3D-Invasionsassay
Wissenschaftler haben 3D Modelle genauer Studie Zelle Invasion und Migration Prozesse entwickelt. Während die meisten traditionellen Zellkultursysteme 2D sind, gibt es Zellen in unser Gewebe in einem 3D Netzwerk von Molekülen der extrazellulären Matrix oder ECM genannt. Während viele der mechanistischen Prozesse erforderlich für Zelle Motilität in 2D und 3D ähnlich sind, präsentieren alle Faktoren wie die reduzierte Steifigkeit im Vergleich zu Kunststoff-Oberflächen, die Hinzufügung einer dritten Dimension für die Migration und die körperliche Behinderung der Bewegung durch die Maschen des langen Polymere in der ECM ECM verschiedene Herausforderungen an die Zelle im Vergleich zu zweidimensionalen Migration.
Dieses Video wird kurz vorstellen, die grundlegende Funktion und Struktur des ECM, sowie die Mechanismen, durch die Zellen modulieren und durch sie zu migrieren. Anschließend besprechen wir ein allgemeines Protokoll zum Endothelzellen Invasion zu studieren. Schließlich werden wir mehrere Anwendungen 3D Matrizen zu studieren verschiedene biologische Fragen hervorheben.
Fangen wir durch die Untersuchung der Zusammensetzung der ECM und Zellen wie mit ihr zu interagieren.
Die ECM erfüllt viele Funktionen, wie z. B. Unterstützung für Zellen, die interzelluläre Kommunikation erleichtern und Gewebe zu trennen. ECM Zusammensetzung variiert zwischen den verschiedenen Geweben und hat verschiedene biologische Eigenschaften, aber es kann in zwei Arten eingeteilt werden. Die Basalmembran dient zum verankern und Gewebe, zu trennen, während interstitielle Matrix umgibt und die Zellen innerhalb eines Gewebes unterstützt. Die interstitielle Matrix besteht vor allem aus der faserigen Protein Kollagen, aber auch Elastin und Fibronektin.
Verschiedene biologische Prozesse müssen für die Zellen durch die ECM Wandern auftreten. Die erste ist Zellmatrix Adhäsion, die transmembranen Proteine, sogenannte Integrine beinhaltet. Diese verbinden die ECM mit internen Gerüst der Zelle, bekannt als das Zellskelett.
Ein weiterer Prozess ist die strukturelle Neuordnung der Zelle Cytoskelett. Dies führt zur Bildung von spezialisierten Strukturen, so genannte Invadopodia, die Vorsprünge der Zelle in der umgebenden Matrix sind. Der letzte Schritt ist die ECM-Modulation. Dies umfasst in der Regel abbauende Moleküle bekannt als Matrix-Metalloproteasen oder MMPs, reichern sich in der Invadopodia und verschlechtern die umliegenden ECM Zellinvasion zu erleichtern. 3D Matrix Invasion Assays können Wissenschaftler zu visualisieren und zu diesem komplexen Prozess zu studieren.
Nun, da Sie mit ECM und seiner Interaktion mit Zellen vertraut sind, gehen wir durch ein Protokoll für ECM-Invasion durch Endothelzellen zu Form Tubuli zu studieren. Durch Kultivierung Endothelzellen in einer 3D-Umgebung, kann man den biologischen Prozess von Wachstum von Blutgefäßen, auch bekannt als Angiogenese, simulieren, die bei normaler Entwicklung sowie Krebs wichtig.
Erstens die endotheliale Zellen kultiviert, und eine einzelne Zelle Suspension ist durch Behandlung der Zellen mit Proteasen wie Trypsin, und sie durch ein Filtersieb Zelle Klumpen aufzubrechen vorbereitet. Allgemein die 3D Matrix, bestehend aus Kollagen, Fibrin, Laminin oder komplexere Kombinationen dieser Komponenten — die kann entweder im Labor vorbereitet oder von kommerziellen Anbietern bestellt – ist dann auf Eis aufgetaut. Da die meisten ECM-Zubereitungen bei höheren Temperaturen polymerisieren, ist es hilfreich, andere Geräte und Reagenzien ebenso kalt zu halten. Die Zellsuspension vermischt sich mit dem aufgetauten Matrixlösung Zellen einbetten, und diese Mischung befindet sich in einer Zelle Kultur Brutkasten wo bewirkt die höhere Temperatur die Matrix zu polymerisieren.
