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

Anupama Sinha; Mais J. Jebrail; Hanyoup Kim; Kamlesh D. Patel; Steven S. Branda

doi:10.3791/50597

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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

Anupama Sinha¹ , Mais J. Jebrail² , Hanyoup Kim²^,³ , Kamlesh D. Patel⁴ , Steven S. Branda²

¹Department of Systems Biology, Sandia National Laboratories, ²Department of Biotechnology and Bioengineering, Sandia National Laboratories, ³Canon U.S. Life Sciences, ⁴Department of Advanced Systems Engineering and Deployment, Sandia National Laboratories

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....