באמצעות שילוב של עיצוב חוויית אינטראקציה וניתוח דרישות משתמש, אנו מציגים מגרד תאים חדשני המשפר את מבחני ריפוי הפצעים התאיים במונחים של שחזור, אמינות, מעשיות, שלמות התא וחוויית המשתמש.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
באמצעות שילוב של עיצוב חוויית אינטראקציה וניתוח דרישות משתמש, אנו מציגים מגרד תאים חדשני המשפר את מבחני ריפוי הפצעים התאיים במונחים של שחזור, אמינות, מעשיות, שלמות התא וחוויית המשתמש.
האמינות של מדידת נדידת תאים במבחני ריפוי פצעים מתערערת לעתים קרובות על ידי חוסר היציבות המתודולוגית הנפוצה, כלומר שיטה מבוססת טיפים. אנו מציגים מכשיר חדשני שנועד להתמודד עם מגבלות אלה. מגרד התאים החדשני שלנו עולה על הגישה הנוכחית, ויוצר פער עקבי ויציב יותר ללא תאים. ניסויים ביולוגיים חוזרים ונשנים מגלים כי המרווח נטול התאים שנוצר על ידי מגרד התא מציג קצוות ישרים יותר וגודל וצורה אחידים בהשוואה לטכניקה מבוססת קצה (p < 0.05). מבחינת עיצוב המוצר, מגרד התאים מתהדר בערכת צבעים מעודנת המתאימה לסביבות מעבדה, המשפרת את ניטור תוצאות הניסויים, ומאפשרת עיקור באמצעות אוטוקלאבינג לשימוש חוזר. יש לציין כי לאחר הטיפול, מגרד התאים מדגים השפעה זניחה על כדאיות התא והתפשטותו (97.31% ו-24.41%, בהתאמה). לעומת זאת, השיטה מבוססת הקצה מניבה כדאיות תאים נמוכה יותר (91.37%) והתפשטות (18.79%). מחקר זה מציג את מגרד התאים כמכשיר חדשני לשימוש חוזר המסוגל ליצור מרווחים נטולי תאים הניתנים לשחזור תוך שמירה על הכדאיות התאית, ובכך להגביר את האמינות של בדיקות ריפוי פצעים בהשוואה לטכניקות קיימות.
גידולים מאופיינים בסימני היכר מובהקים כגון יתרונות גדילה סלקטיבית, חיווט מחדש מטבולי ומודולציה חיסונית, שכולם תורמים באופן מסקרן לנדידת תאים מוגברת, התנהגות ממאירה קריטית של תאי הגידול. תכונה זו משפיעה ישירות על גרורות מרוחקות של הגידול הראשוני, ופוגעת בהישרדות ארוכת הטווח של חולים 1,2,3. יתרונות גדילה סלקטיבית מאפשרים לתאים סרטניים להתחרות בתאים נורמליים, בעוד שחיווט מחדש מטבולי תומך בהתרבות מהירה זו על ידי שינוי מסלולי אנרגיה. במקביל, אפנון חיסוני מאפשר לגידולים לחמוק מהגנות הגוף. מחקרים מדגישים את חומרת הבעיה, ומראים כי גרורות ריאה, לעתים קרובות תוצאה של נדידת תאים מוגברת, היא אירוע סופני המוביל למוות של חולים עם סוגי סרטן שונים4. לדוגמה, סרטן השד5, קרצינומה של צוואר הרחם4 ואוסטאוסרקומה6 מהווים 20%, 9% ו-30% מהמקרים הללו, בהתאמה. לכן, הערכת נדידת תאי הגידול הפכה לחלק בלתי נפרד מהמחקר האונקולוגי הנוכחי, ומדגישה עוד יותר את האופי הרב-גוני של התקדמות הגידול.
