Dans cette étude, nous présentons un protocole pour la différenciation des cellules souches neurales et progénitrices (PNJ) uniquement induite par la stimulation par impulsions à courant direct (DC) dans un système microfluidique.
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Article de méthode
Dans cette étude, nous présentons un protocole pour la différenciation des cellules souches neurales et progénitrices (PNJ) uniquement induite par la stimulation par impulsions à courant direct (DC) dans un système microfluidique.
Les champs électriques physiologiques (EF) jouent un rôle vital dans la migration cellulaire, la différenciation, la division et la mort. Cet article décrit un système microfluidique de culture cellulaire qui a été employé pour une étude à long terme de différenciation cellulaire utilisant la microscopie. Le système microfluidique se compose des principaux composants suivants : une puce électrotaxique optiquement transparente, un chauffe-eau transparent à oxyde d’indium-étain (ITO), une pompe de remplissage des médias de culture, une alimentation électrique, un amplificateur de puissance à haute fréquence, un multiplexeur EF, un stade motorisé X-Y-Z programmable et un microscope à contraste de phase inversé équipé d’un appareil photo numérique. Le système microfluidique est bénéfique pour simplifier la configuration expérimentale globale et, à son tour, le reagent et la consommation d’échantillons. Ces travaux impliquent la différenciation des cellules souches neurales et progénitrices (PNJ) induites par la stimulation pulsée à courant direct (DC). Dans le milieu d’entretien des cellules souches, les PNJ de souris se sont différenciés en neurones, astrocytes et oligodendrocytes après la stimulation par impulsions DC. Les résultats suggèrent que le traitement simple d’impulsion de DC pourrait contrôler le sort des mNPCs et pourrait être employé pour développer des stratégies thérapeutiques pour des désordres de système nerveux. Le système peut être utilisé pour la culture cellulaire dans plusieurs canaux, pour la stimulation à long terme ef, pour l’observation morphologique cellulaire, et pour l’acquisition automatique d’image time-lapse. Ce système microfluidique raccourcit non seulement le temps expérimental requis, mais augmente également la précision du contrôle sur le microenvironnement.
Les cellules précurseurs neurales (PNJ, également connues sous le nom de cellules souches neurales et progénitrices) peuvent être un candidat prometteur pour la stratégie thérapeutiqueneurodégénérative 1. Les PNJ indifférenciés ont une capacité d’auto-renouvellement, une multi-puissance et une capacité proliférative2,3. Une étude précédente a rapporté que la matrice extracellulaire et les médiateurs moléculaires régulent la différenciation du PNJ. Le facteur de croissance épidermique (FEM) et le facteur de croissance fibroblaste de base (bFGF) favorisent la prolifération des PNJ, maintenant ainsi l’état indifférencié4.
Des études antérieures ont rapporté que la stimulation électrique peut réguler les activités physiologiques cellulaires telles que la division5,la migration6,7,8, la différenciation1,9,10, et la mort cellulaire11. Les champs électriques (FE) jouent un rôle vital dans le développement et la régénération du développement du système nerveux central12,13,14. De 2009 à 2019, ce laboratoire a étudié les réponses cellulaires à l’application de l’EF dans le système microfluidique1,6,7,8,15,16,17. Une puce électrotaxique multicanal, optiquement transparente et électrotaxique (MOE) a été conçue pour convenir à la coloration par immunofluorescence pour la microscopie confocale. La puce avait une grande transparence optique et une bonne durabilité et a permis la conduite simultanée de trois expériences de stimulation indépendantes et plusieurs conditions immunotachées dans une seule étude. Le système microfluidique est bénéfique pour simplifier la configuration expérimentale globale et, à son tour, le reagent et la consommation d’échantillons. Cet article décrit le développement d’un système de culture cellulaire microfluidique qui a été utilisé pour une étude de différenciation cellulaire à long terme.
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1. Conception et fabrication de la puce MOE
2. Revêtement poly-L-lysine (PLL) sur le substrat dans les régions de culture cellulaire
).
).3. Préparation du réseau de ponts salés
et figure 4B-
).
).4. Préparation des MNPC
).5. Configuration du système microfluidique pour la stimulation par impulsions DC (Figure 6)
6. Analyses d’immunofluorescence des mNPCs après stimulation pulsée de DC
REMARQUE : Dans cette étape, tout le réaccente est pompé par l’entrée moyenne à l’aide d’une pompe à seringues.
7. Analyse d’image et traitement de données
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La configuration détaillée de la puce MOE est indiquée à la figure 1. La puce microfluidique offre une approche bénéfique pour réduire la taille expérimentale de configuration, le volume de l’échantillon et le volume des réaccents. La puce MOE a été conçue pour effectuer trois expériences indépendantes de stimulation ef et plusieurs conditions d’immunostaining simultanément dans une seule étude (Figure 3). En outre, la puce MOE, ...
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Lors de la fabrication de la puce MOE, les adaptateurs sont fixés à la couche 1 de la puce MOE avec de la colle cyanoacrylate à action rapide. La colle est appliquée sur 4 coins des adaptateurs, puis la pression est appliquée uniformément sur les adaptateurs. Une quantité excessive de colle doit être évitée pour assurer une polymérisation complète de la colle. De plus, l’assemblage de puces MOE complété est incubé dans une chambre à vide. Cette étape permet d’éliminer les bulles entre la couche PMMA, le ruban adhésif à d...
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Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Les auteurs remercient le professeur Tang K. Tang, de l’Institut des sciences biomédicales d’Academia Sinica, pour son aide dans la fourniture de cellules souches neurales et progénitrices (MNPCs) de souris. Les auteurs remercient également le professeur Tang K. Tang et Mme Ying-Shan Lee pour leur précieuse discussion sur la différenciation des MNPC.
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| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Substrats PMMA de 1 mm (couches 1-3) | BHT | K2R20 | Polyméthacrylate de méthyle (PMMA), http://www.bothharvest.com/zh-tw/product-421076/Optical-PMMA-Non-Coated-BHT-K2Rxx-xx=-thickness-choices.html |
| tube en plastique de 15 mL | Protech Technology Enterprise Co., Ltd | CT-15-PL-TW | Tube à fond conique avec bouchon, assemblé, préstérilisé |
| Seringue de 3 mL | TERUMO | DVR-3413 | Seringues orales de 3 ml, sans aiguille |
| PMMA de qualité optique de 3 mm (couche 5) | CHI MEI Corporation | ACRYPOLY Feuille | PMMA |
| Robinet d’arrêt à 3 voies | NIPRO | NCN-3L | Seringue stérile jetable à 3 voies |
| 5 mL | TERUMO | DVR-3410 | Seringues orales de 5 mL, sans aiguille |
| Adaptateur | Dong Zhong Co., Ltd. | Adaptateur PMMA | personnalisé |
| Agarose | Sigma-Aldrich | A9414 | Agarose, basse température de gélification |
| Amplificateur | A.A. Lab Systems Ltd | A-304 | Amplificateur haute tension |
| Logiciel AutoCAD | Autodesk Version éducative | Dessin | |
| Supplément B-27 | Gibco | 12587-010 | Supplément B-27 (50x), moins vitamine A |
| Facteur de croissance des fibroblastes de base (bFGF) ; | Peprotech | AF-100-18B | Aussi appelé FGF-basic humain recombinant |
| Bonde en caoutchouc noir | TERUMO | DVR-3413 | À partir de seringues orales de 3 mL, sans aiguille |
| Albumine sérique bovine (BSA) | Sigma-Aldrich | B4287 | Réactif bloquant ; |
| Centrifugeuse | HSIANGTAI | CV2060 | Centrifugeuse |
| CO2 scribe laser | Laser Tools and Technics Corp. | ILS-II | Acheté auprès de http://www.lttcorp.com/index.htm |
| connecteur conique | IDEX Health & Science | F-120X | Monobloc étanche aux doigts 10-32 coned, pour 1/16" OD naturel |
| Cone-Luer | adaptateur IDEX Health & Science | P-659 | Luer Adaptateur 10-32 Femelle à Femelle Luer, PEEK |
| Microscope confocal à fluorescence | Leica Microsystems | TCS SP5 | Leica TCS SP5 manuel d’utilisation, http://www3.unifr.ch/bioimage/wp-content/uploads/2013/10/User-Manual_TCS_SP5_V02_EN.pdf |
| Appareil photo numérique | OLYMPUS | E-330 | Acquisition automatique d’images en accéléré |
