Name: マイクロパターンと定量イメージングを用いた哺乳類細胞の新しい空間組織のマッピング (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-04-30T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 56 s
Description: 学ぶマイクロパターニングと定量イメージングを用いた哺乳類細胞の空間組織化手法。標準的な生物学研究室で実施可能で、細胞パターニングの非ランダムパターンを定量的に解析し、in vitroでin vivoの複雑な環境をモデル化します。

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この作品は、ヘンリー・ウェルカム卿の博士後期フェローシップ(WT100133からG.B.)、ウェルカム・トラスト・シニア・フェローシップ(WT103789AIA to S.L.)、ウェルカム・トラスト博士課程の学生シップ(108906/Z/15/ZからD.W.)によって資金提供されました。また、フォトパターニング技術の適応に関する彼のアドバイスに対して、マヌエル・テリー博士に感謝しています。

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<li>Moir, R. D., Yoon, M., Khuon, S., Goldman, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nuclear+Lamins+a+and+B1%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Cell+Biology%22%5BJournal%5D)">Nuclear Lamins a and B1.</a> The Journal of Cell Biology. 151 (6), 1155-1168 (2000).</li>
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<li>Stegmaier, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-Time+Three-Dimensional+Cell+Segmentation+in+Large-Scale+Microscopy+Data+of+Developing+Embryos%5BTitle%5D)+AND+%22Developmental+Cell%22%5BJournal%5D)">Real-Time Three-Dimensional Cell Segmentation in Large-Scale Microscopy Data of Developing Embryos.</a> Developmental Cell. 36 (2), 225-240 (2016).</li>
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著者は開示するものが何もない

