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방법 논문

Scratch Wound Migration Assay와 Spheroid Sprouting Assay를 활용하여 기능적, 분자적 수준에서 혈관신생을 조사합니다.

2.9K 조회수

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DOI:

10.3791/66954

⸱

2024년 5월 31일

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1Eye Center, Medical Center - University of Freiburg, Faculty of Medicine, University of Freiburg, 2Department of Medicine I, Medical Center - University of Freiburg, Faculty of Medicine, University of Freiburg, 3Institute of Pharmaceutical Sciences, Faculty of Chemistry and Pharmacy, University of Freiburg, 4Pharmacy, Medical Center - University of Freiburg, Faculty of Medicine, University of Freiburg, 5Ophtha-Lab, Department of Ophthalmology, St. Franziskus Hospital Muenster

* These authors contributed equally

이 논문에서

요약

이 연구는 2차원(2D) 스크래치 상처 이동 분석 및 3차원(3D) 스페로이드 발아 분석과 함께 RNA 추출 및 면역세포화학을 포함한 각각의 다운스트림 분석 방법과 함께 in vitro 혈관 신생을 연구하는 데 적합한 분석법으로 제시합니다.

초록

혈관신생은 종양 성장 또는 신생혈관 안질환을 포함한 신체 내 생리학적 및 병리학적 과정 모두에서 중요한 역할을 합니다. 근본적인 분자 메커니즘에 대한 자세한 이해와 신뢰할 수 있는 스크리닝 모델은 질병을 효과적으로 표적으로 삼고 새로운 치료 옵션을 개발하는 데 필수적입니다. 혈관신생을 모델링하기 위해 여러 in vitro assay가 개발되었으며, 분자 수준에서 혈관신생 동인을 규명하고 치료 표적을 스크리닝하기 위해 통제된 환경이 제공하는 기회를 활용하고 있습니다.

이 연구는 인간 제대 정맥 내피 세포(HUVEC)를 사용하여 체외 에서 혈관 신생을 조사하기 위한 워크플로우를 제시합니다. 2D 설정에서 내피 세포 이동을 측정하는 라이브 셀 이미징 시스템을 활용한 스크래치 상처 이동 분석과 콜라겐 매트릭스가 제공하는 3D 설정에서 내피 세포 발아를 평가하는 스페로이드 발아 분석에 대해 자세히 설명합니다. 또한 RNA 추출 및 면역세포화학을 포함한 3D 환경에서 전사체학(transcriptomics)과 같은 추가 분자 분석을 가능하게 하는 시료 전처리 전략을 간략하게 설명합니다. 전체적으로 이 프레임워크는 과학자들에게 체외 혈관신생 분석에 대한 과학적 연구를 추구할 수 있는 신뢰할 수 있고 다재다능한 도구 세트를 제공합니다.

서론

혈관신생술은 기존의 혈관에서 새로운 혈관이 형성되는 것을말하며1 생리적 발달 및 병리학적 조건에서 중요한 과정이다. 이는 망막(retina)2 또는 발달 중인 중추신경계(central nervous system)3와 같이 대사 활동이 활발한 조직에 에너지를 공급하고, 손상된 조직4을 치유하는 과정에서 필수적이다. 반면에 비정상적인 혈관 신생은 수많은 질병의 기초가 됩니다. 대장암이나 비소세포폐암과 같은 고형암은 혈관신생을 촉진하여 종양의 성장과 필요한 에너지 공급을 촉진한다5. 암 외에도 당뇨병성 망막병증 또는 연령 관련 황반 변성과 같은 눈의 신생 혈관 질환은 선진국에서 실명의 주요 원인으로 비정상적인 혈관 성장의 결과입니다 6,7. 근본적인 발병 기전에 대한 자세한 이해는 예를 들어 혈관 증식성 안구 질환과 같은 병리학적 상태를 더 잘 제어하면서 상처 치유에서 생리적 혈관 신생을 향상시킬 수 있는 방법을 이해하는 데 중요합니다.

세포 수준에서, 혈관 내피 세포는 혈관 신생에서 다양한 신호 분자에 의해 활성화되어 세포 증식과 이동을 시작한다8. 세포는 이어서 계층으로 조직되며, 비증식하는 팁 세포는 발달 중인 혈관 분지(8)의 선두 가장자리에 선체(filopodia)를 형성합니다. 이와 함께 빠르게 증식하는 줄기 세포가 팁 세포를 따라가며 새로 나오는 혈관의 형성에 기여합니다. 그 후, pericyte 또는 평활근 세포와 같은 다른 세포 유형이 모집되어 초기 분지9를 더욱 안정화시킨다.

