אנו מציגים פרוטוקול להשיג מטריצות תאים שמקורם עשירות בחלבונים תאים מטריקס, באמצעות crowders macromolecular (MMC). בנוסף, אנו מציגים פרוטוקול אשר משלב MMC בדור העור 3D organotypic שיתוף התרבות, אשר מקטין את זמן תרבות תוך שמירה לפדיון של מבנה.
מאמר שיטה
אנו מציגים פרוטוקול להשיג מטריצות תאים שמקורם עשירות בחלבונים תאים מטריקס, באמצעות crowders macromolecular (MMC). בנוסף, אנו מציגים פרוטוקול אשר משלב MMC בדור העור 3D organotypic שיתוף התרבות, אשר מקטין את זמן תרבות תוך שמירה לפדיון של מבנה.
משפחת גליקופרוטאין של collagens מייצג את חלבונים מבניים העיקרי בגוף האדם, והם מרכיבים מרכזיים של חומרים ביולוגיים בשימוש בהנדסת רקמות המודרנית. צוואר בקבוק טכני הוא בתצהיר של קולגן במבחנה, כפי שהוא איטי לשמצה, וכתוצאה מכך ההיווצרות תת אופטימלי של רקמות חיבור ולכידות רקמות שלאחר מכן, במיוחד במודלי עור. כאן, אנו מתארים שיטה אשר תהיה כרוכה בתוספת-פולימרים שיתוף סוכרוז דיפרנציאלי בגודל לתרבויות העור לייצר macromolecular מצטופפים (MMC), שתוצאתה לשדרוג דרמטי של בתצהיר קולגן. במיוחד, פיברובלסטים העור שהופקדו כמות משמעותית של קולגן I / IV / VII ו- פיברונקטין תחת MMC בהשוואה לקבוצת ביקורת.
הפרוטוקול גם מתואר שיטה decellularize שכבות תאים צפופות, חשיפת כמויות משמעותיות של תאי מטריקס (ECM) אשר נשמרו על פני שטח התרבות כפי שמעיד immunocytochemistry. דפוס המוני והפצת מטריקס סה"כ נחקר באמצעות מיקרוסקופ הפרעת השתקפות. מעניין, פיברובלסטים, קרטינוציטים ושיתוף תרבויות המיוצר מטריצות תאים שמקורם (CDM) של משתנים הרכב ומורפולוגיה. CDM יכול לשמש "ביו-פיגומים" עבור זריעת תאים משנית, שבהם השימוש הנוכחי של ציפוי או פיגומים, בדרך כלל מן חי xenogenic, ניתן להימנע, ובכך לנוע לעבר יישומים קליניים רלוונטי יותר.
בנוסף, פרוטוקול זה מתאר את היישום של MMC בשלב השקוע של מודל התרבות שיתוף עור 3D-organotypic שהיה מספיק כדי לשפר בתצהיר ECM בצומת דרמו-אפידרמיס (DEJ), בפרט, קולגן VII, המרכיב העיקרי עיגון סיבים. במיקרוסקופ אלקטרונים אישר את נוכחותו של עיגון הסיבים בתרבויות פותח עם MMC, בהשוואה לקבוצת הביקורת. זה משמעותי כמו סיבי עיגון לקשור הדרמיס לאפידרמיס, ומכאן,בעל DEJ הבוגר מראש יצר עשויה להועיל מקבלי שתל עור מבחינת יציבות שתל וריפוי פצע כולל. יתר על כן, זמן התרבות היה מרוכז מ -5 שבועות עד 3 שבועות כדי לקבל מבנה בוגר, בעת שימוש MMC, הפחתת עלויות.