ここでは、細胞培養における新たなパターン化を解析する方法について述べている。セルコロニーの形状とサイズを標準化するために簡略化されたマイクロパターン化アプローチを用い、これらのコロニー内のパターンの検出と定量を可能にする画像解析ツールとRスクリプトを紹介する。
我々が提案するパイプラインは、著者が市販のマイクロパターンを使用して培養条件に焦点を当てた以前に公開された方法31とある程度類似しており、ESCコロニーにおける再生可能な生殖層層形成を得る。インビトロにおける初期の胃発生事象の研究。我々の目的は、細胞の集合的な組織が統計的分析後にのみ明らかになる可能性があるインビトロでのパターン形成の発見のための一般化可能なパイプラインを提供することに焦点を当てています。このため、複数のコロニーに対して3D空間における核位置の正確な識別と解析を可能にする堅牢な画像解析ワークフローを提供します(「パターン検出方法の利点と限界」セクションも参照)。ディスカッション)。また、長期的に市販のソリューションに代わる、より柔軟で安価な代替手段を提供するシンプルな社内マイクロパターニングアプローチを開発することにしました。
最後に、この原稿の改訂中に、Rスクリプトと同様のインビトロでのパターニング分析のための新しいパッケージが32をリリースされたことに注意してください。この新しいパッケージは、高スループットイメージングプラットフォームから得ることができる入力としてセル機能のテーブルを受け入れます。私たちは、プロトコルのステップ7で生成された核機能のテーブルは、この可能性をテストしていませんが、原則としてこの新しいパッケージへの入力として役立つと考えています。
他のセルタイプおよびコロニージオメトリへのメソッドの適応性
我々は、血清の存在下で多能性細胞の培養における中皮転写因子の出現を研究する文脈でこのアプローチを提示する。しかし、この方法は他の細胞型および無血清培養物に容易に適応可能であるが、ECM/ポロクサマー407濃度を最適化する必要があるかもしれない(トラブルシューティングガイドの場合は表1、表2を参照)。この方法はまた、マイクロパターンのより大きいまたは小さいサイズに、およびユーザーの必要性に応じて形状の広い範囲に適応させることができる。ただし、この方法を確立する際には、すべての形状/セル型の組み合わせが最適であるとは考えていないことに注意してください。例えば、mESCは高レベルのE-カドヘリン33,34を発現し、これらの細胞がECMを欠いている領域にまたがる集合的構造を形成することを可能にする。これらのセルは、鋭い角度を持つジオメトリや、パターンに小さな穴を含むジオメトリに厳密に従っていません。例えば、図3Bのリング上で、セルが中央領域を植民地化する過程にあることに注意してください。私たちの手の中で、より小さな中央領域は、mESCがリング状のコロニーを形成することを強制しませんでした。したがって、選択したセルタイプに適した最適なサイズと曲率をテストおよび識別できるようにフォトマスクを設計しながら、形状の多様性を含めることを強くお勧めします。
考慮すべきもう一つの重要な要因は、実験の長さと細胞の増殖速度です。一部の急速に増殖する細胞タイプ(多能性細胞を含む)では、何日もマイクロパターン上の細胞を維持することは困難な場合があります(mESCの場合は3日間が最大です)。また、マイクロパターン上の細胞の播種は、常にすべてのコロニーに最適に発生するとは限らないので、スペアを持つためにコロニーの過剰を播種することをお勧めします。
パターン検出方法の利点と限界
この方法の特に利点の1つは、複数の反復コロニーからの画像解析結果を組み合わせることによって「平均化された」パターンを検出する能力である(図5)。これは、個々のコロニーの検査から明らかでないパターニングイベントを明らかにすることができます。この「平均化」アプローチの欠点は、小さなスポットや狭いストライプなど、特定のタイプの反復パターンを見逃す可能性があることです。しかし、これらのタイプのパターンは、代わりに慎重に選択されたパターンサイズ8の組み合わせで明らかにされてもよい。また、ここで説明する画像解析パイプラインは、単一細胞とコロニー分解能の両方で定量的なデータを提供し、コロニー間変動のレベルを調査したり、複数でネイバー解析を実行したりする可能性を提供します。スケール10.
平均化方法のもう一つの重要な利点は、検出チャネルの利用可能な蛍動管によって制限されることなく、多くのマーカーの優先位置をマッピングする機会を提供することです。実際、ここで示した作品では分化のマーカーが2つだけ利用されていますが、コロニーを標準化し、「平均化」パターンを抽出できるため、異なるコロニーセットの分布マップを順番に比較することが可能になります。マーカーの一般的な空間的関係を明らかにします。
さらに、我々の焦点は分化のマーカーを研究することにあったが、分析方法は核マーカーが利用できる他の生物学的プロセスを研究するために拡張することができる。例えば、蛍光ユビキチン化細胞サイクル指標35(FUCCI)を含む細胞株のマイクロパターン化は、コロニーレベルの幾何学がグループ内の細胞周期事象にどのように影響するかを研究することを可能にするであろう。
今後の方向性
この方法は中程度のスループット画像解析に適していますが、画像取得は現在完全に自動化されていないので、非常に大規模な実験では制限される可能性があります。コロニーの定期的な配置は、単一細胞平均20のために開発されたものと同様に、完全に自動化された取得ルーチンを作成することを可能にする必要があります。しかし、コロニーの画像化に必要なフィールドのサイズが大きく、モザイク化が必要な場合があり、コロニーが3次元であるため、関連するコロニーのみをイメージングすることにより、データセットのサイズと取得時間の両方を短縮することが非常に望ましい。したがって、将来の取り組みは、関連するコロニーを識別し、各サンプルにイメージング座標を適応させる「インテリジェント」顕微鏡の開発に専念する可能性があります。これにより、時間と労力を削減するだけでなく、潜在的なオペレータのバイアスを防ぐことができます。
また、ユーザーが実行する必要があるステップの数を減らすことで、分析パイプラインをより効率的に行うこともできます。パイプライン構築メカニズムを構築し、Rを当社のソフトウェアに直接統合する計画があります(コードリポジトリの問題トラッカー[https://framagit.org/groups/pickcellslab/-/issues]のpickcells-api#3とpickcells-rjava#1も参照してください)。分析手順を完全に自動化すると、時間と労力が削減され、潜在的なユーザー エラーが制限されます。
最後に、我々の分析方法は、細胞パターンの動的性質をまだ完全に捕捉していないことに注意してください。一部の限られた動的情報は、スナップショットイメージ8、10、36の時系列を調べることによって抽出することができる。しかし、パターニングがどのように出現するかをよりよく理解したい場合は、細胞集団の歴史を記録できることが非常に望ましいです。1つの制限は、3D密度の細胞集団における個々の細胞の正確な追跡が依然として非常に困難な課題37であるということです。我々の細胞検出方法は、核エンベロープを使用し、密で重なり合う細胞集団28に特によく行います。核封筒のライブレポーターは、容易に入手可能である28、38およびマイクロパターニング技術の1つの利点は、細胞が長期イメージング中に視野の外に移動するのを防ぐために使用され得る。全体的に見て、最近確立されたツール28、39、40の組み合わせを使用して細胞の自動追跡が達成可能であり、これが根本的な新しい洞察をもたらすべきであると確信しています。自己組織化の原則。

