כתב יד זה מתאר טכניקה רכה המבוסס ליתוגרפיה להנדס מערכים אחידים של תלת ממדי (3D) רקמות אפיתל של גיאומטריה מוגדרת מוקפות תאי מטריקס. שיטה זו ניתנת למגוון רחב של סוגי תאים והקשרים ניסיוניים מאפשרת הקרנת תפוקה גבוהה של משכפל זהה.
Method Article
כתב יד זה מתאר טכניקה רכה המבוסס ליתוגרפיה להנדס מערכים אחידים של תלת ממדי (3D) רקמות אפיתל של גיאומטריה מוגדרת מוקפות תאי מטריקס. שיטה זו ניתנת למגוון רחב של סוגי תאים והקשרים ניסיוניים מאפשרת הקרנת תפוקה גבוהה של משכפל זהה.
הארכיטקטורה של איברים מסועפים כמו הריאות, הכליות ובלוטות החלב נוצרת באמצעות תהליך התפתחותי של מורפוגנזה מסועפת, המווסתת על ידי מגוון אותות מסיסים ופיזיים במיקרו-סביבה. מתוארת כאן שיטה שנוצרה כדי לחקור את תהליך הסתעפות המורפוגנזה על ידי יצירת רקמות אפיתל תלת מימדיות מהונדסות (3D) בעלות צורה וגודל מוגדרים המשובצות לחלוטין בתוך מטריצה חוץ-תאית (ECM). שיטה זו מאפשרת יצירת מערכים של רקמות זהות ומאפשרת בקרה על מגוון גורמים סביבתיים, כולל גיאומטריית רקמות, מרווחים והרכב ECM. ניתן לשלב שיטה זו גם עם טכניקות בשימוש נרחב כגון מיקרוסקופ כוח משיכה (TFM) כדי לקבל מידע נוסף על האינטראקציות בין תאים ל-ECM הסובב אותם. ניתן להשתמש בפרוטוקול כדי לחקור מגוון תהליכי תאים ורקמות מעבר למורפוגנזה מסועפת, כולל פלישת סרטן.
ההתפתחות של רקמות אפיתל מסועפות, המכונות הסתעפות morphogenesis, מוסדרת על ידי נגזר תאים, פיסיים, וגורמים סביבתיים. בלוטת החלב, הסתעפות morphogenesis הוא תהליך חוזר ונשנה שדרכו מודרך נדידת תאים קולקטיבית יוצרת אדריכלות עץ דמוי. השלב הראשון הוא היווצרות ניצן ראשית ממנהל צינוריות החלב, ואחריו ייזום סניף ואת התארכות 1,2. פלישה של סניפים לתוך stroma שמסביב היא מושרה על ידי השחרור המערכתי של הורמוני סטרואידים בגיל ההתבגרות. ניצנים ראשוניים חדשים ולאחר מכן ליזום מקצות סניפים קיימים, ותהליך זה ממשיך ליצור עץ אפיתל 3. למרות אותות ביוכימיים רבים חשוב זוהו, הבנה מקיפה של מנגנונים ביולוגיים תא המנחים תהליך התפתחותי מורכב זה כרגע חסר. יתר על כן, מחקרים מכניסטית על ההשפעות של רמזים ספציפיים שקשה לפרק מן ההתנסותמפעלי in vivo, פרעות spatiotemporal מדויקות כפי ומדידות הם בדרך כלל לא אפשריים.
תלת ממדי (3D) טכניקות תרבות, כגון תרבות איבר שלמה, organoids העיקרי, ומודלי תרבית תאים, הם כולים שימושיים באופן שיטתי חוקר את מנגנוני רקמת המורפוגנזה 4-6. אלה יכולים להיות שימושיים במיוחד לקביעת ההשפעות של גורמים ספציפיים בנפרד, כגון כוחות מכאניים אותות ביוכימיים, על מגוון רחב של התנהגויות תא, כולל הגירה, שגשוג, והבחנה. 6 דגמי תרבית תאים מהונדסים, בפרט, בקלות לאפשר ההפרעות של תאים בודדים microenvironment שלהם.
מודל תרבות אחת כזו משתמש בגישה מבוססת microfabrication להנדס רקמות אפיתל חלב מודל עם מבנה 3D מבוקר בעקביות reproducibly יוצרות סניפים נודדים קולקטיבי כאשר מושרה עם אגורמי גדילה ppropriate. היתרון העיקרי של המודל הוא היכולת לתפעל בדיוק ולמדוד את ההשפעות של גורמים פיסיים ביוכימיים, כגון דפוסי לחץ מכאני, עם ביטחון סטטיסטי גבוה. טכניקה זו, יחד עם מודלים חישוביים, כבר נעשה שימוש כדי לקבוע את התרומה היחסית של אותות פיזיים ביוכימיים הדרכתו של התפתחות תקינה של רקמות אפיתל החלב epithelia קנים אחרים 7-11. אנו מציגים כאן פרוטוקול מפורט לבניית רקמות מודל אלה, אשר יכול להתארך בקלות לסוגים אחרים של תאים תאי מטריקס (ECM) ג'לים, ואשר משמש ככלי פוטנציאל בדיקה של הרפוי.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
1. הכנת פתרונות
2. הכנת חותמות אלסטומרי עבור 3D micropatterning
הערה: בולי אלסטומרי נעשים עם PDMS.
