ここでは、マルチウェルプレートフォーマットのポリアクリルアミドゲルの迅速、効率的、安価な調製を可能にする方法について説明しています。この方法は特別な機器を必要とせず、どの研究室でも簡単に採用できます。これは、剛性依存性の細胞応答の理解に焦点を当てた研究に特に役立ちます。
Method Article
ここでは、マルチウェルプレートフォーマットのポリアクリルアミドゲルの迅速、効率的、安価な調製を可能にする方法について説明しています。この方法は特別な機器を必要とせず、どの研究室でも簡単に採用できます。これは、剛性依存性の細胞応答の理解に焦点を当てた研究に特に役立ちます。
現在、ほとんどのin vitro細胞研究は硬質組織培養ポリスチレン(~1 GPa)で行われていますが、体内のほとんどの細胞は弾力性があり、はるかに柔らかい(0.1 – 100 kPa)マトリックスに付着しています。このような剛性のミスマッチは細胞の応答に大きく影響するため、細胞の基質として幅広い剛性を持つハイドロゲル材料の開発に強い関心が寄せられています。ポリアクリルアミドゲルは、安価で体内のすべての軟組織の剛性範囲をカバーしており、多くの研究グループにとって最適なハイドロゲルです。しかし、ポリアクリルアミドゲルの調製は長く、面倒で、小さなバッチにしか適していません。ここでは、ゲルの構造支持体として永久的な柔軟なプラスチックフィルムを利用することにより、マルチウェルプレートフォーマットでポリアクリルアミドゲルを調製できるアッセイについて説明します。この技術は、現在の方法よりも速く、効率的で、安価であり、他の方法では利用できないカスタムサイズのゲルを調製することができます。特別な機器を必要としないため、この方法はどの研究室でも簡単に採用でき、特に剛性依存性細胞応答の理解に焦点を当てた研究に役立ちます。
体内のほとんどの組織は、ソフト軟骨100キロパスカルに脳0.1キロパスカルの範囲のヤング率を有する軟質の粘弾性材料であり、まだ、 インビトロの細胞研究のほとんどは、約1 GPaの弾性率を有する組織培養ポリスチレン(TCP)上で実施される。1この剛性のミスマッチが大幅に細胞がその環境に対応方法に影響します。研究の成長体は、幹細胞を含む種々の細胞型、2,3の運命の基板の剛性の影響を解明するこうして専用である。4その結果、複数のヒドロゲルは剛性依存性細胞の理解を助けるために開発されている基板の剛性が細胞の運命に大きな影響を持っていることの証拠が増えている一方で、ポリアクリルアミド(PA)、5-7ポリエチレングリコール(PEG)、8,9-ジメチルシロキサン(PDMS)、10およびアルギン酸塩を含む、生物。11、ほとんどの研究は、上実施されるsの数が少ない小規模amples。細胞型または環境条件のアレイ用基板の剛性の影響に関する系統的、多次元研究は稀である。12
いくつかの有望なハイスループットヒドロゲル技術は、PEGに基づくマイクロアレイ、アガロースヒドロゲルマイクロビーズを製造するための13のマイクロ流体デバイス、14またはミクロ及び剛性がマイクロロッドの直径および高さによって変調されたナノロッドを含む、開発されてきた。15ただし、そのような基板を製造するための技術が洗練された研究室の限られた数に利用可能である。剛性変調細胞応答に関与する多くの研究が実施が安価で簡単であるだけでなく、ポリアクリルアミド(PA)ゲルを利用するだけでなく、ヤング率、すなわち、0.3の生理学的に関連する範囲を示す-を300kPaにPAを製造する16-22しかしながら、既存の方法細胞培養用ゲルは、労働集約的で、その結果、分取され小さなバッチでARED。細胞基質としてPAゲルの調製に関連する困難のいくつかは、ゲルを用意しなければならない要件から生じる:1)は、酸素の非存在下で完全な重合を可能にする、2)平滑な表面を有する均一なセルを可能にする付着及び拡散、および3)永久フローティング防止するための細胞培養皿の底に固定された。
いくつかのグループが、大きなバッチでの細胞培養のためのPAゲルを製造することを試みてきた。ゼムラーらパンチ、次いで「切断」であり、96ウェルプレートに入れ、PAゲルを調製した厚さのシート23は、しかしながら、この方法は、より堅いゲル、 すなわち、> 1キロパスカルのヤング率で、より柔らかいために制限されゲルは、カットすることは困難であり、容易に損傷を受けた「スティッキー」である。 MIH らは、ゲルが直接ガラスボトムウェルプレート中で重合することができ、より洗練された技術を開発した。 6これは、官能化ガラス底プレート中にゲル溶液を注ぐとカスタムカバーガラス配列でそれらを「挟み込む」ことによりゲルを形成することによって達成された。6にもかかわらず、非常に有望な、わずかなエッジ効果はまだ、この技術を用いて観察された。さらに、この技術は、多くの研究室だけでなく、高価なガラスボトムマルチウェルプレートにすぐにアクセスすることはできませんカスタムデザインの配列が必要です。
本論文では、簡単に任意の研究室によって採用することができ、マルチウェルプレートにPAゲルを組み立てるための簡単で安価な方法について説明します。撥PAゲルに疎水一つ、共有結合、堆積時PAゲルに結合する親水オン、 - ここで、柔軟なプラスチック支持体は、2つの側面を有し、利用される。 PAゲルシートは、可撓性プラスチック支持体に固定され永久に堆積された後は、任意の厚さまたは剛性のゲルを処理し、任意の所望の形状にして切断を可能にする。このAPPRoachは、PA結合溶液で、ガラスカバースリップまたは高価なガラスボトムマルチウェルプレートのウェルのいずれかを他の方法で市販されていないサイズのカスタムプラスチック「カバーガラス」を生成するだけでなく、ガラス表面-御馳走事前に必要がなくなるだけでなく、退屈で時間のかかる工程。最後に、均一なPAゲルシートは、大きなバッチで調製し、数ヶ月デ水和格納することができる。
要約すると、ここで提示アッセイは、いくつかの態様において、既存の方法の改良である。まず、マルチウェルプレートアセンブリのプロセスが効率的であり、必要な材料の全体的なコストが低い。第二に、ヒドロゲルは、単一の均質ゲルフィルムに大きなバッチで製造される。最終的に、市販されている唯一の材料が必要とされる。アッセイの有用性は、細胞形態の基板の剛性の影響を探索し、面積を広げることによって示されている。
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ヒドロゲル関連ソリューションおよびアリコートの調製
2.ハイドロゲル準備(図1を参照してください)
3.マルチウェルプレートアセンブリ、コラーゲンコーティング、および滅菌
PA剛性アッセイ4.細胞播種
注:一般的な哺乳動物細胞株のための代表的なものの、ここで説明するプロトコルは、特に乳癌MDA-MB-231細胞株で使用される( 図4及び図5を参照)。
PA剛性アッセイ上に播種された細胞の5イメージング
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ポリアクリルアミド(PA)ヒドロゲルは広く剛性依存性細胞応答を試験するために使用される。17,24アクリルアミド(A)とビスアクリルアミド(B)の種々の濃度を混合することにより、一つのほとんどの軟組織の剛性の範囲に及ぶPAゲルを作ることができるボディ- 0.3 -ここで300kPaのヤング率1が、ポリアクリルアミドゲルの調製が面倒であり、時間は、多くの場合、例えば薬物スクリーニングのために「ハイスループット」用途におけるその有用性を制限し、かかる12、簡単かつ迅速な方法が( 図1)マルチウェルプレート中でPAゲルを組み立てまたは他の所望の組織培養容器が提供される。 図2Aは、(表1に要約)は、いくつかのAとBの濃度の関数としてのヤング率を示している。追加のA及びBの組み合わせの弾性率は、文献に報告されている。17,25,26完全swolleのゲル剛性10ヘルツ、及び2%の一定のひずみ - nはゲルは、上側平行ジオメトリ20ミリメートルとのレオロジー(ARの2000exレオメーター、...
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もともと電気泳動のために開発され、ポリアクリルアミドゲルは、28は、現在日常的に細胞の形態、運動性、および他の細胞特性のうち通信3,24,29上の基板の剛性の影響を研究するために細胞培養基質として使用される。ポリマー前駆体濃度の単純な変化- (300キロパスカル0.3)1( 図2、表1も参照17,25,26参照 )、ポリアクリルアミド、体内のすべての軟組織の剛性を包含するために、基板の剛性の操作を可能にする。 PAゲルを調製するために、かなり安価で簡単であるという事実に結合され、それらは、剛性依存性細胞性物質の相互作用の研究に不可欠なプラットフォームとなっている。にもかかわらず、簡単しかし、PAゲルを調製するための現在の技術は、小さなバッチに限定される。この制限は、過硫酸アンモニウムによって触媒されるフリーラジカル重合されたヒドロゲルのゲル化の性質に由来する反応は、フリーラジカル連鎖重合であるため、およびTEMED 30は、酸素などのフリーラジカル捕捉剤として機能する任意の要素によって阻害するこ...
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著者らは開示するものは何もない。
この研究は、セントルイス大学がシルヴィヤ・ズスティアク博士に提供したスタートアップ資金と、セントルイス大学がシルヴィヤ・ズスティアック博士に授与した学長研究基金(PRF)の助成金によって資金提供されました。技術支援を提供してくださったNaveed Ahmed氏とKeval Shah氏に感謝します。
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大型/使い捨て不可
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Reagents | |||
| 40% アクリルアミド | Bio-Rad | 161-0140 | |
| 2% ビスアクリルアミド | Bio-Rad | 161-0142 | |
| 過硫酸アンモニウム | Bio-Rad | 161-07000 | |
| TEMED | Sigma Aldrich | T9281 | |
| Sulfo-SANPAH | Thermo Scientific | 22589 | |
| コラーゲン1型、ラットテール由来、3.68 mg/ml | BD Biosciences | 354236 | |
| ジメチルスルホキシド (DMSO) | Fisher Scientific | BP231-100 | |
| 疎水性溶液 —シランをはじく | GE Healthcare Bio-Sciences | 17-1332-01 | |
| PBS (1x), pH 7.4 | HyClone | SH30256.01 | |
| Polydimehylsiloxane (PDMS) [Slygard 182 Elastomer Kit] | Elsworth Adhesives | 3097358-1004 | |
| Tyrpsin/EDTA (10x) | Sigma Aldrich | 44174 | |
| RPMI-1640 Medium (1x) | HyClone | SH30027-02 | |
| ウシ胎児血清 | HyClone | SH30073-03 | |
| ペニシリン ストレプトマイシン | MP バイオメディカル | 1670046 | |
| 洗剤: Triton-X | Sigma Aldrich | T8787 | |
| ホルムアルデヒド 37% 溶液 | Sigma Aldrich | F1635 | |
| ウシ血清アルブミン (BSA) | Sigma Aldrich | A2153 | |
| BSAベースの細胞接着ブロッキングキット —ECM細胞接着アレイキット | Chemicon International | ECM540 | |
| Disposable lab equipment | |||
| >flexible plastic support —ポリアクリルアミドゲル用GelBond PAGフィルム | GEヘルスケアバイオサイエンス | 309819 | |
| ガラスプレート | スランピー GBS4100SFSL | ||
| 50mlコニカルチューブ | フィッシャーサイエンティフィック | 3181345107 | |
| 15mlコニカルチューブ | ファルコン | 352097 | |
| マイクロ遠心チューブ | フィッシャーサイエンティフィック | 2ml:02681258 | |
| 96ウェルプレート(平底) | フィッシャーサイエンティフィック | 12565501 | |
| 使い捨てピペット(1 ml、2 ml, 5 ml、10 ml, 25 ミリリットル、50 ml) | フィッシャーサイエンティフィック | 1ml:13-678-11B、2 ml:05214038、5 ml(ファルコン):357529、10 ml:13-678-11E、25 ML:13-678-11、50 ml:13-678-11F | |
| ガラストランスファーピペットフィ | ッシャーサイエンティフィック | 5 3/4 ":1367820A、9":136786B | |
| ピペットチップ(1-200 μl, 101-1000 μl) | フィッシャーサイエンティフィック | 2707509 | |
| プラスチック標準使い捨てトランスファーピペットフィ | ッシャーサイエンティフィック | 13-711-9D | |
| パラフィルム | パラフィルム | PM992 | |
| パウダーフリー検査用手袋 | クエスト | 92897 | |
| シリコーンスペーサー—シリコンシート 厚さ0.5mm/13cm x 18cm | Grace Bio-Labs | JTR-S-0.5< | |
| 軽くて蛍光顕微鏡 (Axiovert 200M) | ツァイス | 3820005619 | |
| 顕微鏡ソフトウェア | Zeiss | AxioVision Rel. 4.8.2 | |
| UVオーブン | UVITRON | UV1080 | |
| 真空チャンバー/デガッサー | BelArt | 999320237 | |
| デガッサー用真空ポンプ | KNFラボ | 5097482 | |
| 組織培養フード | NUAIRE | NU-425-600 | |
| ケミカルヒュームフード | KEWAUNEE | 99151 | |
| 倒立顕微鏡(アクシボレート25) | ツァイス | 663526 | |
| インキュベーター | NUAIRE NU-8500 | ||
| ピペットエイド | ドラモンドサイエンティフィック株式会社 | P-76864 | |
| 血球計算盤 | Bright-Line | 383684 | |
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