多細胞生物では、分泌された可溶性因子がパラクリンシグナル伝達の結果として異なる細胞タイプからの応答を誘発します。インサート共培養システムは、細胞間接触がない場合に分泌された可溶性因子によって媒介される変化を評価する簡単な方法を提供します。
方法論記事
多細胞生物では、分泌された可溶性因子がパラクリンシグナル伝達の結果として異なる細胞タイプからの応答を誘発します。インサート共培養システムは、細胞間接触がない場合に分泌された可溶性因子によって媒介される変化を評価する簡単な方法を提供します。
細胞応答の変更における分泌可溶性因子の役割は、すべての組織とシステムの研究において繰り返されるテーマです。多細胞生物を構成するいくつかの細胞サブタイプ間の非常に複雑な関係を解明するために、研究者が単一細胞集団の詳細な理解を得るのに役立つin vitro技術が開発されました。これらの技術の1つは、分泌された可溶性因子を拡散させる透過性メンブレンを備えたインサートを使用する。したがって、インサートで増殖した細胞の集団を、細胞間接触がない場合のパラクリンシグナル伝達後の細胞変化を評価するために、異なる細胞タイプを含むウェルまたはディッシュで共培養することができる。このようなインサート共培養システムは、他の共培養技術に比べて、双方向シグナル伝達、保存された細胞極性、および細胞変化の集団特異的な検出など、さまざまな利点を提供します。これらの共培養システムは、炎症、がん、血管新生、分化の分野で利用されるだけでなく、中枢神経系に存在するさまざまな細胞サブタイプ間に存在する複雑な関係の研究、特に神経炎症の文脈において最も重要です。この記事では、インサート共培養システムを使用して分泌された可溶性因子によって媒介される細胞の変化を評価するための実験を設定するための一般的な方法論的ガイドラインを提供します。さらに、リポ多糖で活性化されたN9ミクログリアがニューロンPC12細胞に分泌するサイトカインの神経炎症効果を測定するための特定のプロトコルが詳細に説明され、インサート共培養の方法論を具体的に理解することができます。
in vitroでの組織、器官またはシステムの研究では、多細胞生物を構成するいくつかの細胞のサブタイプの間に存在する非常に複雑な関係を簡略化しようとする試みです。実際、in vitro研究により、単一の細胞集団の詳細な理解を獲得することを可能にします。 1)細胞間相互作用を低減し、かつ容易に細胞環境を操作する2)能力:二つの主要なインビトロ実験で行う利点があります。したがって、これらの2つの利点が、科学者は、生物全体に外因性の影響の結果を調節する能力をもたらす、 インビボで特定の細胞型の挙動を予測することができています。その意味で、in vitroでの細胞培養は、多くの場合、基礎および応用生命科学を結ぶブリッジとして動作します。それにもかかわらず、in vitroでの作業のいくつかの欠点もありますが、最も重要なのは、特定の予約は、生理的に住むことがされていること観察された表現型のアルの関連性。実際には、単一の細胞型は、容器内で成長させた場合、培養物は、様々な程度に、失う、他の細胞型、組織および起源の生物、およびアンカー内から体液環境への貢献との細胞間接続細胞機能のために、時には重要な特定の三次元構造を維持することを可能にし、組織。
細胞間の関係の問題は、混合培養技術の開発によって対処されてきました。この方法では、2つ以上の細胞集団は、同一の培養容器中で一緒に増殖させます。しかし、これらの混合培養物は、重要な不具合を負うものとします。一方で、いくつかの細胞サブタイプは、物理的起源の組織で互いに相互作用しないと分泌可溶性因子と近くの受容体によって持続的なパラクリン通信のみに依存しています。これは、近位のサイトカインシグナル伝達に依存するいくつかの炎症過程の場合です。混合Cでultures、物理的な相互作用は不可避であり、それが不可能変更された結果を得ることができ、細胞 - 細胞接触の不在下でパラクリン通信を研究することを可能にします。一方、混合集団内の細胞特異的な解釈を達成することはかなりの結果に影響を与える可能性があり、過酷な分離技術を使用せずに実現不可能となります。
