במחקר זה, אנו מציגים פרוטוקול לבידול של גזע עצבי ותאי אב (NPCs) המושרה אך ורק על ידי גירוי דופק זרם ישיר (DC) במערכת מיקרופלואידית.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
במחקר זה, אנו מציגים פרוטוקול לבידול של גזע עצבי ותאי אב (NPCs) המושרה אך ורק על ידי גירוי דופק זרם ישיר (DC) במערכת מיקרופלואידית.
שדות חשמליים פיזיולוגיים (EF) ממלאים תפקידים חיוניים בנדידת תאים, בידול, חלוקה ומוות. מאמר זה מתאר מערכת תרבית תאים מיקרופלואידית ששימשה למחקר התמיינות תאים ארוך טווח באמצעות מיקרוסקופיה. המערכת המיקרופלואידית מורכבת מהרכיבים העיקריים הבאים: שבב אלקטרו-טקטי שקוף אופטית, תנור תחמוצת אינדיום-פח (ITO) שקוף, משאבת מילוי מדיה תרבותית, ספק כוח חשמלי, מגבר הספק בתדר גבוה, מולטיפלקסר EF, שלב ממונע X-Y-Z מתוכנת ומיקרוסקופ ניגודיות פאזה הפוך המצויד במצלמה דיגיטלית. המערכת המיקרופלואידית מועילה לפישוט ההתקנה הניסיונית הכוללת, ובתורו, לצריכת ריאגנט ודגימה. עבודה זו כרוכה בהבחנה של גזע עצבי ותאי אב (NPCs) הנגרמת על ידי גירוי דופק זרם ישיר (DC). במדיום תחזוקת תאי גזע, העכבר NPCs (mNPCs) מובחן לנוירונים, אסטרוציטים ואוליגודנדרוציטים לאחר גירוי הדופק DC. התוצאות מראות כי טיפול דופק DC פשוט יכול לשלוט על גורלם של mNPCs והוא יכול לשמש לפיתוח אסטרטגיות טיפוליות עבור הפרעות במערכת העצבים. המערכת יכולה לשמש לתרבות תאים בערוצים מרובים, לגירוי EF לטווח ארוך, לתצפית מורפולוגית של תאים, ולרכישת תמונה אוטומטית בזמן לשגות. מערכת מיקרופלואידית זו לא רק מקצרת את זמן הניסוי הנדרש, אלא גם מגבירה את דיוק השליטה במיקרו-וירוס.
תאי מבשר עצבי (NPCs, הידוע גם בשם גזע עצבי ותאי אב) יכול להיות כמועמד מבטיח עבור אסטרטגיה טיפולית ניוונית1. NPCs מובחנת יש יכולת חידוש עצמי, רב עוצמה, ויכולת התפשטות2,3. מחקר קודם דיווח כי מטריצה חוץ תאית ומתווכים מולקולריים לווסת את הבידול של NPC. גורם הגדילה האפידרמלי (EGF) וגורם הגדילה הבסיסי פיברובלסט (bFGF) לקדם התפשטות NPC, ובכך לשמור על מצב מובחן4.
מחקרים קודמים דיווחו כי גירוי חשמלי יכול לווסת פעילויות פיזיולוגיות של התא כגוןחטיבה 5,הגירה 6,7,8, בידול1,9,10, ומוותתאים 11. שדות חשמליים (EFs) ממלאים תפקידים חיוניים בפיתוח והתחדשות של התפתחות מערכת העצבים המרכזית12,13,14. משנת 2009 עד 2019, מעבדה זו חקרה תגובות סלולריות ליישום EF במערכת המיקרופלואידית1,6,7,8,15,16,17. שבב רב-ערוצי, שקוף אופטית ואלקטרו-טקטי (MOE) תוכנן כך שיתאימו לכתם כשל חיסוני למיקרוסקופיה קונפוקלית. השבב היה בעל שקיפות אופטית גבוהה ועמידות טובה ואיפשר התנהלות סימולטנית של שלושה ניסויי גירוי עצמאיים ומספר תנאים אימונו-מוכתמים במחקר אחד. המערכת המיקרופלואידית מועילה לפישוט ההתקנה הניסיונית הכוללת, ובתורו, לצריכת ריאגנט ודגימה. מאמר זה מתאר את התפתחותה של מערכת תרבית תאים מיקרופלואידית ששימשה למחקר דיפרנציאציה ארוך טווח של תאים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. תכנון והפיה של שבב MOE
2. ציפוי פולי-ל-ליצין (PLL) על המצע באזורי תרבות התא
).
).3. הכנת רשת גשר המלח
ואיור 4B-
).
).4. הכנת MNPCs
).5. הגדרת המערכת המיקרופלואידית לגירוי פולס DC (איור 6)
6. בדיקות אימונופלואורסצנטיות של mNPCs לאחר גירוי DC פעמו
הערה: בשלב זה, כל ריאגנט נשאב דרך כניסת בינונית באמצעות משאבת מזרק.
