באורגניזמים רב-תאיים, גורמים מסיסים המופרשים מעוררים תגובות מסוגי תאים שונים כתוצאה מאיתות פרקריני. מערכות תרבית משותפת מציעות דרך פשוטה להעריך את השינויים המתווכים על ידי גורמים מסיסים המופרשים בהיעדר מגע תא-תא.
מאמר שיטה
באורגניזמים רב-תאיים, גורמים מסיסים המופרשים מעוררים תגובות מסוגי תאים שונים כתוצאה מאיתות פרקריני. מערכות תרבית משותפת מציעות דרך פשוטה להעריך את השינויים המתווכים על ידי גורמים מסיסים המופרשים בהיעדר מגע תא-תא.
תפקידם של גורמים מסיסים המופרשים בשינוי התגובות התאיות הוא נושא חוזר בחקר כל הרקמות והמערכות. בניסיון להבהיר את היחסים המורכבים מאוד בין מספר תת-הסוגים התאיים המרכיבים אורגניזמים רב-תאיים, פותחו טכניקות במבחנה כדי לסייע לחוקרים לרכוש הבנה מפורטת של אוכלוסיות תאים בודדים. אחת הטכניקות הללו משתמשת בתוספות עם קרום חדיר המאפשר לגורמים מסיסים המופרשים להתפזר. לפיכך, אוכלוסיית תאים הגדלה בתוספות יכולה להיות מתורבת בבאר או בצלחת המכילה סוג תא אחר להערכת שינויים תאיים בעקבות איתות פרקריני בהיעדר מגע תא-תא. מערכות תרבית משותפת כאלה מציעות יתרונות שונים על פני טכניקות אחרות של תרבית משותפת, כלומר איתות דו-כיווני, קוטביות תאים שמורה וזיהוי ספציפי לאוכלוסייה של שינויים תאיים. בנוסף לשימוש בתחום הדלקת, הסרטן, אנגיוגנזה והתמיינות, מערכות קו-תרבית אלה הן בעלות חשיבות עליונה בחקר הקשרים המורכבים הקיימים בין תת-הסוגים התאיים השונים הקיימים במערכת העצבים המרכזית, במיוחד בהקשר של דלקת עצבית. מאמר זה מציע קווים מנחים מתודולוגיים כלליים על מנת להקים ניסוי על מנת להעריך שינויים תאיים המתווכים על ידי גורמים מסיסים המופרשים באמצעות מערכת תרבית משותפת. יתר על כן, יפורט פרוטוקול ספציפי למדידת ההשפעות הנוירו-דלקתיות של ציטוקינים המופרשים על ידי מיקרוגליה N9 המופעלת על ידי ליפופוליסכריד על תאי PC12 עצביים, המציע הבנה קונקרטית של מתודולוגיית תרבית משותפת.
המחקר של רקמות, איברים או מערכות במבחנה הוא ניסיון לפשט את היחסים המורכבים מאוד הקיים בין תת הסלולר מספר המרכיבות יצורים רב-תאיים. ואכן, מחקרים במבחנה מאפשרים לרכוש הבנה מפורטת של אוכלוסיות תא בודדות. ישנם שני יתרונות גדולים של עורכת ניסויים במבחנה: 1) מופחתים אינטראקציות הסלולר, ו -2) את היכולת לתפעל את הסביבה התאית בקלות. לפיכך, שני יתרונות אלה מדענים מותר לחזות את ההתנהגות של סוגי תאים מסוימים in vivo, שמוביל את היכולת לווסת תוצאות של השפעות חיצוניות באורגניזמים כולו. במובן זה, תרבית תאים במבחנה בדרך כלל עובדת כגשר מחבר מדעי חיים בסיסיים ויישומים. עם זאת, ישנם גם כמה חסרונות של עבודה במבחנה, אחד החשוב ביותר להיות כי הזמנה מסוימת עשויה לשכון הפיזיולוגיאל הרלוונטיות של פנוטיפים שנצפו. ואכן, כאשר סוג תא בודד הוא גדל בתוך סיר, התרבות מאבדת במידה שונה, קשרים בין התאים עם סוגי תאים אחרים, תרומתה לסביבת הלחות מן רקמות האורגניזם מוצא, ואת העוגנים בתוך הרקמה, שאיפשרה לו לקיים מבנה תלת ממדי בפרט לפעמים חיוני לתפקוד התא.