בדיקת ריפוי פצעי תאים היא שיטה קלה לשימוש למדידת נדידת תאים במבחנה , המשמשת לעתים קרובות במחקרים אונקולוגיים7. רוב הנסיינים משתמשים בקצוות פיפטה כדי ליצור פצעים בתאים באופן ידני8. למרות ששיטה כזו יכולה ליצור פצעים בתאים במהירות ובנוחות, עדיין יש לה מגבלות רבות המשפיעות על יכולת השחזור והדיוק להערכת נדידת תאים. ראשית, שימוש בקצוות פיפטה ליצירת שריטות באופן ידני מושפע מאוד מזווית ההפעלה, הכוח והמהירות של המפעיל, ומשפיע על יכולת החזרה של השיטה8. שנית, פגמים בתאים שנוצרו על ידי קצה בדרך כלל יש קצוות משוננים ולא קצוות ישרים כי קצוות פיפטה הם מוצרי פלסטיק עם גמישות מסוימת9. מחקרים מסוימים יוצרים פצעים על ידי הנחת תוספות תרבית טרומיות ישירות לתוך צלחת תרבית התא כדי להגביל את טווח התפשטות התאים10. גישה זו עוקפת את המגבלה של השיטה מבוססת הטיפים, כגון קצוות משוננים ויכולת שחזור. עם זאת, אפילו עם חומרים תואמים ביולוגית, הדו-קיום ארוך הטווח של ההטבעה עם התאים עדיין משפיע על צמיחת התאים11. יתר על כן, ההטבעה עלולה לגרום גם לשינויים אפיגנטיים תאיים באזור השוליים עקב הגבלת מגע12. כמו כן, החדרת מגע המיוצרת מחומרים תואמים ביולוגית היא יקרה וקשה לשימוש חוזר, מה שמגביל את היתכנותם13. לכן, יש צורך בכלי חדשני, ניתן לשחזור ומעשי כדי לכמת בקלות נדידת תאים במבחנה .
המטרה העיקרית של שיטה זו היא להציג כלי חדשני לכימות נדידת תאים במבחנה במחקרים אונקולוגיים, תוך התייחסות למגבלות הטכניקות הקיימות ושיפור יכולת השחזור והדיוק בהערכת נדידת תאים.
הרציונל מאחורי פיתוח טכניקה זו טמון בחשיבות הקריטית של הערכת נדידת תאי הגידול באונקולוגיה. גידולים מציגים סימני היכר ייחודיים, כולל יתרונות גדילה סלקטיבית, חיווט מחדש מטבולי ומודולציה חיסונית, כולם תורמים לנדידת תאים מוגברת, היבט בסיסי של ממאירות סרטן. שיטה זו נועדה לספק אמצעי אמין יותר לחקר נדידת תאים, ולתרום להבנה עמוקה יותר של התנהגות הגידול.
שיטה זו מציעה יתרונות משמעותיים על פני טכניקות קיימות. בדיקות גירוד ידניות עלולות לסבול מהפרעות תלויות מפעיל, בעוד שתוספות תרבית עשויות להשפיע על גדילת התאים וביטוי גנים. לעומת זאת, שיטה זו מציעה חזרתיות, דיוק ומעשיות משופרים, ומציגה פתרון חסכוני למדידת נדידת תאים במבחנה במחקר אונקולוגי. הוא עונה על צורך חיוני בכלי אמין ונגיש לחקר נדידת תאים בסוגי סרטן שונים, מה שהופך אותו לתוספת רבת ערך לתחום.
הסכמה מלאה מדעת בכתב ניתנה על ידי כל המשתתפים. אישור האתיקה לא היה ישים מכיוון שלא נכללו דגימות רקמות של בעלי חיים או בני אדם במחקר הנוכחי.
1. חקירת הדרישות של קהילת המשתמשים
2. עיצוב ומידול תלת מימדי
3. הפקה
4. תרבית תאים
5. הערכת פוטנציאל פציעת התא של מגרד התא ושיטה מבוססת טיפים
6. מדידת כדאיות התא והתפשטות התא
ניתוח דרישות המשתמשים לכלים ליצירת פצעים בתאים
השיטה הניסיונית הנוכחית ליצירת פצעים בתאים דורשת שיפור נוסף כדי לטפל בבעיות רבות הפוגעות ביכולת השחזור הביולוגי, החוסן, הצריכה הכלכלית וחוויית המשתמש של בדיקת ריפוי פצעי תאים. השתמשנו בשיטת הסולם הקשיח כדי לנתח את הדרישות של משתמשים שהשתתפו בניסויים ביולוגיים באמצעות שאלונים29 (איור 1A). המידע המעורב בשאלון, כגון שמות, עבר אנונימיזציה כדי להגן על פרטיותם. פרטי השאלון מוצגים בטבלה 1. במהלך 6 שבועות של סקר עבור 100 אנשים, התקבלו 97 שאלונים מלאים במלואם, 3 שאלונים חשודים ולא תקפים לא נכללו; שיעור ההיענות עמד על 97.00%.