Sobald die Zelle-haltige Matrix festgelegt ist, wird die Matrix-Schale Nährmedien mit angiogenen Faktoren hinzugefügt. Mit Zeitraffer Mikroskopie Software können Einzelzellen dann verfolgt werden um ihre Wanderung durch die Matrix zu beobachten. Die dabei entstandenen Bilder werden analysiert und Zelle Positionen werden verwendet, um Bewegungsrichtung und Entfernung in Mikron zu berechnen. Diese Werte können dann lokomotorischen Tätigkeit bestimmen geplottet werden – die durchschnittliche Migrationsrate der Zellen. Zu guter Letzt Rohr Netzwerkbildung wird beobachtet und analysiert mit Visualisierungs-Software, um Funktionen wie Knoten, Rohre und Schleifen zu identifizieren.
Nun, schauen wir uns ein paar Anwendungen 3D Matrizen in spezifischen Experimente.
Zellwanderung wird durch aktive Modulation der zellulären Cytoskelett vermittelt. In diesem Experiment wurden Kollagen Matrizen vorbereitet und gemischt mit einem Fleck mit rot fluoreszierende Protein, um Visualisierung zu ermöglichen. Einzelne Zelle Sphäroide, die frei schwebenden Zellcluster, wurden isoliert und in die Kollagenmatrix eingebettet. Nach Inkubation waren die eingebetteten Zellen gebeizt für bestimmte Zellskelett Komponenten und durch Fluoreszenzmikroskopie abgebildet. Die Forscher beobachteten Zellskelett Komponenten und deren Veränderungen wie Zellen durch die ECM migriert.
Wissenschaftler können auch studieren, wie sich die Eigenschaften des ECM Migration auswirken. Mit einem konzentrischen Gel-System, wo Zellen sind eingebettet in eine innere Gelmatrix umgeben von äußeren Matrizen der unterschiedlichen Konzentrationen, können Wissenschaftler verfolgen Zellen mittels Zeitraffer Mikroskopie, um ihre Migration aus dem inneren Gel auf das äußere zunächst zellfreie Gel zu studieren. Die Forscher beobachteten, dass die höhere Steifigkeit der höheren Konzentration Gele Erhöhungen der Zelle Verschiebung und Gesamtentfernung der Zellwanderung geführt.
Zu guter Letzt können Matrix Invasion Assays innerhalb ein lebendes Tier, Angiogenese in einem Organ-spezifischen Kontext studieren durchgeführt werden. Hier, Fibrin Gele – üblicherweise bei Gewebetechnik aufgrund ihrer biologisch abbaubar – generiert wurden, gefolgt von Implantation in Maus-Lunge wo wurden die Gele durch ein "Klebstoff", gemacht von der Protein-Fibrinogen festgehalten. Zellwanderung und New Blutbildung Schiff durften für die nächsten 7 bis 30 Tage, auftreten, nach dem die Lungen und Fibrin Gels, festen und geschnittenen geerntet wurden. Bildgebung dieser Abschnitte offenbart Blutgefäß und Alveolen Bildung in die implantierten Gele, die Forscher Einblick in diesen entscheidenden Aspekt der Lungenentwicklung in seiner Umgebung in Vivo .
Sie haben nur Jupiters Video auf extrazelluläre Matrix Invasion Assays angesehen. Dieses Video erläutert die Zusammensetzung des ECM und wie Zellen Wandern durch es präsentiert ein einfaches Protokoll um Endothelzellen Migration durch eine 3D Matrix zu studieren und markiert mehrere zelluläre Prozesse, die derzeit im Rahmen der Zelle-ECM-Interaktionen untersucht. Da endogenen Zellwanderung im 3D-Raum erfolgt, werden diese biologischen Bedingungen am besten durch 3D Techniken simuliert. Verbesserungen in der Matrix-Zusammensetzung werden weiterhin können Wissenschaftler genauer zu replizieren und zelluläre Migration im Labor zu untersuchen. Wie immer vielen Dank für das ansehen!
