조직 수준 역학을 제어하기 위해 준수 기판에 인간 배아 줄기 세포 식민지의 기하학적 패터닝

Jonathon  M. Muncie; Roberto Falcón-Banchs; Johnathon  N. Lakins; Lydia  L. Sohn; Valerie  M. Weaver

doi:10.3791/60334

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방법 논문

조직 수준 역학을 제어하기 위해 준수 기판에 인간 배아 줄기 세포 식민지의 기하학적 패터닝

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DOI:

10.3791/60334

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2019년 9월 28일

Jonathon M. Muncie¹^,² , Roberto Falcón-Banchs¹ , Johnathon N. Lakins² , Lydia L. Sohn¹^,³ , Valerie M. Weaver²^,⁴^,⁵^,⁶

¹Graduate Program in Bioengineering, University of California San Francisco and University of California Berkeley, ²Center for Bioengineering and Tissue Regeneration, Department of Surgery, University of California San Francisco, ³Department of Mechanical Engineering, University of California Berkeley, ⁴Eli and Edythe Broad Center of Regeneration Medicine and Stem Cell Research, University of California San Francisco, ⁵UCSF Comprehensive Cancer Center, Helen Diller Family Cancer Research Center, University of California San Francisco, ⁶Department of Anatomy, Department of Bioengineering and Therapeutic Sciences, and Department of Radiation Oncology, University of California San Francisco

이 논문에서

요약

세포외 매트릭스 리간드는 폴리아크릴아미드 하이드로겔에 패턴화되어 밀폐된 콜로니에서 인간 배아 줄기 세포의 배양을 준수기판에 사용할 수 있습니다. 이 방법은 견인력 현미경 검사법 및 생화학 적 분석을 결합하여 조직 기하학, 세포 생성 힘 및 운명 사양 간의 상호 작용을 검사 할 수 있습니다.

초록

인간 배아 줄기 세포는 배아 발생 시 1차 생식층 형성에 대응하는 세포 운명 사양의 자가 조직화 패턴에 의해 시험관내 모르포겐에 반응하는 독특한 능력을 입증한다. 따라서, 이 세포는 초기 인간 발달을 이끄는 기계장치를 검토하는 강력한 공구를 나타냅니다. 우리는 물리적 인 매개 변수를 재현하기 위해 식민지의 기하학과 기계적 환경 모두를 제어 할 수있는 준수 기질에 제한된 식민지에서 인간 배아 줄기 세포를 배양하는 방법을 개발했습니다. 배아 발생의 기초. 이 방법의 주요 특징은 세포 부착을 촉진하기 위해 표면에 세포 외 매트릭스 리간드의 정의 된 패턴과 폴리 아크릴 아미드 하이드로 겔을 생성하는 능력이다. 이것은 원하는 기하학적 패턴으로 스텐실을 제작하고, 이러한 스텐실을 사용하여 유리 커버슬립에 세포외 매트릭스 리간드패턴을 생성하고, 중합 중에 이러한 패턴을 폴리아크릴아미드 하이드로겔로 옮기는 것으로 달성됩니다. 이 방법은 또한 견인력 현미경 검사법과 호환되므로 사용자는 제한된 식민지 내에서 세포 생성 힘의 분포를 측정하고 매핑할 수 있습니다. 표준 생화학 분석과 함께, 이러한 측정은 초기 인간 개발 동안 운명 사양 및 형태 발생에서 기계적 단서가 재생역할을 검사하는 데 사용할 수 있습니다.

서론

인간 배아 줄기 세포 (hESCs)는 재생 의학 및 조직 공학 응용 분야에서 사용하기위한 큰 약속을 보유하고 있습니다. 이 세포의 다능성 성질은 그(것)들에게 어떤 성숙한 세포 모형으로 분화하는 기능을 줍니다. 특정 세포 유형에 hESCs의 운명을 지시에 큰 진전이 이루어진 동안, 그것은 전체 조직 또는 장기 de novo^1,^2,³^,^4를생성하는 것은 매우 어려운 남아있다 ⁵. 이것은, 상당 부분에서, 인간 발달 도중 이 조직의 대형을 몰기 하는 기계장치의 한정된 이해 때문이. 지식의 이 격차를 메우기 위하여는, 배아줄기^세포6,^7,^8,^{9를 가진 발달의 초기 태아 그리고 후속 단계를 모델링하는 방법의 수는 최근에 나타났습니다} ^,