En este estudio, presentamos un protocolo para la diferenciación de células madre neurales y progenitoras (NPC) inducidas únicamente por estimulación del pulso de corriente directa (DC) en un sistema microfluídico.
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Artículo de método
En este estudio, presentamos un protocolo para la diferenciación de células madre neurales y progenitoras (NPC) inducidas únicamente por estimulación del pulso de corriente directa (DC) en un sistema microfluídico.
Los campos eléctricos fisiológicos (EF) desempeñan un papel vital en la migración celular, la diferenciación, la división y la muerte. Este artículo describe un sistema de cultivo celular microfluídico que se utilizó para un estudio de diferenciación celular a largo plazo utilizando microscopía. El sistema microfluídico consta de los siguientes componentes principales: un chip electrotáctico ópticamente transparente, un calentador transparente de óxido de indio-estaño (ITO), una bomba de llenado de medios de cultivo, una fuente de alimentación eléctrica, un amplificador de potencia de alta frecuencia, un multiplexor EF, una etapa motorizada X-Y-Z programable y un microscopio de contraste de fase invertido equipado con una cámara digital. El sistema microfluídico es beneficioso para simplificar la configuración experimental general y, a su vez, el reactivo y el consumo de muestras. Este trabajo implica la diferenciación de células madre neurales y progenitoras (NPC) inducidas por estimulación del pulso de corriente directa (CC). En el medio de mantenimiento de células madre, los PNJ del ratón (MNPC) se diferenciaron en neuronas, astrocitos y oligodendrocitos después de la estimulación del pulso de CC. Los resultados sugieren que el tratamiento simple del pulso de CC podría controlar el destino de los MNPC y podría utilizarse para desarrollar estrategias terapéuticas para los trastornos del sistema nervioso. El sistema se puede utilizar para el cultivo celular en múltiples canales, para la estimulación ef a largo plazo, para la observación morfológica celular y para la adquisición automática de imágenes de lapso de tiempo. Este sistema microfluídico no sólo acorta el tiempo experimental requerido, sino que también aumenta la precisión del control en el microambiente.
Las células precursoras neuronales (NPCs, también conocidas como células madre neurales y progenitoras) pueden ser como un candidato prometedor para la estrategia terapéutica neurodegenerativa1. Los PNJ indiferenciados tienen capacidad de autorretración, multipotencia y capacidad proliferativa2,3. Un estudio anterior ha informado de que la matriz extracelular y los mediadores moleculares regulan la diferenciación de NPC. El factor de crecimiento epidérmico (FEAG) y el factor básico de crecimiento de fibroblastos (bFGF) promueven la proliferación de NPC, manteniendo así el estado indiferenciado4.
Estudios previos han informado que la estimulación eléctrica puede regular las actividades fisiológicas celulares como la división5,la migración6,7,8,la diferenciación1,9,10,y la muerte celular11. Los campos eléctricos (EF) desempeñan un papel vital en el desarrollo y regeneración del desarrollo del sistema nervioso central12,13,14. De 2009 a 2019, este laboratorio ha investigado las respuestas celulares a la aplicación de EF en el sistema microfluídico1,6,7,8,15,16,17. Un chip multicanal, ópticamente transparente y electrotáctico (MOE) fue diseñado para ser adecuado para la tinción de inmunofluorescencia para microscopía confocal. El chip tenía alta transparencia óptica y buena durabilidad y permitió la realización simultánea de tres experimentos de estimulación independientes y varias condiciones inmunodeprimadas en un solo estudio. El sistema microfluídico es beneficioso para simplificar la configuración experimental general y, a su vez, el reactivo y el consumo de muestras. Este artículo describe el desarrollo de un sistema de cultivo celular microfluídico que se utilizó para un estudio de diferenciación celular a largo plazo.
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1. Diseño y fabricación del chip MOE
2. Recubrimiento de poli-L-lisina (PLL) en el sustrato en las regiones de cultivo celular
).
).3. Preparación de la red de puentes salados
y Figura 4B-
).
).4. Preparación de mNC
).5. Configuración del sistema microfluídico para estimulación del pulso CC (Figura 6)
6. Ensayos de inmunofluorescencia de mNPC después de la estimulación de CC pulsada
NOTA: En este paso, todo reactivo se bombea a través de la entrada mediana utilizando una bomba de jeringa.
7. Análisis de imágenes y procesamiento de datos
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La configuración detallada del chip MOE se muestra en el cuadro 1. El chip microfluídico proporciona un enfoque beneficioso para reducir el tamaño de configuración experimental, el volumen de la muestra y el volumen de reactivos. El chip MOE fue diseñado para realizar tres experimentos independientes de estimulación ef y varias condiciones de inmunodetención simultáneamente en un solo estudio (Figura 3). Además, el chip MOE, que ...
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Durante la fabricación del chip MOE, los adaptadores se unen a la Capa 1 del chip MOE con pegamento de cianoacrilato de acción rápida. El pegamento se aplica a 4 esquinas de los adaptadores, y luego la presión se aplica uniformemente sobre los adaptadores. Se debe evitar el exceso de pegamento para garantizar la polimerización completa del pegamento. Además, el conjunto de chips MOE completado se incuba en una cámara de vacío. Este paso ayuda a eliminar las burbujas entre la capa PMMA, la cinta de doble cara y el cristal...
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Los autores no tienen nada que revelar.
Los autores agradecen al profesor Tang K. Tang, del Instituto de Ciencias Biomédicas de la Academia Sinica, su ayuda para proporcionar células progenitoras y madre neural del ratón (MNPCs). Los autores también agradecen al Profesor Tang K. Tang y a la Sra. Ying-Shan Lee, su valioso debate sobre la diferenciación de los MNPC.
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Sustratos de PMMA de 1 mm (capas 1-3) | BHT | K2R20 | Polimetacrilato de metilo (PMMA), http://www.bothharvest.com/zh-tw/product-421076/Optical-PMMA-Non-Coated-BHT-K2Rxx-xx=-thickness-choices.html |
| tubo de plástico de 15 mL | Protech Technology Enterprise Co., Ltd | CT-15-PL-TW | Tubo de fondo cónico con tapón, ensamblado, preesterilizado |
| Jeringa de 3 mL | TERUMO | DVR-3413 | Jeringas orales de 3 mL, sin aguja |
| PMMA de grado óptico de 3 mm (capa 5) | CHI MEI Corporation | ACRYPOLY PMMA Hoja | |
| de llave de paso de 3 vías | NIPRO | NCN-3L | Llave de paso estéril desechable de 3 vías |
| Jeringa de 5 mL | TERUMO | DVR-3410 | Jeringas orales de 5 mL, sin aguja |
| Adaptador | Dong Zhong Co., Ltd. | Adaptador de | PMMA |
| Agarosa | Sigma-Aldrich | A9414 | Agarosa, amplificador de baja temperatura de gelificación |
| A.A. Lab Systems Ltd | A-304 Amplificador de | alto voltaje | |
| Software AutoCAD | Redacción de la versión educativa | Autodesk | Suplemento |
| B-27 | Gibco | 12587-010 | Suplemento B-27 (50x), sin vitamina A |
| Factor básico de crecimiento de fibroblastos (bFGF) | Peprotech | AF-100-18B | También llamado FGF humano recombinante-básico |
| Tapón de goma negra | TERUMO | DVR-3413 | De jeringas orales de 3 mL, sin aguja |
| Albúmina sérica bovina (BSA) | Sigma-Aldrich | B4287 | Reactivo de bloqueo |
| Centrífuga | HSIANGTAI | CV2060 | Centrífuga |
| CO2 trazador láser | Laser Tools and Technics Corp. | ILS-II | Comprado en http://www.lttcorp.com/index.htm |
| conector de cono | IDEX Health & Science | F-120X | De una sola pieza con apretón de dedos 10-32 conos, para |
| adaptador Cone-Luer natural de | IDEX Health & Ciencia | P-659 | Luer Adaptador 10-32 Hembra a Hembra Luer, PEEK |
| Microscopio de fluorescencia confocal | Leica Microsystems | TCS SP5 | Leica TCS SP5 manual de usuario, http://www3.unifr.ch/bioimage/wp-content/uploads/2013/10/User-Manual_TCS_SP5_V02_EN.pdf |
| Cámara digital | OLYMPUS | E-330 | Adquisición automática de imágenes time-lapse |
| Osciloscopio digital | Tektronix | TDS2024 | Mida señales de voltaje o corriente a lo largo del tiempo en un circuito o componente electrónico para mostrar la amplitud y la frecuencia. |
| Cinta adhesiva de doble cara | 3M | PET 8018 | Comprado a http://en.thd.com.tw/ |
| Dulbecco' Águila modificada' s medio/Mezcla de nutrientes de jamón F-12 (DMEM/F12) | Gibco | 12400024 | DMEM/F-12, polvo, solución |
| salina tamponada con fosfato de HEPES Dulbecco (DPBS) | Gibco | 21600010 | DPBS, polvo, sin calcio, sin magnesio |
| Multiplexor EF | Asiatic Sky Co., Ltd. | Personalizado | Monitoree y controle la corriente eléctrica en canales individuales |
| Factor de crecimiento epidérmico (EGF) | Peprotech | AF-100-15 | También llamado EGF humano recombinante |
| Pegamento de cianoacrilato de acción rápida | 3M | 7004T | Adhesivo instantáneo de resistencia (líquido) |
| Conector de fondo plano | IDEX Health & Science | P-206 | Tuerca macho sin bridas Delrin, 1/4-28 de fondo plano, para 1/16" OD azul |
| Generador de funciones | Agilent Technologies | 33120A | Alto rendimiento 15 MHz sintetizado generador de funciones con capacidad de forma de onda arbitraria incorporada |
| Goat anti-mouse IgG H& L (Alexa Fluor 488) | Abcam | ab150117 | Cabra anti-ratón IgG H& L (Alexa Fluor 488) preadsorbido |
| IgG anti-conejo para cabras H& L (Alexa Fluor 555) | Abcam | ab150086 | Anticuerpo secundario policlonal de cabra contra IgG de conejo - H& L (Alexa Fluor 555), preadsorbido |
| Hoechst 33342 | Invitrogen | H3570 | Tinción nuclear |
| Software ImageJ | Institutos Nacionales de Salud | 1.48v | Analice las imágenes fluorescentes |
| Indio – estaño – vidrio de óxido (ITO) | Merck | 300739 | para calentador ITO |
| Microscopio de contraste de fase invertida | OLYMPUS | CKX41 | Para la observación de la morfología celular |
| Termopar tipo K | Tecpel | TPK-02A | Temperatura termopares |
| Adaptador Luer | IDEX Health & Ciencia | P618-01 | Adaptador Luer Luer hembra Luer a polipropileno macho 1/4-28 |
| Jeringa de bloqueo Luer | TERUMO | DVR-3413 | Para puentes de sal de agar |
| Ratón anti-GFAP | eBioscience | 14-9892 Marcador de | astrocitos |
| Oligodendrocitos marcador O4 anticuerpo | R& D Systems | MAB1326 | Marcador de oligodendrocitos |
| Paraformaldehído (PFA) | Sigma-Aldrich | P6148 | Fijación agente |
| Solución salina tamponada con fosfato (PBS) | Basic Life | BL2651 | Solución |
| de lavado Poly-L-Lisine (PLL) | SIGMA | P4707 | Solución de recubrimiento |
| Espesor de los cubreobjetos de precisión Nº 1,5H | MARIENFELD | 107242 | https://www.marienfeld-superior.com/precision-cover-glasses-thickness-no-1-5h-tol-5-m.html |
| Etapa motorizada X-Y-Z programable | Tanlian Inc | Personalizado | Comprado de http://www.tanlian.tw/ndex.files/motort.htm |
| Proporcional– integral– controlador derivado (PID) | Toho Electronics | TTM-J4-R-AB Controlador de | temperatura |
| Tubo de PTFE | Professional Plastics Inc. Sucursal de Taiwán | Diámetro exterior 1/16 pulgadas Tubo | de PTFE translúcido blanco |
| Conejo anti-Tuj1 | Abcam | ab18207 | Marcador de neuronas |
| Bomba de jeringa | New Era Systems Inc | NE-1000 | NE-1000 Bomba de jeringa única programable |
| TFD4 Detergente FRANKLAB | TFD4 | Limpiador de vidrio de cubierta | |
| Adhesivo térmico | Kuan-MIN Tech Co. | Personalizado | Comprado de http://kmtco.com.tw/ |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | Solución permeabilizada |
| Limpiador ultrasónico | LEO | LEO-300S | Limpiador estéril ultrasónico Cámara de |
| vacío | DENG YNG INSTRUMENTS CO., Ltd. | DOV-30 Horno de | secado al vacío |
| Tapón blanco de apriete IDEX | Health & Ciencia | P-316 | 1/4-28 Fondo Plano, https://www.idex-hs.com/store/fluidics/fluidic-connections/plug-teflonr-pfa-1-4-28-flat-bottom.html |
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