혈관 내피 세포 수준에서 분자 과정을 탐구하기 위해 수많은 in vitro 프로토콜이 개발되었으며 최근에는10 검토되었습니다. 이러한 분석은 일반적으로 두 가지 범주로 나뉩니다: 더 단순하지만 확장 가능한 2D 접근 방식과 더 정교한 3D 프로토콜. 최근 프로젝트에서 우리는 2D 긁힌 상처 이동 분석과 3D 스페로이드 발아 분석(11 ) 간의 포괄적인 비교 분석을 수행하여 차이점의 정도와 혈관 신생의 다양한 측면을 모델링할 수 있는 능력을 평가했습니다12.

둘 다 신뢰할 수 있고 쉽게 구현할 수 있다는 장점을 제공하지만, 분자 수준에서 3D 스페로이드 발아 분석은 대사 스위치 또는 세포-매트릭스 상호 작용과 같은 생체 내 데이터와 비교하여 혈관 신생의 주요 측면을 해결하는 데 유리했습니다. in vitro angiogenesis assay는 신호전달 경로(13)의 혈관조절 전위를 평가하고 치료제를 스크리닝하는 데 사용되기 때문에, in vitro 결과를 in vivo 환경으로 이전하는 것이 필수적이다. 또한, 통제된 조건에서 혈관 생성 과정의 표적 조절에 대한 반응으로 분자 변화를 특성화하기 위한 RNA 및 단백질 수준에 대한 오믹스 기반 분석의 기회는 생체 내 설정에 비해 중요한 이점으로 남아 있습니다14,15.

이 간행물에서는 단백질 수준에서의 전사체 분석을 위한 RNA 염기서열 분석 및 면역조직화학과 같은 후속 분자 분석을 포함하여 살아있는 세포 이미징 이동 분석 및 스페로이드 발아 분석의 활용을 통해 혈관 신생 관련 질문을 탐구하기 위한 주요 분석을 제시합니다.

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프로토콜

1. HUVEC 세포 배양

알림: 멸균 작업 조건(멸균 작업대)에서 다음 단계를 모두 수행하십시오.

  1. HUVEC 확장
    1. 두 혈관신생 분석의 경우 통합형 인간 제대 정맥 내피 세포(HUVEC) 또는 인간 미세혈관 내피 세포(HMVEC)를 사용합니다.
    2. 분할을 수행하기 전에 내피 세포 성장 배지(EGM)가 있는 코팅되지 않은 T75 플라스크에서 90% 합류점에 도달할 때까지 세포를 배양합니다. 일주일에 3번 미디엄 체인지를 실시합니다.
      알림: 성장을 촉진하기 위해 매체는 매일 교체할 수 있습니다. 여섯 번째 통로 이후에는 HUVEC을 사용하지 마십시오. 이 연구는 동일한 통로의 HUVEC으로 모든 실험을 실행한 결과 가장 일관된 결과를 받았습니다.
  2. HUVEC 분할
    1. HUVEC이 T75 플라스크에서 원하는 합류점에 도달하면 5mL의 인산염 완충 식염수(PBS)로 한 번 헹구고 인큐베이터에서 2분 동안 0.5% 트립신으로 세포를 배양합니다.
      알림: 트립신에 장기간 노출되면 HUVEC 기능이 손상될 수 있습니다.
    2. 플라스크를 두드려 세포를 부드럽게 분리합니다. 역위상차 현미경으로 성공적인 분리를 확인합니다.
    3. EGM 8mL를 첨가하고 용액을 튜브에 옮기고 250 x g 에서 3분 동안 원심분리하여 세포를 펠트합니다.
    4. 세포 계수가 필요한 경우 5mL의 EGM에 세포를 재현탁시키고 Neubauer 챔버를 사용합니다. 그렇지 않으면 EGM 40mL를 넣고 4개의 새 T75 세포 배양 플라스크에 분배합니다.

2. 스크래치 상처 이동 분석

참고: 긁힌 상처 이동 분석은 완료하는 데 3일이 소요됩니다(그림 1). 멸균 작업 조건(멸균 작업대)에서 다음 단계를 모두 수행합니다.