התוצאות מראות כי הבעיות המטרידות ביותר בבדיקת ריפוי פצעים בתאים היו קצה משונן (לא ישר) ורוחב או אזורים לא יציבים של פצעים, המהווים 55.67% ו -29.90%, בהתאמה. אלה היו גבוהים משמעותית מאלה של קצב גדילת תאים נמוך יותר, זיהום תאים ואפשרויות אחרות עם 3.09%, 5.15% ו- 6.19%, בהתאמה (p < 0.001, איור 1B). באשר לבחירת כלים ליצירת פצעים, השימוש בקצות פיפטה היה נפוץ הרבה יותר מאשר תוספות תרבית תאים (איור 1C). היא יוחסה בעיקר לעובדה שתוספות תרבית תאים הן יקרות למדי ואינן ניתנות לשימוש חוזר (איור 1D), בעוד שקצות פיפטה הן זולות, ומראות יכולת שחזור ניסיונית (6.59%) ויכולת קיום של תאים (20.88%, איור 1E). חשוב לציין כי עד 69.23% מהמשתמשים טענו כי המחיר של תוספות תרבית תאים היה מעל התקציב שלהם (תרשים 1D). לעומת זאת, רק 6 נבדקים בחרו בתוספות תרבית תאים, שבהן רק 16.67% חשבו שמחירן מקובל (תרשים 1F). לבסוף, באשר לכלי החדשני ליצירת פצעים תאיים, 86.60% מהם היו אופטימיים, בעוד שרק פחות משתמשים לא רצו (4.12%, איור 1G).
לאחר מכן, תכונות המוצר שמשתמשים היו זקוקים להן בדחיפות נותחו 30,31,32. תכונות אלה כללו פצעים ישרים, רוחב ושטח יציבים של פצעים, יכולת שחזור גבוהה ומחיר מקובל. בהתאם לכך, בוצעו פעילויות העיצוב הבאות.
החלטה לתכנן אלמנטים וחומרים המשמשים לפיתוח מגרד תאים
הנתונים לעיל מראים כי אספקת מעבדה המיושמת במחקר ביולוגי שגרתי חייבת להיות סטרילית לחלוטין כדי למנוע זיהום תאים33. לכן, מגרד התא המוצע צריך להיות סטרילי. למרות שכלים חד פעמיים יכולים להיות מעוקרים על ידי אתילן אוקסיד, עלות הניסוי תגדל באופן בלתי נמנע 34,35,36. לכן, במקום חומרים חד פעמיים, אנו מציעים לעצב את מגרד התא עם חומר רב פעמי עם סובלנות רבה עיקור קיטור בלחץ גבוה (121.3 מעלות צלזיוס), כדי להפחית את העלות ולהגדיל את הגמישות כאשר מיושם במקרים שונים37. כדי לעמוד בדרישות אלה, החומר המשמש לבניית מגרד התא חייב להיות בעל תכונות פיזיקליות וכימיות מסוימות, כולל עמידות בפני חום, לחץ גבוה וקורוזיה של אדי מים.
לשימוש המיועד של מגרד התא, בנוסף לעמידה בפונקציות הבסיסיות כגון ביצוע פצעים ישרים קצה, זה צריך להיות גם עיצוב מושך וצבע. במונחים של דוגמנות, בהתחשב בשדות היעד והיישום, הסגנון הכללי צריך להיות נוח עבור המעבדות. המראה לא צריך להיות ראוותני מדי כדי להפריע לאנשי הצוות מלצפות בהתקדמות הניסוי. יתר על כן, גודלו צריך להיות מתאים צלחות שש באר, ואת פני השטח צריך להיות בליטה עבור פינצטה להרים אותו ביציבות.
CMF בעיצוב הוא היבט קריטי בעיצוב המוצר המשפיע על אסתטיקה וחווית משתמש. בחירת הצבעים משפיעה על התגובה הרגשית, בחירת החומרים משפיעה על פונקציונליות וקיימות, והגימור קובע את תחושת המישוש והמשיכה החזותית. מעצבי CMF יוצרים הרמוניה בין אלמנטים אלה, בהתחשב במגמות השוק ובזהות המותג, כדי ליצור מוצרים שמדברים למשתמשים.
