe festlegen.
Sie können sehen, dass ich meine Kammern bereits beschriftet habe, beginnend mit Kontrolldehnung, Kontrolldehnung. Die Dehnungskammern benötigen eine zusätzliche Schraube. Daher habe ich die zusätzliche Schraube für die Dehnungskammer hier oben auf die Unterseite des Deckels gelegt.
Nehmen Sie also einfach den Rahmen und drehen Sie ihn um. Und wenn es eine Dehnungskammer ist, bedeutet dies, dass ich einige der Schrauben wechseln muss. Bei einer Kontrollkammer bleibt dagegen alles gleich.
Und wenn sich dieser Balken hin und her bewegt, wird die Membran selbst nicht gedehnt, sondern bewegt sich lediglich mit dem Balken. Wenn ich möchte, dass die Membran gedehnt wird, muss ich den zweiten Teil des Rahmens an diesem Ende am Boden der Kammer befestigen, sodass er stationär ist. Und dann, wenn sich der Balken nur an diesem Teil des Rahmens bewegt, werden wir eine Hin-und-her-Bewegung erhalten.
Um dies zu tun, nehmen Sie die zusätzliche Schraube und setzen Sie sie in das Schraubenloch in diesem Rahmenteil ein. Benutzen Sie den Innensechskantschlüssel, um die Schraube festzuziehen. Ziehen Sie sie nicht zu stark an, da diese Poly-SU-eins-Kammern etwas zerbrechlich sind; ziehen Sie die Schraube nur so fest an, dass der Rahmenteil nicht verrutschen kann, um ein Zerbrechen einer Kammer zu vermeiden.
Dann, sobald Sie die erste Schraube eingesetzt haben, können Sie diese Schraube lösen, die die beiden Rahmenhälften zusammengehalten hat, und darauf achten, die Schraube nicht auf die Membran fallen zu lassen, da sie das aufgebrachte Gelatin beschädigen könnte. Sobald die Schraube locker ist, nehmen Sie den Innensechskantschlüssel heraus, greifen die Schraube mit der Pinzette und setzen sie in das zweite Schraubenloch ein. Anschließend verwenden Sie erneut den Innensechskantschlüssel, um die zweite Schraube festzuziehen.
Nachdem dieses Rahmenstück mit den beiden Schrauben befestigt ist, verfüge ich nun über eine Vorrichtung, die für die Dehnung eingerichtet ist. Wenn sich dieser Balken dann innerhalb der Dehnungsvorrichtung vor und zurück bewegt, können Sie sehen, dass die Membran selbst tatsächlich gedehnt wird. Ich führe diesen Vorgang gerne mehrmals durch, um sicherzustellen, dass mit meiner Membran alles in Ordnung ist.
Falls aus irgendeinem Grund ein Riss vorliegt und die Membran dann reißt, werde ich dies nun erkennen, bevor das Experiment beginnt, und kann eine andere Membran einsetzen. Sie schieben dies also zur Seite, nehmen die nächste und – in diesem Fall ist sie als Kontrollkammer gekennzeichnet – müssen für die Kontrollkammer lediglich das Gerät umdrehen.
Wenn es nun in die Maschine eingelegt wird, bewegt es sich hin und her, ohne sich zu dehnen. Wiederholen Sie den Vorgang dann für alle vorhandenen Kammern und Membranen. Jede einzelne dient entweder als Dehnungssteuerung; danach schließen Sie die Haube und bestrahlen die Oberseiten der Membranen 30 Minuten lang mit UV-Licht.
Wir haben also gerade alle Kammern sowie die Oberseiten der Rahmen in den Membranen 30 Minuten lang mit UV-Licht bestrahlt. Somit ist alles sterilisiert und zusammengebaut, und wir sind bereit, die Zellen zu säen. In diesem Fall sähe ich mesenchymale Stammzellen, die ich von 10-Zentimeter-Platten entnehme.
Bei jeder Membran, insbesondere wenn ich eine strukturierte Membran wie in diesem Fall verwende, können Sie gewissermaßen den quadratischen Bereich säen, in dem sich die Struktur befindet. Ich möchte nur auf diesem strukturierten Bereich säen. Wenn Sie eine nicht strukturierte Membran verwenden, sollten Sie dennoch ungefähr im selben Bereich säen, um zu vermeiden, dass die Flüssigkeit zu nahe an die Ränder gelangt.
Wenn die Flüssigkeit zu nahe an den Rändern ist, kann sie überschwappen, und dann sterben Ihre Zellen, bevor Sie sie richtig ansiedeln können. Und in dem Bereich, in dem Sie die Zellen ansiedeln, sollten Sie die geeignete Menge an Zellen aufbringen. Wenn ich das Experiment durchführe, möchte ich, dass dieser Bereich ziemlich konfluent ist.
Wenn ich also eine 10 cm-Schale verwende, möchte ich etwa ein Drittel einer konfluenten Platte auf dieser Fläche. In diesem Fall entspricht das für mesenchymale Stammzellen etwa 250.000 Zellen. Dies variiert je nach verwendeter Zelltyp.
