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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
여기서, 우리는 1차 섬유아세포를 이용한 시험관내 스크래치 분석및 마우스에서 의 피부 상처 치유 분석실험을 위한 프로토콜을 제시한다. 두 방법 모두 시험관 내 및 생체 내 상처 치유를 평가하는 간단한 방법입니다.
손상된 절단 상처 치유는 당뇨병을 앓고있는 환자와 노인에게 중요한 관심사이며 효과적인 치료가 필요합니다. 적절한 생체외 및 생체내 접근법은 피부 상처 치유 과정을 개선하기 위한 약물 치료를 위한 새로운 표적 분자의 식별에 필수적이다. 우리는 전압 게이트 칼슘 채널 (Cavβ3)의 β3 소단위를 두 개의 독립적 인 분석법, 즉 생체 외 스크래치 이동 분석 및 생체 내 등쪽 피부 접힘 챔버 모델에서 상처 치유에 영향을 미치는 잠재적 인 표적 분자로 확인했습니다. 1 차 마우스 배아 섬유아세포 (MEFs) 야생 형 (WT) 및 Cavβ3 결핍 마우스 (Cavβ3 KO) 또는 SiRNA로 처리 된 WT 마우스로부터 급성으로 분리 된 섬유 아세포는 Cacnb3 유전자의 발현을 하향 조절합니다. , Cavβ3을 인코딩하여 사용했습니다. 스크래치는 결합 된 세포 단층에 적용하고 갭 클로저는 마이그레이션 셀에 의해 갭의 완전한 재모독까지 정의 된 시점에서 현미경 이미지를 복용하여 뒤따랐다. 이들 이미지는 분석되었고, 각 조건에 대해 세포 이동 속도를 결정하였습니다. 생체 내 분석에서, 우리는 WT와 Cavβ3 KO 마우스에 등쪽 피부 접이식 챔버를 이식하고, 직경 2mm의 정의된 원형 상처를 적용하고, 감염및 탈수로부터 보호하기 위해 유리 커버 슬립으로 상처를 덮고, 거시적 상처 폐쇄를 모니터링했습니다. 시간이 지남에 따라. 상처 폐쇄는 Cacnb3-유전자결핍 마우스에서 상당히 빨랐다. 생체외 분석의 결과는 생체외 분석과 상관관계가 잘 연관되기 때문에, 시험관내 분석노는 생체내 상처 치유 모델에 의한 시험관 내 안타를 검증하기 전에 높은 처리량 스크리닝에 유용할 수 있다. 우리가 야생형 및 Cavβ3 결핍 마우스 또는 세포를 위해 여기에서 보여준 것은 또한 Cavβ3 이외에 특정 분자를 위해 적용될 수 있습니다.
피부 상처 치유는 피부의 무결성을 회복하고 감염으로부터 유기체를 보호하기 위해 피부 손상 직후에 시작됩니다. 상처 치유 과정은 네 개의 겹치는 단계를 거칩니다. 응고, 염증, 새로운 조직 형성 및 조직 리모델링1. 세포 마이그레이션은 이러한 단계에서 매우 중요합니다. 염증성 세포, 면역 세포, 각질 세포, 내피 세포 및 섬유아세포는 상이한 시점에서 활성화되고 상처 부위2를침범한다. 시험관 내 및 생체 내 상처 치유를 조사하는 방법은 근본적인 메커니즘을 이해하는 것뿐만 아니라 새로운 약물을 테스트하고 피부 상처 치유를 개량하고 가속화하는 것을 목표로하는 새로운 전략을 개발하는 데 큰 관심이 있습니다.
셀 마이그레이션을 모니터링하고 분석하기 위해 스크래치 마이그레이션 분석을 사용할 수 있습니다. 그것은 종종 시험관 내 상처 치유 분석이라고합니다. 이 방법은 세포 배양 시설3을필요로 한다. 그것은 간단한 절차이고, 고급 장비의 필요가 없고 대부분의 세포 생물학 실험실에서 분석이 수행될 수 있습니다. 이 분석에서, 무세포 영역은 동봉된 세포 단층, 바람직하게는 상피-또는 내피 유사 세포 또는 섬유아세포의 기계적 파괴에 의해 생성된다. 스크래치 가장자리의 셀은 생성된 간격을 다시 채우기 위해 마이그레이션됩니다. 시간이 지남에 따라 감소하는 세포 없는 영역의 정량화는 이동 속도와 유사하며 세포가 간격을 좁힐 필요가 있는 시간을 나타냅니다. 이를 위해, 조사자는 WT 마우스 또는 관심 유전자가 결여된 마우스로부터의 급성 단리된 세포또는4, 또는 신뢰할 수 있는 세포 저장소로부터 사용할 수 있는 불멸의 세포를 사용할 수 있다. 스크래치 분석법은 약리활성 화합물의 영향 또는 형질 감염된 cDNAs 또는 siRNAs가 세포 이동에 미치는 영향을 연구할 수 있게 합니다.
