Name: Un innovativo inserto stampato in 3D progettato per consentire colture cellulari 2D e 3D semplici (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-01-06T13:35:00.000+00:00
Duration: 8 min 17 s
Description: Scopri un inserto stampato in 3D per colture cellulari 2D e 3D che facilita la comunicazione paracrina tra cheratinociti e cellule endoteliali. Questo metodo innovativo migliora la proliferazione e la migrazione cellulare.

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Questo studio è stato realizzato in collaborazione con BASF Beauty Care Solutions. Charlie Colin-Pierre è un borsista di dottorato finanziato da BASF / CNRS.
Ringraziamo il Sig. Mehdi Sellami per l'ideazione degli inserti stampati in 3D.

NOTA: Gli inserti 3D (Figura 1A) sono acquistati in commercio e sono stampati utilizzando una resina fotopolimerica biocompatibile con la coltura cellulare e la sterilizzazione in autoclave (vedere la tabella dei materiali). In questa sezione viene descritto un protocollo dettagliato per stabilire il modello di co-coltura mediante inserti (vedere la Figura 1B). Vengono inoltre forniti alcuni esempi di applicazioni.
1. Posizionamento dell'inserto sterilizzato nelle piastre a 6 pozzetti
<ol><li>Miscelare i due componenti forniti nel kit (vedi Tabella dei Materiali), silicio alimentare (reagente A) e catalizzatore (reagente B), in un rapporto di 10:1 (v/v) secondo le istruzioni del produttore. (Figura 1Ba). Utilizzare una spatola sterilizzata con etanolo al 70% per mescolare i due componenti. NOTA: Il volume della miscela di silicio da preparare dipende dal numero di inserti da fissare. Un eccesso di catalizzatore può far sì che la miscela di silicio si solidifichi troppo velocemente.</li>
	<li>Applicare gli inserti sulla miscela di silicone con una pinzetta in modo che la miscela sia distribuita in modo omogeneo sul bordo inferiore degli inserti (Figura 1Bb). Posizionare gli inserti nei pozzetti di una piastra a 6 pozzetti e applicare una leggera pressione sugli inserti per assicurarsi che gli inserti siano a stretto contatto con la piastra per evitare perdite del terreno di coltura cellulare (Figura 1Bc).</li>
	<li>Mettere la piastra a 37 °C per supportare il processo di solidificazione del silicio per 1 h. NOTA: Il tempo di solidificazione dipende dalla quantità di catalizzatore che è stata aggiunta.</li>
	<li>Dopo la solidificazione, sterilizzare le piastre con gli inserti immergendole in un bagno di etanolo al 70% per 30 minuti a 1 ora.</li>
	<li>Scartare l'alcol mediante pipettaggio e lasciare asciugare la piastra (coperchio aperto) per una notte in una cappa per colture cellulari. NOTA: L'alcol deve essere completamente evaporato prima di eseguire il passaggio successivo per evitare la fissazione cellulare e la tossicità. La piastra pronta all'uso contenente gli inserti può essere conservata per diversi giorni prima dell'uso in condizioni asciutte e sterili a temperatura ambiente.</li>
</ol>2. Rivestimenti come poli-L-lisina o poli-HEMA (passaggio opzionale)
NOTA: In questo esperimento non viene eseguito il rivestimento e vengono forniti i passaggi per informare sulla possibilità di rivestire gli inserti.
<ol><li>Preparare la soluzione di rivestimento secondo le istruzioni del produttore.</li>
	<li>Si consideri un volume di 200-400 μL per gli scomparti più grandi e un volume di 50-100 μL per gli scomparti più piccoli per il rivestimento dell'inserto. Aggiungere la soluzione di rivestimento ai singoli scomparti.</li>
	<li>Lasciare asciugare il rivestimento come indicato dal produttore in condizioni sterili.</li>
</ol>3. Semina delle cellule
<ol><li>Coltivare i cheratinociti della guaina esterna della radice (KORS) e le cellule endoteliali microvascolari dermiche umane (HDMEC) come raccomandato dal produttore. Preparare la sospensione cellulare una volta che le cellule raggiungono la confluenza.<ol><li>Scartare il terreno dai palloni e aggiungere 5 mL di tripsina per staccare le cellule (vedere Tabella dei materiali).</li>
		<li>Porre il pallone contenente il KORS a 37 °C con il 5% di CO2 per 5 min. Incubare il matraccio contenente gli HDMEC per 5 minuti a temperatura ambiente.</li>
		<li>Miscelare la soluzione di tripsina contenente il KORS con 5 mL di terreno di coltura mesenchimale a base di cellule staminali (MSCM) integrato con il 5% di siero fetale bovino (FBS) e fattori di crescita (terreno basale con kit di integratori, vedere Tabella dei materiali). Miscelare la soluzione di tripsina contenente gli HDMEC con 5 mL di terreno endoteliale (ECM) integrato con FBS al 5% e fattori di crescita (vedere Tabella dei materiali).</li>
		<li>Trasferire le cellule in una provetta conica sterile da 15 mL. Centrifugare le sospensioni KORS e HDMEC a 200 x g per 5 minuti a temperatura ambiente.</li>
		<li>Scartare il surnatante e risospendere le cellule in 2 mL del rispettivo terreno.</li>