3. הכנת רקמות אפיתל 3D
4. Immunofluorescence וניתוח תמונה
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
סכמטית כללית של microfabrication רקמות אפיתל חלב
סכימטי כללי של הליך microfabrication מתאר את זרימת העבודה הניסויית מוצג באיור 1. התוצאה הסופית היא מערך של רקמות אפיתל של גיאומטריה זהה וריווח מוטבעים לחלוטין בתוך ג'ל ECM. ניסוי נציג משתמשת בתאי אפיתל החלב עכבר EpH4 בתרבית ג'ל מסוג שור אני קולגן בריכוז של 4 מ"ג / מ"ל. כדי להבטיח את האיכות הגבוהה של...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
הפרוטוקול המתואר לעיל מתאר שיטה לייצור רקמות אפיתל זהות בעלות צורה מוגדרת מראש, המאפשרת שליטה מרחבית על הלחץ המכני שחווים תאים ברקמה. תבנית אלסטומרית משמשת ליצירת חללים בקולגן מסוג I שלאחר מכן ממולאים בתאי אפיתל ומכוסים בשכבת קולגן נוספת כך שהתאים עטופים לחלוטין בסביבת מטריצת קולגן תלת מימדית. תרבית נוספת של רקמות אלו וטיפול בגורמי גדילה כדי לגרום להסתעפות מהארכיטקטורה הראשונית הופכים את המערכת הזו למתאימה לחקר מורפוגנזה מסועפת של תאי אפיתל. ישנם מספר שלבים קריטיים בפרוטוקול. הראשון הוא הרמת תבניות ה-PDMS ישר כלפי מעלה מ...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
המחברים מצהירים שאין להם אינטרסים פיננסיים מתחרים.
עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי תרומות של NIH (HL118532, HL120142, CA187692), דוד & לוסיל פקארד קרן, קמיל & הנרי דרייפוס קרן, ואת בורוז ברוך הבא הקרן. ASP נתמכה בחלקה על ידי מלגת כבוד שרלוט אליזבת פרוקטר.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| פולידימתילסילוקסן (PDMS) | דבקי אלסוורת' | סילגארד 184 | |
| חומר ריפוי PDMS | דבקים אלסוורת' | סילגארד 184 | |
| סיליקון מאסטר בדוגמת ליטוגרפיה | מתוצרת עצמית | N/A | |
| סירת משקל פלסטיק | פישר סיינטיפיק | 08-732-115 | |
| צלחות פטרי בקוטר 100 מ"מ | BioExpress | D-2550-2 | |
| אלכוהול אתילי 200 הוכחה | Pharmco-Aaper | 111000200 | הכינו תמיסת 70% EtOH (v:v) על ידי ערבוב עם סכין גילוח dH2O |
| סכין גילוח | בטיחות אמריקאי | 620179 | |
| 1:1 Dulbecco' s Modified Eagle' s בינוני : חזיר' s F12 תערובת נוטריאנטים (DMEM/F12) (1:1) | Hyclone | SH30023FS | |
| סרום בקר עוברי (FBS) | Atlanta Biologicals | S11150H | |
| 10x Hank' s תמיסת מלח מאוזנת (HBSS) | Life Technologies | 14185-052 | |
| אינסולין | סיגמא אולדריץ' | I6634-500MG | |
| Gentamicin | Life Technologies | 15750-060 | |
| 10x תמיסת מלח חוצצת פוספט (PBS) | Fisher Scientific | BP399-500 | |
| נתרן הידרוקסיד (NaOH) | Sigma Aldrich | 221465-500G | |
| בקר קולגן מסוג I (ללא פפסין) | Koken | IAC-50 | |
| אלבומין מסרום בקר (BSA) | Sigma Aldrich | A-7906 | |
| פינצטה מעוקלת מנירוסטה | Dumont | 7 | |
| כלי תרבית רקמות בקוטר 35 מ"מ | BioExpress | T-2881-6 | |
| 15 מ"ל צינורות חרוטיים | BioExpress | C-3394-2 | |
| 1.5 מ"ל Eppendorf Safe-Lock Tube | USA Scientific | 1615-5500 | |
| כיסויי זכוכית עגולים #1, בקוטר 15 מ"מ | Bellco Glass Inc. | הזמנה מיוחדת | |
| 0.05% 1x Trypsin-EDTA | Life Technologies | 25300-054 | |
| Paraformaldehyde | VWR | 100503-916 | |
| Triton X-100 | Perkin Elmer | N9300260 | חומר ניקוי |
| HGF | Sigma Aldrich | H 9661 | מושעה ב-dH2O ב-50 מ"ג/מ"ל |
| ארנב נגד עכבר FAK נוגדן | חיים טכנולוגיות | AMO0672 | |
| עיזים נגד ארנב Alexa 488 נוגדן | Life Technologies | A-11034 | |
| Adobe Photoshop | Adobe | N/A | משמש לקידוד צבע מפות תדר פיקסלים. |
| פיג'י (ImageJ) | NIH | N/A | תוכנה חינמית לניתוח תמונות המשמשת לסף, רישום וכיסוי תמונות ליצירת מפת תדר פיקסלים. התוסף StackReg שימש לרישום תמונות בינאריות. |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission