인간 골격 근육 미세 조직에서 골격 근육 건강의 기능 메트릭 평가

Heta Lad; Brennen Musgrave; Majid Ebrahimi; Penney  M. Gilbert

doi:10.3791/62307

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방법 논문

인간 골격 근육 미세 조직에서 골격 근육 건강의 기능 메트릭 평가

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DOI:

10.3791/62307

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2021년 2월 18일

Heta Lad¹^,² , Brennen Musgrave¹^,² , Majid Ebrahimi¹^,² , Penney M. Gilbert¹^,²^,³

¹Institute of Biomedical Engineering, University of Toronto, ²Donnelly Centre for Cellular and Biomolecular Research, University of Toronto, ³Department of Cell and Systems Biology, University of Toronto

이 논문에서

요약

이 원고는 수축력 및 칼슘 취급 분석을 포함하여 기능분석에서 3D 인간 골격 근 미세 조직 및 최소 침습 다운스트림의 배열을 생성하는 상세한 프로토콜을 설명합니다.

초록

골격 근의 체외 모델에서 3차원 (3D)은 골격 근육 개혁을 연구하고 실험 적 조작에 적합한 확장 가능한 형식으로 기능을 할 수있는 기회를 제공함에 따라 생체 의학 연구에서 귀중한 발전입니다. 3D 근육 배양 시스템은 과학자들이 인간 세포의 맥락에서 골격 근 ex vivo를 연구할 수 있게 해 주도록 하는 것이 바람직합니다. 체외 모델에서 3D는 성인 골격 근의 기본 조직 구조의 측면을 밀접하게 모방합니다. 그러나 보편적 인 응용 프로그램은 조작, 비용 및 사용자 친화적 인 플랫폼의 가용성에 의해 제한되며 상대적으로 많은 양의 인간 골격 근육 조직을 산출합니다. 또한, 골격 근은 많은 질병 상태에서 시간이 지남에 따라 손상되는 중요한 기능적 역할을 하기 때문에, 미세 조직 연구를 위한 실험 플랫폼은 최소침습칼슘 과도 및 수축력 측정이 플랫폼 자체 내에서 직접 수행될 수 있을 때 가장 실용적입니다. 본 프로토콜에서, 'MyoTACTIC'로 알려진 96웰 플랫폼의 제조, 3D 인간 골격 근육 미세 조직(hMMTs)의 대량 생산이 설명된다. 또한, 시간이 지남에 따라 각 미세 조직의 골격 근육력 및 칼슘 처리의 반복적인 측정을 가능하게 하는 전기 자극의 최소 침습적 적용 방법을 보고한다.

서론

골격 근은 인체에서 가장 풍부한 조직 중 하나이며 운동, 열 항상성 및 신진 대사^1과같은 주요 신체 기능을 지원합니다. 역사적으로, 동물 모델 및 2차원(2D) 세포 배양 시스템은 생물학적 과정및 질병 병인을 연구하고, 골격 근질환 의 치료에 약리학적 화합물을 테스트하는 데 사용되어^왔다^2,^3. 동물 모델은 건강과 질병에 있는 골격 근육에 대한 우리의 지식을 크게 향상시켰지만, 그들의 번역 영향은 높은 비용, 윤리적 고려 사항 및 종 간 차이^2,^4에의해 방해되었습니다. 골격 근육을 연구하기 위해 인간 세포 기반 시스템으로 전환할 때, 2D 세포 배양 시스템은 단순성 때문에 유리합니다. 그러나 제한사항이 있습니다. 이 형식은 종종 신체^5,⁶내에서 자연적으로 발생하는 세포 세포 및 세포 외 세포 매트릭스 상호 작용을 다시 수적으로 회수하지 못합니다. 지난 몇 년 동안, 3차원(3D) 골격 근 모델은 생리학적 및 병리학적으로 관련된 과정의 모델링....