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Articolo metodologico

Una piattaforma automatizzata versatile per micro-scala Cellulari esperimenti di stimolazione

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DOI:

10.3791/50597

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6 agosto 2013

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In questo articolo

Sommario

Abbiamo sviluppato una coltura cellulare automatizzata e piattaforma di interrogatorio per esperimenti di stimolazione cellulare micro-scala. La piattaforma offre un controllo semplice, versatile e preciso nel coltivare e stimolare le piccole popolazioni di cellule, e recuperando lisati per le analisi molecolari. La piattaforma è adatto a studi che impiegano cellule preziosi e / o reagenti.

Abstract

Studio delle cellule in coltura (analisi in vitro) ha fornito indicazioni importanti in sistemi biologici complessi. I metodi convenzionali e attrezzature per analisi in vitro sono adatti per lo studio di un gran numero di cellule (≥ 10 5) in volumi millilitro scala (≥ 0,1 ml). Tuttavia, ci sono molti casi in cui è necessario o auspicabile ridimensionare dimensione coltura per ridurre il consumo delle cellule di interesse e / o reagenti richiesti per la loro cultura, la stimolazione, o la trasformazione. Purtroppo, gli approcci tradizionali non supportano la manipolazione precisa e riproducibile di culture micro-scala, e dei sistemi automatizzati microfluidica a base attualmente disponibili sono troppo complesse e specializzate per l'uso di routine dalla maggior parte dei laboratori. Per affrontare questo problema, abbiamo sviluppato una piattaforma tecnologica semplice e versatile per la cultura automatizzata, la stimolazione, e il recupero di piccole popolazioni di cellule (100 - 2.000 cellule) nel volume di micro-scalas (1 - 20 l). La piattaforma è costituita da un insieme di microcapillari fibronectina-rivestito ("camere di perfusione delle cellule"), all'interno del quale sono stabilite le culture micro-scala, mantenuti e stimolati; un dispositivo digitale di microfluidica (DMF) equipaggiati con "trasferimento" microcapillari ("hub centrale "), quali cellule rotte e reagenti da e verso le camere di perfusione; una pompa a siringa ad alta precisione, che trasportano i poteri di materiali tra le camere di perfusione e il mozzo centrale, e un'interfaccia elettronico che consente di controllare il trasporto di materiali, che è coordinato e automatizzato tramite script pre-determinati. Come esempio, abbiamo utilizzato la piattaforma per facilitare lo studio di risposte trascrizionali indotte in cellule immunitarie upon sfida con i batteri. Utilizzo della piattaforma ci ha permesso di ridurre il consumo di cellule e reagenti, minimizzare la variabilità esperimento a esperimento, e ri-diretti hands-on del lavoro. Considerati i vantaggi che essa conferisce, così come la sua accessibilità e versatilità, opiattaforma ur dovrebbe trovare uso in un'ampia varietà di laboratori e applicazioni, e rivelarsi particolarmente utile nel facilitare l'analisi di cellule e stimoli che sono disponibili solo in quantità limitate.

Introduzione

Lo studio delle cellule mantenute in coltura (analisi in vitro) ha fornito preziose informazioni sui principi fondamentali e dei meccanismi molecolari che regolano i complessi sistemi biologici e la salute umana. I metodi convenzionali per la cultura, la stimolazione, e la raccolta di cellule per l'analisi, che utilizzano capsule di Petri e micropiastre, sono stati progettati per lo studio di grandi popolazioni di cellule (≥ 10 5) in volumi di coltura millilitro scala (≥ 0,1 ml). Tuttavia, ci sono molti casi in cui sono disponibili soltanto quantità limitate di cellule (per esempio cellule primarie), o piccole popolazioni di cellule s....

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Protocollo

Questo protocollo generale è progettata per supportare l'applicazione della piattaforma per un'ampia varietà di studi; aspetti specifici allo studio rappresentativo descritta nella presente relazione vengono separati tra parentesi Figura 2 illustra uno studio rappresentativo effettuato utilizzando il protocollo.. Si noti che nel protocollo, tutte le "istruire" i comandi sono automatizzati attraverso l'uso di script pre-determinati. Si noti anche che la Fase 2 può essere effettuata in parallelo con la fase 1 (ad esempio durante le fasi 1.7 e 1.8), e che la Fase 2.1 è spesso bypassato (perché modellata / piastre rivestite dispositi....