Die extrazelluläre Matrix (ECM) ist ein Netzwerk von Molekülen, das einen strukturellen Rahmen für Zellen und Gewebe und hilft, die interzelluläre Kom…
Wissenschaftler haben 3D Modelle genauer Studie Zelle Invasion und Migration Prozesse entwickelt. Während die meisten traditionellen Zellkultursysteme 2D sind, gibt es Zellen in unser Gewebe in einem 3D Netzwerk von Molekülen der extrazellulären Matrix oder ECM genannt. Während viele der mechanistischen Prozesse erforderlich für Zelle Motilität in 2D und 3D ähnlich sind, präsentieren alle Faktoren wie die reduzierte Steifigkeit im Vergleich zu Kunststoff-Oberflächen, die Hinzufügung einer dritten Dimension für die Migration und die körperliche Behinderung der Bewegung durch die Maschen des langen Polymere in der ECM ECM verschiedene Herausforderungen an die Zelle im Vergleich zu zweidimensionalen Migration.
Dieses Video wird kurz vorstellen, die grundlegende Funktion und Struktur des ECM, sowie die Mechanismen, durch die Zellen modulieren und durch sie zu migrieren. Anschließend besprechen wir ein allgemeines Protokoll zum Endothelzellen Invasion zu studieren. Schließlich werden wir mehrere Anwendungen 3D Matrizen zu studieren verschiedene biologische Fragen hervorheben.
Fangen wir durch die Untersuchung der Zusammensetzung der ECM und Zellen wie mit ihr zu interagieren.
Die ECM erfüllt viele Funktionen, wie z. B. Unterstützung für Zellen, die interzelluläre Kommunikation erleichtern und Gewebe zu trennen. ECM Zusammensetzung variiert zwischen den verschiedenen Geweben und hat verschiedene biologische Eigenschaften, aber es kann in zwei Arten eingeteilt werden. Die Basalmembran dient zum verankern und Gewebe, zu trennen, während interstitielle Matrix umgibt und die Zellen innerhalb eines Gewebes unterstützt. Die interstitielle Matrix besteht vor allem aus der faserigen Protein Kollagen, aber auch Elastin und Fibronektin.
Verschiedene biologische Prozesse müssen für die Zellen durch die ECM Wandern auftreten. Die erste ist Zellmatrix Adhäsion, die transmembranen Proteine, sogenannte Integrine beinhaltet. Diese verbinden die ECM mit internen Gerüst der Zelle, bekannt als das Zellskelett.
Ein weiterer Prozess ist die strukturelle Neuordnung der Zelle Cytoskelett. Dies führt zur Bildung von spezialisierten Strukturen, so genannte Invadopodia, die Vorsprünge der Zelle in der umgebenden Matrix sind. Der letzte Schritt ist die ECM-Modulation. Dies umfasst in der Regel abbauende Moleküle bekannt als Matrix-Metalloproteasen oder MMPs, reichern sich in der Invadopodia und verschlechtern die umliegenden ECM Zellinvasion zu erleichtern. 3D Matrix Invasion Assays können Wissenschaftler zu visualisieren und zu diesem komplexen Prozess zu studieren.
Nun, da Sie mit ECM und seiner Interaktion mit Zellen vertraut sind, gehen wir durch ein Protokoll für ECM-Invasion durch Endothelzellen zu Form Tubuli zu studieren. Durch Kultivierung Endothelzellen in einer 3D-Umgebung, kann man den biologischen Prozess von Wachstum von Blutgefäßen, auch bekannt als Angiogenese, simulieren, die bei normaler Entwicklung sowie Krebs wichtig.