העור מהווה מחסום הגנה באמצעות מניעת אובדן מים וכניסה הפתוגן. הוא מורכב משלושה חלקים עיקריים; הדרמיס העשיר סטרומה 1, האפידרמיס מרובדת 2,3,4 על גבי זה, לבין צומת דרמו-אפידרמיס בין 5,6. הדרמיס מורכב ברובו קולגן וסיבים אלסטיים מאוכלס בדלילות עם 7 פיברובלסטים. לעומת זאת, האפידרמיס עשיר התא מורכב משכבות מרובות של קרטינוציטים. קרטינוציטים של השכבה הפנימית-ביותר הם שגשוג ולספק תאי הבזליים חדשים אשר לחדש ולהחליף סופני הבחנה קרטינוציטים כי כל זמן לנוע על השכבה הכי החיצונית של העור ואבדו הגרעינים שלהם וחומר cytoplasmic, וכתוצאה מכך שכבת cornified אשר עוברת קלוף.
צומת עורי-אפידרמיס, סוג מסוים של קרום במרתף, הוא מבנה מורכב מורכב ממולקולות מטריקס מקשרות, אשר tetheRS האפידרמיס אל הדרמיס. סיבי קולגן I של הדרמיס לשזור עם VII קולגן עיגון סיבים מעוגנים אל Densa lamina העשיר קולגן IV. חוטים עיגון (laminin 5, י"ז קולגן integrins) בתורו לחבר את Densa lamina עם hemidesmosomes של קרטינוציטים הבזליים. קרטינוציטים בסל (basale שכבה) יש את היכולת להתרבות ולחדש, כמו גם להבדיל לרבד כדי ליצור את שכבות suprabasal; השכבה spinosum, שכבת granulosum, ולבסוף השכבה קרנית, אשר מייצג את שטח המגע של העור עם הסביבה. מסלול צמוד משכבת הבסיס לשכבת cornified, קרטינוציטים לעבור דפוסי ביטוי של cytokeratins ולבסוף עוברים אפופטוזיס ו לשים בארגז עצמם cornified מעטפות, קליפות של חלבונים ספציפיים crosslinked קוולנטית ידי פעילות transglutaminase.
יצירה מחדש עור שכבותיו במבחנה, לרבות המבנים המורכבים של עורי-אפידרמיס צומת מטריקס עורי, וכדי לחקות את תהליך cornification, יש ארוך מסוקרן מדענים ביו-מהנדסים כמו משימה מאתגרת. הייתה התקדמות משמעותית הנדסת רקמות עור, למשל, החילוץ המוצלח של תאי עור מפני ביופסיות חולות לבין הדור של תרבויות העור organotypic באמצעות תאי עור נגזרות חולים 8. עם זאת, בעיות לא פתורות להישאר הנוגעים הפרשת העניים של חלבונים תאי מטריקס ידי תאי העור עצמם וכתוצאה מכך מודלים העור תת אופטימלית. יתר על כן, את הזמן דרוש כדי ליצור עור 3D organotypic שיתוף תרבות תוך שימוש בפרוטוקולים נוכחיים נע בין ארבעה עד שמונה שבועות, פרק זמן אשר עלול להתקצר עם השילוב של crowders macromolecular. הפחתת זמן תרבות חוסך עלויות מגיב, מפחית את שכיחות הזדקנות התא ומפחית את זמן ההמתנה של החולה צריך המוצר לשמש במרפאה.
t "> Macromolecular מצטופפים (MMC) כרוך החדרת מקרומולקולות ספציפי עד בינוני התרבות כדי ליצור אפקטים נפח נשלל. אלה להשפיע על שיעורי התגובה האנזימטית כולל מחשוף פרוטאוליטים של procollagen שהוא מפגר בתנאים תרבות מימית תקן 9-13. תחת MMC, תגובות אנזימטיות הם מהרו מבלי להגדיל את כמות ריאגנטים 14,15 וכתוצאה מכך, במקרה של מחשוף procollagen, בסכום של קולגן גדל לי מולקולות בתרבויות צפופות בהשוואה לקבוצת ביקורת צפופה 10. כפי ההמרה של procollagen לקולגן מאפשר ההיווצרות של קולגן מכלולים, פיברובלסטים תרבותיים עם MMC במשך 48 שעות ניב משמעותי יותר קולגן אני לעומת תרבויות פיברובלסטים צפופות במעקב במשך עד ארבעה שבועות 11,16,17. מלבד השפעות על פעילות אנזימטית המשפיעה על ההיווצרות, ייצוב ועיצוב מחדש של ECM, MMC גם הוכח כדי לשפר ולווסת ישירות קולגןהיווצרות סיבים 18,19.אנו מציגים כאן שיטה כדי לשפר את תאי מטריקס (ECM) הייצור על ידי תאי העור, בפרט, פיברובלסטים עורי קרטינוציטים אפידרמיס. בנוסף, אנו מראים כי ECM מועשר מיוצר תחת MMC בתרבויות בשכבה ניתן decellularized ושימש מטריקס תאים שמקורם טהור (CDM).
