Name: in vitro 細胞の伸縮および画像診断のための新しいプラットフォーム (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2026-03-10T13:45:00.000+00:00
Duration: 7 min 38 s
Description: 学ぼう、低コストで顕微鏡対応の細胞伸縮デバイスを用いて、接着細胞に等方性または一軸性の機械的ストレインを印加する方法。ヒ気道平滑筋細胞を用いた細胞内カルシウム動態と細胞牽引力の定量解析により、生理学的に関連したメカノトランスダクションを研究できます。

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<ol><li>Alvarez, Y., Smutny, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emerging+role+of+mechanical+forces+in+cell+fate+acquisition%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Cell+Dev+Biol%22%5BJournal%5D)">Emerging role of mechanical forces in cell fate acquisition.</a> Front Cell Dev Biol. 10, 864522(2022).</li>
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<li>Riley, D. J., Rannels, D. E., Low, R. B., Jensen, L., Jacobs, T. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((NHLBI+workshop+summary%3A+effect+of+physical+forces+on+lung+structure%2C+function%2C+and+metabolism%5BTitle%5D)+AND+%22Am+Rev+Respir+Dis%22%5BJournal%5D)">NHLBI workshop summary: effect of physical forces on lung structure, function, and metabolism.</a> Am Rev Respir Dis. 142, 910-914 (1990).</li>
<li>Humphrey, J. D., Dufresne, E. R., Schwartz, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanotransduction+and+extracellular+matrix+homeostasis%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Mol+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Mechanotransduction and extracellular matrix homeostasis.</a> Nat Rev Mol Cell Biol. 15, 802-812 (2014).</li>
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<li>Das, S., Ippolito, A., McGarry, P., Deshpande, V. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell+reorientation+on+a+cyclically+strained+substrate%5BTitle%5D)+AND+%22PNAS+Nexus%22%5BJournal%5D)">Cell reorientation on a cyclically strained substrate.</a> PNAS Nexus. 1, pgac199(2022).</li>
<li>Dartsch, P. C., Hämmerle, H., Betz, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Orientation+of+cultured+arterial+smooth+muscle+cells+growing+on+cyclically+stretched+substrates%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Anat%22%5BJournal%5D)">Orientation of cultured arterial smooth muscle cells growing on cyclically stretched substrates.</a> Acta Anat. 125, 108-113 (1986).</li>
<li>An, S. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell+stiffness%2C+contractile+stress+and+the+role+of+extracellular+matrix%5BTitle%5D)+AND+%22Biochem+Biophys+Res+Commun%22%5BJournal%5D)">Cell stiffness, contractile stress and the role of extracellular matrix.</a> Biochem Biophys Res Commun. 382, 697-703 (2009).</li>
<li>Arold, S. P., Bartolák-Suki, E., Suki, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Variable+stretch+pattern+enhances+surfactant+secretion+in+alveolar+type+II+cells+in+culture%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol+Lung+Cell+Mol+Physiol%22%5BJournal%5D)">Variable stretch pattern enhances surfactant secretion in alveolar type II cells in culture.</a> Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 296, L574-L581 (2009).</li>
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<li>Benavides Damm, T., Egli, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Calcium+%27s+role+in+mechanotransduction+during+muscle+development%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Physiol+Biochem%22%5BJournal%5D)">Calcium 's role in mechanotransduction during muscle development.</a> Cell Physiol Biochem. 33, 249-272 (2014).</li>
<li>Ito, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+Ca2%2B+influx+pathway+activated+by+mechanical+stretch+in+human+airway+smooth+muscle+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Respir+Cell+Mol+Biol%22%5BJournal%5D)">A novel Ca2+ influx pathway activated by mechanical stretch in human airway smooth muscle cells.</a> Am J Respir Cell Mol Biol. 38, 407-413 (2008).</li>
<li>Ito, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stretch-activated+calcium+mobilization+in+airway+smooth+muscle+and+pathophysiology+of+asthma%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Opin+Physiol%22%5BJournal%5D)">Stretch-activated calcium mobilization in airway smooth muscle and pathophysiology of asthma.</a> Curr Opin Physiol. 21, 65-70 (2021).</li>
<li>Ito, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Actin+cytoskeleton+regulates+stretch-activated+Ca2%2B+influx+in+human+pulmonary+microvascular+endothelial+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Respir+Cell+Mol+Biol%22%5BJournal%5D)">Actin cytoskeleton regulates stretch-activated Ca2+ influx in human pulmonary microvascular endothelial cells.</a> Am J Respir Cell Mol Biol. 43, 26-34 (2010).</li>
<li>Tanaka, Y., Hata, S., Ishiro, H., Ishii, K., Nakayama, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quick+stretch+increases+the+production+of+inositol+1%2C4%2C5-trisphosphate+%28IP3%29+in+porcine+coronary+artery%5BTitle%5D)+AND+%22Life+Sci%22%5BJournal%5D)">Quick stretch increases the production of inositol 1,4,5-trisphosphate (IP3) in porcine coronary artery.</a> Life Sci. 55, 227-235 (1994).</li>
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<li>Kamble, H., Barton, M. J., Jun, M., Park, S., Nguyen, N. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell+stretching+devices+as+research+tools%3A+engineering+and+biological+considerations%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Cell stretching devices as research tools: engineering and biological considerations.</a> Lab Chip. 16, 3193-3203 (2016).</li>
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<li>Atcha, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+low-cost+mechanical+stretching+device+for+uniaxial+strain+of+cells%3A+a+platform+for+pedagogy+in+mechanobiology%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech+Eng%22%5BJournal%5D)">A low-cost mechanical stretching device for uniaxial strain of cells: a platform for pedagogy in mechanobiology.</a> J Biomech Eng. 140, 0810051-0810059 (2018).</li>
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<li>Meza, D., Abejar, L., Rubenstein, D. A., Yin, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+shearing-stretching+device+that+can+apply+physiological+fluid+shear+stress+and+cyclic+stretch+concurrently+to+endothelial+cells%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech+Eng%22%5BJournal%5D)">A shearing-stretching device that can apply physiological fluid shear stress and cyclic stretch concurrently to endothelial cells.</a> J Biomech Eng. 138, 4032550(2016).</li>
<li>Ursekar, C. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+construction+of+an+equibiaxial+cell+stretching+system+that+is+improved+for+biochemical+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Design and construction of an equibiaxial cell stretching system that is improved for biochemical analysis.</a> PLoS One. 9, e90665(2014).</li>
<li>Pelham, R. J., Wang, Y. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell+locomotion+and+focal+adhesions+are+regulated+by+substrate+flexibility%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Cell locomotion and focal adhesions are regulated by substrate flexibility.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 94, 13661-13665 (1997).</li>
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<li>Bossé, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+strain+on+airway+smooth+muscle+during+a+deep+inspiration+to+total+lung+capacity%5BTitle%5D)+AND+%22J+Eng+Sci+Med+Diagn+Ther%22%5BJournal%5D)">The strain on airway smooth muscle during a deep inspiration to total lung capacity.</a> J Eng Sci Med Diagn Ther. 2, 010802(2019).</li>
<li>Yoshie, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Traction+force+screening+enabled+by+compliant+PDMS+elastomers%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys+J%22%5BJournal%5D)">Traction force screening enabled by compliant PDMS elastomers.</a> Biophys J. 114, 2194-2199 (2018).</li>
<li>Schindelin, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fiji%3A+an+open+source+platform+for+biological+image+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Methods%22%5BJournal%5D)">Fiji: an open source platform for biological image analysis.</a> Nat Methods. 9 (7), 676-682 (2012).</li>
<li>Butler, J. P., Toli ć-Nørrelykke, I. M., Fabry, B., Fredberg, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Traction+fields%2C+moments%2C+and+strain+energy+that+cells+exert+on+their+surroundings%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol+Cell+Physiol%22%5BJournal%5D)">Traction fields, moments, and strain energy that cells exert on their surroundings.</a> Am J Physiol Cell Physiol. 282, C595-C605 (2002).</li>
<li>Dessalles, C. A., Leclech, C., Castagnino, A., Barakat, A. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integration+of+substrate-+and+flow-derived+stresses+in+endothelial+cell+mechanobiology%5BTitle%5D)+AND+%22Commun+Biol%22%5BJournal%5D)">Integration of substrate- and flow-derived stresses in endothelial cell mechanobiology.</a> Commun Biol. 4, 764(2021).</li>
<li>Ji, G., Barsotti, R. J., Feldman, M. E., Kotlikoff, M. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stretch-induced+calcium+release+in+smooth+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22J+Gen+Physiol%22%5BJournal%5D)">Stretch-induced calcium release in smooth muscle.</a> J Gen Physiol. 119, 533-543 (2002).</li>
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<li>Arold, S. P., Bartol ák-Suki, E., Suki, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Variable+stretch+pattern+enhances+surfactant+secretion+in+alveolar+type+II+cells+in+culture%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol+Lung+Cell+Mol+Physiol%22%5BJournal%5D)">Variable stretch pattern enhances surfactant secretion in alveolar type II cells in culture.</a> Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 296, L574-L581 (2009).</li>
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<li>Mitrossilis, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-cell+response+to+stiffness+exhibits+muscle-like+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Single-cell response to stiffness exhibits muscle-like behavior.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 106, 18243-18248 (2009).</li>
<li>Parameswaran, H., Lutchen, K. R., Suki, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+computational+model+of+the+response+of+adherent+cells+to+stretch+and+changes+in+substrate+stiffness%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Physiol%22%5BJournal%5D)">A computational model of the response of adherent cells to stretch and changes in substrate stiffness.</a> J Appl Physiol. 116, 825-834 (2014).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>&nbsp;ダルベッコ改良型イーグル」sミディアム/F12</td><td>フィッシャー・サイエンティフィック</td><td>12634010</td><td>500 mL &nbsp;</td></tr><tr><td>(4-ベンゾイルベンジル)トリメチルアンモニウム塩化物(PLPP)</td><td>アルヴ&エアキューテ;オレ</td><td>該当なし</td><td>14.5mg/mL</td></tr><tr><td>0.1%蛍光共役ゼラチン&nbsp;</td><td>インビトロジェン</td><td>G13187</td><td></td></tr><tr><td>0.1%ゼラチン溶液</td><td>シグマ・オルドリッチ</td><td>ES-006</td><td>500 mL &nbsp;</td></tr><tr><td>1 & mu;直径mの赤色蛍光カルボキシレート修飾マイクロスフィア</td><td>フルオスフィア</td><td>F8816</td><td></td></tr><tr><td>1&times;MEM非必須アミノ酸溶液</td><td>シグマ・オルドリッチ</td><td>M7145</td><td>100 mL</td></tr><tr><td>1&times;ペニシリン/ストレプトマイシン</td><td>フィッシャー・サイエンティフィック</td><td>15-140-122</td><td>100 mL</td></tr><tr><td>10%胎児用牛血清</td><td>サーモサイエンティエンティエンス</td><td>A5256701</td><td>500 mL &nbsp;</td></tr><tr><td>15 mLチューブ</td><td>フィッシャー・サイエンティフィック</td><td>14-959-53A</td><td></td></tr><tr><td>グルタミン1回、nbsp;</td><td>フィッシャー・サイエンティフィック</td><td>MT10010CM</td><td></td></tr><tr><td>1xインスリン・トランスフェリン・セレン成長サプリメント</td><td>コーニング・ライフサイエンス</td><td>25-800-CR</td><td></td></tr><tr><td>アンフォテリシンB</td><td>シグマ・オルドリッチ</td><td>A2942</td><td>25 & mu;g/liter</td></tr><tr><td>ボールベアリング</td><td>マクマスター・カー&nbsp;</td><td>該当なし</td><td></td></tr><tr><td>塩化カルシウム二水和物</td><td>シグマ・オルドリッチ</td><td>223506</td><td></td></tr><tr><td>キャリッジレール</td><td>マクマスター・カー&nbsp;</td><td>該当なし</td><td></td></tr><tr><td>FLIPR Ca2+ 6</td><td>分子デバイス</td><td>R8190</td><td></td></tr><tr><td>GraphPad プリズム</td><td>ドットマティックス</td><td>該当なし</td><td></td></tr><tr><td>ハムSのF-12中型およびnbsp;</td><td>シグマ・オルドリッチ</td><td>N8641</td><td>500 mL &nbsp;</td></tr><tr><td>ハンクスのバランスソルトソリューション&nbsp;</td><td>サーモサイエンティエンティエンス</td><td>14025092</td><td>500 mL &nbsp;</td></tr><tr><td>HEPESバッファ&nbsp;</td><td>サーモサイエンティエンティエンス</td><td>15630080</td><td>100 mL</td></tr><tr><td>レオナルド・ソフトウェア</td><td>アルヴ&エアキューテ;オレ</td><td>該当なし</td><td></td></tr><tr><td>Matlab</td><td>数学作品</td><td>該当なし</td><td></td></tr><tr><td>メトキシポリエチレングリコール&NDASH;スクシニミジルバレレート(mPEG-SVA)</td><td>レイサン・バイオ株式会社</td><td>該当なし</td><td>50mg/mL</td></tr><tr><td>ヌシル・ゲル-8100</td><td>Nusil&nbsp;</td><td>該当なし</td><td></td></tr><tr><td>ペトリ皿</td><td>サーモサイエンティエンティエンス</td><td>263991</td><td>90mm&nbsp;</td></tr><tr><td>リン酸緩衝塩水&nbsp;</td><td>シグマ・オルドリッチ</td><td>10010023</td><td>500 mL &nbsp;</td></tr><tr><td>ポリLリジン(PLL)</td><td>シグマ・オルドリッチ</td><td>P8920</td><td>500&mu;g/mL</td></tr><tr><td>一次ヒト気道平滑筋細胞およびnbsp;</td><td>ATCC</td><td>PCS-130-011</td><td></td></tr><tr><td>PRIMO光学モジュール&nbsp;</td><td>アルヴ&エアキューテ;オレ</td><td>該当なし</td><td></td></tr><tr><td>ネジ</td><td>マクマスター・カー&nbsp;</td><td>該当なし</td><td></td></tr><tr><td>シグマスタット</td><td>Systatソフトウェア</td><td>該当なし</td><td></td></tr><tr><td>スピンコーター</td><td>ローレル</td><td>モデルWS-650MZ-23NPPB</td><td></td></tr><tr><td>ストレッチャーおよびステージアタッチメント部品&nbsp;</td><td>ボストン大学科学機器施設</td><td>該当なし</td><td>ステンレス鋼</td></tr><tr><td>シルガード184ベースエラストマーおよび硬化剤キット</td><td>ダウ</td><td>H047J8Q026</td><td></td></tr><tr><td>T-25組織培養フラスコ - ベントキャップ、滅菌</td><td>セルトリート</td><td>229331</td><td></td></tr><tr><td>舌圧子&nbsp;</td><td>サーモサイエンティエンティエンス</td><td>22-363-154</td><td></td></tr></tbody></table>

in vitro 細胞の伸縮および画像診断のための新しいプラットフォーム

A Novel Platform for In Vitro Cellular Stretching and Imaging

Cells respond to mechanical cues from their environment, such as changes in extracellular matrix (ECM) stiffness and cyclic strain, which regulate ...

a-novel-platform-for-in-vitro-cellular-stretching-and-imaging

Research

JoVE Journal

Bioengineering

バイオエンジニアリング（生体工学）

我々は、この資料に複雑な異方性軸の機械的変形に単一細胞応答を調査し、生物学的組織の機械的特性を定量化するために使用することができる新規な延伸プラットフォームを提示する。...

細胞および組織メカノでのアプリケーションのためのプラットフォームをストレッチ小説

私たちは、デバイスと、細胞や胚を研究するための新しい方法を報告しています。単一細胞が正確にマイクロキャビティアレイに並べられます。その3Dの閉じ込めは、生理的条件に遭遇した3D環境への第一歩であり、細胞小器官の向きを可能にします。セル形状を制御することにより、この設定は、標準的なアッセイで報告変動を最小限に抑えることができます。...

シングルセルおよび3D閉じ込めにおける単一胚を注文：ハイコンテントスクリーニングのための新しいデバイスを

新しいイメージングプロトコルは、カスタムモーター駆動の機械式アクチュエータを使用して開発され、生細胞の機械的ひずみに対するリアルタイムの応答の測定を可能にしました。メカノバイオロジーに関連して、このシステムは最大20%のひずみを適用でき、共焦点顕微鏡または原子間力顕微鏡によるほぼリアルタイムのイメージングを可能にします。...

メカニカルストレッチ中のライブセルイメージング

このペーパーでは、以前に設計したデバイスを使用して接着細胞に機械的ひずみを適用し、再設計された基層ジオメトリと、100x...

一軸引張ひずみ下での生細胞における核動態の高分解能イメージング

提示された方法は、ライブ共焦点顕微鏡を可能にしながら、シリコーンゴムに埋め込まれた3Dソフトヒドロゲルの単軸ストレッチを含む。繊維のアライメントと同様に、外部および内部ヒドロゲル株の特性評価が実証されている。開発された装置およびプロトコルはさまざまなひずみのレジームに対する細胞の応答を査定できる。...

ライブ顕微鏡イメージング下での3Dヒドロゲルの制御株

この研究は、蛍光タンパク質マイクロパターンの可視化された変位に基づいて単一細胞収縮力の単純化されたハンズオフ定量化のために、マイクロウェルフォーマットで蛍光標識エラストマー収縮性表面(FLECS)技術を利用するための柔軟なプロトコルを提示する。...

マイクロパターンエラストマーを使用したシングルセル収縮性の簡素化されたハイスループット分析

ここでは、空気圧で作動し、高解像度顕微鏡法と互換性のある汎用性の高い等二軸ストレッチデバイスを紹介します。...

高倍率生細胞共焦点蛍光顕微鏡用等二軸延伸装置

彼らはネイティブの微小環境での進化として、多くの生物学的および臨床的状況では、細胞プロセスを研究するのが有利である。ここでは、細胞培養、動物実験、および患者の臨床試験ではリアルタイムイメージングを提供できる低コストの光ファイバ顕微鏡の組み立てと使用方法を説明します。...

高分解能光ファイバMicroendoscopy用その場で細胞イメージング

このプロトコールは、細胞からの遊離およびエステル化された生理活性脂肪酸の抽出および分析を実証します。脂肪酸は、安定同位体希釈、キラル液体クロマトグラフィー、電子捕獲、大気化学イオン化、多重反応モニタリング質量分析(SID-LC-ECAPCI-MRM/MS)を用いて正確に定量されます。...

ターゲット安定同位体希釈液体クロマトグラフィー - 質量分析のための細胞の脂質の抽出

ショウジョウバエの幼虫は、その半透明のキューティクルと強力な遺伝学へのライブイメージングのための魅力的なモデル系である。このプロトコルは、単層のPDMSデバイスを活用する方法について説明し、 第3齢ショウジョウバエの幼虫の神経細胞内で細胞過程のライブイメージングのための「幼虫チップ」と呼ばれる。...

における損傷応答のライブイメージングや研究のためのマイクロ流体チップを使用<em&gt;ショウジョウバエ</em&gt;幼虫

学ぼう、低コストで顕微鏡対応の細胞伸縮デバイスを用いて、接着細胞に等方性または一軸性の機械的ストレインを印加する方法。ヒ気道平滑筋細胞を用いた細胞内カルシウム動態と細胞牽引力の定量解析により、生理学的に関連したメカノトランスダクションを研究できます。

in vitro 細胞の伸縮および画像診断のための新しいプラットフォーム

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