本研究では、マイクロ流体系における直流(DC)パルス刺激によってのみ誘導される神経幹および前駆細胞(NPC)の分化に関するプロトコルを提示する。
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本研究では、マイクロ流体系における直流(DC)パルス刺激によってのみ誘導される神経幹および前駆細胞(NPC)の分化に関するプロトコルを提示する。
生理的電界(EF)は、細胞の移動、分化、分裂、死に重要な役割を果たしています。本論文では、顕微鏡を用いた長期細胞分化研究に用いたマイクロ流体細胞培養システムについて述べている。マイクロ流体システムは、光学的に透明な電気戦術チップ、透明なインジウムスズ酸化物(ITO)ヒーター、培養メディア充填ポンプ、電力供給、高周波パワーアンプ、EFマルチプレクサ、プログラマブルX-Y-Z電動ステージ、およびデジタルカメラを搭載した逆位相対向顕微鏡の主要コンポーネントで構成されています。マイクロ流体システムは、全体的な実験のセットアップを簡素化し、さらに試薬とサンプルの消費を簡素化する上で有益です。この研究は、直流(DC)パルス刺激によって誘導される神経幹および前駆細胞(NPC)の分化を伴う。幹細胞維持培地では、マウスNPC(mNPC)は、DCパルス刺激後にニューロン、アストロサイト、オリゴデンドロサイトに分化した。この結果は、単純なDCパルス治療がmNPCの運命を制御し、神経系障害の治療戦略を開発するために使用できることを示唆している。このシステムは、複数のチャネルでの細胞培養、長期EF刺激、細胞形態観察、および自動タイムラプス画像取得に使用できます。このマイクロ流体システムは、必要な実験時間を短縮するだけでなく、微小環境の制御精度を向上させます。
神経前駆細胞(NPC、神経幹および前駆細胞とも呼ばれる)は、神経変性治療戦略1の有望な候補となり得る。未分化NPCは自己再生能力、多効力、増殖能力2,3を有する。以前の研究では、細胞外マトリックスと分子メディエーターがNPCの分化を調節することが報告されています。表皮成長因子(EGF)及び塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)はNPC増殖を促進し、従って未分化状態を維持する4。
これまでの研究では、電気刺激は、除算5、移動6、7、8、分化1、9、10、および細胞死11のような細胞生理学的活動を調節することができるという報告がある。電気分野(EF)は、中枢神経系の発達12,13,14の発達と再生において重要な役割を果たす。2009年から2019年にかけて、この研究室は、マイクロ流体システム1、6、7、8、15、16、17におけるEFの適用に対する細胞応答を調査した。マルチチャネル、光学的に透明な電気戦術(MOE)チップは、共焦点顕微鏡用の免疫蛍光染色に適するように設計された。このチップは、高い光学透過性と耐久性を有し、1回の研究で3つの独立した刺激実験といくつかの免疫染色条件の同時実施を可能にした。マイクロ流体システムは、全体的な実験のセットアップを簡素化し、さらに試薬とサンプルの消費を簡素化する上で有益です。本論文では、長期細胞分化研究に用いたマイクロ流体細胞培養システムの開発について述べた。
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1. MOEチップの設計と製作
2. 細胞培養領域の基質にポリL-リジン(PLL)をコーティング
)。
)。3. 塩橋網の整備

)。4. mNPCの準備
)。DCパルス刺激用マイクロ流体システムのセットアップ (図6)
6. パルスDC刺激後のmNPCの免疫蛍光アッセイ
注:このステップでは、すべての試薬は、注射器ポンプを使用して媒体の入口を介してポンプされます。
7. 画像解析とデータ処理
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MOE チップの詳細な構成を図 1に示します。マイクロ流体チップは、実験用セットアップサイズ、サンプル量、試薬量を削減するための有益なアプローチを提供します。MOEチップは、単独の研究で3つの独立したEF刺激実験と複数の免疫染色条件を同時に行うよう設計された(図3)。また、高い光学透過性を有するMOEチップは、共焦点顕微鏡検査に適しています。MOEチップはまた、異なる細胞培養条件(例えば、複数のEF刺激、複数の薬物、異なるコーティング基材、複数の一連の細胞)の効果を1回の実験で同時に調査するように設計されている。
mNPCは、方形波DCパルス(100Hzの周波数でマグニチュード300mV/mm)にさらされた。DCパルス刺激を48時間行った。分化した細胞を、Tuj1(ニューロン特異的III型βチューブリン)、グリア性フィブリリン酸性タン...
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MOEチップの製造中、アダプターは高速作用性シアノアクリレート接着剤でMOEチップのレイヤ1に取り付けられます。接着剤は、アダプターの4つのコーナーに適用され、その後、圧力は、アダプターの上に均等に適用されます。接着剤の完全な重合を確実にするために接着剤の過剰な量を避ける必要があります。さらに、完成したMOEチップアセンブリは真空チャンバ内でインキュベートされます。このステップはPMMA層、両面テープおよびカバーガラス間の気泡を取り除くのに役立つ。
電極材料の選択は、培地中に豊富に存在する塩化物イオンが細胞培養領域を流れる電解物であるという事実に基づいている。EF刺激実験の間、電極の周囲のpHは一定のままでした。電極材料として白金(Pt)を用いたより簡単な構成は、水を電解し、正極と負極で水素イオン(H+)および水酸化物イオン(OH-)を生成し、それぞれ培養領域におけるpH変化を誘発する。Pt電極の使用を避けることは、EF刺激実験中のpH変化の問題を回避する。
塩橋網の準備中に、熱いア...
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著者らは開示するものは何もない。
著者らは、シンニカ医教アカデミー生物医学研究所の唐K.唐教授に対し、マウス神経幹細胞および前駆細胞(mNPC)の提供に協力してくれたことに感謝している。著者らはまた、mNCCの差別化に関する貴重な議論をした唐K.唐教授とインシャン・リー氏に感謝する。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 1 mm PMMA基板(レイヤー1-3) | BHT | K2R20 | メチルメタクリレート(PMMA)、http://www.bothharvest.com/zh-tw/product-421076/Optical-PMMA-Non-Coated-BHT-K2Rxx-xx=-thickness-choices.html |
| 15 mLプラスチックチューブ | Protech Technology Enterprise Co., Ltd | CT-15-PL-TW | キャップ付き円錐底チューブ、組み立て済み、滅菌済み |
| 3 mLシリンジ | テルモ | DVR-3413 | 3mL経口注射器 針なし |
| 3mm 光学グレード PMMA(レイヤー5) | CHI MEI Corporation | ACRYPOLY PMMAシート | 光学グレードPMMA |
| 3方向ストップコック | ニプロ | NCN-3L | 滅菌使い捨て3方向ストップコック |
| 5mL注射器 | テルモ | DVR-3410 | 5mL 注射器・針なし |
| Dong Zhong Co., Ltd. | カスタマイズされた | PMMAアダプター | |
| アガロース | Sigma-Aldrich | A9414 | アガロース、低ゲル化温度 |
| Amplifier | A.A. Lab Systems Ltd | A-304 | 高電圧アンプ |
| AutoCAD ソフトウェア | Autodesk | 教育版 | 製図 |
| B-27 サプリメント | Gibco | 12587-010 | B-27 サプリメント (50x)、ビタミン A |
| を差し引いたもの塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF) | Peprotech | AF-100-18B | また、組換えヒトFGFと呼ばれる-塩基性 |
| ブラックラバー栓 | テルモ | DVR-3413 | 3 mL 経口注射器から、針なし |
| 牛血清アルブミン (BSA) | Sigma-Aldrich | B4287 | ブロッキング試薬 |
| 遠心分離機 | HSIANGTAI | CV2060 | 遠心分離機 |
| CO2 レーザー スクライバー | Laser Tools and Technics Corp. | ILS-II | http://www.lttcorp.com/index.htm |
| コーンコネクタ | IDEX Health &科学 | F-120X | ワンピースフィンガータイト10-32コーン、1/16 "ODナチュラル |
| コーンルアー | アダプターIDEX健康&用Science | P-659 | ルアーアダプター 10-32 メス - メス ルアー、PEEK |
| 共焦点蛍光顕微鏡 | ライカ マイクロシステムズ | TCS SP5 | ライカ TCS SP5 ユーザーマニュアル、http://www3.unifr.ch/bioimage/wp-content/uploads/2013/10/User-Manual_TCS_SP5_V02_EN.pdf |
| デジタルカメラ | OLYMPUS | E-330 | 自動タイムラプス画像取得 |
| デジタルオシロスコープ | テクトロニクス | TDS2024 | 電子回路またはコンポーネント内の電圧または電流信号を経時的に測定し、振幅と周波数を表示します。 |
| 両面テープ | 3M | PET 8018 | |
| http://en.thd.com.tw/ Dulbecco' から購入修正されたイーグル」S medium/Ham's nutrient mixture F-12 (DMEM/F12) | Gibco | 12400024 | DMEM/F-12, powder, HEPES |
| Dulbecco's phosphate-buffered saline (DPBS) | Gibco | 21600010 | DPBS, powder, no calcium, no magnesium |
| EF multiplexer | Asiatic Sky Co., Ltd. | カスタマイズ | 個々のチャネルの電流をモニターし、制御する |
| 上皮成長因子(EGF) | Peprotech | AF-100-15 | また、組換えの人間EGF |
| と呼ばれる 速効性シアノアクリレート接着剤 | 3M | 7004T | 強度瞬間接着剤 (液体) |
| フラットボトム コネクタ | IDEX Health &科学 | P-206 | フランジレスオスナットデルリン、1 / 4-28平底、1/16 "ODブルー |
| 機能発電機 | Agilent Technologies | 33120A | 高性能15MHz合成 関数ジェネレータ 任意波形機能内蔵 |
| ヤギ抗マウス IgG H&L (Alexa Fluor 488) | Abcam | ab150117 | ヤギ抗マウス IgG H&L(Alexa Fluor 488)は、 |
| ヤギ抗ウサギIgG H&を事前に吸着しました。L (Alexa Fluor 555) | Abcam | ab150086 | ウサギIgGに対するヤギポリクローナル二次抗体 - H&L (Alexa Fluor 555), preadsorbed |
| Hoechst 33342 | Invitrogen | H3570 | 核染色 |
| ImageJ software | National Institutes of Health | 1.48v | 蛍光画像の解析 |
| インジウム–錫–酸化物(ITO)ガラス | メルク | 300739 | ITOヒーター用 |
| 倒立位相差顕微鏡 | オリンパス | CKX41 | 細胞形態観察用 |
| K型熱電対 | Tecpel | TPK-02A | 温度 熱電対 |
| ルアーアダプター | IDEX Health &Science | P618-01 | ルアーアダプター メス ルアー - 1/4-28 オス ポリプロピレン |
| ルアーロックシリンジ | テルモ | DVR-3413 | 寒天塩ブリッジ用 |
| マウス 抗 GFAP | eBioscience | 14-9892 | アストロサイトマーカー |
| オリゴデンドロサイト マーカー O4 抗体 | R&Dシステム | MAB1326 | オリゴデンドロサイトマーカー |
| パラホルムアルデヒド(PFA) | Sigma-Aldrich | P6148 | 固定 薬剤 |
| リン酸緩衝生理食塩水(PBS) | ベーシックライフ | BL2651 | 洗浄液 |
| ポリ-L-リジン(PLL) | SIGMA | P4707 | コーティング液 |
| 精密カバーガラス 厚さ No.1.5H | マリエンフェルド | 107242 | https://www.marienfeld-superior.com/precision-cover-glasses-thickness-no-1-5h-tol-5-m.html |
| プログラマブルX-Y-Z電動ステージ | タンリアンInc | Customized | http://www.tanlian.tw/ndex.files/motort.htm |
| Proportionalから購入しました。積分–デリバティブ(PID)コントローラ | 東邦電子 | TTM-J4-R-AB | 温度コントローラ |
| PTFEチューブ | Professional Plastics Inc. 台湾支店 | 外径 1/16インチ | 白半透明 PTFEチューブ |
| ウサギ anti-Tuj1 | Abcam | ab18207 | ニューロンマーカー |
| シリンジポンプ | New Era Systems Inc | NE-1000 | NE-1000 NE-1000 プログラム可能なシングルシリンジポンプ |
| TFD4洗剤 | FRANKLAB | TFD4 | カバーガラスクリーナー |
| サーマルボンダー | クアンミンテック株式会社 | カスタマイズ | |
| http://kmtco.com.tw/ Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | 透過処理溶液 |
| 超音波洗浄機 | LEO | LEO-300S | 超音波洗浄 |
| 機 真空チャンバー | DENG YNG INSTRUMENTS CO., LTD. | DOV-30 | 真空乾燥オーブン |
| ホワイトフィンガータイトプラグ | IDEXヘルス&サイエンス | P-316 | 1/4-28 平底 https://www.idex-hs.com/store/fluidics/fluidic-connections/plug-teflonr-pfa-1-4-28-flat-bottom.html |
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