Erstens die endotheliale Zellen kultiviert, und eine einzelne Zelle Suspension ist durch Behandlung der Zellen mit Proteasen wie Trypsin, und sie durch ein Filtersieb Zelle Klumpen aufzubrechen vorbereitet. Allgemein die 3D Matrix, bestehend aus Kollagen, Fibrin, Laminin oder komplexere Kombinationen dieser Komponenten — die kann entweder im Labor vorbereitet oder von kommerziellen Anbietern bestellt – ist dann auf Eis aufgetaut. Da die meisten ECM-Zubereitungen bei höheren Temperaturen polymerisieren, ist es hilfreich, andere Geräte und Reagenzien ebenso kalt zu halten. Die Zellsuspension vermischt sich mit dem aufgetauten Matrixlösung Zellen einbetten, und diese Mischung befindet sich in einer Zelle Kultur Brutkasten wo bewirkt die höhere Temperatur die Matrix zu polymerisieren.
Sobald die Zelle-haltige Matrix festgelegt ist, wird die Matrix-Schale Nährmedien mit angiogenen Faktoren hinzugefügt. Mit Zeitraffer Mikroskopie Software können Einzelzellen dann verfolgt werden um ihre Wanderung durch die Matrix zu beobachten. Die dabei entstandenen Bilder werden analysiert und Zelle Positionen werden verwendet, um Bewegungsrichtung und Entfernung in Mikron zu berechnen. Diese Werte können dann lokomotorischen Tätigkeit bestimmen geplottet werden – die durchschnittliche Migrationsrate der Zellen. Zu guter Letzt Rohr Netzwerkbildung wird beobachtet und analysiert mit Visualisierungs-Software, um Funktionen wie Knoten, Rohre und Schleifen zu identifizieren.
Nun, schauen wir uns ein paar Anwendungen 3D Matrizen in spezifischen Experimente.
Zellwanderung wird durch aktive Modulation der zellulären Cytoskelett vermittelt. In diesem Experiment wurden Kollagen Matrizen vorbereitet und gemischt mit einem Fleck mit rot fluoreszierende Protein, um Visualisierung zu ermöglichen. Einzelne Zelle Sphäroide, die frei schwebenden Zellcluster, wurden isoliert und in die Kollagenmatrix eingebettet. Nach Inkubation waren die eingebetteten Zellen gebeizt für bestimmte Zellskelett Komponenten und durch Fluoreszenzmikroskopie abgebildet. Die Forscher beobachteten Zellskelett Komponenten und deren Veränderungen wie Zellen durch die ECM migriert.
Wissenschaftler können auch studieren, wie sich die Eigenschaften des ECM Migration auswirken. Mit einem konzentrischen Gel-System, wo Zellen sind eingebettet in eine innere Gelmatrix umgeben von äußeren Matrizen der unterschiedlichen Konzentrationen, können Wissenschaftler verfolgen Zellen mittels Zeitraffer Mikroskopie, um ihre Migration aus dem inneren Gel auf das äußere zunächst zellfreie Gel zu studieren. Die Forscher beobachteten, dass die höhere Steifigkeit der höheren Konzentration Gele Erhöhungen der Zelle Verschiebung und Gesamtentfernung der Zellwanderung geführt.
Zu guter Letzt können Matrix Invasion Assays innerhalb ein lebendes Tier, Angiogenese in einem Organ-spezifischen Kontext studieren durchgeführt werden. Hier, Fibrin Gele – üblicherweise bei Gewebetechnik aufgrund ihrer biologisch abbaubar – generiert wurden, gefolgt von Implantation in Maus-Lunge wo wurden die Gele durch ein "Klebstoff", gemacht von der Protein-Fibrinogen festgehalten. Zellwanderung und New Blutbildung Schiff durften für die nächsten 7 bis 30 Tage, auftreten, nach dem die Lungen und Fibrin Gels, festen und geschnittenen geerntet wurden. Bildgebung dieser Abschnitte offenbart Blutgefäß und Alveolen Bildung in die implantierten Gele, die Forscher Einblick in diesen entscheidenden Aspekt der Lungenentwicklung in seiner Umgebung in Vivo .