Ich habe meine Zellen bereits vom Kolben abgelöst und in der entsprechenden Menge an Volumen resuspendiert. Und ich möchte je ein Milliliter der Zellsuspension auf jede Membran geben. In diesem Fall habe ich etwa 250.000 mesenchymale Stammzellen pro Milliliter Lösung.
Ich verwende also einen P 1000 und stelle sicher, dass die Lösung ist. Ich pipettiere mehrmals auf und ab und nehme einen Milliliter in die Pipette, und ich möchte sicherstellen, dass ich nur in diesem Bereich ansäme. Daher säme ich sehr langsam und verwende kleine Tröpfchen auf dem strukturierten Bereich.
Und Sie können tatsächlich sehen, dass durch dieses Muster kleine Ovale in diese Richtung entstehen, da es tatsächlich diese Rillen erfasst. Sie sind also keine vollständigen Kreise. In diesem Fall sind sie eher ovalförmig.
Dann betrachte ich den gesamten Bereich, nähere mich aber noch nicht zu stark den Rändern an. Ich möchte nicht zu weit vorgehen und dabei die gesamte Lösung aus meiner Pipette bringen. Anschließend verwende ich die Pipette, um die Lösung nahe an den Rändern gleichmäßig zu verteilen, wobei ich versuche, nicht darüber hinauszugehen.
Ich möchte keine Zellen im nicht überstrichenen Bereich, und es ist etwas schwierig, die Ihnen am nächsten liegende Kante zu erreichen. Normalerweise drehe ich das Präparat daher vorsichtig und bearbeite so die letzte Kante. Dadurch sollten sich die Zellen ziemlich gleichmäßig verteilen.
Und nun sitzen sie alle darauf. Sie sollten jedoch vorsichtig sein, um keine Zellen abzuschütten. Achten Sie daher darauf, Ihre Hand nicht darüber hinwegzuführen und sie auch nicht zu schnell zu bewegen.
Dann schiebe ich es wieder beiseite. Ich möchte dies abdecken und einfach die Zellkultur darauf anheben. Um es abzudecken, verwenden Sie diesen Deckel, der tatsächlich zwei verschiedene Öffnungen aufweist.
Auf dieser Seite gibt es ein tieferes Loch und auf dieser Seite eines, das flacher ist und Gase eindringen lässt. Sie müssen sicherstellen, dass das tiefere mit diesem T-förmigen Teil hier ausgerichtet ist. Andernfalls wird es zu eng, wenn Sie das flache verwenden.
Stellen Sie es auf diese Weise auf, sodass die gesamte Kammer bedeckt ist. Wiederholen Sie diesen Vorgang anschließend mit allen verbleibenden Kammern und lassen Sie die Probe 30 Minuten im Sicherheitswerkbank stehen, damit die Zellen auf den Boden absinken und sich an den Membranen anheften können. Danach werden wir alle Kammern mit Klebeband verschließen und in die Sicherheitswerkbank oder den Inkubator überführen, wo sie eine weitere Stunde stehen bleiben, damit die Zellen vollständig auf den Membranen haften können.
Okay, wir haben die Zellen gerade eine halbe Stunde lang auf den Membranen belassen. Nun möchte ich die Zellen 37 Grad und 5 % CO2 aussetzen, wie es im Inkubator selbst vorgesehen ist. Dazu muss ich vom Sicherheitswerkbank zum Inkubator wechseln.
Und um dies zu erreichen, müssen Sie darauf achten, äußerst vorsichtig vorzugehen und die Kammer in keine Richtung zu kippen, da sonst die Zelllösung abrutschen kann. Im Grunde müssten Sie dann von vorn beginnen. Nachdem die Zellen nun eine Stunde lang in der Kammer im Inkubator waren, haben sie sich fest an der Oberfläche angeheftet.
An diesem Punkt habe ich die Kammer aus dem Inkubator genommen und sie vorsichtig wieder in den Sicherheitswerkbank zurückgestellt, wobei ich sie genauso sorgfältig transportiert habe wie zuvor. Dadurch vermeiden Sie, dass zu diesem Zeitpunkt Medium von der Membran verschüttet wird. Sie müssen 20 ml Medium zur Dehnungskammer hinzufügen.
Und in diesem Fall verwende ich eine spezielle Kombination von Medium, da es leicht anfällig für Kontaminationen ist; dieses Medium ist jedoch perfekt darauf ausgelegt, Kontaminationen auszuschließen. Ich verwende DM ergänzt mit 10 % FBS sowie 1 % Penicillin und Streptomycin und zusätzlich 1 % Fungizid, um Pilze fernzuhalten. Ich gebe nun 20 ml des Mediums vorsichtig in die Dehnkammer.
Wir können sehen, dass das Medium nicht von der Membran selbst abgefallen ist und hier am Ende der Kammer hinzugefügt wurde, sodass das Medium zuerst unter die Membran und dann über deren Oberseite fließt. Gehen Sie dabei langsam vor, um die Zellen nicht vollständig zu stören. Danach verschließen Sie die Kammer erneut und setzen den Deckel fest auf.
