외과적 결장 종양 및 정상 조직에서 일차 인간 세포를 추출하기 위한 프로토콜이 설명되어 있습니다. 그런 다음 분리된 세포를 세포외 기질 단백질에 의해 기능화되고 형광 마이크로비드가 내장된 부드럽고 탄력 있는 기질(폴리아크릴아미드 하이드로겔)에서 배양합니다. 견인 세포 분석은 세포 수축 응력을 평가하기 위해 수행됩니다.
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방법 논문
외과적 결장 종양 및 정상 조직에서 일차 인간 세포를 추출하기 위한 프로토콜이 설명되어 있습니다. 그런 다음 분리된 세포를 세포외 기질 단백질에 의해 기능화되고 형광 마이크로비드가 내장된 부드럽고 탄력 있는 기질(폴리아크릴아미드 하이드로겔)에서 배양합니다. 견인 세포 분석은 세포 수축 응력을 평가하기 위해 수행됩니다.
암 세포 접착 수용체 이루어지는 코디 계층 - 기계 화학적 시스템과 관련된 신호 전달 막 단백질, 세포 골격 구조, 분자 모터 (1, 2)을 사용하여 복잡한 방식으로 기계적 강성 매트릭스 응답. Mechanosensitivity를 다른 암세포의 시험관에 하지 일차 인간 암 세포 불멸화 세포주 또는 일차 세포를 쥐 유래, 주로 연구 하였다. 따라서, 작은 시험관 일차 인간 대장 암 세포의 mechanosensitivity 대해 공지되어있다. 여기서, 최적화 프로토콜은 건강한 인간 암 수술 조직 샘플로부터 일차 인간 결장 세포의 분리를 설명하는 현상된다. 고립 대장 세포를 피브로넥틴 (세포 외 기질에 의해 기능화 기판 폴리 아크릴 아마이드 하이드로 겔과 강성 폴리스티렌 (~ 3.6 GPa의 강성) (10 kPa의 강성) (2 kPa의 강성) 부드럽고 뻣뻣한에 성공적으로 배양이 경우에). 형광 마이크로 비드를 세포 배양 표면 근방 소프트 겔에 포함되고, 정지 마찰 분석법 자유로운 개방형 액세스 소프트웨어를 이용하여 세포 수축 응력을 평가하기 위해 수행된다. 또한, 다른 강성 기판상의 면역 형광 현미경 검사는 기판의 강성의 함수로서 초점 유착을 함유하는 일차 전지의 형태, 세포 골격 조직 및 vinculin에 대한 유용한 정보를 제공한다.
기계적인 미세 환경은, 생화학 적 요인 외에, 세포 기능을 조절하는데 중요한 역할을한다는 것이 최근 점점 분명하게되었다. 세포를 감지하고이 3-7 (2D 배양에서와 같이)에 부착 또는 (3D 배양에서와 같이)에 의해 포위되어있는 기판의 강성에 응답 할 수있다. 이렇게함으로써, 세포 분화 3, 4 형태, 이주 / 운동성 5 바이오 물성 (6), (7)의 성장 및 기타 프로세스를 변조 할 수있다.
암세포는 또한 접착 수용체의 조정, 계층 - 기계 화학적 결합과 관련된 신호 전달 막 단백질, 세포 골격 구조, 분자 모터 (1, 2)을 사용하여 2 차원 및 3 차원 매트릭스 강성 응답한다. 예를 들어, 유선 상피 세포 (MEC의) 150 아빠 기판에 배양 할 때 강성과 유사 정상적인 선포 실질을 형성건강한 유방 조직. 흥미롭게도, 이들은 종양 기질 (8)의 강성을 모방 딱딱한 기판 (> 5,000 PA)에서 배양 구조와 전사 모두 현상 종양의 특징은 나타낸다. 또 다른 실험은 유방 종양 콜라겐 가교 ECM 9 보강 동반되는 것을 나타낸다. 최근의 실험들은 생리적으로 중요한 강성 (20-47 kPa의)을 갖는 2 차원 기판에서 배양 있지만 (3.6 GPA) 기판 상에 매우 뻣뻣하지 않을 때 인간 결장암 (HCT-8) 세포 표현형 (MLP) 등의 전이를 표시하는 것을 보여준다 10- 제 12 .These 셀 폼과 같은 종양 세포 클러스터와 그 주변부터 서로 해리. 변화는 그들은 세포 - 세포 및 세포 - ECM 부착을 줄이고, 철새가, 확산, 발생 (R 전환에 E) 둥근 형태이 상피로. 이 발생하지 않는 매우 어려운 폴리스티렌 기판에 HCT-8 세포 배양악성 특징. 따라서이 HCT-8 세포 인해 적절한 미세 환경에 대한 노출로 전이 될 수 있음을 가정하고있다. 이들 실험이없는 일차 인간 암 세포 불멸화 암 세포주 또는 일차 쥐 유래 세포로 수행되는 것을 주목할 필요가있다.
최근 연구 증강 셀룰러 트랙션 응력 전이성 세포 13 국지적 연구는 폴리 아크릴 아미드 겔에서 다른 인간 암 세포주에 대한 견인력을 측정하는 것을 포함하는 잠재적 생물 리 학적 특성으로서 사용될 수 있다는 것을 제안한다. 또한, 전이성 암세포가 모든 경우에 13 비 전이성 세포에 비해 상당히 높은 트랙션 응력을 발휘할 수있는 것을 알 수있다. 그러나,이 결과는 직접적으로 유도 뮤린 유방암 세포주 (14)에 앞서 발표 결과와 모순. 또한, 최근의 연구는 세포 골격 리모델링 프로 불후 및 기본 인간의 세포 사이에 현저한 차이를 강조TEIN 프로파일과 세포 생존 단백질 발현 15. 따라서, 일차 인간 암 세포에 대한 견인을 포함한 생물 물리학 적 분석의 많은 방문하는 것이 중요하다. 일차 세포가 불멸화 된 암 세포주 견인 경향 요점을 되풀이 것인지 이는 질문을 다룰 것이다.
여기에 설명 된 프로토콜은 부드러운 기판 (폴리 아크릴 아마이드 하이드로 겔)뿐만 아니라에 페트리 접시에 그들을 배양 (건강과 암 모두) 주 인간의 대장 세포의 분리에 최적화되어 있습니다. 프로토콜은 소화 및 단일 세포 현탁액 (16)에 외과 적 조직 샘플의 결과의 효소 분해에 기초한다. 우리가 아는이 직접 세포 계측법 견인 용 내장형 형광 마이크로 비드와 부드러운 하이드로 겔 기판에 절연 차 대장 암과 정상 세포를 배양의 첫 번째 데모입니다. 투명 겔 기판은 또한 면역 염색을 할 수 있습니다. 이 분석은 밝혀 F - 굴지 조직의 차이기판 강성 변화와 같은 주요 인간의 대장 세포에 초점 유착. 이 세포 배양 플랫폼은 암 사전 진단을위한 매개 변수로 셀 강성과 견인 1 차 인간 세포의 다양한 생물 물리학 적 특성을 탐구의 가능성을 열어.
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아래에서 설명하는 프로토콜은 UIUC 인간 연구 윤리위원회의 지침을 따른다.
1. 수집 및 수술 조직 샘플의 소화
2. 효소 단일 세포 현탁액으로 조직 샘플의 해리와 ECM 기능화 탄성 Substrat에 배양 분리 된 세포ES 및 강성 폴리스티렌 요리
3. 준비 및 다른 강성 폴리 아크릴 아미드 (PA) 젤과 폴리스티렌 기판의 기능화
참고 : 제 3의 시각 데모를 들어, 시청자가 / 독자가 가시화 실험의 최근 저널 (주피터) 제 17 조라고합니다.
4. 견인 힘 현미경과 면역 형광 현미경 분석 실험
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위에서 설명한 프로토콜은 성공적으로 기관 검토위원회의 지침에 따라 네 가지 환자에서 여러 조직 샘플 (N = 12)을 위해 사용된다. 그림 1A 바로 세포 배양에 대한 조직 섹션이 얻을 수있는 수술 후 대표적인 대장 종양을 보여줍니다. 추가 처리를 위해 층류 후드 전사 후 HBSS 용액 전형적인 조직 절편은도 1b에 도시되어있다. 소화 및 단일 세포 현탁액으로 수술 조직 샘플의 효소 분해의 개략도는도 2에 도시되어있다.
성공적인 조직 분리 한 후, 고립 된 차 인간의 세포는 PA 젤 폴리스티렌 요리에 씨앗을 품고있다. 위상차 현미경 사진 (도 3A 및 3B)는, 기판의 강성의 함수로 일차 인간 대장 암과 정상 세포의 대표적인 형태를 나타낸다. 이는 분명하다(건강과 암 모두) 주 결장 세포는 PA 젤 (그림 3a<...
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셀룰러 견인 스트레스는 최근 전이 상태 (13)의 잠재적 인 생물 물리학 적 지표로 떠오르고있다. 그러나 차 종양 세포와의 실험 견인 데이터는 현재까지 문헌에 존재하지 않습니다. 또한, 다른 강성 폴리 아크릴 아마이드 젤에 직접 배양 고립 된 차 대장 세포는 아직보고되지 않습니다. 따라서, 우리는 겔 및 폴리스티렌 (도 2)에 최적화 된 일차 결장 세포 배양 조건을 확립한다. 소프트 겔 제조시 세포 배양 표면 근방 형광 마이크로 비드 캡슐화 변위 필드 및 일차 인간 세포 (도 4C, 4D 및 4E)에 의해 생성 된 마찰의 측정을 가능하게한다. 또한, 면역 형광 분석은 세포 골격 조직 및 기판 강성도 변화와 같은 국소 유착 (- 5D도 5a)에 관한 중요한 정보를 제공 할 수있다. 그 다른 암과 정상 불후의 세포를 참고라인도 확산, 굴지의 스트레스 번들 형성을 증강 증가 기판 강성
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저자는 공개할 것이 없습니다.
이 프로젝트는 National Science Foundation ECCS 보조금 10-02165 및 Interdisciplinary Innovation Initiative Program, University of Illinois 보조금 12035의 지원을 받았습니다. M.Y. A.는 UIUC에서 NIH National Cancer Institute Alliance for Nanotechnology in Cancer 'Midwest Cancer Nanotechnology Training Center' 보조금 R25 CA154015A의 지원을 받았습니다. 이누노염색(Immnunostaining) 및 컨포칼 현미경 이미징은 UIUC의 IGB(Institute for Genomic Biology)에서 수행되었습니다. M.Y.A.는 격리 실험에 관해 UIUC의 B. J. Williams와 논의한 것을 인정한다. M.Y.A.는 회로도 및 재료 목록 준비에 도움을 준 UIUC의 C. Nemeh와 Abdul Bhuiya에게 감사를 표합니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| Reagents | |||
| HBSS | Life technologies | 14175-095 | |
| PBS | Lonza | 17-516F | |
| Trypsin | Worthington | LS003736 | |
| Collagenese | Worthington | LS004176 | |
| 3- Aminopropyltrymethoxysilane (ATS) | 시그마-알드리치 | 281778 | |
| 글루타르알데히드 | Polysciences, Inc. | 01201-5 | |
| 아크릴아미드 | 시그마-알드리치 | A4058 | |
| N-메틸렌비스아크릴아미드 (비스) | 시그마-알드리치 | M1533 | |
| HEPES 완충 용액 | 시그마-알드리치 | 83264 | |
| 과황산암모늄 | 바이오-라드 | 161-0700 | |
| 인간 피브로넥틴 | BD 생명과학 | 354008 | |
| 히드라진 수화물 | Sigma-Aldrich | 18412 | 위험한 |
| 아세트산 | Sigma-Aldrich | A6283 | |
| 파라포름알데히드 | 전자 현미경 과학 | RT15710 | |
| 신호 강화제 | 생명 과학 | I36933 | |
| 단클론 항 빈쿨린 항체 | Sigma-Aldrich | V9131 | |
| Alexa Fluor 488 염소 안티-마우스 IgG | Life technologies | A11001 | |
| TRITC phalloidin conjugates | 시그마-알드리치 | P1951 | |
| 0.1 &마이크로; m 형광 비드 | Life technologies | F8801 | |
| 0.25% 트립신-EDTA | 라이프 테크놀로지 | 25200-056 | |
| Materials | |||
| 12 mm2 glass 커버 슬립 | Corning | 2865-12 |
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