우리는 마이크로패터닝 기술을 사용하여 시험관 내에서 다세포 키랄성을 결정하기 위한 프로토콜을 제시한다. 이 분석은 다양한 유형의 세포의 좌-우 편향의 자동 정량화를 허용하고 스크리닝 목적으로 사용될 수 있다.
방법 논문
우리는 마이크로패터닝 기술을 사용하여 시험관 내에서 다세포 키랄성을 결정하기 위한 프로토콜을 제시한다. 이 분석은 다양한 유형의 세포의 좌-우 편향의 자동 정량화를 허용하고 스크리닝 목적으로 사용될 수 있다.
키랄성은 세포의 왼쪽 - 오른쪽 축을 따라 편광의 관점에서 비대칭을 묘사하는 고유 한 세포 특성입니다. 이 독특한 특성이 발달과 질병 모두에서 중요한 역할을하기 때문에 주목을 끌기 때문에 세포 키랄성을 특성화하기위한 표준화 된 정량화 방법은 연구 및 잠재적 인 응용을 앞당길 것입니다. 이 프로토콜에서, 우리는 세포의 마이크로패턴화된 어레이를 이용하는 다세포 키랄성 특성화 검정을 기술한다. 세포 마이크로 패턴은 마이크로 접촉 인쇄를 통해 티타늄 / 금 코팅 유리 슬라이드에 제작됩니다. 기하학적으로 정의된(예를 들어, 고리 모양의) 단백질 코팅된 섬들 상에 시딩한 후, 세포는 방향적으로 이동하고, 시계 방향 또는 반시계 방향 방향 중 하나를 향해 편향된 정렬을 형성하며, 이는 사용자 정의 작성된 MATLAB 프로그램에 의해 자동으로 분석 및 정량화될 수 있다. 여기서는 마이크로 패턴화 된 기질의 제작, 세포 시딩, 이미지 수집 및 데이터 분석을 자세히 설명하고 NIH / 3T3 세포를 사용하여 얻은 대표적인 결과를 보여줍니다. 이 프로토콜은 이전에 여러 발표 된 연구에서 검증되었으며 시험관 내에서 세포 키랄성을 연구하기위한 효율적이고 신뢰할 수있는 도구입니다.
세포의 좌우(LR) 비대칭성(세포 손 또는 키랄성이라고도 함)은 LR 축의 세포 극성을 기술하며 근본적이고 보존된 생물물리학적 특성 1,2,3,4,5로 인식된다. 세포 키랄성은 다수의 스케일에서 생체내 및 시험관내 둘 다에서 관찰되었다. 이전의 발견은 원형 섬6에 시달린 단일 세포에서 액틴 세포 골격의 키랄 소용돌이, 제한된 경계 7,8,9,10,11 내의 세포의 편향된 이동 및 정렬, 닭 히트 튜브 12의 비대칭 루핑을 밝혀냈다.
다세포 수준에서, 세포 키랄성은 방향성 이동 또는 정렬, 세포 회전, 세포골격 역학, 및 세포 소기관 위치7,8,9,10,11,12,13으로부터 결정될 수 있다. 우리는 부착성 세포 7,8,9,10의 키랄 편향을 효율적으로 특성화하기 위해 마이크로 패 터닝 기반 14 검정을 확립했습니다. 기하학적으로 제한된 세포 군집을 갖는 고리 모양의 마이크로패턴으로, 세포는 집합적으로 방향성 이동 및 편향된 정렬을 나타낸다. MATLAB 프로그램은 링의 위상차 이미지에서 세포 정렬을 자동으로 감지하고 측정하기 위해 개발되었습니다. 국소 세포 정렬의 방향은 원주 방향으로부터의 편차에 따라 편향된 각도로 정량화된다. 통계적 분석에 따라, 세포의 고리 패턴은 시계 반대 방향(CCW) 바이어스 또는 시계 방향(CW) 바이어스로 지정된다.
이 분석은 다중 세포 표현형의 키랄성을 특성화하기 위해 사용되었으며(표 1), 세포의 LR 비대칭성은 표현형-특이적 7,11,15인 것으로 밝혀졌다. 더욱이, 액틴 역학 및 형태학에 대한 붕괴는 키랄 편향7,8의 역전을 초래할 수 있고, 산화 스트레스는 세포 키랄성도 변화시킬 수 있다9. 절차 의 단순성과 접근법 7,8,9,10의 견고성 때문에, 이 2D 키랄성 분석은 시험관 내에서 다세포 키랄성을 결정하고 연구하기 위한 효율적이고 신뢰할 수 있는 도구를 제공한다.
이 프로토콜의 목적은 세포 키랄성을 특성화하기 위해 이 방법의 사용을 입증하는 것이다. 이 프로토콜은 마이크로 접촉 인쇄 기술을 통해 패턴화된 세포 어레이를 제작하고 MATLAB 프로그램을 사용하여 자동화된 방식으로 키랄성 분석을 수행하는 방법을 설명합니다.
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1. 폴리디메틸실록산(PDMS) 우표 제작16
2. 유리 슬라이드의 코팅
3. 마이크로 접점 인쇄
4. 마이크로 패턴 슬라이드에 세포 시드
5. 이미지 수집
6. 세포 키랄성 특성화(그림 2)
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NIH/3T3 세포의 시딩 15분 후, 고리 패턴에 대한 세포 부착은 위상차 영상화에 의해 육안으로 확인되었다. 24시간의 후속 배양 후에, 패턴 상의 세포들은 뚜렷하게 비대칭적인 정렬로 합류하고 길쭉해졌고, 시계 방향으로 편향되었다(그림 2). 부착된 세포의 방향성 이동은 타임랩스 영상화에 의해 기록되고, 세포 운동성 및 형태형성은 비디오의 추가 분석으로 정량화될 수 있다. 키랄성 분석을 수행하기 위해 고정 후 고해상도 위상차 이미지를 촬영하고(그림 2A-C) MATLAB 프로그램에 공급합니다. 이 프로그램은 강도 구배를 감지하고 링에서 해당 셀 정렬 방향을 계산합니다. 그런 다음 세포 키랄성은 고리의 원주 방향에서 벗어나는 세포 정렬의 원형 통계에 기초하여 결정됩니다. 따라서 셀은 시계 방향(CW), 시계 반대 방향(CCW) 또는 비키랄(NC)로 지정될 수 있...
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여기에 설명된 고리형 패터닝 분석은 매우 안정적이고 반복 가능한 결과를 생성할 수 있는 다세포 키랄성의 정량적 특성화를 위한 사용하기 쉬운 도구를 제공합니다. 동일한 정의된 미세 환경의 신속한 생성과 편향되지 않은 분석을 통해 대용량 샘플의 자동화된 고처리량 처리가 가능합니다. 이 프로토콜은 링 마이크로패턴의 제작, 셀 패터닝 및 편향된 셀 정렬 및 방향 운동의 자동 분석에 대해 논의합니다. 이 방법은 세포 운동성 및 키랄 형태형성을 연구하기 위한 라이브 이미징 기술과 호환되며, 독성 검출9 또는 약물 스크리닝 응용을 위한 다른 평면형에 잠재적으로 통합될 수 있다.
공유할 수 있는 몇 가지 추가 팁이 있습니다. 첫째, 마이크로 접촉 인쇄 단계에서 스탬프는 유리의 금면에 만들어야하며 (기판을 조각으로 자른 후에는 구별하기 어려울 수 있음) 이중 인쇄는 피해야합니다. 둘째, 적절한 부착을 위해 다른 단백질을 필요로 하는 세포에 대해, 바람직...
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저자는 공개 할 것이 없습니다.
이 연구는 국립 보건원 (OD / NICHD DP2HD083961 및 NHBLI R01HL148104)이 자금을 지원했습니다. Leo Q. Wan은 Pew Charitable Trusts의 지원을 받는 생명의학 분야의 퓨 학자(PEW 00026185입니다. Haokang Zhang은 American Heart Association Predoctoral Fellowship (20PRE35210243)의 지원을 받습니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 200 proof 에탄올 | Koptec | DSP-MD-43 | |
| BZX 현미경 시스템 | Keyence | BZX-600 | |
| Dulbecco의 변형 독수리 매체 (DMEM), 고 포도 | Gibco | 11965092 | |
| 전자빔 증발기 | Temscal | BJD-1800 | 금 - 티타늄 필름 코팅 |
| 태아 소 혈청 | VWR | 89510-186 | |
| 소 플라즈마의 피브로넥틴 | 시그마 | F1141-5MG | |
| 유리 현미경 슬라이드 | VWR | 10024-048 | |
| 유리 핀셋 | Exelta | 390BSAPI | |
| 금 증발 펠릿 | 국제 고급 재료 | AU18 | |
| HS-(CH2)11-EG3-OH (EG3) | 프로키미아 | TH 001-m11.n3-0.2 | |
| MATLAB | Mathworks | MATLAB_R2020b | |
| NIH/3T3 세포 | ATCC | CRL-1658 | |
| OAI 접촉 정렬기 | OAI | 200 | UV 포토리소그래 |
| 옥타데칸네티올 (C18) | 시그마 | O1858-25ML | |
| 오비탈 쉐이커 | VWR | 89032-088 | |
| 인산염 완충 식염수(PBS) | 연구 제품 국제 | P32080-100T | |
| 폴리디메틸실록산 실가드 184 | 다우코닝 | DC4019862 | |
| 실리콘 웨이퍼 | 대학 웨이퍼 | ID#809 | |
| 피루브산 나트륨 | Thermo fisher scientific | 11360-070 | |
| SU-8 3050 포토레지스트 | MicroChem | Y311075 0500L1GL | |
| 티타늄 증발 펠릿 | International Advanced 재료 | : TI14 | |
| 투명 마스크 (기능 포함) | Outputicity.com | N / A | 마스크 인쇄 서비스 |
| : 트립신 - EDTA (0.25 %) | , 써모 피셔 사이언티픽 | 25200-072 |
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