אנו מתארים כאן את הפעולה של מכשיר microfluidic המאפשר הדמיה מיקרוסקופית רציפה ורזולוציה גבוהה של תאי שמרי ניצנים בודדים במהלך replicative המלא ו / או תוחלת החיים כרונולוגית.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
אנו מתארים כאן את הפעולה של מכשיר microfluidic המאפשר הדמיה מיקרוסקופית רציפה ורזולוציה גבוהה של תאי שמרי ניצנים בודדים במהלך replicative המלא ו / או תוחלת החיים כרונולוגית.
אנו מדגימים את השימוש בהתקנת microfluidic פשוט, שבו ניתן לעקוב אחר תאי שמרי ניצנים בודדים לאורך כל תוחלת החיים שלהם. שבב microfluidic מנצל את ההבדל בגודל בין תאים אם ובתה באמצעות מערך של micropads. לאחר הטעינה, תאים לכודים מתחת micropads אלה, משום שהמרחק בין micropad ומכסה הזכוכית דומה לקוטר של תא שמרים (מיקרומטר 3-4). לאחר הליך הטעינה, תרבות בינונית הוא הסמיק ברציפות באמצעות השבב, שיוצר סביבה קבועה ומוגדרת לא רק לאורך כל הניסוי, אלא גם את החום מתפתחים התאים בת, שאינם נשמרים מתחת לרפידות עקב הגודל הקטן שלהם. ההתקנה שומרת תאי אמא כל כך יעילה, כי בניסוי אחד יכולים להיות במעקב עד 50 תאים בודדים באופן אוטומטי לחלוטין למשך 5 ימים או, במידת צורך, זמן רב יותר. בנוסף, את התכונות האופטיות מעולות של השבב תאפשר גבוהותרזולוציה הדמיה של תאים במהלך תהליך ההזדקנות כולו.
ניצני שמרים הוא אורגניזם מודל חשוב לחקר הזדקנות 1. עד לאחרונה לומד replicative הזדקנות בתאי שמרים היה תהליך מייגע הדורש נתיחת שיטה, שבה כל ניצן הוסר באופן ידני מהתא האם 2,3. כדי לפתור בעיה זו, אנו הצגנו לאחרונה התקנת microfluidic רומן מסוגלת לעקוב אחר תאי אמא בודדים לאורך כל תוחלת החיים שלהם 4.
בשבב microfluidic שלנו, תאי שמרים לכודים תחת micropads מבוסס אלסטומר הרך (ראה איור 1). זרימה רציפה של מדיום שוטפת חדש שנוצרו תאי בת ומספקת את התאים עם חומרים מזינים טריים. בניסוי אחד, יכולים להיות במעקב עד 50 תאים האם באופן אוטומטי לחלוטין לאורך כל replicative תוחלת החיים שלהם. בשל תכונות האופטיות מעולות של שבב microfluidic, ניתן לפקח בו זמנית היבטים שונים של ביולוגיה של תא שמרים (למשל באמצעות חלבוני ניאון).
בהשוואה לשיטה הקלסית לנתיחה, התקנת microfluidic מספקת יתרונות משמעותיים. זה מבטיח סביבה מוגדרת וקבועה במשך כל ניסוי ההזדקנות. זה לא דורש ציוד מיוחד ויקר ניתן להריץ על כל מיקרוסקופ מצויד בפוקוס אוטומטי ויכולות זמן לשגות כמו גם טמפרטורת בקרה לגידול תאים. הייצור והתפעול של שבבי microfluidic ניתן ללמוד תוך כמה ימים. בנוסף לכך, תאים ניתן לטעון ישירות מתרבות גדלה באופן אקספוננציאלי, יתרון על פני שיטה אחרת שפורסמה לאחרונה microfluidic 5, אשר דורשת biotinylation של תאים האם. בשילוב עם הדמיה ברזולוציה גבוהה, בשיטה שתוארה כאן יכולה לשמש למדידת שינויים הדרגתיים במורפולוגיה תאית, ביטוי חלבון ולוקליזציה בשמרי ההזדקנות באופן חסר תקדים. היכולת לניטור ארוך טווח של תאים בודדים גם מספק אפשרויות ייחודיות ללימודי מחזור תא שמרים.
שיטה זו מזמן כבר מותאמת להסיר biotinylation מ16 הפרוטוקול, שפורסם בעת כתב היד הזה היה בביקורת.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. ייצור והכנה של עובש פרוסות סיליקון
שבבי microfluidic נוצרים מתבנית פרוסות סיליקון המיוצרת על ידי יתוגרפיה הרכה. ניתן לעשות שימוש חוזר ופלים אלה פעמים רבות כדי לייצר שבבי microfluidic. מומלץ כי ייצור של פרוסות סיליקון בהתאמה מבוצע על ידי קבוצה מתמחה ב6 מיקרופלואידיקה.
רקיק הוא עשה בתהליך photolithography שני שלבי שימוש בשתי שכבות שונות של photoresist השלילי, SU-8 7. השכבה התחתונה משמשת ליצירת אזור השמנת התא (SU-8 2002; מיקרומטר 3-4 גובה), ואילו הערוצים נעשים עם השכבה העליונה (SU-8 2010; גובה 10 מיקרומטר). ניתן למצוא רושם של תהליך ייצור פרוסות סיליקון בואנג ואח' 8. ניתן לקבל מהמחברים, כמו גם ייעוץ הציורים של שבבי microfluidic כיצד להשיג רקיק, בהתאמה.
2. ייצור של שבבי microfluidic
ודא שבב PDMSהוא עדיין שוכב במהופך על הספסל בזמן ניקוב החורים. זה מונע PDMS מלהידבק לחלק הפנימי של הערוץ, אשר יכולים לגרום לחסימה של הערוץ.
3. הכנת צ'יפ לטעינה סלולרי
כישלון של מכשיר microfluidic עלול לגרום לדליפה של מדיום למיקרוסקופ. כדי להימנע מכך, הוא מייעץ לשימוש מחזיק מתכת ו / או לאטום את הצדדים של השבב שבו פוגש את PDMS הזכוכית עם לק או דבק אפוקסי. זה מונע זליגה של מדיום במקרה שבב PDMS הוא לא ערובה מספיק טוב כדי לכסות את הכוס. גם צינורותיכולים להיות מאובטחים חיבורים סביב הנקודות הכניסה באופן דומה, כדי למנוע זליגה של מדיום. חיישן מים תוצרת בית שמכבה את משאבת המזרק במקרה של דליפה יכול לשמש כאמצעי בטיחות נוסף. ניתן להשיג ציורים של בעל המתכת תוכנן במיוחד עבור שבב microfluidic מהמחברים.
השימוש במטרות נפט טבילה עדיפה על זה של מטרות טבילה במים, כי שמן לא יתייבש במשך הזמן במהלך הניסוי.
בהתאם למיקרוסקופ שאולי יש בעיות עם שמירה על Focus בשעות הראשונות של הניסוי. לכן מומלץ להשאיר את השבב לשעה עד שעות בבמת מיקרוסקופ ולכן הוא יכול להתיישב לפני טעינת תאים ותחילת הניסוי.
4. טעינה של תאי שמרים לתוך השבב microfluidic
ספירת התאים המועדפת לטעינה היא בין 1-5 x 10 6 תאים לכל מ"ל. תרבויות עם ספירת תאים גבוהה יותר צריכים להיות מדוללת לפני הטעינה. כאשר תאי culturing על YPD, יעילות העמסת תא יכול להיות שיפור רבים של פי אם תאים נשטפים ראשון עם וresuspended במדיום מינימאלי המכיל אחוז סוכר דומה לפני הטעינה. במהלך פעולה של השבב, שוב ניתן להשתמש בינונית YPD בבטחה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בפרוטוקול זה, תאים נטענים לתוך שבב microfluidic ישירות מתרבות אמצע מעריכי. על מנת לבדוק אם התפלגות הגילים של תאים הלכודים בשבב microfluidic היא דומה לזה של התרבות לפני הטעינה, תאים היו מוכתמים agglutinin החיטה מצומדת לFITC (WGA-FITC) כדי להמחיש צלקות ניצן. כפי שניתן לראות באיור 3, המלכודת של תאים תחת micropads של שבב microfluidic אינה מוטה לתאים בגיל מסוים.
פשוט ניתן לקבוע replicative תוחלת חיים ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שיטת microfluidic המתוארת כאן היא כלי חשוב בתהליך הזדקנות רומן מחקר כפי שהיא מאפשרת יצירה פשוטה והאוטומטית של נתוני תוחלת החיים replicative שמרים בשילוב עם הדמיה ברזולוציה גבוהה מתמשכת. תכונות אלה הן שיפורים משמעותיים על פני האפשרויות הניסיוניות של השיטה הקלסית לנתיחה, עדיין יש כמה מגבלות של השיטה שצריך להילקח בחשבון.
שימו לב שיכול להיות מושפעים נקבעה replicative תוחלת חיים על ידי היעילות של שימור תאי אמא: לכל תא...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
החוקרים מצהירים כי אין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.
ברצוננו להודות לSchippers לורה לכתיבה את גירסאות הראשונות של תא טעינת הפרוטוקול ומרקוס דה Goffau וגיי Zampar עבור מניה המורפולוגיות המיטוכונדריה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| REAGENTS | |||
| DC Sylgard 184 אלסטומר | Mavom bv | 1060040 | חבילה זו מכילה בסיס PDMS וחומר ריפוי PDMS. |
| צלחות פטרי זכוכית 120/20 מ"מ | VWR International | 391-2850 | |
| כיסוי משקפיים 22x40 מ"מ | CBN Labsuppliers BV | 190002240 | |
| Tough-Tags | Sigma-Aldrich | Z359106 | |
| רדיד | |||
| פלסטיק חד פעמי | |||
| פיפטה סרולוגית 5 מ"ל | VWR בינלאומי | 612-1245 | |
| סקוטש טייפ | VWR International | 819-1460 | |
| משחת בייסילון (סיליקונים של GE Bayer) | צינורות מיקרו-קדח סיגמא-אולדריץ' | 85403-1EA | |
| PTFE, 0.012 אינץ' מזהה x 0.030 אינץ' OD | Cole Parmer | EW-06417-11 | המכונה צינורות דקים |
| Tygon microbore Tubing, 0.030 אינץ' ID x 0.090 אינץ' OD | Cole Parmer | EW-06418-03 | מכונה צינורות עבים |
| אזמל | VWR International | 233-5334 | |
| 50 מ"ל מזרקי Luer-Lok | BD | 300137 | |
| 5 מ"ל, קצה לואר | VWR International | 613-1599 | |
| פינצטה | VWR International | 232-2132 | |
| 20 מד Luer stubs | Instech Solomon | LS20 | |
| מסנני מזרק (גודל נקבוביות 0.20 μ m) | תקע קטטר נירוסטה Sigma-Aldrich | 16534K | |
| , 20 ga x12 מ"מ | Instech Solomon | SP20/12 | |
| צלחות פטרי | VWR International | 391-0892 | |
| <חזק>ציוד | |||
| מנקה אוזון UV-שולחן | NOVA סריקת | PSD-UVT | |
| משאבת הרווארד 11 | מנגנון הרווארד | 70-4505 | |
| SU-8 תבנית מאסטר סיליקון (רקיק) | מתוצרת עצמית; לפרטים צרו קשר עם המחבר המקביל | ||
| Balance | Sartorius corporation | ED4202S | |
| משאבת ואקום | KNF Neuberger | N022 AN.18 | |
| Desiccator | VWR International | 467-2115 | |
| פלטה חמה | VWR International | 460-3267 | |
| אופציונלי: מחזיק מתכת לזכוכית כיסוי (22x40 מ"מ) | תוצרת עצמית; לפרטים צור קשר עם | ||
| מיקרוסקופ המחבר המקביל (פלואורסצנטי) עם יכולות אובייקטיביות של 60x, פוקוס אוטומטי, זמן-lapse ורצוי שלב אוטומטי (בקרת XY ממונע) | Nikon | Eclipse Ti-E |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.