		<li>Miscelare 10 μL della sospensione cellulare con 10 μL di colorante blu di tripano (vedere Tabella dei materiali).</li>
		<li>Aggiungere 10 μL di miscela nella camera del vetrino di conteggio.</li>
		<li>Inserire il vetrino di conteggio nel sistema di conteggio delle cellule (vedere la tabella dei materiali) e rilevare il numero di celle e la vitalità.</li>
		<li>Preparare la sospensione cellulare a una concentrazione di 0,5 x 105 cellule/mL nel rispettivo terreno. NOTA: Se i diversi tipi cellulari richiedono tempi di aderenza diversi e/o per raggiungere la confluenza ideale, la semina cellulare può essere effettuata in momenti diversi a seconda dei tipi di cellule.</li>
	</ol></li>
	<li>Distribuire da 800 μL a 1 mL della sospensione cellulare nei singoli scomparti grandi e 100-150 μL nei singoli compartimenti piccoli con una pipetta.<ol><li>Seminare il KORS a 1 x 105 cellule/mL in MSCM integrato con il 5% di FBS e fattori di crescita in uno dei grandi compartimenti.</li>
		<li>Seme HDMEC in ECM integrato con il 5% di FBS e fattori di crescita a 2,5 x 103 cellule/mL nei compartimenti piccoli e a 1,25 x 105 cellule/mL negli altri grandi compartimenti. NOTA: Il test di proliferazione può essere eseguito nei piccoli compartimenti e i saggi di migrazione e vitalità possono essere eseguiti nei grandi compartimenti. La concentrazione delle cellule seminate è stata ottimizzata secondo le raccomandazioni del produttore. Questa concentrazione consente una buona vitalità delle cellule dopo 24-48 ore di incubazione.</li>
	</ol></li>
	<li>Posizionare la piastra di coltura cellulare a 37 °C con il 5% di CO2 o nelle condizioni abituali per consentire l'adesione e/o la maturazione cellulare. NOTA: Incubare le cellule per 24-48 ore senza cambiare il terreno. Se necessario, il supporto degli scomparti può essere cambiato in modo indipendente.</li>
</ol>4. Implementazione della co-coltura ( Figura 1Bd)
NOTA: L'implementazione della co-coltura corrisponde al momento in cui viene aggiunto il terreno comune. L'aggiunta di un mezzo unico per tutti i tipi di cellule nei diversi compartimenti offre la possibilità di comunicazione paracrina tra le cellule grazie alla presenza di finestre di comunicazione (fori ovoidali nelle pareti degli inserti stampati in 3D). Per implementare la co-cultura, seguire i passaggi da 4.1 a 4.3.
<ol><li>Svuotare i terreni di coltura dai diversi scomparti degli inserti utilizzando una pipetta. Nel caso di una coltura cellulare sferoidale 3D, scartare il terreno molto delicatamente.</li>
	<li>Sciacquare le cellule con 1 mL di PBS caldo a 37 °C negli scomparti grandi e 200 μL di PBS caldo a 37 °C negli scomparti piccoli. Garantire un lavaggio delicato per non staccare le celle.</li>
	<li>Aggiungere 3 mL di un terreno comune selezionato per essere compatibile con tutti i tipi di cellule. NOTA: In questo studio viene utilizzata la ECM basale (senza FBS e fattori di crescita). Assicurarsi che il fluido copra tutti gli scomparti (livello sopra le finestre di comunicazione [fori ovoidali nelle pareti], come mostrato nella Figura 1A).</li>
	<li>Porre la piastra contenente le cocolture a 37 °C con il 5% di CO2 per 24-48 ore.</li>
</ol>5. Osservazione, conteggio e raschiamento delle cellule
<ol><li>Osservare la morfologia e contare il numero di cellule dei diversi compartimenti durante l'esperimento al microscopio ottico dopo 24-48 ore di incubazione. NOTA: Il numero previsto di celle dipende dai tipi di celle utilizzate (dimensioni, morfologia, ecc.) e dalle dimensioni del compartimento. In questo esperimento, nei grandi scomparti vengono contati tra 0,5 x 10 6-1 x 106 KORS/mL e tra 0,25 x 10 6-0,75 x 10 6 HDMEC/mL.</li>
	<li>Staccare le cellule usando la tripsina per il conteggio delle sospensioni cellulari. NOTA: Per la soluzione di distacco cellulare, considerare un volume di 100-500 μL per i compartimenti più grandi e un volume di 10-50 μL per i compartimenti più piccoli.</li>
	<li>Verificare la vitalità utilizzando la colorazione con blu tripano (vedere i passaggi 3.1.6-3.1.8).</li>
</ol>6. Inserire la pulizia per il riciclaggio
<ol><li>Rimuovere gli inserti dalla piastra a 6 pozzetti alla fine dell'esperimento ruotando leggermente (Figura 1Be).</li>
	<li>Rimuovere il silicone dagli inserti tirandolo via. Se necessario, utilizzare una spatola per rimuovere il silicone rimanente attaccato alle pareti degli inserti (Figura 1Bf).</li>
	<li>Lavare gli inserti con detergenti convenzionali per colture cellulari e materiali per la pulizia (esempio fornito nella tabella dei materiali).</li>
	<li>Sterilizzare gli inserti per un uso futuro in autoclave (ciclo solido, 121 °C per 20 min) o immergendoli in un bagno di etanolo al 70% per 1 h. NOTA: Da questa fase, vengono descritti due esempi di possibili saggi (saggi di proliferazione e migrazione) utilizzando gli inserti stampati in 3D (Figura 1Bd).</li>
</ol>7. Saggio di proliferazione cellulare - Saggio WST-1
<ol><li>Seguire i passaggi da 1 a 3.1 per coltivare le cellule. NOTA: Seguire il passaggio descritto in questa sezione per implementare il sistema di co-coltura al fine di studiare l'effetto del secretoma KORS sulla proliferazione HDMEC. Le celle KORS vengono utilizzate per confrontare i dati pubblicati in precedenza8.<ol><li>Seminare il KORS a 1 x 105 cellule/mL in terreno di coltura di cellule staminali mesenchimali (MSCM) integrato con FBS al 5% e fattori di crescita nei grandi compartimenti.</li>
		<li>Posizionare la piastra di coltura cellulare a 37 °C con il 5% di CO2 per 24 ore.</li>
		<li>Seminare gli HDMEC in mezzo cellulare endoteliale (ECM) integrato con FBS al 5% e fattori di crescita a 2,5 x 103 cellule/mL nei piccoli compartimenti.</li>
		<li>Posizionare la piastra di coltura cellulare a 37 °C con il 5% di CO2 per 24-48 ore.</li>
		<li>Scartare i terreni da tutti i compartimenti e implementare il sistema di co-coltura con l'aggiunta di 3 mL di EC basaleM non integrato (terreno di coltura cellulare comune per tutti i compartimenti degli inserti stampati in 3D).</li>
	</ol></li>
	<li>Diluire WST-1 nel terreno di coltura cellulare comune ECM (diluizione finale 1:10) per preparare la soluzione WST-1. NOTA: Per il volume della soluzione WST-1, preparare almeno 500 μL di soluzione aggiuntiva per il bianco.</li>
	<li>Scartare il terreno di coltura cellulare dall'inserto mediante pipettaggio.</li>
	<li>Aggiungere la soluzione WST-1 ai compartimenti selezionati (150 μL per i compartimenti piccoli e 600 μL per i compartimenti grandi). Mettere la piastra a 37 °C con il 5% di CO2.</li>
	<li>Dopo il tempo ottimale di incubazione delle cellule di 30 minuti, trasferire 100 μL del mezzo di incubazione da ciascuna condizione su una piastra a 96 pozzetti.</li>
	<li>Valutare la reazione colorimetrica utilizzando un lettore di micropiastre tra 420 nm e 480 nm.<ol><li>Posizionare la piastra sul lettore di micropiastre e fare clic sul pulsante modifica un nuovo protocollo.</li>
		<li>Selezionare il tipo specifico di piastra a 96 pozzetti (vedere la tabella dei materiali) utilizzata e la lunghezza d'onda di 450 nm.</li>
		<li>Fare clic sul pulsante per avviare la misurazione.</li>
	</ol></li>
</ol>8. Saggio di migrazione cellulare - dispositivo a due camere di migrazione
<ol><li>Seguire i passaggi da 1 a 3.1 per coltivare le cellule. NOTA: Seguire i passaggi descritti in questa sezione per implementare il sistema di co-coltura al fine di studiare l'effetto del secretoma KORS sulla proliferazione HDMEC.<ol><li>Seminare il KORS a 1 x 105 cellule/mL in MSCM integrato con il 5% di FBS e fattori di crescita in uno dei grandi compartimenti.</li>
		<li>Posizionare la piastra di coltura cellulare a 37 °C con il 5% di CO2 per 24 ore.</li>
		<li>Inserire il dispositivo delle due camere di migrazione nell'altro grande scomparto di inserti.</li>
		<li>Seminare gli HDMEC in ECM integrato con FBS al 5% e fattori di crescita a 7 x 105 cellule/pozzetto del dispositivo a due camere di migrazione.</li>
		<li>Posizionare la piastra di coltura cellulare a 37 °C con il 5% di CO2 per 24 ore.</li>
		<li>Scartare il terreno e il dispositivo delle due camere di migrazione dopo 24 ore o in un momento ottimale in base al tipo di cella che sta migrando. Implementare il sistema di co-coltura con l'aggiunta di 3 mL di ECbasale M non integrato. NOTA: Procedere con cautela per non staccare le celle. Se le cellule sono realmente sensibili al distacco indotto dall'aggiunta del terreno comune, staccare il dispositivo delle due camere di migrazione dopo l'aggiunta del terreno comune.</li>
	</ol></li>
	<li>Osserva e scatta una foto della superficie coperta dalle cellule in diversi punti temporali con un microscopio a contrasto di fase con un ingrandimento di 10x. NOTA: Le immagini sono state scattate con un microscopio a contrasto di fase (vedere la tabella dei materiali). Le immagini vengono salvate in una chiavetta USB e poi analizzate dal plug-in dello strumento di guarigione delle ferite del software (vedi Tabella dei materiali).</li>
	<li>Misura la superficie scoperta utilizzando il classico software di analisi quantitativa.<ol><li>Aprire l'immagine sul software e attivare lo strumento di guarigione delle ferite disponibile nell'elenco delle macro.</li>
		<li>Fare clic sul pulsante m per misurare la superficie scoperta dell'immagine di migrazione.</li>
		<li>La superficie scoperta viene calcolata secondo la seguente formula: Percentuale di copertura = ([area media senza celle a T0 − area senza celle al tempo T]/area media senza celle a T0) × 100. NOTA: Gli inserti stampati in 3D sono totalmente adattati alla maggior parte delle tecniche di biologia cellulare (come il saggio di formazione di pseudotubi, colture 3D) e per esperimenti di biochimica (come l'estrazione di DNA, RNA, proteine).</li>
	</ol></li>
</ol>

<ol><li>Regier, M. C., Alarid, E. T., Beebe, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Progress+towards+understanding+heterotypic+interactions+in+multi-culture+models+of+breast+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Integrative+Biology%22%5BJournal%5D)">Progress towards understanding heterotypic interactions in multi-culture models of breast cancer.</a> Integrative Biology. 8 (6), 684-692 (2016).</li>
<li>Doğan, A., Demirci, S., Apdik, H., Apdik, E. A., Şahin, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mesenchymal+stem+cell+isolation+from+pulp+tissue+and+co-culture+with+cancer+cells+to+study+their+interactions%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Mesenchymal stem cell isolation from pulp tissue and co-culture with cancer cells to study their interactions.</a> Journal of Visualized Experiments. (143), e58825(2019).</li>
<li>Lin, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long+non-coding+RNA+UBE2CP3+enhances+HCC+cell+secretion+of+VEGFA+and+promotes+angiogenesis+by+activating+ERK1%2F2%2FHIF-1%CE%B1%2FVEGFA+signalling+in+hepatocellular+carcinoma%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Experimental+%26+Clinical+Cancer+Research%22%5BJournal%5D)">Long non-coding RNA UBE2CP3 enhances HCC cell secretion of VEGFA and promotes angiogenesis by activating ERK1/2/HIF-1α/VEGFA signalling in hepatocellular carcinoma.</a> Journal of Experimental & Clinical Cancer Research. 37 (1), 113(2018).</li>
<li>Soares, N. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carbon+monoxide+modulation+of+microglia-neuron+communication%3A+Anti-neuroinflammatory+and+neurotrophic+role%5BTitle%5D)+AND+%22Molecular+Neurobiology%22%5BJournal%5D)">Carbon monoxide modulation of microglia-neuron communication: Anti-neuroinflammatory and neurotrophic role.</a> Molecular Neurobiology. 59 (2), 872-889 (2022).</li>
<li>Al Halawani, A., Abdulkhalek, L., Mithieux, S. M., Weiss, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tropoelastin+promotes+the+formation+of+dense%2C+interconnected+endothelial+networks%5BTitle%5D)+AND+%22Biomolecules%22%5BJournal%5D)">Tropoelastin promotes the formation of dense, interconnected endothelial networks.</a> Biomolecules. 11 (9), 1318(2021).</li>
<li>Mercatali, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+human+preclinical+model+of+osteoclastogenesis+from+peripheral+blood+monocytes+co-cultured+with+breast+cancer+cell+lines%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Development of a human preclinical model of osteoclastogenesis from peripheral blood monocytes co-cultured with breast cancer cell lines.</a> Journal of Visualized Experiments. (127), e56311(2017).</li>
<li>Orona, N. S., Astort, F., Maglione, G. A., Yakisich, J. S., Tasat, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+and+indirect+effect+of+air+particles+exposure+induce+Nrf2-dependent+cardiomyocyte+cellular+response+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Cardiovascular+Toxicology%22%5BJournal%5D)">Direct and indirect effect of air particles exposure induce Nrf2-dependent cardiomyocyte cellular response in vitro.</a> Cardiovascular Toxicology. 19 (6), 575-587 (2019).</li>
<li>Colin-Pierre, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+glypican-1%2FHGF%2FC-met+and+glypican-1%2FVEGF%2FVEGFR2+ternary+complexes+regulate+hair+follicle+angiogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Cell+and+Developmental+Biology%22%5BJournal%5D)">The glypican-1/HGF/C-met and glypican-1/VEGF/VEGFR2 ternary complexes regulate hair follicle angiogenesis.</a> Frontiers in Cell and Developmental Biology. 9, 781172(2021).</li>
<li>Toubal, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+NC1+domain+of+type+XIX+collagen+inhibits+melanoma+cell+migration%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Dermatology%22%5BJournal%5D)">The NC1 domain of type XIX collagen inhibits melanoma cell migration.</a> European Journal of Dermatology. 20 (6), 712-718 (2010).</li>
<li>Wu, A. -L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+growth+factors+and+internal+limiting+membrane+constituents+in+m%C3%BCller+cell+migration%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Eye+Research%22%5BJournal%5D)">Role of growth factors and internal limiting membrane constituents in müller cell migration.</a> Experimental Eye Research. 202, 108352(2021).</li>
<li>Oudart, J. -B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmin+releases+the+anti-tumor+peptide+from+the+NC1+domain+of+collagen+XIX%5BTitle%5D)+AND+%22Oncotarget%22%5BJournal%5D)">Plasmin releases the anti-tumor peptide from the NC1 domain of collagen XIX.</a> Oncotarget. 6 (6), 3656-3668 (2015).</li>
<li>Martinotti, S., Ranzato, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scratch+wound+healing+assay%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+in+Molecular+Biology%22%5BJournal%5D)">Scratch wound healing assay.</a> Methods in Molecular Biology. 2109, 225-229 (2020).</li>
<li>Cattin, S., Ramont, L., Rüegg, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+and+in+vivo+validation+of+a+three-dimensional+multi-cellular+culture+model+to+study+heterotypic+interactions+in+colorectal+cancer+cell+growth%2C+invasion+and+metastasis%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Bioengineering+and+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Characterization and in vivo validation of a three-dimensional multi-cellular culture model to study heterotypic interactions in colorectal cancer cell growth, invasion and metastasis.</a> Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 6, 97(2018).</li>
<li>Ma, Y. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+spheroid+culture+of+adipose+stromal+vascular+cells+for+studying+adipogenesis+in+beef+cattle%5BTitle%5D)+AND+%22Animal%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional spheroid culture of adipose stromal vascular cells for studying adipogenesis in beef cattle.</a> Animal. 12 (10), 2123-2129 (2018).</li>
</ol>

Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari concorrenti.

La comunicazione cellulare indiretta viene comunemente studiata utilizzando terreni condizionati o dispositivi di sistemi di co-coltura. La preparazione dei terreni condizionati richiede molto tempo a monte degli esperimenti e questo metodo è limitato alle analisi degli effetti unilaterali. Il precedente studio di Colin-Pierre et al.8 utilizzando terreni condizionati sono stati condotti sulla comunicazione cellulare indiretta tra due tipi di cellule (HDMEC e KORS). I dati di questo studio...

In vivo, le cellule comunicano tra loro direttamente (contatto cellulare) o indirettamente (secrezione di molecole). Per studiare la comunicazione cellulare, possono essere sviluppati diversi modelli di co-coltura, come la co-coltura diretta (i diversi tipi di cellule sono in interazione diretta nello stesso pozzetto) e la co-coltura compartimentata (i diversi tipi di cellule sono in interazione indiretta in diversi compartimenti di un sistema di coltura)1. Inoltre, i terreni condizionati possono essere utilizzati per i sistemi di co-coltura, in cui l'interazione indiretta è resa possibile dalle molecole secrete contenute nel terreno condizionato di un tipo di cellula effettrice che viene trasferita a una cellula responder di tipo1.
Nel caso di studi di comunicazione cellulare paracrina, i sistemi di co-coltura indiretta forniscono modelli che riflettono fortemente le interazioni cellulari in vivo. Sono stati sviluppati e commercializzati sistemi di co-coltura indiretta, che consentono la creazione di modelli di co-coltura indiretta 2,3. Sfortunatamente, la maggior parte dei sistemi di co-coltura indiretta fornisce solo due compartimenti. Altri sistemi di co-coltura indiretta forniscono compartimenti multipli, ma sono meno scalabili rispetto al sistema riportato nel presente manoscritto. Alcuni di essi non consentono una visualizzazione classica al microscopio e spesso presentano metodi di applicazione specifici. In diversi studi, la comunicazione paracrina tra diversi tipi di cellule è stata sondata dal modello di terreno condizionato 4,5,6,7. Si tratta di un metodo di indagine più semplice rispetto ai sistemi di co-coltura indiretta, in quanto non richiede l'utilizzodi metodi o materiali specifici per l'accertamento 1. D'altra parte, la preparazione di terreni condizionati richiede molto tempo e fornisce informazioni solo sulla segnalazione cellulare unidirezionale (da effettore a responder)1.
In questo articolo, viene proposto un nuovo e semplice modo di studiare la comunicazione cellulare. Consentendo la combinazione di diversi tipi di cellule in interazione diretta o indiretta e in formato 2D o 3D, gli inserti stampati presentano numerosi vantaggi per la facile creazione di modelli di co-coltura. Adattato per essere posizionato nei pozzetti delle piastre a 6 pozzetti, l'inserto stampato in 3D è circolare e consente la separazione del pozzetto in quattro scomparti (due grandi scomparti e due piccoli scomparti; Figura 1A). Gli inserti stampati in 3D sono caratterizzati dall'assenza di fondo. In questo modo, le celle sono a diretto contatto con la piastra su cui è posizionato l'inserto. Inoltre, ogni scomparto può essere rivestito indipendentemente dagli altri. Inoltre, il comportamento cellulare può essere facilmente seguito al microscopio ottico. La presenza di finestre di comunicazione in ogni parete dell'inserto permette l'aggiunta, al momento ottimale, di un medium comune per eseguire diversi esperimenti di co-coltura. Numerose combinazioni di co-coltura possono essere eseguite per studiare la comunicazione diretta e/o indiretta tra diversi tipi di cellule. Ad esempio, è possibile progettare un modello di co-coltura indiretta tra quattro diversi tipi cellulari in monostrato e/o in 3D (sferoidi). Una combinazione di modelli di co-coltura diretta e indiretta può anche essere eseguita mescolando diversi tipi di cellule nello stesso compartimento. L'effetto di strutture complesse (organoidi, espianto di tessuti, ecc.) su diversi tipi di cellule potrebbe essere un altro esempio di modelli che possono essere realizzati. Inoltre, gli inserti stampati in 3D sono compatibili con i saggi funzionali di biologia cellulare (proliferazione, migrazione, formazione di pseudotubi, differenziamento, ecc.) e con i test biochimici (estrazione di DNA, RNA, proteine, lipidi, ecc.). Infine, gli inserti stampati in 3D forniscono un'ampia gamma di schemi sperimentali di modelli di co-coltura con la possibilità di combinare contemporaneamente diversi saggi nello stesso esperimento nei diversi compartimenti.
Vengono presentate alcune capacità degli inserti stampati in 3D per convalidarli come modello di co-coltura rapido e facile da usare. Rispetto a uno studio precedentemente pubblicato condotto sulla comunicazione delle cellule paracrine, viene dimostrata la capacità degli inserti stampati in 3D di essere un prezioso modello di co-coltura. Per valutare questo punto, la regolazione della proliferazione e della migrazione delle cellule endoteliali da parte dei cheratinociti è stata confrontata tra il sistema di inserti stampato in 3D e il sistema classico utilizzando terreni condizionati. Gli inserti stampati in 3D consentono di ottenere rapidamente risultati simili rispetto al sistema convenzionale che utilizza supporti condizionati. Infatti, gli inserti stampati in 3D forniscono un modello robusto per studiare le interazioni cellulari in entrambe le direzioni senza la necessità di produrre terreni condizionati e con la possibilità di eseguire in parallelo i saggi di proliferazione e migrazione nello stesso esperimento.
Per concludere, in questo articolo, viene proposto un nuovo modello pronto all'uso per studiare la comunicazione cellulare. Compatibili con tutti i tipi di cellule aderenti, gli inserti stampati in 3D consentono di eseguire numerose combinazioni di co-coltura che mirano ad essere più vicine alle condizioni in vivo .

<table><tbody><tr><td>Autoclave</td><td>Getinge</td><td>APHP</td><td>Ciclo solido, 121 gradi C per 20 min</td></tr><tr><td>Biomed Clear</td><td>Formlabs</td><td>RS-F2-BMCL-01</td><td>Impronta eseguita dalla società 3D-Morphoz (Reims, Francia)</td></tr><tr><td>Detergenti per colture cellulari&nbsp;</td><td>Tounett</td><td>A18590/0116</td><td></td></tr><tr><td>Reagente di proliferazione cellulare WST-1</td><td>Roche</td><td>11,64,48,07,001</td><td></td></tr><tr><td>Vetrino di conteggio</td><td>NanoEnTek</td><td>EVE-050</td><td></td></tr><tr><td>Inserto di coltura 2 pozzetti in &mu;-Piatto 35 mm</td><td>Ibidi</td><td>80206</td><td>dispositivo a due camere di migrazione.</td></tr><tr><td>Terreno a cellule endoteliali</td><td>ScienCell</td><td>1001</td><td>Terreno basale +/- 25 mL di siero fetale bovino (FBS, 0025), 5 mL di integratore per la crescita delle cellule endoteliali (ECGS, 1052) e 5 mL di soluzione di penicillina/streptomicina (P/S, 0503).</td></tr><tr><td>EVE Contatore di celle automatizzato&nbsp;</td><td>NanoEnTek</td><td>NESCT-EVE-001E&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>EVOS XL Core</td><td>Fisher Scientific</td><td>AMEX1200</td><td>10x di ingrandimento</td></tr> Kit <tr><td>reagente e catalizzatore al silicio alimentare</td><td>Artificina</td><td>RTV 3428 A e B&nbsp;</td><td>(10:1)</td></tr><tr><td>Stampante FORM 3B</td><td>Formlabs</td><td>PKG-F3B-WSVC-DSP-BASIC</td><td>Impronta eseguita dall'azienda 3D-Morphoz</td></tr><tr><td>Human Dermal Microvascular Endothelial Cells (HDMEC)</td><td>ScienCell</td><td>2000</td><td></td></tr><tr><td>Keratinocytes of Outer Root Sheath (KORS )</td><td>ScienCell</td><td>2420</td><td></td></tr><tr><td>Macro Wound Healing Tool Software</td><td>ImageJ</td><td></td><td>Software utilizzato per la misurazione della superficie scoperta (per saggi di migrazione)</td></tr><tr><td>Terreno delle cellule staminali mesenchimali&nbsp;</td><td>ScienCell</td><td>7501</td><td>Terreno basale +/-25 mL di siero fetale bovino (FBS, 0025), 5 mL di integratore per la crescita di cellule staminali mesenchimali (MSCGS, 7552) e 5 mL di soluzione di penicillina/streptomicina (P/S, 0503)</td></tr><tr><td>Lettore di micropiastre SPECTRO star NANO</td><td>BMG Labtech</td><td></td><td>Software BMG LABTECH</td></tr><tr><td>PBS</td><td>Promocell</td><td>C-40232</td><td>Senza Ca2+ / Mg2+</td></tr><tr><td>Trypan Blue Stain</td><td>NanoEnTek</td><td>EBT-001</td><td></td></tr><tr><td>Tripsina / EDTA</td><td>Promocell</td><td>C-41020</td><td>Incubazione di KORS a 37 gradi; C con 5% di CO2 per 5 min. Incubazione di HDMEC per 5 minuti a temperatura ambiente</td></tr><tr><td>Piastra a 96 pozzetti Nunclon Delta Surface</td><td>Thermoscientific</td><td>167008</td><td></td></tr></tbody></table>

un innovativo inserto stampato in 3d progettato per consentire colture cellulari 2d e 3d semplici

An Innovative 3D-Printed Insert Designed to Enable Straightforward 2D and 3D Cell Cultures

Le analisi classiche della comunicazione indiretta tra diversi tipi di cellule richiedono l'uso di mezzi condizionati. Inoltre, la produzione di terreni condizionati rimane dispendiosa in termini di tempo e lontana da condizioni fisiologiche e patologiche. Sebbene alcuni modelli di co-coltura siano disponibili in commercio, rimangono limitati a saggi specifici e sono per lo più per due tipi di cellule. 
In questo caso, vengono utilizzati inserti stampati in 3D compatibili con numerosi saggi funzionali. L'inserto consente la separazione di un pozzetto di una piastra a 6 pozzetti in quattro scomparti. È possibile impostare un'ampia gamma di combinazioni. Inoltre, le finestre sono progettate in ogni parete dei compartimenti in modo che la potenziale comunicazione intercellulare tra ogni compartimento sia possibile nel terreno di coltura in modo dipendente dal volume. Ad esempio, la comunicazione intercellulare paracrina può essere studiata tra quattro tipi di cellule in monostrato, in 3D (sferoidi) o combinando entrambi. Inoltre, un mix di diversi tipi di cellule può essere seminato nello stesso compartimento in formato 2D o 3D (organoidi). L'assenza di un fondo negli inserti stampati in 3D consente le consuete condizioni di coltura sulla piastra, l'eventuale rivestimento sulla piastra contenente l'inserto e la visualizzazione diretta mediante microscopia ottica. I compartimenti multipli offrono la possibilità di raccogliere diversi tipi di cellule in modo indipendente o di utilizzare, in ogni compartimento, diversi reagenti per l'estrazione di RNA o proteine. In questo studio, viene fornita una metodologia dettagliata per utilizzare il nuovo inserto stampato in 3D come sistema di co-coltura. Per dimostrare diverse capacità di questo modello flessibile e semplice, i saggi funzionali di comunicazione cellulare precedentemente pubblicati sono stati eseguiti nei nuovi inserti stampati in 3D e si sono dimostrati riproducibili. Gli inserti stampati in 3D e la coltura cellulare convenzionale utilizzando terreni condizionati hanno portato a risultati simili. In conclusione, l'inserto stampato in 3D è un dispositivo semplice che può essere adattato a numerosi modelli di co-colture con tipi di cellule aderenti.

Nel presente lavoro, è stato descritto un sistema di co-coltura ottimizzato per ottenere dati robusti, affidabili e significativi paragonabili ai metodi classici attraverso l'uso di terreni condizionati. Gli inserti stampati in 3D imitano le condizioni del microambiente in vivo di diversi tipi di cellule in interazione, superando le difficoltà e la produzione di terreni condizionati a monte degli esperimenti. Uno studio pubblicato in precedenza è stato ricondotto per analizzare le interazioni indirette tra due t...

In questo articolo, un inserto stampato in 3D di nuova concezione viene presentato come modello di co-coltura e convalidato attraverso lo studio della comunicazione intercellulare paracrina tra cellule endoteliali e cheratinociti.

Un innovativo inserto stampato in 3D progettato per consentire colture cellulari 2D e 3D semplici

The classical analyses of indirect communication between different cell types necessitate the use of conditioned media. Moreover, the production of ...

Questo protocollo può essere utilizzato per indagare su numerosi studi di coltura e fornire un nuovo strumento per studiare la comunicazione cellulare diretta. Questo nuovo dispositivo consente di risparmiare molto tempo nella creazione di un modello di coltura ed è applicabile a diversi tipi di cellule che richiedono o meno un rivestimento specifico. Infatti, i quattro scomparti degli inserti stampati in 3D, permettono di coltivare diversi tipi di cellule in monostrato, o in 3D allo stesso modo con diverse combinazioni.Gli inserti stampati in 3D sono più durevoli, flessibili, scalabili e possono essere utilizzati per progettare modelli sperimentali per lo studio di fisiopatologie, come l'immunologia o l'androgenesi. Per iniziare, miscelare i due componenti, silicio alimentare e catalizzatore forniti nel kit in un rapporto di 10:1, utilizzando una spatola sterilizzata con etanolo al 70% secondo le istruzioni del produttore. Applicare gli inserti sulla miscela di silicone con una pinzetta in modo che la miscela sia distribuita in modo omogeneo sul bordo inferiore dell'inserto.Posizionare gli inserti nei pozzetti di una piastra a sei pozzetti e applicare una leggera pressione per assicurarsi che gli inserti siano a stretto contatto con la piastra per evitare perdite del terreno di coltura cellulare. Metti la piastra a 37 gradi Celsius per sostenere il processo di solidificazione del silicio per un'ora. Dopo la solidificazione, sterilizzare le piastre con gli inserti immergendole in un bagno di etanolo al 70% per 30 minuti a un'ora.Successivamente, scartare l'alcol mediante pipettaggio e lasciare asciugare la piastra per una notte in una cappa per colture cellulari. Per coltivare i cheratinociti della guaina esterna della radice e le cellule endoteliali microvascolari cutanee umane, scartare il terreno dai palloni e aggiungere cinque millilitri di tripsina per staccare le cellule. Posizionare il pallone contenente i cheratinociti della guaina esterna della radice a 37 gradi Celsius con il 5% di anidride carbonica per cinque minuti e incubare il pallone contenente le cellule endoteliali microvascolari cutanee umane per cinque minuti a temperatura ambiente.In una provetta conica sterile da 15 millilitri, mescolare la soluzione di tripsina contenente i cheratinociti della guaina esterna della radice con cinque millilitri di terreno di cellule staminali mesenchimali integrato con il 5% di FBS e fattori di crescita e le cellule endoteliali microvascolari dermiche umane con cinque millilitri di mezzo di cellule endoteliali integrate con il 5% di FBS e fattori di crescita. Centrifugare i cheratinociti della guaina radicolare esterna e le sospensioni di cellule endoteliali microvascolari cutanee umane a 200 G per cinque minuti a temperatura ambiente. Dopo aver scartato il surnatante, risospendere le cellule in due millilitri dei rispettivi substrati.Mescolare 10 microlitri di sospensione cellulare con 10 microlitri di colorante blu tripano e aggiungere 10 microlitri di miscela nella camera del vetrino di conteggio. Inserire il vetrino di conteggio nel sistema di conteggio delle cellule e rilevare il numero di celle e la vitalità. Dopo aver preparato la sospensione cellulare a una concentrazione di 50.000 cellule per millilitro nel rispettivo mezzo, distribuire 800 microlitri a un millilitro di sospensione cellulare nei singoli grandi compartimenti e da 100 a 150 microlitri nei singoli piccoli compartimenti con una pipetta.Vedi i cheratinociti in terreno di cellule staminali mesenchimali integrati con il 5% di FBS e fattori di crescita e le cellule endoteliali microvascolari dermiche umane in mezzo di cellule endoteliali, integrate con il 5% di FBS e fattori di crescita nei piccoli e altri grandi compartimenti. Posizionare la piastra di coltura cellulare a 37 gradi Celsius con il 5% di anidride carbonica, o nelle condizioni abituali, per consentire l'adesione e/o la maturazione cellulare. Svuotare i terreni di coltura dai diversi scomparti degli inserti utilizzando una pipetta.Quindi sciacquare le celle con un millilitro di PBS caldo a 37 gradi Celsius negli scomparti grandi e 200 microlitri negli scomparti piccoli. Aggiungere tre millilitri di un terreno comune selezionato per essere compatibile con tutti i tipi di cellule. Posizionare la piastra contenente le cocolture a 37 gradi Celsius con il 5% di anidride carbonica per 24-48 ore.Staccare le cellule utilizzando la tripsina per il conteggio delle sospensioni cellulari e controllare la vitalità utilizzando la colorazione blu tripano. Dopo aver osservato la morfologia, contare il numero di cellule dei diversi compartimenti durante l'esperimento al microscopio ottico dopo 24-48 ore di incubazione. Innanzitutto, rimuovere gli inserti dalla piastra a sei pozzetti alla fine dell'esperimento ruotando leggermente, quindi rimuovere il silicone dagli inserti tirandolo.Lavare gli inserti con detergenti convenzionali per colture cellulari e materiali per la pulizia. Quindi sterilizzare gli inserti per un uso futuro in autoclave o immergendoli in un bagno di etanolo al 70% per un'ora. Sono stati confrontati il fenotipo e la vitalità cellulare, dove è stata osservata una vitalità del 90% nei pozzetti delle piastre a sei pozzetti e del 91% negli inserti stampati in 3D per i cheratinociti della guaina esterna della radice.La vitalità delle cellule endoteliali microvascolari dermiche umane era dell'85% nei pozzetti della piastra a sei pozzetti, mentre l'86% negli inserti stampati in 3D. Le comunicazioni cellulari indirette tra cheratinociti e cellule endoteliali negli inserti stampati in 3D hanno dimostrato che in presenza di cheratinociti negli inserti la proliferazione delle cellule endoteliali microvascolari cutanee umane è aumentata significativamente di 1,5 volte dopo 24 ore e di 3,1 volte dopo 48 ore rispetto al controllo. Tuttavia, è stato dimostrato che il cheratinocita del mezzo di condizione della guaina della radice esterna aumenta significativamente la proliferazione delle cellule endoteliali microvascolari cutanee umane di 1,5 volte dopo 24 ore e di 2,1 volte dopo 48 ore.Il modello di co-coltura dell'inserto stampato in 3D è stato testato per determinare l'effetto dei cheratinociti sulla migrazione delle cellule endoteliali microvascolari cutanee umane. Nella condizione di controllo, le cellule endoteliali sono migrate e hanno coperto circa il 44% dell'area della ferita dopo 24 ore. In presenza di cheratinociti, è stato osservato un aumento significativo della migrazione delle cellule endoteliali microvascolari cutanee umane, che mostra che il 43% 67% e il 99% dell'area della ferita era coperta rispettivamente dopo tre, 12 e 24 ore.Allo stesso modo, la migrazione degli HDMEC aumenta in presenza di cheratinociti del mezzo di condizione della guaina radicolare esterna. È fondamentale garantire la tenuta dell'inserto alla piastra, al fine di evitare la fuoriuscita del mezzo di celle da un compartimento all'altro. Diverse applicazioni potrebbero essere fatte, come la proliferazione, la migrazione, i saggi di formazione di sedativi DNA, RNA, proteine e altre analisi.

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Qui, descriviamo un protocollo rapido e flessibile per la formazione di sferoidi cellulari 3D attraverso l'aggregazione cellulare. Questo è facilmente adattabile a più tipi di cellule ed è adatto per l'uso in una varietà di applicazioni, tra cui la migrazione cellulare, l'invasione o i saggi anoikis e per l'imaging e la quantificazione delle interazioni cellula-matrice.

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Scopri un inserto stampato in 3D per colture cellulari 2D e 3D che facilita la comunicazione paracrina tra cheratinociti e cellule endoteliali. Questo metodo innovativo migliora la proliferazione e la migrazione cellulare.

Un innovativo inserto stampato in 3D progettato per consentire colture cellulari 2D e 3D semplici

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