על פי תיאוריית CMF, שלושה גורמים קריטיים, כולל צבע, חומר ותהליך גימור, נלקחו בחשבון כדי לקבוע את השפעתם על תפקוד ואפקט חזותי24. בחירת הצבעים נערכה תחילה. בהקשר זה, צבע מתייחס לצבע הפנימי, שהוא הצבע האינהרנטי של אובייקט או חומר בתנאי תאורה סטנדרטיים, ללא השפעה של מקורות אור חיצוניים או השתקפויות. בהתחשב בכך צלחת שש בארות עשוי PP עם משטח שקוף, אפור כהה נבחר כצבע הפנימי. בחירה זו נעשתה לצורך זיהוי ותפעול קלים, שכן אפור כהה מספק ניגודיות ונראות אופטימליות כאשר הוא מכוסה בצבעים אחרים. חוץ מזה, אפור כהה פחות סביר לגרום לעיוות צבע בשילוב עם צבעים אחרים, וזה גם חיוני לתצפית. רכיבים פונקציונליים חיוניים הובחנו עוד יותר על ידי שחור (איור 2A).
מערכת התאמת הצבעים המסחרית נבחרה כסטנדרט לבחירת צבעים בשל קבלתה הנרחבת והשימוש בה בתעשיות שונות. בהסתמך על יכולתה של החברה להפיק צבעים עקביים במדיומים שונים, היא נבחרה למחקר מכיוון שזה חיוני כדי להבטיח ייצוג צבעים מדויק ועקבי.
בחירת החומר בוצעה על סמך תוצאות השאלונים הנ"ל. המעטפת והרכיבים של המגרד יוצרו מפלסטיק עמיד בחום, פוליפרופילן (PP), כדי לענות על הדרישה של עיקור באמצעות אוטוקלאבינג כדוגמה שמוצגת באיור 2B. פלדה עתירת פחמן מתאימה לקפיצים, מכיוון שהיא יציבה נגד סביבות מעבדה עמידות בפני קורוזיה בטמפרטורה גבוהה ונמוכה. ספוגים בצפיפות גבוהה שימשו לחציצה והונחו בקצה המגלשה.
לבסוף פותח תהליך הגמר. מכיוון שמגרד התא משמש לעתים קרובות ומזוהם בקלות ואיכות פני השטח משפיעה על העיקור, משטח חלק ומבריק עדיף למגרד התא מכיוון שהוא מסייע למשתמש לזהות במהירות את מקור הזיהום ולהתמודד איתו, מה שנותן תחושה של ניקיון. הקצוות עוברים שיוף חלקי כדי למנוע נזק לתחתית צלחת התרבית, שיכול להשפיע על סביבת התרבית ולגרום להגבלת התפשטות התאים38.
עיצוב ואב טיפוס של מגרד התא
שלושה אבות טיפוס של מגרד תאים תוכננו בהתבסס על התוצאות שהוזכרו לעיל (איור 3A). מחקרים מראים כי פצעי התאים הנפוצים ביותר בתוך לוחות תרבית תאים היו בצורת צלב39, שהיא שונה למדי מאב הטיפוס I שהשתמש בפצעים מלבניים; לכן ויתרו על אב טיפוס (איור 3A). אף על פי שאב-טיפוס II ו-III יכלו שניהם ליצור אזורים נטולי תאים בצורת צלב, מסילת השקופיות של אב טיפוס II הייתה קשה לתיקון בדיסקי תרביות תאים, והתשתית שלה הייתה מסובכת למדי (איור 3A). לאחר דיונים זהירים, אב טיפוס III הובחן כמודל הסופי לייצור מגרד תאים.
יש לציין כי בהתחשב בכך שצורת הקצוות יכולה להשפיע ישירות על האזור נטול התאים במונחים של קצוות וגדלים, שלוש סקיצות תוכננו לבחירה. הסקיצה הייתה לי חלק עליון חד, שיכול היה לספק קצוות ישרים מאוד; אולם ממשק התרבית המאפשר התרבות תאים עלול להיפגע אם הקצוות חדים מדי (איור 3B). סקיצה II הציעה משטח עליון מרובע, שעשוי למנוע פגיעה בלוחות תרבית התא. אולם מאחר שמשטח המגע בין הקצה לתחתית לוח התרבית הוא מרובע, הוא אינו יציב כשמשתמשים בו (איור 3B). סקיצה III סיפקה קצה מעוגל קהה, ובכך נמנעה ביעילות מהבעיות לעיל (איור 3C). לכן, הוא נבחר כעיצוב הסופי.
העיצוב עבר אופטימיזציה בשלושה היבטים: שיטת קיבוע המתקן, ספוג הכרית המובנה וקלות האחיזה, בהתאמה. ראשית, שיטות תיקון המוצר הצפויות כללו אבזם40, מורטיס וטנון41, וסיבוב42. בהתחשב בעלות הייצור בפועל ואת יכולת ההפעלה, טופר תוכנן מתחת למתקן בצורת צלב כדי להקל על הידוק קצה הבאר. בנוסף, בבדיקת ריפוי שריטות התא, ראינו שהקצוות קפצו לאחור לאחר שנגעו בקיר קרוב לקצה בגלל האורך והקשיות הקבועים של המגלשות, מה שהשפיע על מצב השריטה. לכן, הוספנו ספוג ריפוד לסוף המגלשה כדי לייצב את תנועת הקצות. (איור 3A,C). לבסוף, נוסף שקע פני השטח לבליטה כדי להקל על אחיזת הפינצטה.
מודל תלת מימדי נבנה בהמשך באמצעות תוכנת העיצוב התלת-ממדית. העיבוד שלו מוצג באיור 4A. עלילת חומר הנפץ מפרטת את המבנים הפנימיים המפורטים של מגרד התא, מה שמראה את המאפיינים ההכרחיים שנדונו לעיל (איור 4B). בנוסף, כדי להשיג את המטרה של החלקה חלקה של הקצוות והקצוות הישרים, מבנה העברת הכוח המכני הפנימי מאומץ. כל היחידה התפקודית של מגרד התא מורכבת מחלק הבקרה. בעבודה בפועל, ידית ההצמדה בתוך מגרד התא מחוברת לכפתור העליון, והקצה נע כלפי מטה לאחר הפעלת לחץ כדי להפוך את אבזם הקצה. הקפיץ בתוך המגלשה משתחרר כדי לדחוף את הקצוות לזוז. לבסוף, הוא נעצר בספוג עם חריץ צר כדי לסיים את הגירוד, ואז עובר לאיפוס כאשר משתמשים בו שוב (איור 5A). יתר על כן, קלות הלמידה והפעולה הנוחה הם הקריטריונים לביולוג למדוד את איכות המוצר. לכן, עבור עיצוב המראה של המוצר, פריסת פני השטח פעלה על פי עקרון הסימטריה והניקיון43,44, תוך הבחנה והדגשה של רכיבים שונים באמצעות גוונים שונים של צבעי שחור, לבן ואפור (איור 5A).
מגרד תאים עדיף על שיטת גירוד טיפים בשימוש מעשי
התוצר הפיזי של מגרד התאים הוכן בשיטת השחזה והרכבה (איור 5B). כצפוי, מגרד התא השתלב מצוין עם הצלחת בעלת שש הקידוחים, כאשר המחזיק העליון בצורת צלב מתאים היטב לקצה הצלחת, ומספק קיבוע חזק (איור 5C). יתר על כן, הקצוות התאימו בדיוק לתחתית צלחת שש בארות, מה שמקל על יצירה חלקה של אזורים נטולי תאים. לבסוף, מגרד התא עבר אוטוקלאבינג כדי לבדוק אם ניתן להשתמש בו לשימוש חוזר. כפי שניתן לראות באיור 5D, מגרד התאים הנוכחי שמר על הצורה המקורית ועל הביצועים הפיזיים אפילו לאחר אוטוקלאבינג מתחת ל-121.3°C במשך 30 דקות.
מגרד התאים השיג ביצועים טובים יותר משיטת יצירת פצעי התא הקיימת במבחן הבנצ'מרק. לאחר בדיקות חוזרות ונשנות, מגרד התא הראה יציבות גבוהה ויכולת שחזור בהכנת הפצע, הציג תנודה נמוכה באזור של כל פצע וקצוות כמעט ישרים, עם סטיית תקן של שטח ללא תאים של 483.73 וסטייה לקצה ישר של 5041.33 ± 2420.00. לעומת זאת, השטח של כל פצע שהוכן על ידי קצות פיפטה הראה תנודה גבוהה יותר, עם סטיית תקן של שטח ללא תאים של 3905.80 וסטייה לקצה ישר של 19562.33 ± 1068.39 (איור 6A-C).
לבסוף, ההשפעה על כדאיות התא לאחר פצעים בתאים הוערכה (איור 6D). התוצאות הראו כי 12 שעות לאחר השלמת פצע התא, כדאיות התא הייתה מעט אך משמעותית גבוהה יותר בקבוצת מגרד התאים מאשר בקבוצת הקצה. בדיקת EdU נערכה כדי לאשר תוצאות אלה עוד יותר ולהבהיר את ההשפעה של שיטות שונות להכנת פצעי תאים על התפשטות תאים, כלומר, שכפול DNA. תוצאות בדיקת EdU הראו כי אחוז התאים המתרבים בקבוצת מגרד התאים (24.41% ± 0.48) היה גבוה משמעותית מזה שבשיטת TIPS (18.79% ± 1.46) לאחר 12 שעות (איור 6E,F).
נתונים אלה העידו בחוזקה כי מחולל פצעי התא הנוכחי השיג ביצועים טובים יותר מהשיטה הנוכחית ליצירת פצעי תאים במונחים של יציבות ויכולת שחזור ביולוגית. הייתה לו השפעה נמוכה על כדאיות התאים והתפשטותם. כל היתרונות המדהימים הללו של מחולל פצעי התא אישרו את הפוטנציאל שלו לשפר את מבחני פצעי התא הנוכחיים על ידי הבטחת האמינות והחזרתיות של הנתונים המתקבלים.

איור 1: ניתוחי דרישות המשתמש. (A) עלילת סנקי מציגה את זרימת העבודה של חקירה מבוססת שאלונים עבור נסיינים. (ב) עד (ז) להציג את תוצאות השאלונים, לרבות שאלות 1 עד 6. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2: עיצוב מוצר עם צבעים וחומרים בשימוש. (A) בחירת צבעים. (B) אוטוקלאבה המשמשת בניסויים ביולוגיים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 3: תכנון מוצר של מבנים מפורטים. (A) שלושה מועמדים לאב-טיפוס של מגרד תאים. (B) שלוש סקיצות של עיצוב טיפים. (ג) שרטוט תלת תצוגות של אב טיפוס נבחר III המציג את עיצובו הכולל ואת הפרמטרים הפיזיים והמרחביים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 4: תצוגה של מודל תלת-ממדי ומבנים פנימיים. (A) עיבוד של מודל תלת-ממדי. (B) חלקת נפץ המדגימה את המבנים הפנימיים של מגרד התא המוצע. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 5: מנגנוני עבודה של מגרד תאים. (A) השרטוטים מראים כיצד פועל מגרד תאים. (B) תוצר פיזי של מגרד תאים. (C) מגרד התא מתאים לצלחת בעלת 6 בארות. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 6: אימות ניסיוני של מגרד תאים. (A) פצעי תאים שנוצרו בשיטות שונות ותוצאות ההשוואה המקובצות שלהם הוצגו ב-(B) ו-(C), סרגל קנה המידה הוא 100 מיקרומטר. (D) תוצאות כדאיות התא. (E) ו-(F) תוצאות בדיקת Edu, סרגל קנה המידה הוא 50 מיקרומטר. לצורך ההערכה הסטטיסטית, נערך מבחן t להשוואה מקובצת, וערך ה-p המקורי הותאם על ידי מבחן הולם-בונפרוני כדי למנוע תוצאות חיוביות כוזבות. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
| I) איזה מהדברים הבאים הוא הנושא המטריד ביותר עבורך בניסוי גירוד התא? |
| א) אין קצוות ישרים |
| ב) רוחב לא יציב |
| ג) התפשטות איטית |
| ד) זיהום תאים |
| ה) אחר |
| II) באילו כלים אתה משתמש ליצירת פצעים בתאים |
| א) טיפים פיפטה (פנה לשאלה III) |
| ב) תוספות תרבית תאים (פנה לשאלה IV-V) |
| ג. מדוע אינכם בוחרים בתוספות תרבית תאים? |
| א) כדאיות התא |
| ב) לא ניתן לשימוש חוזר |
| ג) עלות |
| ד) אחר |
| IV) מדוע בחרת בתוספות תרבית תאים? |
| א) עלות |
| ב) חזרתיות |
| ג) אחר |
| V) מהן לדעתך הבעיות החמורות ביותר עם תוספות תרבית תאים? |
| א) מצב תא |
| ב) לא ניתן לשימוש חוזר |
| ג) יקר |
| ד) אחר |
| ה) מרוצה |
| VI) אם היה כלי גירוד זול, רב פעמי (ניתן לשחזור אוטומטי), עד כמה היית מוכן לקנות אותו ולהשתמש בו? |
| א) מוכן מאוד |
| ב) רצון |
| ג) לא בטוח |
| ד) לא מוכן |
טבלה 1: השאלון המשמש במחקר זה כולל שש שאלות שנועדו להבין מצבים שביולוגים נתקלים בהם במהלך בדיקות ריפוי פצעים תאיים.
המחקר הנוכחי נועד לפתח כלי ממוכן אוטומטי לבדיקת ריפוי פצעים בתאים. למיטב ידיעתנו, הוא מייצג את הניסיון הראשון ליישם מבנה מונע ממוכן כדי ליצור פצעים בתאים באופן אוטומטי בקליק אחד. באמצעות זה, אנו שואפים לטפל בחסרונות של השיטה המסורתית המבוססת על טיפים, כגון יכולת שחזור נמוכה ומצב שריטה לא יציב. מהתוצאות החיוביות והמשוב המעודד מקהילת המשתמשים, מגרד התאים צפוי לספק לנסיינים חלופה יעילה ויציבה ליצירת פצעים תאיים, ובכך לשפר משמעותית את רמת הביטחון של תוצאות ניתוח הניסוי.
לשימוש במגרד התאים הנוכחי, על המשתמש 1) להכין תאים הממתינים ליצירת מרווח ללא תאים בדומה לשיטות מסורתיות כמו שיטה מבוססת טיפ, כלומר, זריעת תאים על צלחת שש בארות בצפיפות נתונה; 2) להמתין ששיעור ההתכנסות הסלולרית יגיע ל-90% >; 3) שימו את מגרד התאים הסטריליים בבאר של צלחת, לחצו על הכפתור כפי שמודגם באיור 5, והמרווח נטול התאים ייווצר אוטומטית תוך 1-2 שניות.
בדיקת ריפוי פצעי תאים נמצאת בשימוש נרחב כדי למדוד את יכולת נדידת התאים. בדרך כלל, נסיינים משתמשים בקצות פיפטה כדי ליצור פצעים בתאים. לדוגמה, Tariq et al. השתמשו בקצה פיפטה כדי ליצור פצעים בתאים כדי להעריך את יכולת נדידת התאים45; לא במקרה, רחימי ואחרים השתמשו בקצה פיפטה בבדיקה כדי לבחון את יכולת הנדידה של תאי PC346; בבדיקת נדידת תאים מזנכימליים בעכבר Cormier et al. השתמשו גם באקדח פיפטה47; בהדגמת השפעת הארסן על נדידת תאי העור, השתמשו פינטו ועמיתיו בקצה פיפטה לגירוד אנכי48, בין היתר.
עם זאת, כאמור, לשימוש בחוד ליצירת פצעים תאיים יש מספר בעיות, כגון שטח משתנה ללא תאים, קצוות משוננים ותלות בכוח המפעיל ובזווית השריטה, וכתוצאה מכך יכולת שחזור נמוכה49. התוצאות הנוכחיות של השאלונים הוכיחו גם כי לשיטה מבוססת הקצה יש יתרונות ברורים יותר על פני תוספות תרבית תאים, במיוחד במונחים של מחיר, שיעור הישרדות תאים ושימוש חוזר בכלים. לחלופין, תוספות תאים יקרות מדי וקשה לעשות בהן שימוש חוזר, בעוד שלכל אחד מהכלים יש פגמים. לכן, קהילת המשתמשים בדרך כלל אופטימית ומוכנה לנסות כלים חדשניים. מחקר זה תכנן ופיתח כלי חדש להכנת אזור ללא תאים כדי להקל ולייצב יצירת פצעים בתאים.
התרומה החשובה ביותר של המחקר הנוכחי טמונה בפיתוח ותיקוף ניסיוני של מגרד תאים. בהשוואה למחקרים קודמים, השיפורים של מגרד התאים הנוכחי כוללים את שלוש הנקודות העיקריות הבאות. 1) ייצור יציב ונוח של פצעי תאים. מחקר זה הראה כי בהשוואה לשיטה המסורתית המבוססת על טיפים, פצעי התא המיוצרים על ידי מגרד התאים הנוכחי היו בעלי קצוות ישרים ויכלו ליצור פצעים דומים בניסויים חוזרים, מה ששיפר מאוד את יכולת השחזור והאמינות של ניסויי ריפוי פצעי התא. 2) למגרד התאים הנוכחי הייתה פחות השפעה על מצב התא. זה לא השפיע על כדאיות התא והתפשטותו (הגברת DNA), שהייתה טובה משמעותית מהשיטה מבוססת החוד. לכן, מגרד תאים זה צפוי להפחית עוד יותר את השפעת הגורמים החיצוניים על בדיקת ריפוי פצעי התא בניסויים שגרתיים. 3) מגרד תאים זה תואם היטב את הדרישות של קהילת המשתמשים. תוצאות סקר השאלונים הקודם הראו כי דרישות המשתמשים לכלי החדש לפצעי תאים כוללות בעיקר רוחב שבץ אחיד, יכולת שחזור גבוהה, הליך ניתוח פשוט ומחיר מתון, שהושגו במגרד התאים הנוכחי. בנוסף, מגרד התאים מעוצב בצבעים ניטרליים כדי להעביר את הרעיון העיצובי הפשוט והפרקטי של מוצר זה. יחד עם זאת, הניגודיות השחורה והלבנה החזקה מדגישה ביעילות את האזורים הפונקציונליים שלה. הסגנון הכללי הוא צורת צלב הנוצרת על ידי הביטוי המעוגל של המשטח המעוקל, תוך התייחסות לצורת הפצע הקונבנציונלית, ומרמזת על תפקיד המוצר. רמת הקושי של הפעולה מופחתת על ידי פישוט הפעולה ופונקציית האיפוס הידנית. לסיכום, התוצאות מצביעות על כלי חלופי מבטיח לנסיינים להכין שריטות תאים בקליק אחד, אוטומטי וחזק, ובכך לשפר את יכולת השחזור של תוצאות מדעיות.
יש להכיר במגבלותיו של מחקר זה. גודל המדגם של המרואיינים בשאלון מגביל את יכולת ההכללה של מחקר זה; לכן, נרחיב עוד יותר את גודל המדגם במחקר המשך כדי לשפר את מגרד התא. שנית, יש לכלול את מגרד התא במחקר מתוכנן היטב עם אוכלוסייה גדולה יותר של משתמשים, כך שניתן יהיה להעריך את הביצועים של מגרד תאים זה בצורה מקיפה יותר.
המחברים מצהירים כי אין להם ניגוד עניינים.
מחקר זה נתמך על ידי המענק של הקרן הלאומית למדעי החברה (22FYSB023), קרן המחקר של מרכז העיצוב התעשייתי חוביי (08hqt201412046), והקרן למדעי הרוח והחברה של מחלקת החינוך המחוזית של חוביי (15Y054).
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| ערכת CCK-8 | חברת Beyotime, סין | C0037 | |
| Olympus | IX81 | ||
| סרום בקר עוברי | Gibco, ארה"ב | 16000044 | |
| HOS | פרוסל מדעי החיים & טכנולוגיה ושות', בע"מ | CL-0360 | |
| Image-Pro Plus | Media Cybernetics | גרסה 6.0 | |
| KeyShot | Luxion | גרסה 11.0 | תוכנת עיבוד תלת מימד |
| קורא מיקרו-פלטות | BioTek, גרמנית | ELX808 | |
| מינימום חיוני | בינוני Gibco, ארה"ב | 11095080 | |
| מערכת התאמת | Pantone Pantone | התאמת צבעים מסחרית | |
| פניצילין-סטרפטומיצין | חברת Beyotime, סין | ST488 | |
| פוטושופ | תוכנת צילום ועיצוב | Adobe | |
| Rhinoceros 3D | רוברט מקניל & Associates | גרסה 7.0 | תוכנת עיצוב תלת מימד |
| TC20 מונה תאים אוטומטי | Bio-Rad | TC20 | |
| Trypsin | Cytiva HyClone, ארצות הברית | SH30042.01 |
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה