3D 자기력 액추에이터와 다기능 형광 이미징을 결합하여 핵 역학 연구

Miao Huang; Heyang Wang; Alfredo A. Delgado; Tyler A. Reid; Julian Long; Shu Wang; Hayley Sussman; Juan Guan; Hitomi Yamaguchi; Xin Tang

doi:10.3791/64098

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방법 논문

3D 자기력 액추에이터와 다기능 형광 이미징을 결합하여 핵 역학 연구

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DOI:

10.3791/64098

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2022년 7월 5일

Miao Huang¹^,⁵ , Heyang Wang¹^,⁵ , Alfredo A. Delgado¹ , Tyler A. Reid¹ , Julian Long² , Shu Wang³^,⁵ , Hayley Sussman⁴ , Juan Guan⁵^,⁶^,⁷ , Hitomi Yamaguchi¹ , Xin Tang¹^,⁵^,⁸^,⁹

¹Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Herbert Wertheim College of Engineering, University of Florida, ²Department of Materials Science and Engineering, University of Florida, ³Department of Biostatistics, University of Florida, ⁴Department of Biomedical Engineering, College of Engineering (COE), University of Delaware (UD), ⁵UF Health Cancer Center, University of Florida, ⁶Department of Physics, College of Liberal Arts and Sciences, University of Florida, ⁷Department of Anatomy and Cell Biology, College of Medicine, University of Florida, ⁸J. Crayton Pruitt Family Department of Biomedical Engineering, University of Florida, ⁹Department of Physiology and Functional Genomics, University of Florida

이 논문에서

요약

이 연구는 세포질로 전달되는 자기 마이크로 비드를 통해 세포핵에 기계적 힘을 직접 적용하고 동시 살아있는 세포 형광 이미징을 수행하는 새로운 프로토콜을 제시합니다.

초록

기계 생물학의 근본적인 질문은 살아있는 세포가 세포 생리학 및 병리학의 맥락에서 세포 외 기계적 자극을 감지하는 방법입니다. 세포 외 기계적 자극의 세포 기계 감각은 막 수용체, 관련 단백질 복합체 및 세포 골격을 통해 이루어지는 것으로 여겨집니다. 기계 생물학의 최근 발전은 세포질 자체의 세포핵이 독립적으로 기계적 자극을 동시에 감지 할 수 있음을 보여줍니다. 그러나 세포핵이 기계적 자극을 감지, 형질도입 및 반응하는 방법에 대한 기계론적 이해는 주로 기존 도구로 핵 역학에 접근하고 정량화하는 기술적 어려움 때문에 부족합니다. 이 백서에서는 정밀하고 비침습적인 3D 기계적 자극을 적용하여 세포핵을 직접 변형시키는 새로운 자기력 액추에이터의 설계, 제조 및 구현에 대해 설명합니다. CRISPR/Cas9 엔지니어링 셀을 사용하여 이 연구는 고해상도 컨포칼 형광 이미징과 결합된 이 도구가 핵 변형의 함수로서 단일 세포에서 기계 민감성 예 관련 단백질(YAP)의 실시간 역학을 밝힐 수 있음을 보여줍니다. 이 간단한 방법은 기계 생물학 커뮤니티의 현재 기술 격차를 해소하고 핵 기계 변환과 세포 기능 사이의 관계에 존재하는 지식 격차에 대한 해답을 제공 할 수있는 잠재력을 가지고 있습니다.

서론

이 연구는 세포핵에 직접 기계적 힘을 가하는 자기 액추에이터와 구조적 및 기능적 세포 내 변화를 동시에 이미지화하는 공초점 형광 현미경을 결합하여 핵 기계 생물학을 해명하는 새로운 기술을 개발하고 적용하는 것을 목표로 합니다. 세포는 조직 경직 1,2,3,4, 간질 유체 압력 및 전단 응력 ^5,6,7, 표면 토폴로지 / 기하학 8,9,10,11,12 및 인장 / 압축 응력^13,14를 포함한 세포 외 생물 물리학 적 신호를 감지합니다^.^<....