Sie haben nur Jupiters Video auf extrazelluläre Matrix Invasion Assays angesehen. Dieses Video erläutert die Zusammensetzung des ECM und wie Zellen Wandern durch es präsentiert ein einfaches Protokoll um Endothelzellen Migration durch eine 3D Matrix zu studieren und markiert mehrere zelluläre Prozesse, die derzeit im Rahmen der Zelle-ECM-Interaktionen untersucht. Da endogenen Zellwanderung im 3D-Raum erfolgt, werden diese biologischen Bedingungen am besten durch 3D Techniken simuliert. Verbesserungen in der Matrix-Zusammensetzung werden weiterhin können Wissenschaftler genauer zu replizieren und zelluläre Migration im Labor zu untersuchen. Wie immer vielen Dank für das ansehen!
Wissenschaftler haben 3D Modelle genauer Studie Zelle Invasion und Migration Prozesse entwickelt. Während die meisten traditionellen Zellkultursysteme 2D sind, gibt es Zellen in unser Gewebe in einem 3D Netzwerk von Molekülen der extrazellulären Matrix oder ECM genannt. Während viele der mechanistischen Prozesse erforderlich für Zelle Motilität in 2D und 3D ähnlich sind, präsentieren alle Faktoren wie die reduzierte Steifigkeit im Vergleich zu Kunststoff-Oberflächen, die Hinzufügung einer dritten Dimension für die Migration und die körperliche Behinderung der Bewegung durch die Maschen des langen Polymere in der ECM ECM verschiedene Herausforderungen an die Zelle im Vergleich zu zweidimensionalen Migration.
Dieses Video wird kurz vorstellen, die grundlegende Funktion und Struktur des ECM, sowie die Mechanismen, durch die Zellen modulieren und durch sie zu migrieren. Anschließend besprechen wir ein allgemeines Protokoll zum Endothelzellen Invasion zu studieren. Schließlich werden wir mehrere Anwendungen 3D Matrizen zu studieren verschiedene biologische Fragen hervorheben.
Fangen wir durch die Untersuchung der Zusammensetzung der ECM und Zellen wie mit ihr zu interagieren.
Die ECM erfüllt viele Funktionen, wie z. B. Unterstützung für Zellen, die interzelluläre Kommunikation erleichtern und Gewebe zu trennen. ECM Zusammensetzung variiert zwischen den verschiedenen Geweben und hat verschiedene biologische Eigenschaften, aber es kann in zwei Arten eingeteilt werden. Die Basalmembran dient zum verankern und Gewebe, zu trennen, während interstitielle Matrix umgibt und die Zellen innerhalb eines Gewebes unterstützt. Die interstitielle Matrix besteht vor allem aus der faserigen Protein Kollagen, aber auch Elastin und Fibronektin.
Verschiedene biologische Prozesse müssen für die Zellen durch die ECM Wandern auftreten. Die erste ist Zellmatrix Adhäsion, die transmembranen Proteine, sogenannte Integrine beinhaltet. Diese verbinden die ECM mit internen Gerüst der Zelle, bekannt als das Zellskelett.
Ein weiterer Prozess ist die strukturelle Neuordnung der Zelle Cytoskelett. Dies führt zur Bildung von spezialisierten Strukturen, so genannte Invadopodia, die Vorsprünge der Zelle in der umgebenden Matrix sind. Der letzte Schritt ist die ECM-Modulation. Dies umfasst in der Regel abbauende Moleküle bekannt als Matrix-Metalloproteasen oder MMPs, reichern sich in der Invadopodia und verschlechtern die umliegenden ECM Zellinvasion zu erleichtern. 3D Matrix Invasion Assays können Wissenschaftler zu visualisieren und zu diesem komplexen Prozess zu studieren.
Nun, da Sie mit ECM und seiner Interaktion mit Zellen vertraut sind, gehen wir durch ein Protokoll für ECM-Invasion durch Endothelzellen zu Form Tubuli zu studieren. Durch Kultivierung Endothelzellen in einer 3D-Umgebung, kann man den biologischen Prozess von Wachstum von Blutgefäßen, auch bekannt als Angiogenese, simulieren, die bei normaler Entwicklung sowie Krebs wichtig.