שאל יחסים בין תאים טופל על ידי הפיתוח של טכניקות תרבות מעורבות. בשיטה זו, שתיים או יותר אוכלוסיות תאים גדלות יחד באותו כלי התרבות. עם זאת, תרבויות המעורבות אלה לשאת טרדות חשובות. מצד אחד, תת תא מסוים אינו אינטראקציה פיזית עם אחד אחר בתוך הרקמה ממוצא ולהסתמך אך ורק על תקשורת paracrine שנגרמה גורמים מסיסים מופרשים קולטנים סמוכים. זהו המקרה במשך כמה תהליכים דלקתיים שתלויים איתות ציטוקינים הפרוקסימלי. ב- C מעורבתultures, אינטראקציות פיסיות הם בלתי נמנעות ולעשות את זה אי אפשר ללמוד תקשורת paracrine בהעדר קשר תאי תאים שיכולים להניב תוצאות שינו. מצד שני, השגת פרשנויות תא ספציפי מתוך אוכלוסייה מעורבת הופך ישים ללא שימוש בטכניקות הפרדה קשים שיש בהם כדי להשפיע באופן משמעותי תוצאות.
כדי לפתור סוגיות חשובות אלה, השימוש בתקשורת מותנית פותח כטכניקה המאפשרת תרבויות ממודרות וחקר האיתות אוטוקריני. שיטה זו דורשת העברת supernatant של סוג תא אחד, ובכך בשם בינוני מותנה, כדי בארות המכילות אוכלוסייה אחרת של תאים. עם זאת, חיסרון שחשוב זה מולקולות קצרת אינם שורדים מספיק זמן במדיום מותנה שיועברו הבארות של האוכלוסייה השנייה של תאים. גם מולקולות האריכה ימים ידוללו באופן משמעותי לאורך זמן עקב דיפוזיה. יתר על כן, הן תאאוכלוסיות להשתתף רק בתקשורת paracrine חד כיווני ולא בתקשורת דו-כיוונית פעילה. זה מוביל בהעדר איתות כי משוב הוא חיוני מחדש יחסים רב-תאיים מדויק ככל שהם קיימים in vivo.
כתוצאה מכך מונע על ידי הצורך לדמות את המקורי טוב יותר בתנאי vivo בסביבת הסלולר במבחנה, כמה התקדמות טכניקות תרבית תאים הושגה במהלך השנים. אחד הפיתוחים המשמעותיים ביותר כבר בשימוש תומך חדיר עם ממברנות microporous עבור מידור בתרביות תאים, השתמשו בפעם הראשונה על ידי Grobstein בשנת 1953 1. תומך חדיר כאלה כבר מותאם לאורך השנים כדי להתאים סוגי תאים רבים כדי לשמש בכמה יישומים שונים. כיום, עזרה כזאת להתקיים כתוספות חלולות אשר נועדו לנוח בבארות מתוך צלחת תרבות multiwell רקמות או circuמנות Lar. במערכת שיתוף תרבות, את הכנס מכיל סוג תא אחד ואילו הבאר או צלחת מכילה האוכלוסייה התאית האחרת, מה שמאפשר ללמוד את התרומה של שתי אוכלוסיות שונות של תאים על סביבת הלחות שלהם (איור 1). כתוצאה מכך, קוטביות הסלולר (basolateral vs הפרשת פסגה או קבלת אות) נשמרה, ובכך מקנה מערכות שיתוף תרבות כנס יתרון חשוב על פני תרבויות מעורבות וטכניקות בינוניות מותנות. ישנם מספר סוגים של חומרי קרום זמינים, אלה הנפוצים ביותר פוליאסטר להיות (PET), פוליקרבונט (PC) או מצופה קולגן polytetrafluoroethylene (PTFE), והם קיימים בגדלים נקבוביים שונים הנעים בין 0.4 מיקרומטר 12.0 מיקרומטר. אלו סוגים של חומרים וגדלים נקבוביים מציעים קשת של הוסיף הפעלת תכונות משתנות רלוונטיות תכונות אופטיות, עובי קרום ודבק תא שהופכים אותם מעשיות ברמות שונות עבור השימושים הבאים לא מוגבלים ל:
-studyingהתמיינות תאים, התפתחות עוברית, גרורות של גידולים ותיקון פצע על ידי מבחני chemotaxic דרך ממברנות חדירות;
-evaluating חדירה התרופה על ידי הערכת התחבורה שלהם באמצעות monolayers אפיתל או אנדותל בתרבית על תומך חדיר, ו;
תא שיתוף תרבויות -ביצוע לנתח מודולציות התנהגות התא הנגרמת על ידי גורמים מסיסים מופרש בהעדר מגע תאים תאים.
מטרת מאמר זה היא לתאר שיקולים מתודיים הרחב למלא את הפונקציה השלישית כאמור לעיל, כי היא להעריך שינויים הסלולר בתיווך גורמים מסיסים מופרש בהעדר מגע תאים תאים באמצעות מערכת שיתוף תרבות הכנס. שדות שונים של מחקר לעשות שימוש במערכות שיתוף תרבות הכנס על מנת לענות על שאלות רלוונטיות שפעת גורמים מסיסים המופרשים על אוכלוסיות של תאים. ואכן, איתות אוטוקריני כי מודולציה התנהגות הסלולר ברמות שונות היא רלוונטית בכל הרקמותומערכות, מה שהופך מערכות שיתוף תרבות הכנס הכרחית כדי להבטיח התקדמות בתחומים אלה. לעומת זאת, השימוש מוסיף יכול לאשר כי תמרת אות על ידי מגע תאי תאים ישיר ולא על ידי גורמים מופרשים. אחד השימושים החשובים ביותר של מוסיף הוא במחקרי דלקת 2-14 בם ההשפעה של ציטוקינים מופרשים מוערכת ב שחקנים הסלולר שונים של חסינות. בפרט, המחקר של דלקת במערכת העצבים המרכזית (CNS) הרוויח מאוד ממחקרי שיתוף תרבות כנס, אשר אפשרו עדיפה בהגדרת תפקידי paracrine הברור של נוירונים המיקרוגליאה נהיגת neuroinflammation 15-21. מערכות אלו תוכננו גם ללמוד את הפוטנציאל האנטי-דלקתיות של מולקולות המסתמכת על יכולתם להפחית או למנוע את הפרשת גורמים פרו-דלקתיים 22-26. מחקר הנוגע סרטן 27-31, בפרט מנגנוני אנגיוגנזה 32-34 ו inflammatiעל 35-42 ב tumorigenesis, נהנה גם מערכות שיתוף תרבות הכנס. יתר על כן, גורמים מסיסים הם בעלות חשיבות עליונה בתהליכים שמניעי הבידול מספר מחקרים השתמשו מוסיף לענות על שאלות בדרך מסוימת שדה 43-50. במערכת העצבים המרכזית, כמו לראות רקמה עצבית יש פוטנציאל התחדשות מוגבלת מאוד, חקר neurotrophism ו neuroprotection הוא יסודי כבר הבטיחו נרחב על ידי שימוש בתאי גזע במערכות שיתוף התרבות 51-56. בנוסף, מוסיף גם מנוצלים בתחומים מגוונים כמו נפרולוגיה 57,58, אינטראקציות האנדותל אנגיוגנזה 59-62, אפופטוזיס איתות 63-65, דלקת השמנה ותסמונת מטבולית 22,23,66-67, אוזן פנימית הגנה על תאי שיער 68,69, ואפילו ארסי פטריית 70,71 ופרזיטולוגיה 72,73.
מאמר זה מציע קווים מנחי מתודולוגיים כללי כדי להקים experimאף אוזן גרון לאור הערכת שינויים הסלולר בתיווך גורמים מסיסים מופרשים באמצעות מערכת שיתוף תרבות הכנס. בפרט, נוכל למקד את תשומת הלב שלנו על תרבויות-שיתוף תא העצב ואת השימושים שלהם בלימוד תהליך neuroinflammatory. בהתחשב הספקטרום רחב מאוד של ניסויים מוסיף לאפשר לטייס, זה בלתי נסבל לכסות כל היבט של טכניקת תרבית תאים זה. כדוגמא, פרוטוקול ספציפי כדי למדוד את ההשפעות של ציטוקינים המופרשים על ידי lipopolysaccharide (LPS) -activated microglia N9 על תאי PC12 עצביים שיפורט, מציע הבנה בטון של המתודולוגיה שיתוף תרבות כנס.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
נ.ב: כל אחד מן השלבים הבאים צריך להתבצע בתנאים סטריליים במנדף זרימה למינרית כנדרש על תרבית תאים יונקת. בנוסף, ההנחיות הכלליות לגידול תאים סטריליים אופטימליים להחיל, למשל., השלכת טיפים בכל עת שהם עלולים לגרום זיהום צולב, הפחתת כמות תאי הזמן נחשפים לאוויר בעת ביצוע שינויים התקשורת כולו, כמו שצריך, אבל בעדינות כדי ערבוב את כל המתלים תא כדי להבטיח pipetting הומוגנית שלהם, ועוד יותר מכך, מוסיף הם סוג של plasticware הדורשים טיפול מיוחד. ראשית, בכל פעם מוסיפה הם מניפולציה, אל תיגע קרום השביר, הקורעת בקלות ולכן עלול לסכן את הניסוי. כמו כן, אין זה נכון להציג ואקום שאיפה של מדיום תרבית תאים, כפי קיים סיכון של ניקוב הקרום או מתנערים תאים חסידים. לאחר מכן, מוסיף לתלות רופפת בצלחת תרבות multiwell רקמות, ולכן יש להיזהר מועסק כאשר מווינג plasticware או כאשר pipetting להימנע מתנערים תאים חסידים. בנוסף, בעת שימוש מוסיף עם גדלים נקבוביים גדולים, קיימת אפשרות כי מדיום תרבית תאים מחלחל דרך הממברנה, ולכן חשוב לעקוב אחר רמת נוזל לעתים קרובות. לבסוף, יש לציין כי הפרוטוקול הבא מיועד תאים חסידים ודורש שינויים קלים כדי להיות מתאים תאי השעיה.