  1. 세포의 도금 및 고갈(1일차)
    1. 라이브 셀 이미징을 위한 특수 96웰 플레이트를 사용하여 웰당 100μL의 EGM에 20,000개의 HUVEC을 시드합니다. 세포가 인큐베이터에서 6시간 동안 가라앉도록 합니다.
      참고: 공급업체와 실험실 간의 혈관 내피 세포 성장 속도의 차이를 고려하여 세포 수를 최적화하는 것이 좋습니다. 목표는 스크래치를 시작하기 전에 다음 날 완벽한 단층을 달성하는 것입니다. 과도하게 밀집된 웰은 예를 들어 접촉 억제16에 의해 내피 세포 거동을 변경할 수 있으며, 불완전한 단층은 분석을 크게 방해합니다.
    2. 100% FBS가 보충된 웰당 100μL의 EBM으로 모든 웰을 하룻밤 동안 굶깁니다.
      알림: 특히 다중 채널 피펫을 사용할 때 세포 단층이 손상되지 않도록 주의하십시오.
  2. 자극 솔루션 준비(2일차)
    1. 2% FBS가 보충된 내피 세포 성장 기초 배지(EBM)에서 원하는 물질과 대조군을 희석합니다. 각 웰에 대해 100μL의 용액을 사용합니다.
      참고: 2% FBS가 보충된 EBM은 음성 대조군으로 작용하는 반면, 25ng/mL의 재조합 인간 혈관 내피 성장 인자(VEGF)는 양성 대조군으로 사용할 수 있습니다. 96웰 플레이트를 사용하는 경우 최소한의 기술적 반복실험(동일한 조건의 웰 4개)으로 실험을 설계하는 것이 권장되지만 최적의 결과를 위해 8웰을 사용하는 것이 좋습니다. 배치를 계획할 때 잠재적인 가장자리 또는 모서리 효과를 최소화하기 위해 노력하십시오.
  3. 스크래치 만들기(2일차)
    1. 현미경으로 세포를 검사하여 융합 세포 단층과 세포 생존율을 확인합니다. 96웰 플레이트를 96웰 와인딩 메이커 도구에 놓고 장치의 레버를 눌러 스크래치를 생성합니다. 이중 긁힘을 방지하기 위해 레버를 놓기 전에 상처 제조 도구의 뚜껑을 조심스럽게 들어 올리십시오.
    2. 2% FBS가 보충된 웰당 200μL의 EBM을 사용하여 모든 웰을 두 번 세척합니다. 현미경으로 이물질이 성공적으로 제거되었는지 확인합니다.
  4. 세포 자극(2일차)
    1. 웰당 100μL의 준비된 자극 또는 대조 용액을 추가합니다.
  5. 이미징(2-3일차)
    1. live-cell imaging microscope에서 제공하는 자동화된 스케줄을 사용하여 최대 24시간 동안 시간당 한 번씩 이미지를 획득합니다.
      참고: 우수한 이미지 품질을 보장하려면 라이브 셀 이미징 시스템이 있는 인큐베이터로 이송한 직후 모든 웰을 스캔하십시오. 인큐베이터에서 30분의 적응 시간은 더 나은 화질을 얻는 데 도움이 됩니다. 현미경 소프트웨어는 정의된 스크래치의 정중선에서 각 웰에 대해 시간당 하나의 이미지를 획득하도록 프로그래밍되어 있습니다.
  6. 상처 제조 도구와 살아있는 세포 이미저가 없는 경우 아래 설명된 단계를 따르십시오.
    1. 24웰 플레이트에 피펫 팁을 사용하여 긁힘을 유발합니다. 기존 세포 배양 현미경으로 특정 간격으로 이미지를 촬영합니다. 이를 위해 정밀한 x 및 y 추적 기능을 갖춘 전동 현미경을 사용하십시오. 이를 통해 자동 위치 지정이 가능하여 사전 정의된 위치에서 일관된 이미지 캡처를 보장할 수 있습니다.
      참고: 수동 이미징이 필요한 경우 T0만 이미징하고 치료 후 한 시간 'x'시간 동안 이미징하는 것이 실행 가능한 옵션입니다. HUVEC을 사용한 기술된 프로토콜에서, 시점 T12(자극 후 12시간)는 음성 및 VEGF-자극 양성 대조군 사이의 명확한 구분을 가진 매력적인 시점이었다. 그러나 각 실험실의 특정 실험 설정에 대한 최적의 시점을 결정하기 위해 2시간 또는 1시간마다 이미징을 사용하여 초기 시간 과정 실험을 실행하는 것이 좋습니다.
  7. 분석(3일차)
    1. 라이브 셀 이미징 현미경 소프트웨어를 사용하면 획득한 이미지를 직접 분석할 수 있습니다. 세포 잔디, 초기 스크래치 및 상대적 상처 밀도 영역을 설명하는 마스크를 정의합니다. 대비 차이를 기반으로 셀 경계를 결정합니다.
      참고: HUVEC로 실행된 실험에는 분할 조정 1.6, 구멍 파일 500μm2, 조정된 크기 1픽셀, 면적 >500μm 및 편심 >0.6이 사용되었습니다. 실제 이미지와 관련된 세포 검출 매개변수에 대한 철저한 시각적 검사는 필수적입니다. 최적화된 구성을 통해 소프트웨어는 시간 경과에 따른 상대 상처 밀도(RWD)를 자동으로 계산하고 기술 복제의 표준 편차(SD)와 함께 해당 시간 그래프를 생성합니다. 그런 다음 이 데이터를 통계 분석에 사용할 수 있습니다.

3. 2D 배양 세포를 이용한 RNA 추출

알림: 멸균 작업 조건(멸균 작업대)에서 3.3단계까지 다음 단계를 모두 수행합니다.

  1. 도금 셀(1일차)
    1. HUVEC 세포 배양 프로토콜의 1.2단계에 따라 HUVEC를 분리합니다.
    2. 웰당 2mL의 EGM이 있는 12웰 플레이트에 웰당 50,000개의 세포를 시드합니다.
    3. 6시간 후 배지를 밤새 굶주리기 위해 2% FBS(굶주린 미디어)가 포함된 EBM으로 변경합니다.
  2. 세포 처리(2일차)
    1. EBM에 관심 있는 약제를 희석하여 2% FBS를 보충합니다. 굶주린 배지를 준비된 희석액으로 교체하고 인큐베이터에서 원하는 시간 동안 세포를 배양합니다.
  3. RNA 추출(2-3일차)
    1. 웰당 750μL의 Trizol로 세포를 용해하고 오비탈 쉐이커에서 10분 동안 배양합니다.
    2. 1000 μL 피펫으로 샘플을 몇 번 재현탁시킨 다음 특정 저결합 RNA 튜브(부피 1.5mL)에 보관합니다. -80 °C에서 보관하십시오.

4. 2D 배양 세포를 이용한 면역세포화학

알림: 멸균 작업 조건(멸균 작업대)에서 4.4단계까지 다음 단계를 모두 수행하십시오.

  1. 커버슬립의 준비
    1. 50mL 튜브에 담긴 5% 수산화칼륨에 직경 12mm의 커버슬립 100개를 넣고 50mL 튜브에 30분 동안 배양합니다.
      참고: 이것은 커버슬립의 표면을 탈양성자화하고 코팅 및 배양 조건을 개선하는 데 매우 중요한 단계입니다. 이 시점에서 커버슬립이 매체 내에 잘 분포되어 있고 건조되어 서로 붙지 않도록 하는 것이 좋습니다.
    2. 커버슬립을 탈염수로 30분 4회 세척합니다.
    3. 세척 후 보관을 위해 70% 이소프로필 용액에 옮깁니다.
  2. 커버슬립의 코팅
    1. 이소프로필 알코올이 증발할 수 있도록 커버슬립을 정사각형 페트리 접시의 벽에 개별적으로 기대십시오.
    2. 5분 후 커버슬립을 24웰 플레이트로 옮깁니다(웰당 하나의 커버슬립). PBS의 10mg/mL 콜라겐 I 용액 1mL를 각 웰에 적용하고 37°C에서 60분 동안 배양합니다.
    3. 그런 다음 PBS로 커버슬립을 4-5분 동안 5번 세탁합니다.
  3. 세포 배양
    1. HUVEC 세포 배양 프로토콜의 1.2단계에 설명된 절차에 따라 HUVEC를 분리합니다.
    2. 웰당 50,000개의 세포를 웰당 2mL의 EGM이 있는 24웰 플레이트에 시드합니다.
    3. 6시간 후 배지를 2% FBS가 포함된 EBM으로 변경하여 세포가 웰에 부착되고 밤새 세포를 굶주리게 할 수 있도록 합니다.
    4. 다음 날, EBM에 관심 있는 약제에 2% FBS를 첨가합니다. 웰의 굶주린 용액을 준비된 희석액으로 교체하고 인큐베이터에서 원하는 시간 동안 세포를 배양합니다.
  4. 고정 및 차단
    1. 원하는 시간 동안 세포를 배양한 후 PBS로 5분 동안 세포를 세척합니다.
    2. PBS에서 2% 파라포름알데히드(PFA)로 세포를 실온(RT)에서 20분 동안 고정합니다.
    3. PBS로 3-4 번 5 분 동안 세척하십시오.
    4. PBS에서 5% 정상 염소 혈청(NGS), 0.1% Triton-X-100을 함유한 차단 완충액이 있는 샘플을 RT에서 1시간 동안 배양합니다.
      참고: 이 단계에서는 PFA가 완전히 제거되도록 샘플을 세척하는 것이 중요합니다. 2차 항체의 기원에 따라 혈청의 종을 선택합니다.
  5. 얼룩
    1. 4°C에서 1차 항체와 함께 차단 완충액에서 샘플을 밤새 배양합니다.
    2. 다음 날, 결합되지 않은 1차 항체를 제거하기 위해 PBS로 샘플을 각각 5분 동안 3-4회 세척합니다.
    3. 그 후, 차단 완충액에 함께 희석된 해당 2차 항체 및 Phalloidin-FITC와 함께 RT에서 1시간 동안 샘플을 배양합니다.
    4. 추가로 3-4 번 씻으십시오.
    5. DAPI 함유 장착 매체의 작은 방울로 커버슬립을 슬라이드에 뒤집고 어두운 곳에서 건조시킨 다음 매니큐어로 밀봉합니다. 시료는 4°C의 어두운 곳에 보관하십시오.

5. 회전 타원체 발아 분석

참고: 스페로이드 발아 분석은 완료하는 데 3일이 걸립니다(그림 2). 멸균 작업 조건(멸균 작업대)에서 5.7단계까지 다음 단계를 모두 수행합니다.

  1. 매달린 방울에서 스페로이드 생성(1일차)
    1. HUVEC 세포 배양 프로토콜의 1.2단계에 설명된 절차에 따라 HUVEC를 분리합니다.
    2. 200,000개의 세포를 8mL의 EGM 및 2mL의 메토셀 원액과 결합하여 철저한 혼합을 보장합니다. 메토셀 스톡 용액 준비에 대한 지침은 보충 파일 1 을 참조하십시오.
    3. 용액의 25μL 방울을 큰 사각형 페트리 접시의 반전된 내부 표면에 분사합니다. 뚜껑을 180° 부드럽게 회전하고 액적이 매달려 있도록 세포 배양 용기 바닥에 놓습니다. 용기를 세포 배양 인큐베이터에 밤새 넣습니다.
  2. 콜라겐 젤 준비(2일차)
    1. 혼합물이 일관되게 균일한 노란색 색조를 얻을 때까지 2.3mL의 쥐 꼬리 콜라겐 유형 I과 0.280mL의 10x Medium 199를 철저히 혼합합니다. 전체 과정 동안 이 혼합물을 얼음 위에 두십시오.
  3. 콜라겐 겔 적정(2일차)
    1. NaOH(2 N)를 사용하여 주황색으로 표시된 생리학적 pH를 얻기 위해 혼합물을 적정합니다.
    2. 최종 제품에 50μL의 HEPES 완충액을 추가합니다.
      참고: 분석을 위한 최적의 dynamic range를 보장하려면 생리학적 pH에 가능한 한 가깝게 접근하는 것이 중요합니다. 다양한 콜라겐 배치에는 다양한 양의 NaOH가 필요할 수 있습니다. 공정 전반에 걸쳐 혼합물을 얼음 위에 엄격하게 유지하고 항상 균질하게 혼합하십시오.
  4. 스페로이드 채취(2일차)
    1. 세포 배양 뚜껑에서 매달려 있는 점안액을 20mL의 PBS로 헹굽니다.
    2. 250 x g에서 7분 동안 용액을 원심분리합니다. 상층액을 버리고 튜브를 부드럽게 두드려 0.1mL의 FBS와 0.4mL의 EGM에 스페로이드를 재현탁시킵니다.
    3. 메토셀 원액 2mL를 넣고 잘 섞는다. 스페로이드 손상을 방지하기 위해 최소 5mL 용량의 피펫을 사용하십시오.
  5. 3D 콜라겐 매트릭스에 스페로이드 추가(2일차)
    1. 준비된 콜라겐 혼합물 2mL를 재현탁 스페로이드에 넣고 잘 섞는다.
    2. 생성된 혼합물 0.5mL를 24웰 플레이트의 웰에 분주하고 세포 인큐베이터에서 30분 동안 배양합니다.
  6. 3D 콜라겐 매트릭스의 스페로이드 자극(2일차)
    1. EBM에서 원하는 물질의 희석액을 준비합니다. 각 웰에 대해 100μL의 용액을 사용합니다.
      참고: EBM은 음성 대조군으로 작용하는 반면, 25ng/mL(500μL의 콜라겐 매트릭스 및 100μL EBM 층의 최종 농도)에서 혈관 내피 성장 인자(VEGF)를 양성 대조군으로 사용할 수 있습니다.
    2. 원하는 시간 동안 배양하십시오.
      참고: 표준 분석에서는 18-24시간이 권장되지만 각 실험실에서 타이밍을 신중하게 최적화해야 합니다.
  7. 스페로이드 이미징(3일차)
    1. 도립 현미경 및 이미징 플랫폼을 활용하여 웰 테두리와 접촉하지 않거나 서로 접촉하지 않거나 손상 징후가 보이는 모든 스페로이드의 이미지를 캡처합니다. 모든 조건에서 일관된 설정과 확대/축소 수준을 유지할 수 있습니다.
  8. 분석(3일차)
    1. ImageJ Fiji의 측정 도구를 사용하여 모든 이미지에서 각 회전 타원체의 모든 새싹 길이를 확인합니다.
      참고: 보충 파일 2에 제공된 플러그인을 사용하면 분석이 보다 효율적으로 수행되고 출력 .txt 파일이 생성됩니다.
    2. 데이터를 스프레드시트, R 또는 기타 선호하는 소프트웨어로 가져오고 스페로이드당 모든 새싹의 평균 누적 길이를 각 조건에 대한 판독값으로 사용합니다.
      참고: 다른 겔의 결과는 절대 발아 길이의 형태로 결합할 수 없습니다. 데이터를 병합하기 전에 각 처리 그룹의 데이터를 EBM 또는 VEGF 대조군(상대 발아 길이)으로 정규화해야 합니다.

6. 3D 배양 세포를 이용한 RNA 추출

  1. 스페로이드 새싹 분석
    1. 섹션 5에 설명된 대로 스페로이드 발아 분석을 수행합니다.
  2. 콜라겐 겔의 용해
    1. 따뜻한 PBS로 스페로이드 젤을 5분 동안 세척합니다.
    2. 스페로이드 겔을 4등분하고 4개의 4분의 1을 모두 50mL 튜브에 옮깁니다. 겔의 기계적 해부를 위해 메스를 사용하십시오.
    3. 겔 샘플을 용해 용액(PBS에 2mg/mL 콜라겐분해효소 D 함유)으로 처리하고 셰이커에서 37°C에서 45분 동안 배양합니다.
    4. 용해 완충액의 반응을 멈추기 위해 2mM EDTA가 보충된 PBS로 겔을 부드럽게 세척합니다.
  3. RNA 추출
    1. 용해된 겔을 750μL의 Trizol에 재현탁시키고 3.3단계에 설명된 대로 충분한 RNA 추출을 보장하기 위해 10분 동안 배양합니다.
    2. 1000 μL 피펫으로 시료를 몇 번 재현탁시키고 시료를 특정 저결합 RNA 튜브(부피 1.5mL)로 옮깁니다. -80 °C에서 샘플을 보관하십시오.

7. 3D 콜라겐 매트릭스에서 스페로이드의 면역세포화학(Immunocytochemistry)

  1. 스페로이드 새싹 분석
    1. 섹션 5에 설명된 대로 스페로이드 발아 분석을 수행합니다.
  2. 고정 및 차단
    1. PBS에서 1 시간 동안 4 % PFA로 젤을 고정합니다.
      알림: 겔의 세포가 잘 고정되도록 하려면 PBS로 헹군 후 메스와 핀셋으로 웰 측면에서 겔을 조심스럽게 분리해야 합니다.
    2. PBS로 젤을 3-4회 부드럽게 세척한 다음 웰 표면에서 완전히 분리하여 새 24웰 플레이트로 옮깁니다.
    3. 오비탈 쉐이커에서 차단 용액(PBS에 5% NGS 및 0.1% Triton-X-100 포함)을 사용하여 RT에서 1시간 동안 겔을 배양합니다.
  3. 얼룩
    1. 1차 항체를 차단 완충액에 희석한 상태로 4°C에서 4°C에서 밤새 샘플을 배양합니다.
      참고: 이 배양 중에 겔을 돌려도 염색 품질이 향상되지 않았습니다.
    2. 다음 날, PBS로 젤을 각각 5분 동안 4-5번 부드럽게 세척합니다.
    3. Phalloidin-FITC로 희석한 해당 2차 항체를 궤도 쉐이커에서 4°C에서 밤새 차단 완충액으로 희석합니다.
    4. PBS로 4-5개의 추가 세척 단계를 수행합니다.
    5. 겔을 현미경 슬라이드에 옮기고 각 겔에 놓인 커버슬립에 DAPI 함유 장착 매체 두 방울을 떨어뜨려 장착합니다. 매니큐어로 밀봉하기 전에 샘플을 건조시키고 4°C의 어두운 곳에 보관합니다.
  4. 현미경 검사 법
    1. 컨포칼 현미경으로 모든 샘플을 이미지화합니다. 20x 목표를 사용하고 관심 영역에 초점을 맞춥니다. 이미지를 Z-stack으로 획득할 수 있을 뿐만 아니라 개별 초점면 이미지도 획득할 수 있습니다.
      참고: 3D 샘플의 여러 섹션에서 Z-stack 및 초점면 이미지를 획득하는 것은 특히 두꺼운 3D 샘플의 경우 완전한 표현을 캡처하는 데 필수적입니다.

8. 인간 망막 미세혈관 내피 세포(HRMVEC)

주의: 설명된 모든 단계는 미세혈관 내피 세포, 예를 들어 인간 망막 미세혈관 내피 세포(HRMVEC)에 대해서도 수행할 수 있습니다. 이 경우 배지를 배양 및 각 분석의 특정 단계를 위해 10% 소 태아 혈청(FBS)을 포함하는 특정 미세혈관 내피 세포 배지로 전환해야 합니다. 분석 프로토콜에 대한 HRMVEC별 차이점은 다음과 같습니다.

  1. 스크래치 상처 분석
    1. EGM 대신 10% FBS 미세혈관 내피 세포 배지에서 세포를 배양합니다.
    2. 20,000 세포/웰을 파종합니다.
    3. 세포를 밤새 굶기지 마십시오.
    4. 스크래치를 수행한 후 배지를 FBS가 2%인 EBM 대신 5% FBS가 포함된 기저 내피 세포 배지로 변경합니다.
  2. 2D 배양 HRMVEC의 면역세포화학(Immunocytochemistry of 2D culated HRMVECs)
    1. EGM 대신 10% 미세혈관 내피 세포 배지에서 세포를 배양합니다.
    2. 세포를 밤새 굶기지 마십시오.
    3. 처리 직전의 배지를 EBM+2% FBS 대신 EBM + 5% FBS로 변경합니다.
  3. 스페로이드 새싹 분석
    1. EGM 대신 10% FBS를 함유한 미세혈관 내피 세포 배지로 세포를 매달린 방울로 파종합니다.
  4. 3D 콜라겐 매트릭스에서 스페로이드의 면역세포화학(Immunocytochemistry of spheroids in a 3D collagen matrix)
    1. EGM 대신 10% FBS를 함유한 미세혈관 내피 세포 배지로 세포를 매달린 방울로 파종합니다.

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결과

이동 분석의 경우, 완전히 형성된 세포 단층의 존재가 시스템에서 정확하게 감지되도록 t = 0h 시점에서 캡처된 이미지를 철저히 검사하는 것이 중요합니다(그림 1B). 또한 스크래치 테두리의 선명도와 직진도를 확인해야 합니다(그림 1B). cell-free 영역에는 이물질이 거의 없어야 합니다. 분석이 끝날 때, 예를 들어 25ng/mL VEGF를 양성 대조군으로 자극한 그룹은 원래의 긁힌 영역에서 성공적인 이동을 보여야 합니다(그림 1B). 기술적 문제의 예는 고르지 못한 세포 성장, 이중 긁힘 또는 긁힘 경계의 물결 모양으로 나타날 수 있습니다(그림 1C). 또한 음성 대조군(EBM 자극 샘플)과 양성 대조군(VEGF 샘플) 사이에 상당한 동적 범위를 설정하는 것이 중요합니다(...

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토론

이 보고서에서는 in vitro에서 혈관신생을 연구하기 위한 기능적 및 분자적 판독과 함께 다양한 기법을 제시했습니다.

마이그레이션 분석은 습식 실험실 작업의 모든 분야에서 사용되는 잘 정립된 기술을 나타냅니다. 스크리닝 및 용량 반응 실험에 적합한 96웰 형식, WoundMaker 도구로 생성된 표준화되고 재현 가능한 상처 크기, 최대 24시간 동안 타임랩스 이미징을 통해 이동 역학을 관찰할 수 있는 기회 및 자동 이미지 정량화 소프트웨어를 활용하기 위해 상업적으로 이용 가능한 라이브 셀 이미징 접근 방식을 선택했습니다. 그러나 혈관신생 분석 소프트웨어가 장착된 생명세포 이미징 시스템이 실험실이나 핵심 시설에 있어야 합니다. 특정 라이브 셀 이미징 현미경 또는 기타 특수 장비를 필요로 하지 않는 수많은 대체 실험 설정이 확립되었습니다10.

우리의 경험에 비추어 볼 ...

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공개 사항

저자는 이 프로젝트에 대한 이해 상충이 없음을 선언합니다.

감사의 글

저자는 소피 크뤼거(Sophie Krüger)와 가브리엘레 프린츠(Gabriele Prinz)의 탁월한 기술 지원에 감사를 표한다. 스페로이드 새싹을 정량화하기 위한 ImageJ 플러그인을 개발한 Sebastian Maier와 IncuCyte 시스템을 사용해 준 Lighthouse Core Facility, Zentrum für Translationale Zellforschung (ZTZ), Department of Medicine I, University Hospital Freiburg에 감사드립니다. 그래픽은 biorender.com 로 만들어졌습니다. 이 연구는 Deutsche Forschungsgemeinschaft [Bu3135/3-1 + Bu3135/3-2 to F.B.], Medizinische Fakultät der Albert-Ludwigs- Universität Freiburg [Berta-Ottenstein-Program for Clinician Scientists and Advanced Clinician Scientists to F.B.], Else Kröner-Fresenius-Stiftung [2021_EKEA.80 to F.B.], German Cancer Consortium [CORTEX fellowship for Clinician Scientists to J.R.], Volker Homann Stiftung [to J.N.+F.B.], Freunde der Universitäts-Augenklinik Freiburg 등의 지원을 받았다 e.V." [P.L.에게]

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
10x 미디엄 199Sigma-AldrichM0650
Alexa Fluor 647-conjugated AffiniPure F(ab)' 2-프래그먼트잭슨 IR 115-606-072
Axio Vert. A1Zeiss
CapturePro 2.10.0.1JENOTIK 광학 시스템
콜라겐 타입 1 쥐 꼬리Corning354236
Collagenase DRoche 
내피 세포 기초 매체LonzaCC-3156EBM
내피 세포 성장 매체LonzaCC-3162EGM
에틸렌디아민테트라아세트산 Serva11290.02EDTA
소 태아 세럼Bio& SELLS 0615FBS
인간 엄빌리컬 베인 내피 세포, 풀드LonzaC2519AHUVEC
IncuCyte ImageLock 96-웰 플레이트 Sartorius4379
Incucyte S3 라이브 셀 분석 시스템Sartorius
MethocelSigmam-0512
10% FBS가 있는 미세혈관 내피 세포 배지PB-MH-100-4090-GFPPELOBiotech
NaOHCarl RothP031.2
Phalloidin-Fluorescein Isothiocyanate 표지(0.5mg/mL 메탄올)Sigma-AldrichP5282-.1MGPhalloidin-FITC
인산염 완충 식염수Thermo Fisher Scientfic14190-094PBS
1차 인간 망막 미세혈관 내피 세포세포 시스템ACBRI 181
ThermoFisher Scientific의 NucBlue Invitrogen을 사용한 ProLong Glass Antifade Mountant2260939
QIAzol Lysis ReagentQIAGEN79306
재조합 인간 혈관 내피 성장 인자PeproTech100-20VEGF
제곱 페트리 접시Greiner688102
TrizolQiagen79306
TrypsinPAN-BiotecP10-024100
VEGF-R2 (monoclonal)ThermoFisher Scientific Inc.B.309.4
WoundMaker장갑4493
11088858001

참고문헌

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