7. ניתוח תמונה ועיבוד נתונים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
התצורה המפורטת של שבב MOE מוצגת באיור 1. השבב המיקרופלואידי מספק גישה מועילה להפחתת גודל ההתקנה הניסיונית, נפח הדגימה ונפח ריאגנט. שבב MOE תוכנן לבצע שלושה ניסויי גירוי EF עצמאיים ומספר תנאים חיסוניים בו זמנית במחקר אחד (איור 3). בנוסף, שבב MOE, בעל שקיפות אופטית גבוהה, מתאים לבדיקות מיקרוסקופיות קונפוקל. שבב MOE נועד גם לחקור את ההשפעות של תנאים שונים של תרבות התא (למשל, גירוי EF מרובים, מספר תרופות, מצע ציפוי שונה, סדרות מרובות...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
במהלך הייצור של שבב MOE, המתאמים מחוברים לשכבה 1 של שבב MOE עם דבק ציאנואקרילאט מהיר. הדבק מוחל על 4 פינות של המתאמים, ולאחר מכן הלחץ מוחל באופן שווה על המתאמים. יש להימנע מכמות עודפת של דבק כדי להבטיח פולמור מלא של הדבק. יתר על כן, הרכבת שבב MOE הושלמה הוא דגירה בתא ואקום. שלב זה מסייע בהסרת הבועות בין שכבת PMMA, הסרט הדו-צדדי וזכוכית הכיסוי.
הבחירה בחומר האלקטרודה מבוססת על העובדה כי יוני כלוריד, הנמצאים בשפע במדיום, הם המוצרים האלקטרוליטיים הזורמים באזור תרבות התא. במהלך ניסוי גירוי EF, ה- ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
המחברים מודים לפרופסור טאנג ק. טאנג, המכון למדעים ביו-רפואיים, אקדמיה סיניקה, על עזרתו במתן גזע עצבי עכבר ותאי אב (mNPCs). המחברים מודים גם לפרופסור טאנג ק. טאנג ולגברת יינג-שאן לי, על הדיון החשוב שלהם על הבידול של MNPCs.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מצעי PMMA 1 מ"מ (שכבות 1-3) | BHT | K2R20 | פולימתיל מתאקרילט (PMMA), |
| http://www.bothharvest.com/zh-tw/product-421076/Optical-PMMA-Non-Coated-BHT-K2Rxx-xx=-thickness-choices.html צינור פלסטיק 15 מ"ל | Protech Technology Enterprise Co., Ltd | CT-15-PL-TW | צינור תחתון חרוטי עם מכסה, מורכב, מעוקר מראש |
| מזרק 3 מ"ל | TERUMO | DVR-3413 | מזרקים אוראליים 3 מ"ל, ללא מחט |
| 3 מ"מ PMMA בדרגה אופטית (שכבה 5) | CHI MEI Corporation | ACRYPOLY PMMA גיליון | בדרגה אופטית |
| NIPRO | NCN-3L | חד פעמי תלת כיווני | |
| מזרק 5 מ"ל | TERUMO | DVR-3410 | 5 מ"ל מזרקים אוראליים, ללא מחט |
| מתאם | Dong Zhong Co., Ltd. | מתאם PMMA | מותאם אישית |
| Agarose | Sigma-Aldrich | A9414 | Agarose, מגבר טמפרטורת ג'ל נמוכה |
| A.A. Lab Systems Ltd | A-304 | מגבר מתח גבוה | |
| תוכנת AutoCAD | Autodesk | גרסה חינוכית | שרטוט |
| תוסף B-27 תוסף | Gibco | 12587-010 | תוסף B-27 (פי 50), מינוס ויטמין A |
| גורם גדילה פיברובלסטים בסיסי (bFGF) | פפרוטק | AF-100-18B | נקרא גם רקומביננטי אנושי FGF-בסיסי |
| באנג גומי שחור | TERUMO | DVR-3413 | ממזרקים אוראליים של 3 מ"ל, ללא מחט |
| אלבומין סרום בקר (BSA) | Sigma-Aldrich | B4287 | מגיב חוסם |
| צנטריפוגה | HSIANGTAI | CV2060 | צנטריפוגה |
| CO2 סופר לייזר | Laser Tools and Technics Corp. | ILS-II | נרכש ממחבר חרוט http://www.lttcorp.com/index.htm |
| IDEX Health & Science | F-120X | מקשה אחת אטומה לאצבעות 10-32 קונוסים, עבור מתאם 1/16 אינץ' טבעי OD | |
| Cone-Luer | IDEX Health & Science | P-659 | Luer Adapter 10-32 נקבה לנקבה Luer, |
| PEEK מיקרוסקופ פלואורסצנטי קונפוקלי | Leica Microsystems | TCS SP5 | Leica TCS SP5 מדריך למשתמש, http://www3.unifr.ch/bioimage/wp-content/uploads/2013/10/User-Manual_TCS_SP5_V02_EN.pdf |
| מצלמה דיגיטלית | OLYMPUS | E-330 | רכישת תמונות אוטומטיות בזמן-lapse |
| אוסילוסקופ דיגיטלי | Tektronix | TDS2024 | מדוד אותות מתח או זרם לאורך זמן במעגל אלקטרוני או ברכיב כדי להציג משרעת ותדר. |
| סרט דו צדדי | 3M | PET 8018 | נרכש מ- http://en.thd.com.tw/ |
| Dulbecco' s שונה Eagle' s medium/Ham's nutrient blend F-12 (DMEM/F12) | Gibco | 12400024-DMEM/F-12, אבקה, | |
| תמיסת מלח חוצצת פוספט (DPBS) של HEPES Dulbecco | 21600010-DPBS, אבקה, ללא סידן, ללא מגנזיום | ||
| מרבב EF | Asiatic Sky Co., Ltd. | מותאם אישית | ניטור ובקרה של הזרם החשמלי בערוצים בודדים |
| גורם גדילה אפידרמיס (EGF) | Peprotech | AF-100-15 | נקרא גם EGF אנושי רקומביננטי |
| דבק ציאנואקרילט מהיר פעולה | 3M | 7004T | חוזק דבק מיידי (נוזלי) |
| מחבר תחתון שטוח | IDEX Health & מדע | P-206 | אגוז זכר ללא אוגן Delrin, 1/4-28 תחתית שטוחה, עבור מחולל פונקציות OD כחול 1/16 אינץ' |
| Agilent Technologies | 33120A | ביצועים גבוהים 15 מגה-הרץ מסונתז מחולל פונקציות עם יכולת צורת גל שרירותית מובנית | |
| עז נגד עכבר IgG H& L (Alexa Fluor 488) | Abcam | ab150117 | עז נגד עכבר IgG H& L (Alexa Fluor 488) נספג מראש |
| עיזים נגד ארנב IgG H& L (Alexa Fluor 555) | Abcam | ab150086 | נוגדן משני פוליקלונלי עז לארנב IgG - H& L (Alexa Fluor 555), נספג מראש |
| Hoechst 33342 | Invitrogen | H3570 | צביעה גרעינית |
| תוכנת ImageJ | המכונים הלאומיים לבריאות | 1.48v | נתח את התמונות הפלואורסצנטיות |
| אינדיום– פח – תחמוצת (ITO) זכוכית | Merck | 300739 | למחמם ITO |
| מיקרוסקופ ניגודיות פאזה הפוך | OLYMPUS | CKX41 | לתצפית מורפולוגיה של תאים |
| צמד תרמי מסוג K | Tecpel | TPK-02A | טמפרטורה צמדים תרמיים |
| מתאם Luer | IDEX Health & מדע | P618-01 | מתאם לואר נקבה לואר ל 1/4-28 זכר פוליפרופילן |
| לואר מנעול מזרק | TERUMO | DVR-3413 | עבור גשרי מלח אגר |
| עכבר אנטי-GFAP | eBioscience | 14-9892 | סמן אסטרוציטים |
| אוליגודנדרוציטים סמן O4 נוגדנים | R& D Systems | MAB1326 | סמן אוליגודנדרוציטים |
| Paraformaldehyde (PFA) | Sigma-Aldrich | P6148 | תיקון סוכן |
| פוספט חוצץ מלח (PBS) | Basic Life | BL2651 | תמיסת כביסה |
| פולי-L-ליזין (PLL) | SIGMA | P4707 | תמיסת ציפוי |
| עובי משקפיים כיסוי מדויק מס' 1.5H | MARIENFELD | 107242 | https://www.marienfeld-superior.com/precision-cover-glasses-thickness-no-1-5h-tol-5-m.html |
| לתכנות XYZ שלב ממונע | Tanlian Inc | מותאם אישית | נרכש מ http://www.tanlian.tw/ndex.files/motort.htm |
| פרופורציונלי– אינטגרל– בקר נגזרת (PID) | Toho Electronics | TTM-J4-R-AB | בקר טמפרטורה |
| צינור PTFE | פלסטיק מקצועי בע"מ סניף טייוואן | קוטר חיצוני 1/16 אינץ ' | צינורות PTFE שקופים לבן |
| ארנב אנטי-Tuj1 | Abcam | ab18207 | סמן נוירון |
| משאבת מזרק | Era Systems Inc | NE-1000 | NE-1000 משאבת מזרק יחיד לתכנות |
| TFD4 חומר ניקוי | FRANKLAB | TFD4 | כיסוי מנקה זכוכית |
| מחבר תרמי | קואן-מין טק ושות ' | מותאם אישית | שנרכש מ- http://kmtco.com.tw/ |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | תמיסה חדירה |
| מנקה אולטרסאונד | LEO | LEO-300S | שואב סטרי אולטרסאונד |
| תא ואקום | DENG YNG INSTRUMENTS CO., Ltd. | תנור ייבוש ואקום | DOV-30 |
| תקע אטום לבן | IDEX Health & מדע | P-316 | 1/4-28 תחתית שטוחה, https://www.idex-hs.com/store/fluidics/fluidic-connections/plug-teflonr-pfa-1-4-28-flat-bottom.html |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.