אנו משתמשים בגישה בלתי קונבנציונלית כדי לחזות להעריך במלואה את ECM שהופקד על ידי תאי עור תרבותיים עם MMC. השתקפות מיקרוסקופיה הפרעות בדרך כלל משמשת ללימוד אינטראקציות מטריקס תא או תא אל זכוכית נקודות מגע. טכניקה זו נוצלה במערכת שלנו כדי להציג את הסכום הכולל של מטריקס שהופקד על משטח הזכוכית. השתקפות מיקרוסקופיה הפרעות לוותה immunostaining ניאון כדי להשיג תוצאות מקסימאליות כמות המידע מבחינת הרכב תאי מטריקס דפוס, בנוכחות והיעדר MMC.
Organotypiג העור שיתוף תרבויות היא שיטה קלאסית מודל העור במבחנה בהקשר תלת ממדי. בעוד דו ממדי שיתוף תרבויות עשויות לספק מידע משמעותי, היא מוגבלת כאשר תרגום הנתונים הללו וליישם אותו בחזרה לסביבה in vivo, שמטבעו אינו מבנה תלת-ממדי. קרטינוציטים עור, בפרט, הם מקוטבים ומכילים קטעי apical ואת הבסיס שחיוניים הומאוסטזיס ודבקות תא. בנוסף, ביטוי של חלבונים suprabasal טיפוסי קרטינוציטים מעל שכבת הבסיס, כגון קרטין 1, קרטין 10 ו filaggrin קיים רק במהלך ריבוד והבחנה הטרמינל של קרטינוציטים. כמו בידול הטרמינל כמעט בהווה בתרבויות בשכבה טיפוסית, ביטוי חלבון suprabasal הוא בדרך כלל לא מושג במערכת התרבות הזאת. לכן, תרבויות organotypic מתחילות שקועות בינוני תרבות, אבל אז הם הרימו על ידי יצירת ממשק אוויר נוזלי לנהוג keratinocytבידול דואר. התוצאה היא ביטוי של סמנים ריבוד, אפילו cornification ו השתקפות בדרך כלל גבוהה יותר של הפיזיולוגיה אפידרמיס. בעוד קבוצות אחרות בעבר יצרו שיתוף תרבויות עור organotypic בהצלחה, הקמת אזור צומת דרמו-אפידרמיס תפקודית כבר בעיה. כאן, אנו מציגים שיטה חדשה culturing עור organotypic שיתוף תרבויות עם קרום במרתף משופר, בתוך מסגרת זמן מרוכזת ללא התפשרות על הבגרות בין שני המושגים הללו. זה יספק mimetics העור עבור מודלים במבחנה, בחקר הביולוגיה העור וכן מבחר של מבחני המיון.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. Macromolecular צפיפות תא תרבויות עור 2D
2. Immunostaining פלורסנט על תרביות תאי עור
4. ביצוע ושימוש מטריקס תא הנגזרות
אפיון 5. Cell-מטריקס נגזר
6. עור 3D Organotypic Co-תרבות
7. קציר ושווי עור אפיון Organotypic
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הצפיפות Macromolecular הצליח לשפר בתצהיר ECM, בפרט, פיברובלסטים שהופקדו ככל שאני קולגן, IV ו- פיברונקטין לעומת לשלוט תרבויות (איור 1, שכבת התאים; 1A, קולגן אני; 1B, קולגן IV; 1C, פיברונקטין). עם decellularization, היה ברור כי פיברובלסטים היו המפקידים העיקריים של לי קולגן, IV ו- פיברונקטין לעומת קרטינוציטים (איור 1, מטריקס).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מטריצה חוץ-תאית משופרת מתקבלת עם הכנסת צפיפות מקרומולקולרית לתרבית תאים, בשל אפקט הנפח הנכלל המגביר את מחשוף הפרופפטיד על ידי פרוטאינאזות. התוצאה היא מטריצה חוץ-תאית, במיוחד קולגן, לעיבוד מהיר יותר והפקדה על פני התרבית. בעוד שקבוצות אחרות השיגו שכבות תאי פיברובלסטים עבות, זה היה כרוך בזמן תרבית של מספר שבועות20. לעומת זאת, MMC המתואר בפרוטוקול זה, מקצר באופן דרמטי את זמן התרבית תוך הגדלת כמות ה-ECM. העלייה בשיעורי התגובה בתרביות תאים צפופות דווחה גם בתצהיר מטריצת כונדרוציטים21, ארגון מטריצה חוץ-תאית...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין אינטרסים סותרים לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי מועצת המחקר הביו-רפואי, סינגפור באמצעות תמיכה מרכזית במכון לביולוגיה רפואית ומענק SPF2013/005. M.R. נתמך על ידי מענק ועדת המחקר של הפקולטה של NUS (הנדסה ברפואה) (M.R.) R-397-000-081-112, והתוכנית להנדסת רקמות של NUS (NUSTEP). המחברים רוצים להודות לפרופסור איירין לי על אספקת נוגדן הקולגן VII. עבודת מיקרוסקופ אלקטרונים בוצעה ביחידה למיקרוסקופיה אלקטרונית של האוניברסיטה הלאומית של סינגפור.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| חומצה אסקורבית | Wako | 013-12061 | תוסף מדיה לתרבית תאים |
| מוסיף תרבית תאים (פורמט 6 בארות) | Greiner Bio-One | 657610 | תרביות אורגנוטיפיות |
| תמיסת ציטראט | Dako | S2369 | DakoCytomation תמיסת אחזור יעד ציטראט, pH 6 (x10) |
| קולגן (זנב עכברוש) | קורנינג | 354236 | תרביות אורגנוטיפיות |
| CnT-57 | CELLnTEC | CnT-57 | מדיה לתרבית תאים |
| DAB מצע + ערכת כרומוג'ן | Dako | K3468 | היסטולוגיה |
| צלחת באר עמוקה (פורמט 6 בארות) | קורנינג | 355467 | תרביות אורגנוטיפיות מגיב |
| זיהוי ECL | GE Healthcare Life Sciences | RPN2106 | Amersham ECL Western Blotting Detection Reagent |
| מיקרוסקופ אלקטרונים (TEM) | ג'אול | JEM-1010 (100kV) | מיקרוסקופ אלקטרונים שידור |
| מדיה פיברובלסטים (FM) | גלוקוז-DMEM גבוה + 10% סרום בקר עוברי + 1% פניצילין סטרפטומיצין | ||
| Ficoll PM70 | GE Healthcare מדעי החיים | 17-0310-05 | Macromolecular Crowder |
| Ficoll PM400 | GE Healthcare מדעי החיים | 17-0300-05 | Macromolecular Crowder |
| Keratinocyte serum מדיה נטולת סרום (KSFM) | Life Technologies | 17005-042 | מדיה לתרבית תאים |
| מאגר ליזה | ThermoFisher Scientific | 89900 | מאגר ליזה למיצוי חלבון. מעכב פרוטאז (Roche, #11836170001) נוסף למאגר הליזיס הזה. |
| מיקרוסקופ | Zeiss | LSM510 | ערוצים אדומים, ירוקים וכחולים להמחשת צביעות חיסוניות פלואורסצנטיות AF594, AF488 ו-DAPI (40X mag). |
| אמצעי הרכבה (Hydromount) | National Diagnostics | HS-106 | מכתים פלואורסצנטיים |
| אמצעי הרכבה (Cytoseal) | ThermoFisher Scientific | 8310-16 | היסטולוגיה (HRP) |
| תרכובת OCT (Tissue Tek) | Sakura | 4583 | הטמעה לקריותומיה |
| אנטיביוטיקה פניצילין-סטרפטומיצין | Sigma Aldrich | A5955 | תוסף מדיה לתרבית תאים |
| <נוגדנים חזקים>ראשוניים | |||
| אנטי-קולגן I | Abcam | #ab6308 | |
| אנטי-קולגן מסוג IV | Novocastra | #NCL-COLL-IV | |
| אנטי-קולגן VII | LH7.2 (בבית) | ||
| נוגדן נגד פיברונקטין | Abcam | #ab2413 | |
| חומר מפחית | ThermoFisher Scientific | NP0009 | של כתם מערבי |
| ThermoFisher Scientific | NP0008 | Western blot | |
| <חזק>נוגדנים משניים (צביעה חיסונית) | |||
| 4′,6-דיאמידינו-2-פנילינדול דיהידרוכלוריד (DAPI) | סיגמא אולדריץ' | #D9542 | |
| AlexaFluor 594 עז-אנטי-ארנב | ThermoFisher מדעי | #A-11037 | |
| AlexaFluor 594 עז-אנטי-עכבר | ThermoFisher Scientific | #A-11005 | |
| AlexaFluor 488 עוף-אנטי-ארנב | ThermoFisher Scientific | #A-21441 | |
| AlexaFluor 488 עז-אנטי-עכבר | ThermoFisher Scientific | #A-11001 | |
| נוגדנים משניים (HRP) | Dako | Envision + System - HRP תווית פולימר אנטי-ארנב ואנטי-עכבר | דאוקסיכולאט לא מדולל |
| Prodotti Chimicie Alimentari | Decellularization | ||
| <חזק>מדיית ריבוד | |||
| >מדיום הנשר השונה של Dulbecco | משמש במהלך ממשק אוויר-נוזל של תרביות אורגנוטיפיות. מדיה זו מתווספת לחלק החיצוני של תוספת תרבית התא. | ||
| בשר חזיר s F12 | משמש במהלך ממשק אוויר-נוזל של תרביות אורגנוטיפיות. מדיה זו מתווספת לחלק החיצוני של תוספת תרבית התא. | ||
| 10% סרום בקר עוברי | משמש במהלך ממשק אוויר-נוזל של תרביות אורגנוטיפיות. מדיה זו מתווספת לחלק החיצוני של תוספת תרבית התא. | ||
| 100 U/ml פניצילין ו-100 U/ml סטרפטומיצין | בשימוש במהלך ממשק האוויר-נוזל של תרביות אורגנוטיפיות. מדיה זו מתווספת לחלק החיצוני של תוספת תרבית התא. | ||
| 0.4 מ"ג/מ"ל הידרוקורטיזון | משמש במהלך ממשק אוויר-נוזל של תרביות אורגנוטיפיות. מדיה זו מתווספת לחלק החיצוני של תוספת תרבית התא. | ||
| 5 מ"ג/מ"ל | משמש במהלך ממשק אוויר-נוזל של תרביות אורגנוטיפיות. מדיה זו מתווספת לחלק החיצוני של תוספת תרבית התא. | ||
| 1.8· 10-4 מ 'אדנין | משמש במהלך ממשק אוויר-נוזל של תרביות אורגנוטיפיות. מדיה זו מתווספת לחלק החיצוני של תוספת תרבית התא. | ||
| 5 מ"ג/מ"ל | משמש במהלך ממשק אוויר-נוזל של תרביות אורגנוטיפיות. מדיה זו מתווספת לחלק החיצוני של תוספת תרבית התא. | ||
| 2· 10- 11 מ 'טריודוטירונין | משמש במהלך ממשק אוויר-נוזל של תרביות אורגנוטיפיות. מדיה זו מתווספת לחלק החיצוני של תוספת תרבית התא. | ||
| Trypsin | Biopolis מתקנים משותפים | 0.125% טריפסין/וורסן pH 7.0 + 0.3 | משמש לטריפסיניזציה של תאים |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה