이 원고는 3 차원 (3D)의 균일 한 배열 세포 외 기질에 둘러싸여 정의 형상의 상피 조직을 설계 할 수있는 소프트 리소그래피 기반 기술을 설명합니다. 이 방법은 세포 형태 및 실험 문맥 다양한 의무가 있고 동일한 복제의 높은 처리량의 선별을 허용한다.
방법 논문
이 원고는 3 차원 (3D)의 균일 한 배열 세포 외 기질에 둘러싸여 정의 형상의 상피 조직을 설계 할 수있는 소프트 리소그래피 기반 기술을 설명합니다. 이 방법은 세포 형태 및 실험 문맥 다양한 의무가 있고 동일한 복제의 높은 처리량의 선별을 허용한다.
폐, 신장, 유선과 같은 분지 기관의 구조는 미세 환경에서 다양한 용해성 및 물리적 신호에 의해 조절되는 분지 형태 형성의 발달 과정을 통해 발생합니다. 여기에서는 세포외 기질(ECM) 내에 완전히 내장된 정의된 모양과 크기의 엔지니어링된 3차원(3D) 상피 조직을 형성하여 형태 형성 과정을 분기하는 과정을 연구하기 위해 만들어진 방법을 설명합니다. 이 방법을 사용하면 동일한 조직의 배열을 형성할 수 있으며 조직 기하학, 간격 및 ECM 구성을 포함한 다양한 환경 요인을 제어할 수 있습니다. 이 방법은 또한 견인력 현미경(TFM)과 같이 널리 사용되는 기술과 결합하여 세포와 주변 ECM 간의 상호 작용에 대한 더 많은 정보를 얻을 수 있습니다. 이 프로토콜은 암 침습을 포함하여 형태형성 분지를 넘어 다양한 세포 및 조직 과정을 조사하는 데 사용할 수 있습니다.
분지 형태 형성으로 알려진 분 지형 상피 조직의 발달이 세포 유래 물리적 및 환경 인자에 의해 조절된다. 유선에서, 형태 형성을 분기하는 집단 세포 이동이 나무와 같은 구조를 작성하는 가이드를 통해 반복적 인 과정이다. 첫 번째 단계는 분기 개시 신도 1,2- 다음 유관에서 기본 봉오리 형성된다. 주변의 기질에 분기의 침략은 사춘기에서 스테로이드 호르몬의 전신 릴리스에 의해 유도된다. 새 차 싹은 기존 지점의 끝에서 시작하고,이 프로세스는 상피 나무 (3)를 작성하고 있습니다. 많은 중요한 생화학 적 신호가 확인되었지만, 이러한 복잡한 발육 과정은 부족 안내 세포 생물학적 메커니즘의 포괄적 이해. 또한, 특정 단서의 영향에 대한 역학적 연구 체험관에서 해체하기가 어렵습니다생체 내에서 사항은, 같은 정확한 시공간 섭동과 측정은 자주 할 수 없습니다.
이러한 전체 기관 배양 차 organoids 및 세포 배양 모델로서 3 차원 배양 기술은, 체계적 조직 형태 형성 4-6 기본 메커니즘을 연구에 유용한 도구이다. 이러한 이동, 증식 및 분화를 비롯한 세포 다양한 행동에 기계적 힘 생화학 적 신호로서, 각각의 특정 요인의 영향을 결정하는데 특히 유용 할 수있다. 6 설계된 세포 배양 모델 특히 용이 섭동을 사용 각 셀 자신의 미세.
그러한 배양 모델은 A로 유도 할 때 일관성과 재현성 총칭 이전 브랜치를 형성 제어 3D 구조 모델 유방 상피 조직을 설계하는 미세 - 기반 접근 방식을 사용ppropriate 성장 인자. 모델의 주요 이점은 정확하게 조작하고 높은 통계적 신뢰도 기계적 응력 패턴, 물리적 및 생화학 적 요인의 효과를 측정 할 수있다. 이 기술은 함께 전산 모델링 이미 유선 상피 조직 및 다른 지형 7-11 상피의 정상적인 발전이 지침 물리적 및 생화학 적 신호의 상대적 기여도를 결정하는데 사용되었다. 여기서 설명하는 것은 용이 세포 외 기질 (ECM) 겔의 다른 형태로 확장 될 수있는 이러한 모델 조직을 만들기위한 구체적인 프로토콜 및 치료제의 시험을위한 잠재적 수단으로 작용한다.
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솔루션 1. 준비
3D의 미세화에 대한 탄성 스탬프 2. 준비
참고 : 탄성 스탬프는 PDMS로 만들어집니다.
3D 상피 조직 3. 준비
4. 면역 형광 및 이미지 분석
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유방 상피 조직의 미세 일반 회로도
실험적인 작업 흐름을 요약 한 미세 가공 절차의 일반 개략도가도 1에 도시되어있다. 결과적으로 완전히 ECM 겔에 포함되는 동일 형상 및 간격의 상피 조직의 배열이다. 대표적인 실험 I가 4 ㎎ / ㎖의 농도로 소 콜라겐 겔 타입의 배양 EpH4 마우스 유방 상피 세포를 사용한다. 설계 조직의 최고 품질을 보장하기 위해, 프로토콜에 설명 된 기술은 밀접하게 따라야한다. 유형으로 성형 된 사각형 우물의 배열도 2A와 2B 쇼 낮은 높은 배율의 뷰 내가 세포 파종하기 전에 젤 콜라겐. 웰의 형상은 실리콘 마스터 기능의 형상에 의해 결정된다. 이 일을 들어하는 것이 중요하다똑바로 콜라겐의 전자 PDMS 몰드 캐비티의 형상이 왜곡되지 않도록.도 2c는
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위에서 설명한 프로토콜은 미리 정의된 모양의 동일한 상피 조직을 생성하는 방법을 간략하게 설명하여 조직의 세포가 경험하는 기계적 응력의 공간적 제어를 가능하게 합니다. 엘라스토머 몰드는 I형 콜라겐에 공동을 만든 다음 상피 세포로 채우고 추가 콜라겐 층으로 덮어 세포가 3D 콜라겐 매트릭스 환경에 완전히 캡슐화되는 데 사용됩니다. 이러한 조직의 추가 배양과 초기 구조에서 분지를 유도하기 위한 성장 인자로 처리하면 이 시스템은 상피 세포의 분지 형태 형성 연구에 적합하게 됩니다. 프로토콜에는 몇 가지 중요한 단계가 있습니다. 첫 번째는 세포 파종 전에 PDMS 몰드를 겔화된 콜라겐에서 똑바로 위쪽으로 들어 올리는 것입니다. 이 단계에서 수평으로 이동하면 캐비티가 왜곡되고 더 이상 원하는 형상을 유지하지 않습니다. 그런 다음 구멍에 세포를 파종한 후 표면에 남아 있는 과도한 세포는 특히 조직에 매우 가까운 경우 패턴 조직의 거동을 방해할 수 있으므로 조심스럽게 씻어내는 것이 중요합니다. 그러나 너무 엄격하게 세척하면 세포가 충치에서...
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저자는 경쟁하는 금전적 이해관계가 없음을 선언합니다.
이 작품은 NIH (HL118532, HL120142, CA187692), 데이비드 & 루실 패커드 재단, 카밀 & 헨리 드레퓌스 재단과 버로우즈에서 교부금에 의해 부분적으로 지원되었다 기금에 오신 것을 환영합니다. ASP는 샬롯 엘리자베스 프록터 경어 원정대에 의해 부분적으로 지원되었다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 폴리디메틸실록산(PDMS) | Ellsworth 접착제 | Sylgard 184 | |
| PDMS 경화제 | Ellsworth 접착제 | Sylgard 184 | |
| 리소그래피 패턴 실리콘 마스터 | 자체 제작 | N/A | |
| 플라스틱 계량 보트 | Fisher Scientific | 08-732-115 | |
| 100mm 직경 페트리 접시 | BioExpress | D-2550-2 | |
| 에틸 알코올 200 프루프 | Pharmco-Aaper | 111000200 | |
| 1:1 Dulbecco'와 혼합하여 70% EtOH(v:v) 용액을 만듭니다. 의 변형된 독수리' s 미디엄 : 햄' s F12 영양 혼합물 (DMEM/F12) (1:1) | Hyclone | SH30023FS | |
| Fetal Bovine Serum (FBS) | Atlanta Biologicals | S11150H | |
| 10x Hank' s 평형 염 용액 (HBSS) | Life Technologies | 14185-052 | |
| 인슐린 | 시그마 Aldrich | I6634-500MG | |
| Gentamicin | Life Technologies | 15750-060 | |
| 10x 인산염 완충 식염수 (PBS) | Fisher Scientific | BP399-500 | |
| 수산화나트륨 (NaOH) | Sigma Aldrich | 221465-500G | |
| 소 유형 I 콜라겐 (펩신화되지 않음) | 소 | IAC-50 | |
| 알부민Sigma | Aldrich | A-7906 | |
| 곡선 스테인리스 스틸 핀셋 | Dumont | 7 | |
| 직경 35mm 조직 배양 접시 | BioExpress | T-2881-6 | |
| 15 ml 원뿔형 튜브 | BioExpress | C-3394-2 | |
| 1.5 ml Eppendorf Safe-Lock Tube | USA Scientific | 1615-5500 | |
| 원형 #1 유리 커버슬립, 직경 15mm | Bellco Glass Inc. | 특별 주문 | |
| 0.05% 1x Trypsin-EDTA | Life Technologies | 25300-054 | |
| 파라포름알데히드 | VWR | 100503-916 | |
| Triton X-100 | Perkin Elmer | N9300260 | 세제 |
| HGF | Sigma Aldrich | H 9661 | 50 mg/ml에서 dH2O에 재현탁 |
| 토끼 안티 마우스 FAK 항체 | 생명 기술 | AMO0672 | |
| 염소 안티 토끼 Alexa 488 항체 | Life Technologies | A-11034 | |
| Adobe Photoshop | Adobe | N/A | 픽셀 주파수 맵의 색상 코딩에 사용됩니다. |
| FIJI (ImageJ) | NIH | N/A | 픽셀 주파수 맵을 생성하기 위해 이미지를 임계값, 등록 및 오버레이하는 데 사용되는 무료 이미지 분석 소프트웨어입니다. StackReg 플러그인은 바이너리 이미지를 등록하는 데 사용되었습니다. |
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