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Risultati

A dimostrazione della piattaforma automatizzata, lo abbiamo utilizzato per realizzare uno studio in cui piccole popolazioni di cellule immunitarie sono state fatte crescere in colture di micro-scala, provocati con i batteri, e lisate per l'analisi off-piattaforma di risposte pro-infiammatorie (Figura 2 ).

Ognuno dei sei camere di perfusione delle cellule è stato seminato con 10 4 cellule immunitarie (P388D.1 macrofagi murini) risospeso in 10 ml di terreno di c.......

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Discussione

Abbiamo sviluppato una piattaforma automatizzata semplice e versatile per la coltura cellulare micro-scala e di esperimenti di stimolazione. La piattaforma consente di lavorare con piccoli volumi di coltura e le popolazioni di cellule (1-20 ml e 100 - 2.000 cellule, per camera); dimensioni cultura potrebbe essere ulteriormente ridotto mediante l'utilizzo di microcapillari di diametro inferiore. Lavorare in queste scale riduce il costo degli studi di routine e rende realizzabili gli studi che richiedono l.......

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Dichiarazioni

Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari in competizione.

Ringraziamenti

Gli autori ringraziano Ronald F. Renzi e Michael S. Bartsch per i loro contributi alla progettazione e sviluppo di dispositivi di DMF e l'hub DMF. Questa ricerca è stata interamente sostenuta dal Laboratorio di Regia Programma di ricerca e sviluppo presso i Sandia National Laboratories. Sandia è un laboratorio multi-programma gestito e gestito da Sandia Corporation, una consociata interamente controllata di Lockheed Martin Corporation, per il Dipartimento della National Nuclear Security Administration di Energia degli Stati Uniti sotto contratto DE-AC04-94AL85000.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Modulo di lisi diretta PreludeNuGEN1400-24
Trypan Blue (0,4% p/v)GIBCO15250-061
Cell StripperCellgro25-056-C1
Ovation PicoSL WTANuGEN3310-048
Agencourt RNAClean XPBeckman Coulter GenomicsA63987
pHrodo BioParticlesInvitrogenP35361
CCL4 TaqMan qRT-PCR testApplied BiosystemsMm00443111_m1
CCL5 TaqMan qRT-PCR testApplied BiosystemsMm01302428_m1
PTGS2 TaqMan qRT-PCR testApplied BiosystemsMm00478374_m1
TNF TaqMan qRT-PCR testApplied BiosystemsMm00443258_m1
GAPDH Saggio TaqMan qRT-PCRBiosystems Applied BiosystemsMm99999915_g1
Pluronic F127Sigma Chemical2594628
Fluorinert FC-40Sigma Chemical51142-49-5
Parylene C dimeroSistemi di rivestimento speciali28804-46-8
Teflon-AFDuPontAF1600
Nastro in poliimmideULINES-11928
Substrati di vetro rivestiti di ossido di indio stagno (ITO) Delta TechnologiesCB-40IN-1107
Mozzo DMF Microcapillari in silice fusa rivestiti in teflon PolymicroTechnologiesTSU100375
Microcapillari della camera di perfusionePolymicro Technologies Polymicro TechnologiesTSP530700
Tubi e raccordi microcapillariSandia National Laboratories
Tubo in policarbonatoParadigm OpticsCTPC100-500-5
pompa a siringa di precisione a 8 porte dotata di 30 mm (500 μ l capacità) siringheHamilton Company54848-01
Strumento di deposizione da vapore Parylene-CSistemi di rivestimento specialiPDS 2010 Labcoter 2
Generatore di funzioni ad alta tensioneTrek615A-1 615-3
Microscopio MVX10OlympusOpzionale (facilita il tracciamento delle goccioline sul mozzo DMF)
Fotocamera CCD digitale QIClickQImagingQIClick-F-CLR-12Opzionale (facilita il tracciamento delle goccioline sul mozzo DMF)

Riferimenti

  1. Young, E. W. K., Beebe, D. J. Fundamentals of microfluidic cell culture in controlled microenvironments. Chemical Society Reviews. 39, 1036-1048 (2010).
  2. Yeo, L. Y., Chang, H. C., Chan, P. P. Y., Friend, J. R. Microfluidic devices for bioapplications. Small. 7, 12-48 (2....

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