생체 내에서 상처 치유는 피부의 물리적 무결성을 가능한 한 빨리 복원하기 위해 각질 세포, 염증 세포, 섬유 아세포, 면역 세포 및 내피 세포를 포함한 다양한 세포 유형을 필요로하는 복잡한 생리적과정입니다 1 . 생체 내에서 연구하는 다른 방법은 과거5,6,7,8에서개발및 사용되어 왔다. 본 항에 기재된 등쪽 피부접이식 챔버는 이전에 상처 치유 어세9에사용되었다. 마우스에 대한 변형된 등지 피부 접힘 챔버 제제로서 사용된다. 변형된 스킨폴드 챔버 모델은 몇 가지 장점이 있다. 1) 그것은 상처 치유 과정을 관찰하는 것을 방지하고 마우스의 상처 수리에 영향을 미칠 수있는 피부 수축을 최소화합니다. 2) 이 챔버는 유리 커버 슬립으로 상처를 덮어 조직 감염과 탈수를 줄여 치유 과정을 지연시킬 수 있습니다. 3) 혈류와 혈관을 직접 모니터링 할 수 있습니다. 4) 상처를 치료하고 치유를 가속화하기 위해 약리활성 화합물 및 시약의 반복적 인 국소 적용을허용9,10.
우리는 고전압 게이트 칼슘 채널 (Cavβ3)의 β3 소단위를 두 개의 독립적 인 프로토콜, 즉 생체 외 스크래치 이동 분석 및 생체 내 등쪽 피부 접힘 챔버 모델을 사용하여 피부 상처 치유에 영향을 미치는 잠재적 인 표적 분자로 확인했습니다. 시험관내 분석의 경우, 우리는 1차 섬유아세포를 사용하였지만, 이들 세포는 Cavβ3 단백질을 코딩하는 Cacnb3 유전자를 발현하지만 탈분극 유도된Ca2+ 유입 또는 전압 의존적Ca2+ 전류가 부족하다. 우리는 이 섬유아세포에서 Cavβ3의 새로운 기능을 기술했습니다: Cavβ3는 이노시톨 1,4,5-삼위산염 수용체(IP3R)에 결합하고 소포체로부터 칼슘 방출을 제약합니다. 마우스에서 Cacnb3 유전자의 삭제는 IP3에 대한 IP3R의 감도 증가, 향상된 세포 이동 및 증가된 피부 상처 복구4를유도한다.
모든 실험 절차는 자를란트 와 자를란트 대학의 윤리 규정 및 동물 복지위원회에 따라 승인되고 수행되었습니다.
1 1 1 차적인 세포 배양 및 siRNA 형질감염
참고 : 설명 된 방법에서 1 차 섬유 아세포가 사용됩니다. 이들 세포는 상처 치유 및 조직 리모델링11에중요한 역할을 한다. 본 실험에서, Cacnb3 유전자는, 고전압 게이트 칼슘채널(12)의 Cavβ3 소단위를 코딩하여 하향 조절되었고, 이에 따라 생체내 세포 이동 및 피부 상처 수리에 그 역할을 나타내고4.
2. 시험관 내 상처 치유 분석 (스크래치 마이그레이션 분석)
3. 스크래치 영역 분석

4. 생체 내 피부 상처 치유 분석
참고: C57BL/6 야생형 수컷(체중 22-26g을 가진 8-12주) 및 Cavβ3 결핍 마우스를 이 연구에 사용됩니다.

스크래치 분석은 야생형 및 β3 결핍 MEFs의 동시 세포 단층상에서 수행하였다(도1c). 200 μL 파이펫 팁을 사용하여 "스크래치"를 수행 한 후, 두 유전형의 세포가 스크래치 영역으로 이동하고 간격을 닫습니다. 이미지는 6, 10 및 30시간 후에 촬영하였다(도1a). 셀 마이그레이션을 백분율(%)으로 정량화했습니다. 스크래치 를 수행한 후 6시간 후에 셀을 마이그레이션하여 다시 채워진 스크래치 영역입니다. Cavβ3 결핍 MEF를 마이그레이션하는 것은 야생 형 마우스로부터의 MEF보다 훨씬 일찍 스크래치 영역을 폐쇄하였다(그림1a,b). 세포 증식의 임의의 효과를 배제하기 위해, 스크래치 마이그레이션 분석기는 10% 또는 1% FCS의 존재 에서 수행되었다. 10% FCS에서 두 과정 모두 존재하며, 세포 증식 및 이동은 1% FCS 세포 증식에서 최소화된다. 섬유아세포는 10%(도1b,왼쪽) 또는 1% FCS(도1b,오른쪽)에서 유사한 이동 패턴을 보였으며, 관찰된 표현형에 대한 세포 증식 기여의 가능성을 배제하였다. Cavβ3 결핍 MEF는 두 조건 하에서 야생형 MEF보다 훨씬 일찍 갭을 폐쇄했습니다. β3 결핍 섬유아세포에서 관찰된 Cavβ3 의존적 효과를 확인하기 위해, 야생형 섬유아세포는 Cavβ3 단백질을 하향 조절하기 위해 siRNA로 형질전환하였다(도1e). 하향 조절에 대한 대조군으로서, 면역혈전은 siRNA 치료의 효율을 확인하기 위해 수행되었다. 2개의 독립적인 Cacnb3 특이적 siRNAs (siRNA1 및 siRNA2) 및 스크램블된 siRNA (대조군으로)가 사용되었다. Cacnb3-특이적siRNAs로 처리된 섬유아세포는 β3 결핍 섬유아세포와 같이 동작한다(도1d),즉, Cavβ3 단백질의 부재에서 이동이 증가된다(도1e).
생체 내에서, 등쪽 피부접이식 챔버(도2a, b)를이식하고 2 mm 직경의 정의된 원형 상처가 다시 면도(도2b)에발생하였으며, 야생형 및 Cavβ3 결핍 마우스(유전자형당 8마리) 8-12 주 및 22-26g 무게). 상처는 표피와 진피를 가진 완전한 피부를 제거함으로써 수행되었다. 두 유전자형 간의 피부 상처 치유를 비교하기 위해, 피부 접힌 챔버 내의 상처 부위를 상처(0일째) 직후 촬영한 후 3, 6, 10 및 14일 후 상처를 촬영하였다(도2c). 상처의 크기는 이러한 디지털 이미지에서 측정되었고 주어진 날의 상처 부위는 백분율(%) 으로 나타났습니다. 초기 상처부위(그림2d). 상처 폐쇄는 야생 형 대조군과 비교하여 β3 결핍 마우스에서 증가된다. 야생형과는 대조적으로, β3 결핍 마우스의 상처는 10일 후에 이미 거의 완전히 폐쇄되었다. 14 일째에 상처는 두 유전형 모두에서 완전히 닫혔습니다(그림 2c,d).

그림 1 : 시험관 내 스크래치 마이그레이션 분석 . (a)야생형(WT, 왼쪽) 및 Cavβ3 KO(β3 KO, 오른쪽) 원발성 마우스 배아 섬유아세포(MEFs)로부터의 배양물의 대표적인 이미지는 스크래치를 수행한 후 즉시, 6, 10 및 30시간 후에. 이미지는 8비트 회색 스케일로 변환되었으며, 밝기뿐만 아니라 대비를 적용하여 셀 프리 영역을 최대로 시각화했습니다. 원래 24비트 RGB 이미지에서 셀 프리 영역(셀 마이그레이션에 의해 다시 채워진 스크래치 영역의 %)을 분석하여 수행하였다. (b)백분율을 보여주는 막대 그래프(%) 6시간 후 세포를 이동시켜 다시 채우면 야생형(10%, 왼쪽) 또는 낮음(1%, 오른쪽) 태아 소 혈청(FCS)이 야생형(검정) 및 Cavβ3 KO(적색)실험(c)면역블롯(50)의 존재 lane당 μg) 및 섬유아세포(MEFs, 100 μg/lane 당)는 Cavβ3 특이적 항체를 사용한다. β3 단백질(55 kDa)은 야생형 뇌(대조군으로 사용됨) 및 섬유아세포에 존재하지만, Cavβ3 결핍 마우스로부터 제조된 Cavβ3 결핍 뇌 및 섬유아세포의 단백질 추출물에는 존재하지 않는다. (d)스크램블된 siRNA(대조군, 검정) 또는 2개의 독립적인 Cacnb3 siRNAs(siRNA1 및 siRNA2, 적색 오픈 바)로 처리된 야생형 세포에서 6시간 후에 세포를 이동시킴으로써 다시 채워진 스크래치 영역의 백분율의 요약. (e)(d)에서실험으로부터 상응하는 면역블롯. 데이터는 평균 ± SEM으로 나타내고, p 값은 짝이 없는 두 꼬리 학생의 t-검정을 사용하여 계산하였다. 패널 a와 b는 [Belkacemi et al., 2018]4에서 수정되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 2 : 생쥐의 생체내 피부 상처 치유. (a)티타늄 프레임 내부 측면 뷰는 티타늄 챔버의 절반을 보여주고 전면 측면 보기는 나사와 너트가 부착 된 두 개의 대칭 반쪽으로 조립 된 티타늄 챔버를 보여줍니다. (b)마우스는 등쪽 피부를 면도하고 2개의 대칭 티타늄 프레임(티타늄 프레임의 무게가 약 2g)으로 구성된 등쪽 스킨폴드 챔버를 장착하고 원형 상처(직경 2 mm)를 도포한 후. (c)상처 후 직접 상처의 이미지 (0 일) 및 3, 6, 10, 및 14 일 후 상처. 완전한 상피화와 함께 상처 폐쇄의 연속적인 과정은 야생형(WT, top) 및 Cavβ3 KO(β3 KO, 하부) 마우스에서 14일 동안 도시된다. (d)지시된 시점에서, 상처 부위는 컴퓨터 보조 영상 분석 프로그램을 이용하여 결정하고 0일째에 부상 직후 상처 부위의 백분율로 플롯하였다(평균 ± SEM 의 n=8, β3 KO 마우스 및 해당 야생형 제어 마우스). P 값은 양방향 ANOVA 및 본페로니의 다중 비교 테스트를 사용하여 계산되었습니다. 패널 c와 d에서 수정되었습니다 [Belkacemi 외, 2018]4. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
저자는 공개 할 것이 없다.
여기서, 우리는 1차 섬유아세포를 이용한 시험관내 스크래치 분석및 마우스에서 의 피부 상처 치유 분석실험을 위한 프로토콜을 제시한다. 두 방법 모두 시험관 내 및 생체 내 상처 치유를 평가하는 간단한 방법입니다.
우리는 박사 페트라 바이스 거버와 SPF 동물 시설의 트랜스 유전자 단위 (SFB의 프로젝트 P2 894) 의료 학부의 및 자를 란트 대학의 의료 학부에서 임상 및 실험 수술 연구소의 동물 시설, 홈버그. 안드레아스 벡 박사님이 원고를 비판적으로 읽어 주신 것에 감사드립니다. 이 연구는 도이치 포르충스게마인샤프트(DFG) 손더포스충스베라이히(SFB) 894, A3~A.B. 및 V.F.에 의해 지원되었다.
| 0.9 % NaCl | |||
| 1 ml 주사기 | BD Plastipak | 303172 | |
| 6 웰 플레이트 | Corning | 3516 | |
| 생검 펀치 | Kai Industries | 48201 | 2 mm |
| Cacnb3 마우스 siRNA Oligo Duplex (궤적 ID 12297) | Origene | SR415626 | |
| 탈모 크림 | 모든 탈모 크림 | ||
| 덱스판테놀 5% (베판텐) | 바이엘 | 3400935940179.00 | (베판텐) |
| 디하이드록실리디노티아진 염산염(자일라진) | 바이엘 헬스케어 | 롬푼 2% | |
| 둘베코의 변형 이글 배지(DMEM) | 생명 과학의 기브코 | 41966-029 | |
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| 육각형 전체 너트 | |||
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| 광학 현미경 | Keyence, Osaka, Japan | BZ-8000 | 유사한 현미경을 사용할 수 있습니다 |
| Lipofectamine RNAiMAX 트랜스펙션 시약 | Thermo Fisher Scientific | 13778075 | |
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| 일반 가위 | |||
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