哺乳類系では、パターニングは細胞の集団挙動の緊急特性であり、適切な手がかりが細胞1、2、3、4に提供されれば、パターンはインビトロで形成され得る。5,6.インビトロで自己組織化する細胞の本質的能力を明らかにする1つの方法は、定義された形状とサイズ7、8、9、10のグループ/コロニーを形成するために細胞を強制することです.これを可能にする技術は、マイクロパターニング11である。マイクロパターニングにより、細胞外マトリックス(ECM)分子が表面に堆積する位置を正確に定義することが可能になります。これにより、セルが付着できる場所が決まり、セルが空間的に整理する方法が制御されます。
マイクロパターニングは、多数の用途を持つ技術であり、例えば、マイクロパターニングは、分化12の前に初期条件の標準化を可能にする。重要なことに、マイクロパターン化は細胞コロニーの大きさ、形状、間隔を容易に制御することを可能にし、この特性は、モルフォゲンまたは物理的な手がかりに細胞の集合的応答を尋問することを目的とした実験を考案するために使用することができる7,8,10歳,13歳,14歳,15歳,16歳,17.
いくつかのマイクロパターニング方法が開発されている11.フォトパターニング技術は、おそらく18を確立するための最も簡単な方法です。これらのアプローチはまた、単一細胞18、19、20の形状を制御するために使用することができるので、精度の利点を持っています。しかし、彼らはまた、一般的に標準的な生物学の実験室で容易に利用できないスピンコーター、プラズマ室およびUVO(UV-オゾン)クリーナーを含む高価な専門装置を必要とします。技術の採用を容易にするために、我々はUVOランプだけを必要とするプロトコルを適応させました。私たちは、はさみでカットしたり、所望のフォーマットに穴パンチで切断することができる市販のプラスチックスライドから始まります。
マイクロパターンの重要な有用性の1つは、複数の反復にわたって個々のコロニーを比較するためにコロニーを標準化する能力です。これにより、これらのコロニー内のパターン形成がどの程度再現可能であるかを尋ね、パターニングプロセスの堅牢性に影響を与える因子を探索することができる。重要なのは、複数の標準化されたコロニーにわたる「平均化された」パターンの定量化は、それ以外の場合には明らかでないパターン化プロセスを明らかにすることもできる。標準化されたコロニーのパターニングを定量化できる利点は、理想的には単一細胞レベルでタンパク質発現を正確に測定できることにあります。しかし、マイクロパターン上の細胞は密集していることが多く、高精度でセグメント化することが困難です。また、セルは 2 次元ではなく 3 次元で編成されることが多く、セグメンテーション中に 3 次元 (3D) 情報を検出して保存することは困難です。セルが正常にセグメント化されると、結果のデータセットからパターニング情報を抽出するための計算方法が必要になります。
これらの問題を克服するためにセグメンテーションと画像解析ツールを開発しました。この分析方法は、フリーでオープンソースのソフトウェアのみを使用し、実装するコマンドラインやプログラミングの知識を必要としません。ここでの方法を説明するために、早期分化ブラチュリー(Tbra)21,22のマーカーを自発的に発現するマウス胚性幹(mES)細胞を用いる。明らかな空間配置は視覚的に検出できませんが、この方法はコロニー内のT+細胞の優先的な位置決めのマップを作成することを可能にします。我々はまた、Tbraパターン化がId1を発現する細胞の優先局在化の欠如と対照的であることを示し、骨形態形成タンパク質(BMP)経路23の直接読み出しである。また、この方法の現在の制限と、この手法を他の実験システムに適合させる方法についても議論する。

<table><tbody><tr><td>2-メルカプトエタノール</td><td>Gibco</td><td>31350-010</td><td>ヒュームフード</td></tr><tr><td>のハンドル 1&times;マスタークォーツ反射防止クロムフォトマスク</td><td>トッパンフォトマスク</td><td>カスタムデザイン</td><td></td></tr><tr><td>24ウェルプレート</td><td>コーニング</td><td>3526</td><td></td></tr><tr><td>4ウェルプレート</td><td>ナンクロンデルタ</td><td>176740</td><td></td></tr><tr><td>5%ロバ血清</td><td>シグマ</td><td>D9663</td><td></td></tr><tr><td>反核孔複合体</td><td>アブカム</td><td>ab24609</td>マウス<td>モノクローナル、1:1000</td></tr><tr><td>Anti-Id1</td><td>を使用Biocheck</td><td>37-2</td><td>ウサギポリクローナル、1:200</td></tr><tr><td>抗ラミンB1</td>アブ<td>カム</td><td>ab16048</td><td>ウサギポリクローナル、1:1000</td></tr><tr><td>抗TBRA</td><td>R&を使用D</td><td>AF2085</td><td>ヤギ ployclonal, 使用 1:400</td></tr><tr><td>ブロッキング溶液</td><td>NA</td><td>NA</td><td>0.1% TritonX-100 0.01% プルロニック F-127 5% ロバ血清 0.003% アジ化ナトリウム PBS</td></tr><tr><td>CGR8 mESC</td><td>NA</td><td></td><td>NA 参考文献: Mountford et al. PNAS, 1994</td></tr><tr><td>固定溶液</td><td>NA</td><td>NA</td><td>4% PFA 洗浄液で希釈</td></tr> 胎児ウ<tr><td>シ血清</td><td>Gibco</td><td>10270-106</td><td>血清バッチは、ESCメンテナンスとの互換性を確認するためにテストする必要があります</td></tr><tr><td>ゼラチン</td><td>シグマ</td><td>G1890</td><td></td></tr><tr><td>グラスゴー 最小必須 ミディアム</td><td>シグマ</td><td>G5154</td><td></td></tr><tr><td>ラボラトリーフィルム</td><td>VWR</td><td>291-1212</td><td></td></tr><tr><td>レイアウトエディタ ソフトウェア</td><td>LayoutEditor</td><td>NA</td><td></td></tr> <tr><td>https://layouteditor.com/ レイアウトエディタソフトウェア</td><td>Klayout</td><td>NA</td><td></td></tr> <tr><td>https://www.klayout.de/ L-グルタミン</td><td>Gibco</td><td>25030-024</td><td></td></tr><tr><td>LIF</td><td>ミリポア</td><td>ESG1107</td><td></td></tr><tr><td>MEM NEAA</td><td>Gibco</td><td>11140-035</td><td></td></tr><tr><td>mESC 培地</td><td>NA</td><td></td><td>NA GMEM 10% FCS 100 U/ml LIF 100 nM 2-メルカプトエタノール 1&times; 非必須アミノ酸、 2 mM L- グルタミン 1 mM ピルビン酸ナトリウム</td></tr><tr><td>NH4Cl 50mM</td><td>シグマ</td><td>9718</td><td></td></tr><tr><td>パラホルムアルデヒド</td> シ<td>グマ</td><td>158127</td><td>注意: 有毒、ヒュームフード内の希釈されていないストックを取り扱い、保護具を着用してください</td></tr><tr><td>PBS(免疫染色)</td><td>シグマ</td><td>P4417</td><td>200ml の ddH2O</td></tr><tr><td>PBS (組織培養)</td><td>Gibco</td><td>11140-035</td><td></td></tr><tr><td>プラスチックスライド</td><td>イビ</td>ディ <td>IB-10813</td><td></td></tr><tr><td>ポロキサマー 407</td><td>シグマ</td><td>P2443</td><td></td></tr><tr><td>プロロング ゴールド 退色防止剤</td><td>分子プローブ</td><td>P36930</td><td></td></tr><tr><td>アジ化ナトリウム</td><td>シグマ</td><td>8591</td><td>注意: 有毒、ヒュームフードで取り扱い、保護具を着用</td></tr>してください <tr><td>ピルビン酸ナトリウム</td><td>Gibco</td><td>11360070</td><td></td></tr><tr><td>TritonX-100</td><td>Σ</td><td>T8532</td><td></td></tr><tr><td>トリプシン</td><td>ギブコ</td><td>25200056</td><td></td></tr><tr><td>UVO クリーナー</td><td>ジェットライト、米国</td><td>42-220</td><td>注意: メーカーの安全に関する推奨事項</td></tr><tr><td>洗浄液</td><td>NA</td><td>NA</td><td>0.1% TritonX-100 0.01% プルロニック F-127 PBS</td></tr></tbody></table>

マイクロパターンと定量イメージングを用いた哺乳類細胞の新しい空間組織のマッピング

Mapping the Emergent Spatial Organization of Mammalian Cells using Micropatterns and Quantitative Imaging

生物学の基本的な目標は、開発中にパターンがどのように出現するかを理解することです。いくつかのグループは、幹細胞がマイクロパターンに空間的に限定されている場合にインビトロでパターニングを達成できることを示しており、したがって、生物学的原理の基本原理を識別するユニークな機会を提供する実験モデルを設定する。組織。
ここでは、方法論の独自の実装について説明します。標準的な細胞生物学研究室での確立を容易にするために、特殊な装置の必要性を減らすためにフォトパターニング技術を適応させました。また、標準的な形状や大きさのコロニー内の細胞のサブ集団の優先位置を正確に測定するために、自由でオープンソースで簡単に画像解析フレームワークを導入しました。この方法は、一見乱雑な細胞集団においても、パターニングイベントの存在を明らかにすることを可能にする。この手法は定量的な洞察を提供し、特定のパターニングプロセス上の環境の影響(物理的な手がかりや内因性シグナル伝達など)を切り離すために使用できます。

ここで提示する方法は、マイクロパターニングと定量イメージングを使用して、哺乳類培養における空間的組織を明らかにする。この技術は、標準的な細胞生物学研究室で確立することが容易であり、インビトロでのパターニングを研究するための扱いやすいシステムを提供しています。

A fundamental goal in biology is to understand how patterns emerge during development. Several groups have shown that patterning can be achieved in vitro ...

この方法により、細胞の集合体の整理方法を操作し、定量化することができます。インビトロでパターンをモデル化し、インビボでしっかりと結合されたキューをディゼンターグルすることができるので、これは重要です。この技術は最小限の専門機器を必要とし、標準的な生物学ラボで確立することができ、定量的であり、サブビジュアルパターンイベントの発見を可能にする。この方法は、パターニングが出現する可能性のある細胞システムに簡単に適用でき、分化、増殖、および細胞間競争の非ランダムパターンを発見することができます。この方法の主な方法は、新しい細胞タイプのマイクロパターン化パラメータの体系的な最適化です。たとえば、パターンのサイズと形状、マトリックスの種類、セル接着時間などです。手袋を着用し、10センチメートルの正方形のペトリ皿の底に実験室のフィルムを置きます。12ミリメートルの穴パンチを使用して疎水性プラスチックスライドをカットして12ミリメートルのカバースリップを作成し、カバースリップを新しいペトリ皿に入れます。ピンセットを使用してカバースリップから保護フィルムを慎重に取り除きます。フォトマスクを清潔で安定した表面に置き、クロム側を上に置き、目的のチップ設計の位置に2マイクロリットルの二重蒸留水を追加します。カバースリップをドロップにそっと押し込み、ホルダーをプラスチックスライドの上に置きます。このサンドイッチを慎重にクランプで固定し、フォトマスクに接触するプラスチック片を維持します。光源から約2センチメートル離れた紫外オゾンランプにアセンブリを配置し、10分間の照明を行います。照明期間の終わりに、下部にフォトマスクを持つサンドイッチをつかみ、慎重に片手で圧力を維持しながらクランプを取り外し、サンドイッチを分解しながらスライドが動き回るのを防ぎます。すべてのクランプが取り外されたら、ホルダーを取り外し、すべてのプラスチック片がまだマスク上にあり、ホルダーに貼り付けられていないように注意し、チップに二重蒸留水を加えて、フォトマスクからチップを静かに取り外します。フォトパターンチップをマトリックス堆積チャンバー内に配置し、側面を上に照らし、各チップに200マイクロリットルのコーティング溶液を追加します。その後、二重蒸留水で満たされた3センチメートルのペトリ皿をチャンバーに加え、一晩で摂氏4度で蒸発を制限します。チップに胚細胞を播種する場合は、各チップに適切な細胞培養培地の200マイクロリットルで10〜5番目の細胞を10回分配する前に、洗浄ごとに少なくとも5分間の洗浄でチップを洗浄します。その後、シーディングチャンバーを閉じます。細胞がチップに付着できるように1時間インキュベートする。細胞が付着したら、マルチウェルプレートのウェルに1ウェルあたり500マイクロリットルの暖かい媒体を充填し、滅菌ピンセットを使用してチップを個々のプレートウェルに移します。プレートを激しく振って非接着細胞を取り外し、すぐに上清を新鮮で暖かい媒体に置き換えます。次に顕微鏡の下で、パターニングが見えるかどうかを確認します。めっきの48時間後、細胞はパターンの形状に厳密に従う密なコロニーを形成するべきである。チップをプレートに残し、チップの乾燥を防ぐのに十分な培地以外のすべてを取り除き、ウェルあたり少なくとも500マイクロリットルのパラホルムアルデヒドまたはPFAベースの固定溶液を追加します。10分後、ウェルを洗浄液で3回短時間洗浄し、続いて50ミリモルの塩化アンモニウムを洗浄液で希釈して残留PFA架橋活性を消し止める1回洗浄を行った。最後の洗浄後、ブロッキング溶液でサンプルを30分以上処理します。チップ培養の免疫染色のために、チップを染色チャンバーのセル側に上に移し、関心のある一次抗体溶液の100マイクロリットルを各チップに直ちに添加する。室温で回転プラットフォームで1時間後、示されているように洗浄液でチップを3回洗浄し、回転プラットフォーム上で1時間適切な二次抗体でチップをインキュベートします。二次抗体インキュベーションの最後に、洗浄液でチップを3回洗浄し、標準的な取り付け媒体の20マイクロリットルを用いた顕微鏡スライドにチップを取り付けます。チップを画像化するには、まずスキャン速度、画像解像度、フレーム平均、検出器のゲインを調整して、画質とイメージング時間の最適値を特定します。その後、各チップの画像を取得します。すべてのイメージが取得されたら、オンラインで入手可能なドキュメントに従って PickCells をインストールして実行し、新しい実験を作成し、イメージをプログラムにインポートします。Nessys モジュールを使用して、核エンベロープ信号に基づいて核をセグメント化します。基本セグメンテーションモジュールを使用して、パターンの自己蛍光信号を特定します。次に[完了]をクリックし、すべての画像が処理されるのを待ちます。核オブジェクトを作成し、基本的なオブジェクト機能を計算するには、タスクバーから組み込みフィーチャーモジュールを起動し、楕円体フィッターパネルとサーフェス抽出パネルを閉じて、[基本機能]パネルのみを開いたままにします。オブジェクトタイプとして「nucleus」を選択し、セグメント化された画像に指定された接頭辞を選択します。次に[計算]をクリックし、すべての画像が処理されるのを待ちます。この段階では、分析のためにデータをエクスポートする前に、追加のフィーチャを核に書き込む必要があります。たとえば、各核が属するイメージの名前を核属性として保存するには、「データ」と「新しい属性」をクリックし、ポップアップダイアログで「nucleus」を選択します。「OK」をクリックして、ノードに接続されている他のオブジェクトからデータを収集」を選択し、「次へ」をクリックして、左パネルで、画像を選択し、画像ノードをパスのターゲットとして設定する尋問マークをダブルクリックします。[縮小操作] ウィンドウを展開し、[1 つを取得] を選択します" [使用可能な属性] ウィンドウを展開し、[名前] 属性を選択します。次に、[変更]をクリックし、[次へ]画像名を入力し、Tabキーを押して[完了]をクリックし、次に、データをタブ区切り値ファイルにエクスポートします。分析のために、R-Script フォルダのデータ フォルダにエクスポートされたデータをループします。「私たちのスタジオ」を開き、ビン分割されたマップテンプレートR-Script"を開き、作業ディレクトリをソースファイルの場所に設定し、密度マップを生成するためにスクリプトを実行します。細胞播種後1時間で、細胞が時間の経過とともに増殖するにつれて、個々の細胞培養パテンが完全にコンフルエントでない場合があります。しかし、パターンは接着面の外側に非常に少数の細胞で完全に植民地化されます。シード処理の 2 時間後までクリアされないパターンは、手順の失敗を示します。大きなディスクまたはリングマイクロパターン上のマウス胚性幹細胞の空間的閉じ込めは、中胚マーカーを発現する細胞のサブ集団のパターニングを導く。例えば、マウス胚性幹細胞が大ディスクマイクロパターン上で増殖する場合、小頭陽性細胞は局所細胞密度が最も低いパターンの周辺に優先的に制限される。このパターニングは、脳と強さのマップによって確認されます。これらのデータは、1つのコロニーの検査が関心マーカー式の空間組織の任意の形態を識別するのに十分ではないとして、この方法がサブ視覚情報を明らかにできることを示している。これは、重要なコロニー間変動によって特に説明される。この技術はまた、Tパターニングがこの文脈で骨形態形成タンパク質シグナル伝達によって駆動されないことを示す可能性のあるDNA結合の阻害剤に対して検出可能なパターニングが存在しないことを示している。カバースリップのどの側が排除され、コーティングされているかを常に覚えておき、余分な細胞を洗い流す前に細胞が適切に付着していることを確認してください。この方法は、細胞の自己組織化を導く上で重要な環境の手掛かりの研究を可能にし、また、基本的なパターン形成の下で私たちをより良く助ける数学的モデルを知らせることができます。

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Research

JoVE Journal

Developmental Biology

発生生物学

細胞構造を正常化する接着剤微細パターンは、薬剤の効果の検出感度を向上させる再現性を改善し、自動画像収集と分析を簡素化するために使用できます。そのような技術は、従来の細胞培養担体上で実行し、結果的に過剰な細胞間のばらつきを患っている薬剤/...

マイクロパターン細胞を用いた薬物の効果の改善可視化と定量分析

広域走査型プローブ ナノリソグラフィ プローブ アレイの反復的な配置として細胞表面の相互作用研究のためのリソグラフィー...

広域走査型プローブ ナノリソグラフィ自動配置と細胞培養研究用基板作製への応用

ここで組織をクリア、蛍光標識と、それによって、大脳新皮質の細胞型の三次元組織の可視化を可能にするマウスの脳組織の大規模なイメージング手順をについて説明します。...

マウス大脳皮質における細胞組織の大規模三次元イメージング

微小パターン化細胞上のリソソームエキサイトーシスのライブイメージングは、このプロセスの空間的定量化を可能にする。マイクロパターンを用いたモルフォロジーの正規化は、細胞プロセスの空間分布に関する一般的なルールを明らかにする優れたツールです。...

微小パターン化細胞における細胞興奮性の時空間的パラメータの定量

ここでは、パターン化されたニューロン上で神経膠芽腫(GBM)の移行を分析するための使いやすい共培養アッセイを提示する。我々は、ニューロン上のGBM細胞移動を容易に定量化するためのFiJiソフトウェアでマクロを開発し、ニューロンがGBM細胞侵襲能力を変更することを観察した。...

パターン化ニューロン上の神経膠芽腫幹細胞の共培養による移動と細胞相互作用の研究

ここで示すプロトコルは、哺乳類細胞内の細胞骨格構造を研究するために細胞形状を標準化するマイクロパターンの自動製作を可能にする。このユーザーフレンドリーな技術は市販のイメージ投射システムと設定することができ、標準的な細胞生物学の実験室にアクセスできない専門の装置を要求しない。...

赤外線レーザー支援マイクロパターンによる細胞形状の制御

このプロトコルの目的は、細胞接着と成長を、クライオ電子顕微鏡用のグリッドの標的領域に向け出す方法です。これは、細胞播種前のパターン化領域に細胞外マトリックスタンパク質を堆積させた後、ユーザー指定のパターンで脱退された反ファリング層を適用することによって達成される。...

全細胞クライオ電子断層撮影ワークフロー内での細胞位置のダイレクト位置を測定するマイクロパターン化透過電子顕微鏡グリッド

マイクロ流体プラットフォーム内の毛細管現象支援アセンブリを用いて、細菌やコロイドなどの液体中に浮遊するマイクロサイズの物体をポリジメチルシロキサン基板上の所定のアレイにパターニングする技術を提示する。...

シーケンシャルキャピラリティーアシストアセンブリによる微生物と微粒子のパターニング

我々は、軟質ヒドロゲル上の細胞外マトリックスタンパク質のドットアレイの単一の減法パターニングステップによるマイクロコンタクト印刷に基づく、細胞牽引力を測定するための標準的な方法の改善を説明する。この方法は、細胞クラスター形状を制御するために不可欠な島パターンのより簡単でより一貫した作製を可能にする。...

マイクロパターントラクション顕微鏡のパターン生成

このプロトコルでは、iDISCO+を使用して無傷のマウス脳の磁気共鳴イメージング、クリアリング、および免疫標識を行う方法について説明し、その後、ライトシート顕微鏡を使用したイメージングの詳細な説明、およびNuMorphを使用したダウンストリーム分析について説明します。...

MRI、組織透明化、ライトシート顕微鏡を用いた無傷新生児マウス脳の全脳単一細胞イメージングと解析

学ぶマイクロパターニングと定量イメージングを用いた哺乳類細胞の空間組織化手法。標準的な生物学研究室で実施可能で、細胞パターニングの非ランダムパターンを定量的に解析し、in vitroでin vivoの複雑な環境をモデル化します。

マイクロパターンと定量イメージングを用いた哺乳類細胞の新しい空間組織のマッピング

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