2015年12月3日
移動能力は、間葉系間質細胞(MSC)を含む多くの異なる細胞タイプの重要な機能です。しかし、被害後の回遊能力の変化を定量化することは困難です。このプロトコルは、損傷後のMSC遊走能力の変化を定量化するために厳密な統計を使用する、容易に適応可能な遊走アッセイを説明しています。
このアッセイの全体的な目標は、可溶性タバコの煙抽出物による損傷後の肺間葉系間質細胞の遊走能力の変化を検出することです。この方法は、肺再生生物学の分野における重要な疑問、例えば、肺前駆細胞の遊走能力をどのように改善して肺の修復を助けることができるかなど、その答えとして使用することができます。この技術の主な利点は、細胞移動の定量測定を改善しながら、経済的に実行でき、カスタマイズも容易であるように最適化されていることです。
このデモンストレーションでは、スクラッチアッセイを使用して、マウスの肺間葉系間質細胞(MSC)の遊走能力を定量化します。可溶性タバコの煙抽出物に曝露した後、MSCは60ミリメートルプレート上の完全な培地で成長し、プロトコルテキストに記載されているように損傷を受けます。適切なコンフルエンスは、イメージングソフトウェアがスクラッチの境界を正しく識別できるようにするため、スクラッチアッセイにとって重要です。
この例は、無菌環境での引っ掻き傷に適した 95% 合流点の MSC を示しています。損傷したMSCのプレートから蓋を取り外し、プレートの上部の縁に滅菌したプラスチック定規などのまっすぐな端を置きます。ストレートエッジは、プレートを後でイメージングのために顕微鏡ステージに配置するときに、プレートに必要な回転調整の量を最小限に抑えます。
メディアを取り外さずに、滅菌ストレートエッジでガイドされた滅菌済み200マイクロリットルピペットチップを使用して、プレート全体に約5mm間隔、長さ50mmの4つの平行な引っかき傷を作ります。60ミリメートルプレートに複数のスクラッチを生成しても、MSCの細胞遊走に影響を与えるような微小環境は変化しませんが、他の細胞タイプでは考慮すべき点となる可能性があります。メディアを吸引し、2ミリリットルの予温済みコンプリートメディアでプレートをやさしく洗浄します。
これにより、スクラッチの中心に細胞が付着するのを防ぎ、スクラッチによってほぐれた細胞を取り除きます。滅菌済みの油性マーカーラベルを使用して、イメージングを妨げない場所でプレートの下側に1〜4の傷を付け、4ミリリットルの新鮮な完全なメディアと交換します。各スクラッチの初期画像は、スクラッチ幅にばらつきがある可能性があるため、移行の前後で同じスクラッチの画像を比較することが重要であるため、取得する必要があります。
スクラッチアッセイを複数のプレートで実施する場合は、次のプレートにスクラッチを作成する前に、1つのプレート上のすべてのスクラッチの初期画像を撮影することをお勧めします。カメラ付きの倒立位相差顕微鏡を使用して、分析に必要な画像を取得します。培養プレートを顕微鏡に置き、低電力対物レンズを使用して傷を見つけます。
ナンバーワン。スクラッチが画面上に完全に水平に表示され、スクラッチが完全に水平になり、視野の中央に保持され、スクラッチの長さの90%を囲むために必要な数の画像を取得することが不可欠です。スクラッチの異なる部分から画像を取得し、画像間に重ならないようにします。
スクラッチの長さの最初と最後の5%から画像を撮らないでください、なぜなら培養皿の端で光が過度に露出し、画像を分析できなくなるからです。画像を最初から保存し、フォルダに番号を付けます。スクラッチ 2、3、4 の画像を同じ方法で取得し、各スクラッチの画像を別々のフォルダに保存します。
この最初のイメージングの直後にプレートをインキュベーターに戻します。このアッセイを開始する前に、細胞を4〜7時間移動させます。Image Jソフトウェアをダウンロードし、創傷治癒ツールプラグインをインストールします。
画像Jで画像ファイルを開き、[処理]をクリックしてエッジを見つけ、創傷治癒ツールの傷を囲む細胞を強調表示します。スクラッチ領域を計算するには、[画像調整]と[色のしきい値]をクリックし、[しきい値の色]というラベルの付いたドロップダウンメニューで、色しきい値メニュー内の値をBNWに変更します。下部のスライダーを完全に右に動かして画像を完全に黒にしてから、上部のスライダーを調整して、スクラッチとセルの前面の間に最大のコントラストを生成します。
上部の明るさスライダーを左から右にゆっくりと調整して、画像に傷の輪郭がきれいに表示されるようにします。スクラッチのエッジが特定されたら、[その他のツール] をクリックします。画像Jツールバーで、ドロップダウンメニューからMRI創傷治癒ツールを選択し、Mボタンを押してスクラッチ領域を強調表示し、計算された領域を出力します。
結果のポップアウトウィンドウで、結果ウィンドウのすべての数値をコピーして Excel スプレッドシートに貼り付けます。個々の傷からデータを分離するようにしてください。細胞が4〜7時間移動した後、各プレート上の細胞が移動するのに等しい時間を持つように、引っかき傷の画像取得手順を繰り返します。
細胞は、温度とpHの変化に対する感度に応じて、複数の時点でイメージングできます。次に、最終的なスクラッチ画像は、最初のスクラッチ画像で示されたのと同じ方法で画像Jを使用して分析されます。スクラッチ領域は、移行を定量化するために計算することもできます。
コンフルエンスは、スクラッチアッセイの成功に不可欠です。95%の合流点でのマウス肺MSCの成功したスクラッチがここに示されている。対照的に、70% の合流点はスクラッチを成功させるには低すぎ、誤った境界を生成する可能性があります。
これらは、イメージングソフトウェアによって定義された対応するスクラッチ領域境界を持つ代表的な移行前および移行後の元の画像です。これらのグラフは、0%または4%のタバコ煙抽出物への曝露を伴う移動前または移動後の95%合流点でマウス肺MSCのプレート全体で行われた4つの引っかき傷のそれぞれについて、ピクセル単位で計算された平均スクラッチ面積を示しています。計算された引っかき傷面積の平均変化の比較により、4%タバコの煙抽出物への曝露後のマウス肺MSCの移動が少ないことが明らかになりました。
この手順を試行する際には、作業していた特定の細胞タイプに対して細胞のコンフルエンスを最適化し、慎重に監視し、スクラッチの生成を練習して、スクラッチが可能な限り均一になるようにすることを忘れないでください。この手順に続いて、免疫組織化学などの他の手法を実行して、細胞遊走に影響を与える可能性のある変化やタンパク質発現に関する追加の質問に答えることができます。
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この記事では、可溶性タバコ煙抽出物にさらされた後の肺間葉系間葉細胞(MSC)の移動能力の変化を定量化するために設計された移行アッセイを紹介します。この方法は、より良い定量的測定を可能にしながら、経済的でカスタマイズ可能な方法で最適化されています。
Quantifying mesenchymal stromal cell migration is critical for evaluating regenerative potential in lung repair strategies. This optimized scratch assay provides reproducible, image-based quantification to de-risk target validation in pulmonary fibrosis and COPD therapeutic development. The method supports mechanistic screening of environmental stressors on stromal cell function, enabling data-driven go/no-go decisions in early discovery.
This assay fits within the discovery continuum from target validation through lead identification to preclinical efficacy screening, particularly for pulmonary regenerative therapies.