| Oscilloscope numérique | Tektronix | TDS2024 | Mesurez les signaux de tension ou de courant au fil du temps dans un circuit ou un composant électronique pour afficher l’amplitude et la fréquence. |
| Ruban adhésif double face | 3M ; | PET 8018 | Acheté chez http://en.thd.com.tw/ |
| Dulbecco' Eagle modifié' s moyen/Mélange nutritif de jambon F-12 (DMEM/F12) | Gibco | 12400024 | DMEM/F-12, poudre, |
| solution saline tamponnée au phosphate HEPES DulbeccoGibco | 21600010 | DPBS, poudre, sans calcium, sans | |
| magnésium multiplexeur EF | Asiatic Sky Co., Ltd. | Personnalisé | Surveillez et contrôlez le courant électrique dans des canaux individuels |
| Facteur de croissance épidermique (EGF) | Peprotech | AF-100-15 | Aussi appelé EGF humain recombinant |
| Colle cyanoacrylate à action rapide | 3M ; | 7004T | Résistance adhésif instantané (liquide) |
| Connecteur à fond plat | IDEX Santé & Science | P-206 | Écrou mâle sans bride Delrin, 1/4-28 à fond plat, pour 1/16" OD bleu |
| Générateur de fonction | Agilent Technologies | 33120A | Haute performance 15 MHz synthétisé ; générateur de fonctions ; avec capacité de forme d’onde arbitraire intégrée |
| Chèvre anti-souris IgG H& L (Alexa Fluor 488) | Abcam | ab150117 | Chèvre anti-souris IgG H& L (Alexa Fluor 488) préadsorbé |
| Chèvre anti-lapin IgG H& L (Alexa Fluor 555) | Abcam | ab150086 | Anticorps secondaire polyclonal de chèvre contre les IgG de lapin - H& L (Alexa Fluor 555), préadsorbé |
| Hoechst 33342 | Invitrogen | H3570 | Coloration nucléaire |
| Logiciel ImageJ | Institutes of Health | 1.48v | Analyser les images fluorescentes ; |
| Indium&ndash ; étain&ndash ; verre d’oxyde (ITO) | Merck | 300739 | Pour chauffage ITO |
| Microscope à contraste de phase inversé | OLYMPUS | CKX41 | Pour l’observation de la morphologie cellulaire |
| Thermocouple de type K | Tecpel | TPK-02A | Température ; thermocouples |
| Adaptateur Luer | IDEX Santé & Science | P618-01 | Adaptateur Luer femelle Luer vers 1/4-28 polypropylène mâle |
| Seringue | Luer lock TERUMO | DVR-3413 | Pour ponts de sel de gélose |
| Souris anti-GFAP | eBioscience | 14-9892 | Marqueur d’astrocytes |
| Oligodendrocyte ; marqueur ; O4 ; anticorps | R& D Systems | MAB1326 | Marqueur d’oligodendrocytes |
| Paraformaldéhyde (PFA) | Sigma-Aldrich | P6148 | Fixing ; agent |
| Solution saline tamponnée au phosphate (PBS) | Basic Life | BL2651 | Solution de lavage |
| Poly-L-Lysine (PLL) | SIGMA | P4707 | Solution de revêtement |
| Verres de protection de précision épaisseur n° 1,5H | MARIENFELD | 107242 | https://www.marienfeld-superior.com/precision-cover-glasses-thickness-no-1-5h-tol-5-m.html |
| Platine motorisée programmable X-Y-Z | Tanlian Inc | Personnalisé | Acheté auprès de http://www.tanlian.tw/ndex.files/motort.htm |
| Proportionnel&ndash ; intégral&ndash ; contrôleur dérivé (PID) | Toho Electronics | TTM-J4-R-AB | Régulateur de température ; |
| Tube PTFE | Professional Plastics Inc. Taiwan Branche | Diamètre extérieur 1/16 pouces | Tube en PTFE translucide blanc |
| Rabbit anti-Tuj1 | Abcam | ab18207 | Neuron marker |
| Pompe à seringue | New Era Systems Inc | NE-1000 | NE-1000 Pompe à seringue unique programmable |
| TFD4 détergent | FRANKLAB | TFD4 | Nettoyant pour vitres |
| Thermocolleur | Kuan-MIN Tech Co. | Personnalisé | Acheté chez |
| http://kmtco.com.tw/ Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | Solution perméabilisée |
| Nettoyeur à ultrasons | LEO LEO-300S | Nettoyeur à ultrasons | |
| Chambre à vide | DENG YNG INSTRUMENTS CO., Ltd. | DOV-30 | Four de séchage sous vide |
| Bouchon étanche blanc | IDEX Santé & Science | P-316 | 1/4-28 à fond plat, https://www.idex-hs.com/store/fluidics/fluidic-connections/plug-teflonr-pfa-1-4-28-flat-bottom.html |
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