Erstens die endotheliale Zellen kultiviert, und eine einzelne Zelle Suspension ist durch Behandlung der Zellen mit Proteasen wie Trypsin, und sie durch ein Filtersieb Zelle Klumpen aufzubrechen vorbereitet. Allgemein die 3D Matrix, bestehend aus Kollagen, Fibrin, Laminin oder komplexere Kombinationen dieser Komponenten — die kann entweder im Labor vorbereitet oder von kommerziellen Anbietern bestellt – ist dann auf Eis aufgetaut. Da die meisten ECM-Zubereitungen bei höheren Temperaturen polymerisieren, ist es hilfreich, andere Geräte und Reagenzien ebenso kalt zu halten. Die Zellsuspension vermischt sich mit dem aufgetauten Matrixlösung Zellen einbetten, und diese Mischung befindet sich in einer Zelle Kultur Brutkasten wo bewirkt die höhere Temperatur die Matrix zu polymerisieren.
Sobald die Zelle-haltige Matrix festgelegt ist, wird die Matrix-Schale Nährmedien mit angiogenen Faktoren hinzugefügt. Mit Zeitraffer Mikroskopie Software können Einzelzellen dann verfolgt werden um ihre Wanderung durch die Matrix zu beobachten. Die dabei entstandenen Bilder werden analysiert und Zelle Positionen werden verwendet, um Bewegungsrichtung und Entfernung in Mikron zu berechnen. Diese Werte können dann lokomotorischen Tätigkeit bestimmen geplottet werden – die durchschnittliche Migrationsrate der Zellen. Zu guter Letzt Rohr Netzwerkbildung wird beobachtet und analysiert mit Visualisierungs-Software, um Funktionen wie Knoten, Rohre und Schleifen zu identifizieren.
Nun, schauen wir uns ein paar Anwendungen 3D Matrizen in spezifischen Experimente.
Zellwanderung wird durch aktive Modulation der zellulären Cytoskelett vermittelt. In diesem Experiment wurden Kollagen Matrizen vorbereitet und gemischt mit einem Fleck mit rot fluoreszierende Protein, um Visualisierung zu ermöglichen. Einzelne Zelle Sphäroide, die frei schwebenden Zellcluster, wurden isoliert und in die Kollagenmatrix eingebettet. Nach Inkubation waren die eingebetteten Zellen gebeizt für bestimmte Zellskelett Komponenten und durch Fluoreszenzmikroskopie abgebildet. Die Forscher beobachteten Zellskelett Komponenten und deren Veränderungen wie Zellen durch die ECM migriert.
Wissenschaftler können auch studieren, wie sich die Eigenschaften des ECM Migration auswirken. Mit einem konzentrischen Gel-System, wo Zellen sind eingebettet in eine innere Gelmatrix umgeben von äußeren Matrizen der unterschiedlichen Konzentrationen, können Wissenschaftler verfolgen Zellen mittels Zeitraffer Mikroskopie, um ihre Migration aus dem inneren Gel auf das äußere zunächst zellfreie Gel zu studieren. Die Forscher beobachteten, dass die höhere Steifigkeit der höheren Konzentration Gele Erhöhungen der Zelle Verschiebung und Gesamtentfernung der Zellwanderung geführt.
Zu guter Letzt können Matrix Invasion Assays innerhalb ein lebendes Tier, Angiogenese in einem Organ-spezifischen Kontext studieren durchgeführt werden. Hier, Fibrin Gele – üblicherweise bei Gewebetechnik aufgrund ihrer biologisch abbaubar – generiert wurden, gefolgt von Implantation in Maus-Lunge wo wurden die Gele durch ein "Klebstoff", gemacht von der Protein-Fibrinogen festgehalten. Zellwanderung und New Blutbildung Schiff durften für die nächsten 7 bis 30 Tage, auftreten, nach dem die Lungen und Fibrin Gels, festen und geschnittenen geerntet wurden. Bildgebung dieser Abschnitte offenbart Blutgefäß und Alveolen Bildung in die implantierten Gele, die Forscher Einblick in diesen entscheidenden Aspekt der Lungenentwicklung in seiner Umgebung in Vivo .
