July 29th, 2018
ב פרוטוקול זה, אנו מתארים שיטה micropipette ישירות להחיל כוח מבוקר את הגרעין בתא החי. Assay הזה מאפשר חקירת תכונות מכניות הגרעין בתא חי, חסיד.
שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום המכניקה הגרעינית. לדוגמה, מהו הכוח הנדרש כדי לעוות את הגרעין בתא? מהן התרומות של רכיבים סלולריים וגרעיניים לעמידות גרעינית לעיוותים?
או, האם צימוד גרעיני עם מבנים תאיים משתנה בהתאם לסוג התא? היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא בכך שהיא מאפשרת לנו להפעיל כוח בדיקה כדי לעוות את הגרעין הציטו-שלד המשולב בתא דבק חי. למרות ששיטה זו שימשה כדי לספק תובנה לגבי התכונות המכניות הגרעיניות בתאי NIH-3T3, ניתן ליישם אותה גם על כל סוג תא דבק, כגון בדיקת תכונות מכניות גרעיניות בתאים פרוגריאליים של האצ'ינסון-גילפורד.
כדי להתחיל בהליך זה, מצפים צלחת תחתית זכוכית 35 מילימטר ב -5 מיקרוגרם למיליליטר פיברונקטין. לאחר מכן, תרבית את תאי הפיברובלסטים NIH 3T3 ב-DMEM בתוספת 10% סרום בקר תורם ו-1% פניצילין-סטרפטומיצין על הצלחת המצופה ב-37 מעלות צלזיוס עד למפגש הרצוי. מיד לפני הניסוי יש לשטוף את התאים פעמיים עם PBS, ולאחר מכן שטיפה אחת עם מצע גידול מלא.
לאחר מכן, הוסף שלושה מיליליטר של מדיום גידול שלם לכלי תחתית זכוכית. בהליך זה, הפעל את המיקרו-מזרק. בעזרת טפטפת שמן טבילה, מרחו טיפת שמן טבילה על עדשת האובייקטיב.
לאחר מכן, מהדקים את המנה בחוזקה למחזיק הכלים ומעמיסים את מחזיק הכלים על הבמה. שימו לב כי יש לשמור על התאים בטמפרטורה של 37 מעלות צלזיוס ו-5% פחמן דו חמצני לאורך כל הניסוי. לאחר מכן, התאם את גובה המטרה כדי להביא את התאים למיקוד.
הזיזו את שלב המיקרוסקופ כדי למצוא תא מעניין. בעזרת המיקרומניפולטור, העבר את מחזיק הפיפטה למצב הגבוה ביותר. לאחר מכן, טען את המיקרופיפטה עם קצה בקוטר 0.5 מיקרומטר על מחזיק הפיפטה.
לאחר מכן הרם את מישור המוקד האובייקטיבי מעל מישור A ואת החלק העליון של התא למישור B על ידי התאמת הבקרה העדינה. לאחר מכן, הגדר את המיקרומניפולטור למצב בקרה גס. הורידו את המיקרופיפטה באיטיות למישור B על ידי התבוננות בצללית של המיקרופיפטה עד שהמיקרופיפטה תגיע למיקוד מלא.
ברגע שקצה המיקרופיפטה נמצא בפוקוס, הגדר את המיקרומניפולטור לשליטה עדינה. לאחר מכן, הורד את המטרה למישור המשווני של התא והורד את המיקרופיפטה לכ-15 מיקרומטר מעל זה. הגדר את לחץ הפיצוי על המיקרו-מזרק ללחץ הרצוי.
המתן מספר שניות עד שהלחץ יתייצב. חשוב לבדוק אם קצה הפיפטה שבור או סתום, אחרת מדידת הכוח לא תהיה מדויקת. ודא שהמיקרופיפטה אינה סתומה באמצעות ההגדרה הנקייה בלוח המיקרומניפולטור וודא שבועות האוויר יוצאות מקצה המיקרופיפטה.
לאחר מכן, הכנס את קצה המיקרופיפטה לתא עד שהוא נוגע קלות במשטח הגרעין. צור אטימה בין קצה המיקרופיפטה לממברנה הגרעינית על ידי ניתוק צינור אספקת הלחץ ממערכת המיקרו-הזרקה, ובכך לפתוח את קצה המיקרופיפטה לאטמוספירה. שלב זה יוצר לחץ שלילי השווה ללחץ הפיצוי על פני השטח הגרעיני.
לאחר מכן, פתח את תוכנת איסוף התמונות. הגדר רכישת AVI עבור וידאו או רכישת ND עבור תמונות בתוכנת איסוף התמונות. לאחר מכן, עבור לערוץ ההדמיה הפלואורסצנטי המתאים והתחל בהדמיה.
הרחיקו את קצה המיקרופיפטה מגוף התא עד שהגרעין מתנתק מהמיקרופיפטה. איור זה מראה את הכפייה של גרעין פיברובלסטים של עכבר NIH 3T3. כאשר קצה המיקרופיפטה נע ימינה, הגרעין מתעוות ובסופו של דבר מתנתק מקצה המיקרופיפטה.
נראה כי אורך המתח של הגרעין גדל עם הגדלת כוח היניקה. הקצה הקדמי של הגרעין יוצר בליטה גרעינית והקצה האחורי נעקר ממקומו המקורי. אורך הבליטה גדול בהרבה מתזוזה של הקצה הנגרר, מה שמרמז על אינטגרציה הדוקה בין הגרעין לציטופלזמה שמסביב.
טווחי הזמן קצרים להרפיה של הקצה הקדמי הגרעיני והקצה האחורי הגרעיני. בדיקת כוח ישיר שימשה לקביעת תרומתם של מבנים תוך-גרעיניים ושלד ציטו-גרעיני לעמידות הגרעין בפני דפורמציה. תמונות פלואורסצנטיות הראו את שכבת העל של הגרעין לפני ואחרי במצב שצוין.
אמנם לא נמצאו הבדלים משמעותיים בעיוות או בתרגום גרעיני לאחר שיבוש F-actin או שיבוש מיקרו-צינוריות, אך הפחתת ביטוי המנטן באמצעות נוקדאון מבוסס siRNA הביאה לתרגום ועיוות גרעיניים גדולים יותר באופן משמעותי. זה מצביע על כך שחוטי הביניים של מנטן בפיברובלסטים הם האלמנט הציטו-שלד העיקרי שעזר לגרעין להתנגד לכוח מקומי. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד להפעיל כוח מבוקר וידוע על הגרעין בתא דבק חי.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
פרוטוקול זה מתאר שיטת מיקרופיפטה להפעלת כוח מבוקר על הגרעין בתאים חיים, ומאפשר בירור של תכונות מכניות גרעיניות בתאים דביקים.
Understanding nuclear mechanical properties is critical for assessing cellular responses to mechanical stress in disease models and drug screening. The direct force probe enables quantitative measurement of nucleo-cytoskeletal integration, providing mechanistic insights that support target validation in fibrosis, cancer, and laminopathies. This approach enhances predictive confidence by linking subcellular mechanics to phenotypic outcomes in adherent cell systems.
The direct force probe fits within early discovery workflows by providing biomechanical readouts that inform target validation and assay development prior to compound screening.