これらの重要な問題を解決するために、馴化培地の使用は、区画の文化とパラクリンシグナル伝達の研究を可能にする技術として開発されてきました。この方法は、細胞の他の集団を含むウェルに、従って培地馴化名前、一つの細胞型の上清の転送を必要とします。しかし、重要な欠点は短命分子が細胞の第二集団のウェルに転送する馴化培地中で十分に長く生存しないということです。でも寿命の長い分子が大きく拡散による時間をかけて希釈されます。さらに、両方のセル集団は一方向のみパラクリン通信ではなく、アクティブな双方向通信に参加しています。これは、 生体内に存在したように正確な多の関係を再作成に不可欠であるフィードバックシグナル伝達の欠如につながります。
結果として、より良いインビトロ細胞環境におけるインビボ条件で原稿をシミュレートする必要性によって駆動される、細胞培養技術におけるいくつかの進歩が長年にわたって達成されました。最も重要な進歩の一つは、1953年にGrobsteinによって初めて使用される細胞培養物を区画化するための微多孔膜と通気性支持体の使用であった1。このような透過性の支持体は、多数の細胞型に対応するために、使用することが長年にわたって調整されています複数の異なるアプリケーションインチ今日では、これらの支持体は、マルチウェル組織培養プレートまたはcircuのウェルに載るように設計されているように、中空のインサートを存在しますLAR料理。ウェルまたはディッシュが自分の体液性の環境( 図1)上の細胞の二つの異なる集団の寄与を研究することができ、他の細胞集団が含まれているのに対し、共培養系では、インサートは、1セルタイプが含まれています。その結果、(頂端分泌または信号受信対側底)の細胞極性は、このように、インサート共培養システムを混合培養し、馴化培地技術より重要な利点を付与する、保存されています。膜材料のいくつかの種類は、ポリエステル(PET)、ポリカーボネート(PC)またはコラーゲンコートポリテトラフルオロエチレン(PTFE)が最も一般的なもので入手可能であり、それらは0.4ミクロンから12.0ミクロンの範囲の異なる細孔サイズで存在します。材料および細孔サイズのこれらの種類は、これらに限定されない使用し、以下のためのさまざまなレベルで、それらを実用的に光学特性、膜の厚さと細胞接着に関連する変数の機能を発揮するインサートのスペクトルを提供します。
-studying透過膜を介して、走化性アッセイによる細胞分化、胚発生、腫瘍転移および創傷修復。
透過性の支持体上で培養上皮細胞または内皮単層を通ってそれらの輸送を評価することによって、薬剤の浸透を-evaluating、と。
-performing細胞の共培養は、細胞 - 細胞接触の非存在下で分泌された可溶性因子によって誘導される細胞挙動の変調を分析します。
この論文の目的は、インサート共培養系を用いて、細胞 - 細胞接触の非存在下で分泌された可溶性因子によって媒介される細胞の変化を評価することで、上述した第三の機能を果たすために、一般的な方法論のガイドラインを記述することです。研究のいくつかの異なるフィールドは、細胞の集団に分泌された可溶性因子の影響に関連した質問に答えるために、インサート共培養システムを利用します。実際、さまざまなレベルで細胞の挙動を調節パラクリンシグナル伝達は、全ての組織において適切ですインサート共培養システムを持つシステムでは、これらの分野の進歩を確保するために欠かせません。逆に、そのシグナル伝達を確認することができるインサートの使用は、直接細胞 - 細胞接触によってではなく、分泌された因子によるものです。インサートの最も重要な用途の一つは、炎症の研究分泌されるサイトカインの効果は、免疫の種々の細胞の選手で評価され2-14です。特に、中枢神経系(CNS)の炎症の研究は大きく、より良い神経炎症15-21を駆動におけるニューロンとミクログリアの明確なパラクリン役割を定義することができましたインサート共培養研究から利益を得ています。これらのシステムはまた、炎症誘発因子22〜26の分泌を低減または阻害する能力に依存している分子の抗炎症の可能性を研究するために考案されました。血管新生32-34のメカニズムとinflammati特に癌27-31に関連する研究、腫瘍形成における35-42に、また挿入共培養システムから利益を得ます。また、可溶性因子は、分化を駆動プロセスで最も重要であり、いくつかの研究は、その特定のフィールド43-50で質問に答えるためにインサートを使用しています。 CNSにおいて、神経組織は、非常に限られた再生能力を有しているように見て、neurotrophism及び神経保護の研究は基本的であり、広く共培養システム51-56における幹細胞の使用によって保証されています。また、インサートはまた、腎臓57,58、内皮相互作用及び血管新生59-62、63-65シグナル伝達、アポトーシス、肥満やメタボリックシンドローム22,23,66-67の炎症、内耳有毛細胞の保護といったさまざまな分野で利用されています68,69、さらには菌の病原性70,71と寄生虫72,73インチ
この記事では、experimを設定するために一般的な方法論的なガイドラインを提供していますインサート共培養系を用いて、分泌された可溶性因子によって媒介される細胞の変化を評価した図でENT。特に、我々は神経細胞の共培養し、神経炎症過程を研究する上でのそれらの使用上の注意を焦点を当てます。パイロットに可能に挿入された実験の非常に広大なスペクトルを考えると、この細胞培養技術のあらゆる側面をカバーするために耐え難いです。一例として、特定のプロトコルは、インサート共培養方法の具体的な理解を提供し、詳細に説明するリポ多糖(LPS)によって分泌されるサイトカインの効果は神経PC12細胞上N9ミクログリアを付活測定します。
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NB:哺乳動物細胞培養のために必要に応じて、以下のステップの各々は、層流フード内で無菌条件下で実施すべきです。また、最適な滅菌細胞培養のための一般的なガイドラインは、適用例 、ヒントいつでも彼らは、交差汚染につながる時間細胞の量を減らすことができるの破棄正しく、メディア全体の変更を行うことなく、静かにすべての攪拌時に空気にさらされていますその均質なピペッティングなどを確保するために細胞懸濁液はまた、インサートは特別な処理を必要とするプラスチック製品の一種です。インサートが操作されたときにまず、簡単に涙ため、実験を危険にさらす可能性が脆弱な膜を、触れないように注意してください。膜を穿孔または接着細胞を解離の危険性があるとしても、細胞培養培地の真空吸引を行うためには適していません。次に、インサートは、マルチウェル組織培養プレートに緩くハングし、したがって、注意が時カ月使用しなければなりませんプラスチック製品をヴィングまたは接着細胞を解離避けるためにピペッティングするとき。大細孔サイズのインサートを使用する場合に加えて、細胞培養培地は、したがって、しばしば液体のレベルを監視することが重要であり、膜を通って浸透し、可能性があります。最後に、以下のプロトコルは、接着細胞用に設計されており、浮遊細胞に適したものにするために若干の変更を必要としていることに注意してください。
インサート共培養実験を行うための1.一般的なガイドライン
2.例:神経PC12細胞にLPS活性化N9ミクログリアによって分泌されるサイトカインの効果を測定します
注:以下の手順はよく特定のフラスコ、皿のサイズのために設計されています。しかし、このプロトコルは任意のプラスチック製品の寸法に合わせてカスタマイズすることができます。メディアや組成の材料表を参照してください。
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インサート共培養システムの使用は、CNSの異なる細胞プレイヤー間パラクリン関係を披露神経炎症プロセスの研究に特に適切です。 CNSにおける免疫は彼らの安静分岐した状態( 図2A)でその環境を監視し、検知乱れが可能であるミクログリアと呼ばれる常駐細胞によって主に達成される可能性がトラブルの適切な神経機能76-78のために必要な非常に貴重な恒常性。ミクログリアの活性化、アメーバ状の形状( 図2B)の採用を特徴とした細胞集団の増殖は、サイトカインなどの炎症誘発性メディエーターの放出が続く、小膠細胞( 図3)と呼ばれるが、神経炎症79の主側面を構成します。サイトカイン放出は、有害な攻撃に対してニューロンを保護する崇高な目的を果たすとCLOSですエリー監視しました。神経炎症は、この厳格な制御をエスケープするときしかし、それは破壊的な性質を採用し、真剣にCNSを傷つけることがあります。神経組織は非常に限られた再生能力を持っている限りは、CN...
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任意の挿入共培養系の実験の最も重要なステップは、実際に使用するための適切な挿入を選択する際に宿ります。孔径及び膜材料が播種される細胞の種類および実験の目的を考慮し忘れることなく、十分な考慮しなければなりません。例えば、走化性アッセイは、細胞 - 細胞接触の非存在下で分泌された可溶性因子によって誘導される細胞挙動の変調を分析するために細胞共培養物よりも膜の同じタイプを使用することができます。細胞遊走および細胞 - 細胞接触を防止するために、細胞遊走を可能にするために、前者のために大きいもの、後者のために小さいもの:しかし、実験の両方のタイプは、異なる孔サイズを必要とします。細胞間接触の不在下で分泌された可溶性因子によって媒介される細胞の変化を評価するために、彼らはタンパク質のような大きな分子、を可能として、0.4ミクロンまたは3ミクロンの孔サイズは、通常は適切である、やってからほとんどの細胞を横切るが、防止しますそう。膜材料は、大部分の細胞型および細胞培養プロトコルの終了時に使用される技術に依存します。彼らは明確であるが、コラーゲンサポートは、治療するために必要な接着細胞のための問題になることができ、コーティングされていないように簡単に説...
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著者らは開示するものは何もない。
この作業は、MGMに対するカナダの自然科学工学研究評議会(NSERC)の助成金によって資金提供されました。JRはNSERC-Vanierの学生フェローです。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| RPMI-1640 ミディアム | シグマ | R8755 | ウォーム 37 °;使用前のCウォーターバス |
| ダルベッコ 'のモディファイドイーグル」s ミディアム/ニュートリエント混合物 F-12 ハム | シグマ | D6421 | ウォーム 37 °使用前にCウォーターバスは、0.365 gm / L L-グルタミン |
| 馬血清 | ATCC | 30-2040 | 37 >Cウォーターバス使用前の |
| ウシ胎児血清 | MultiCell | 80350 | 37°Cで温めます。マウス |
| シグマ | N0513 | からの神経成長因子-7S | 凍結乾燥粉末を緩衝生理食塩水または0.1&ndashを含む組織培養培地の溶液に再構成します。1.0%ウシ血清アルブミンまたは1-10%血清 |
| トリプシン-EDTA溶液 | シグマ | T3924 | 37°C;Cウォーターバス使用前の |
| リポ多糖類から 大腸菌 055:B5 | Sigma | L2880 | 24 |
| ウェルプレート用毒性細胞培養インサート | BD Falcon | 353095 | 0.4 μm 細孔 |
| 24ウェルプレート | TrueLine | TR5002 | 使用前にコラーゲンをコーティング |
| ルーチンPC12細胞培養培地 | ルーチンN9細胞培養培地 | ||
| - 85% RPMIミディアム | - 90% DMEM-F12 ミディアム | ||
| - 10%熱不活化ウマ血清 | - 10%熱不活化ウマ血清 | ||
| - 5%熱不活性化ウシ胎児血清 | |||
| PC12分化培地 | N9治療培地 | ||
| - 99% RPMIミディアム | - 99% DMEM-F12 ミディアム | ||
| - 1%熱不活化ウシ胎児血清 | - 1%熱不活化ウシ胎児血清 | ||
| - 50 ng / mL神経成長因子 | |||
| PC12治療培地 | |||
| - 99% RPMIミディアム | |||
| - 1% 熱不活化ウシ胎児血清 |
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