Sie haben nur Jupiters Video auf extrazelluläre Matrix Invasion Assays angesehen. Dieses Video erläutert die Zusammensetzung des ECM und wie Zellen Wandern durch es präsentiert ein einfaches Protokoll um Endothelzellen Migration durch eine 3D Matrix zu studieren und markiert mehrere zelluläre Prozesse, die derzeit im Rahmen der Zelle-ECM-Interaktionen untersucht. Da endogenen Zellwanderung im 3D-Raum erfolgt, werden diese biologischen Bedingungen am besten durch 3D Techniken simuliert. Verbesserungen in der Matrix-Zusammensetzung werden weiterhin können Wissenschaftler genauer zu replizieren und zelluläre Migration im Labor zu untersuchen. Wie immer vielen Dank für das ansehen!
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Q1: What is the extracellular matrix and what are its main functions?
The extracellular matrix (ECM) is a network of molecules that provides structural support for cells and facilitates intercellular communication. It performs several functions including anchoring and separating tissues through the basement membrane, and surrounding and supporting cells via the interstitial matrix. The interstitial matrix is primarily composed of collagen, but also includes elastin and fibronectin.
Q2: How do cells migrate through the extracellular matrix?
Cell migration through the ECM involves three key processes. First, integrins—transmembrane proteins—mediate cell-matrix adhesion by linking the ECM to the cytoskeleton. Second, the cytoskeleton undergoes structural rearrangement, forming invadopodia, which are cellular protrusions into the surrounding matrix. Finally, matrix metalloproteases (MMPs) accumulate in invadopodia and degrade the ECM, facilitating cell invasion.
Q3: Why are 3D matrices better than 2D culture systems for studying cell invasion?
While cells in tissues exist within a 3D ECM network, traditional 2D culture systems use rigid plastic surfaces. Three-dimensional matrices better simulate the biological environment by presenting reduced stiffness compared to plastic, adding a third dimension for migration, and creating physical hindrance from the mesh of long polymers. These factors present different challenges that more accurately reflect how cells migrate in vivo.
Q4: What are the main steps in preparing cells for a 3D invasion assay?
Endothelial cells are first cultured, then treated with proteases such as trypsin and passed through a mesh filter to create a single cell suspension and break up clumps. The 3D matrix—typically composed of collagen, fibrin, laminin, or combinations thereof—is thawed on ice to prevent premature polymerization. The cell suspension is mixed with the thawed matrix and placed in an incubator where higher temperature causes the matrix to polymerize.
Q5: How are cell migration and tube formation measured in 3D matrix assays?
Time-lapse microscopy software tracks individual cells through the matrix to observe migration patterns. Cell positions are analyzed to calculate movement direction and distance in microns, which are plotted to determine locomotory activity—the average migration rate. Tube network formation is visualized and analyzed using software to identify structural features such as nodes, tubes, and loops.
Q6: What do studies on ECM stiffness reveal about cell migration behavior?
Using concentric gel systems with varying matrix concentrations, researchers observed that greater stiffness in higher concentration gels resulted in increased cell displacement and overall migration distance. This demonstrates that ECM mechanical properties directly influence how cells migrate through the matrix, with stiffer environments promoting greater cell movement and invasion.
Q7: How can 3D matrix assays be used to study angiogenesis in living animals?
Fibrin gels, valued for their biodegradable nature, are implanted into mouse lungs and held in place with fibrinogen protein glue. Over 7 to 30 days, cell migration and blood vessel formation occur within the implanted gels. After harvesting and sectioning the lungs, imaging reveals blood vessel and alveoli formation, providing insights into angiogenesis in its in vivo organ-specific context.
Chapters in this video
0:00
Overview
1:16
ECM Composition and Cell-ECM Interaction
3:01
Endothelial Cell Tube Formation Assay
5:01
Applications
7:08
Summary
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