Ab diesem Zeitpunkt müssen Sie sich keine Sorgen mehr darüber machen, die Zellen zu stören oder sie von der Membran abfallen zu lassen. Sie können daher etwas weniger vorsichtig vorgehen. Sie müssen die geeignete Menge an Belastung wählen.
Die Funktionsweise dieser Maschine beruht darauf, dass wir ein sich drehendes Rad haben, an dem ein Arm befestigt ist, und dieser Arm kann je nach Einsatzstück, das in die Mitte des Rades eingesetzt wird, seine Länge verändern. Wenn sich das Rad dreht, bewegt sich der Arm vor und zurück, wodurch wiederum diese Plattform vor und zurück bewegt wird. An dieser Plattform sind die Kammern befestigt.
Sie bewegen sich also ebenfalls hin und her. Wenn ich beispielsweise eine Dehnung von 5 % erzeugen möchte, verwende ich ein vorgefertigtes Teil, auf dem „fünf“ steht und das eine genau berechnete Länge aufweist, um diesen Arm in die korrekte Position zu bringen. Ich setze dieses Teil in die Mitte des Rades ein, befestige anschließend den Arm, stelle sicher, dass er fest sitzt, und ziehe ihn mit dem Innensechskantschlüssel endgültig fest.
Nun, da alles korrekt eingerichtet ist und sich in der Nullposition befindet, sind alle Komponenten verriegelt. Jetzt können wir die Kammer einsetzen. Dies sind die Kammer, die ich gerade transportiert habe.
Sie haben die Zellen oben, platzieren Sie dies vorsichtig in eine einzige Position und stellen Sie sicher, dass der Riegel einrastet. Achten Sie darauf, dass es in diese Richtung geschoben wird, damit es in seiner Nullposition verriegelt ist. Schieben Sie es nicht ganz nach hinten, da Sie sonst die Membran vorbelasten könnten.
Dann befestigen Sie es mit diesem Befestiger hier, damit es sich nicht bewegt. Danach schalten Sie den Schalter um, um es in Betrieb zu nehmen. Sie konnten sehen, dass am Anfang ein kleiner Sprung war.
Manchmal passiert das, es bleibt hängen, aber danach läuft es normalerweise ziemlich reibungslos weiter. Und alle Balken bewegen sich nun hin und her mit 60 Zyklen pro Sekunde. Hier unten steht also 600.
Es sollte eigentlich 60,0 sein. Und Sie können die Frequenz nach Belieben ändern. Sobald die Zellen in Ihrem System mechanisch belastet wurden, führen wir dies typischerweise etwa zwei bis fünf Tage lang durch, aber Sie können es kürzer oder länger durchführen, wenn Sie möchten.
Wenn Sie fertig sind und einen bestimmten Endpunkt definiert haben, können Sie die Kammern entfernen und die Zellen auf diesen Membranen für die Untersuchung verschiedener Aspekte verwenden. Üblicherweise wenden wir eine Reihe von Techniken an, darunter Microarray- und 2D-Gelelektrophorese. Außerdem untersuchen wir die Genexpression mittels PCR oder die Proteinexpression mittels Western Blotting.
Neben der bloßen Lyse der Zellen können Sie diese auch direkt auf der Membran färben, um beispielsweise die Immunfluoreszenz bestimmter Proteine zu untersuchen, oder Sie können die Zellen von der Membran lösen, anschließend färben und durch eine Faxmaschine laufen lassen. Es gibt also viele verschiedene Möglichkeiten, nach vielem Möglichen zu suchen. Und natürlich existieren auch verschiedene Varianten des Geräts, falls Sie unterschiedliche Arten von mikrostrukturierten Membranen oder einfach andere Materialien, Beschichtungen und ähnliches verwenden möchten, um dieses Verfahren anzupassen.
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Dieses Video-Protokoll demonstriert die mechanische Stimulation von Stammzellen mittels einachsiger zyklischer Zugbelastung. Die Methode nutzt einen speziell angefertigten Bioreaktor und flexible mikrostrukturierte Substrate, um die Auswirkungen mechanischer Kräfte auf das Zellverhalten zu untersuchen.
Die mechanische Stimulation von Stammzellen durch zyklische einachsige Dehnung ermöglicht eine mechanistische Entlastung in der frühen Forschung, indem geklärt wird, wie physikalische Kräfte Differenzierungsweg beeinflussen. Dieser Ansatz unterstützt die Zielvalidierung in der regenerativen Medizin, indem er quantitative, reproduzierbare Messgrößen für die Reaktionen von Stammzellen auf biomechanische Signale bereitstellt. Die Methode erhöht die Vorhersagesicherheit in präklinischen Modellen, indem physiologisch relevante mechanische Umgebungen simuliert werden, insbesondere für kardiovaskuläre Anwendungen.
Die Methode integriert sich in den Entdeckungsprozess von der Hypothesenprüfung in der frühen Entdeckungsphase bis hin zur Leitstrukturidentifizierung und präklinischen Validierung, insbesondere für programmspezifische mechanobiologische Ansätze.