1. הנחיות כלליות לביצוע ניסויי שיתוף התרבות כנס
דוגמה 2: מדידת ההשפעות של ציטוקינים המופרשים על ידי microglia N9 המופעל LPS בתאי PC12 העצבית
הערה: השלבים הבאים יועד בקבוק ספציפי, גם וגדל צלחת. עם זאת, הפרוטוקול יכול להיות מותאם אישית עבור כל ממד plasticware. לגבי המדיה רכב ראה טבלת חומרים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
השימוש במערכות שיתוף תרבות כנס רלוונטי במיוחד בחקר של תהליכי neuroinflammatory שופכי אור יחסי paracrine בין שחקנים סלולריים השונים של מערכת העצבים המרכזית. חסינות של מערכת העצבים המרכזי מושגת בעיקר על ידי תאי תושב קרואי מיקרוגליאה מנטר סביבתם במצב מסועף הנח שלהם (איור 2 א) ומסוגלים הפרעות חישה שיכול להטריד את הומאוסטזיס יקרה מאוד הכרחית לתפקוד עצבי ראוי 76-78. הפעלת microglial, המאופיינת אימוץ צורה אמבואידית (תרש...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
השלב הקריטי ביותר של כל ניסוי מערכת שיתוף תרבות כנס למעשה שוכן בבחירת הכנס הראוי לשימוש. גודל נקבובי וחומר קרום חייבים להילקח בחשבון יסודי, מבלי לשכוח לקחת בחשבון את הסוג של תא יהיה זורע ואת מטרת הניסוי. לדוגמה, מבחני chemotaxic עשויים להשתמש באותו סוג של קרום מ שיתוף תרבויות התא לנתח מודולציות התנהגות התא הנגרמת על ידי גורמים מסיסים מופרש בהעדר מגע תאים תאים. עם זאת, שני סוגי ניסויים דורשים גדלים נקבוביים שונים: בגדולים עבור לשעבר, כדי לאפשר נדידת תאים, ואת קטנים באפשרות השנייה, ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
עבודה זו מומנה על ידי מענק של מועצת המחקר למדעי הטבע וההנדסה (NSERC) בקנדה ל-MGM. ג'יי.אר הוא עמית סטודנטים ב-NSERC-Vanier.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| RPMI-1640 בינוני | סיגמא | R8755 | חם ב-37 מעלות; אמבט מים C לפני השימוש |
| Dulbecco' s Modified Eagle' s תערובת בינונית/תזונתית F-12 חזיר | Sigma | D6421 | חם ב-37 מעלות; אמבט מים C לפני השימוש, יש להוסיף 0.365 גרם/ליטר סרום L-גלוטמין |
| לסוסים | ATCC | 30-2040 | חם ב-37 מעלות; C אמבט מים לפני השימוש |
| סרום בקר עוברי | MultiCell | 80350 | חם ב-37 מעלות; אמבט מים C לפני השימוש |
| Nerve Growth Factor-7S מבלוטה תת-לסתית של עכברים | Sigma | N0513 | להרכיב מחדש את האבקה הליופילית בתמיסה של תמיסת מלח חוצצת או מדיום תרבית רקמה המכיל 0.1– 1.0% אלבומין בסרום בקר או 1-10% סרום |
| תמיסת טריפסין-EDTA | Sigma | T3924 | חם ב-37 מעלות; אמבט מים C לפני השימוש |
| ליפופוליסכרידים מ Escherichia coli 055:B5 | Sigma | L2880 | |
| מוסיף תרבית תאים רעילים לשימוש עם צלחות 24 בארות | BD Falcon | 353095 0.4 μ m נקבוביות | |
| צלחות 24 בארות | ציפוי TrueLine | TR5002 | עם קולגן לפני השימוש |
| מדיום | שגרתי מדיום תרבית תאי N9 שגרתי | ||
| - 85% RPMI בינוני | - 90% DMEM-F12 בינוני | ||
| - 10% סרום סוסים מומת בחום | 10% סרום סוסים מומת בחום | ||
| - 5% סרום | |||
| PC12 מדיום | התמיינות N9 מדיום טיפול | ||
| - 99% RPMI בינוני | - 99% DMEM-F12 בינוני | ||
| - 1% סרום בקר עוברי מומת בחום | 1% סרום בקר עוברי מומת בחום | ||
| - 50 ננוגרם/מ"ל גורם | |||
| PC12 מדיום | |||
| - 99% RPMI בינוני | |||
| - 1% סרום |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה