이 프로토콜은 조절 가능한 강성을 가진 폴리아크릴아마이드 하이드로겔의 제조를 설명하며, 통제된 2차원 배양 시스템에서 행렬 역학이 줄기 라이디히 세포 거동에 미치는 영향을 연구합니다.
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이 프로토콜은 조절 가능한 강성을 가진 폴리아크릴아마이드 하이드로겔의 제조를 설명하며, 통제된 2차원 배양 시스템에서 행렬 역학이 줄기 라이디히 세포 거동에 미치는 영향을 연구합니다.
세포외기질(ECM) 강성은 줄기세포의 행동을 결정적으로 조절합니다. 이전에 우리는 노화 과정에서 기질 강성의 병리적 증가가 줄기둥 라이디히 세포(SLC) 항상성을 방해하여 테스토스테론 감소를 초래한다는 것을 입증했습니다. 이 발견을 바탕으로, 본회의 실험실에서 개발된 상세한 프로토콜을 제시하는데, 이는 시험 관 내에서 고환 미세환경을 모델링하기 위해 강성을 조절하는 폴리아크릴아마이드(PA) 하이드로겔을 제조하는 방법입니다. 이 방법은 생리학적부터 병리적 조건까지 1–100 kPa의 강성 범위에서 겔을 재현 가능하게 주조할 수 있게 합니다. 주요 단계는 아크릴아마이드/비스-아크릴아마이드의 정밀 혼합, 젤 팽창 평형, 설포-SANPAH로 인한 표면 활성화, 그리고 SLC 접착 및 배양을 지원하는 콜라겐 코팅입니다. 우리는 표적 강성에 대한 최적화된 조형과 불완전 중합 및 세포 부착 불량 같은 일반적인 문제에 대한 문제 해결 지침을 제공합니다. 이 시스템은 기질 강성이 정의된 2D 조건에서 SLC 증식, 분화 및 스테로이도생성 기능을 어떻게 조절하는지 체계적으로 연구할 수 있게 합니다. 생식 생물학을 넘어, 다른 세포 유형의 기계생물학 연구와 뻣뻣함 관련 기능 장애를 표적으로 하는 치료제 선별에도 귀중한 플랫폼 역할을 합니다.
세포외기질(ECM)의 기계적 특성은 줄기세포의 운명 조절에 중요한 역할을 하며, 증식, 분화, 기능 유지 1,2,3,4. 고환에서는 연령 관련 ECM 경직이 테스토스테론 생성 감소와 관련이 있습니다. 그러나 고환 생리적 강성 범위를 충실히 재현하는 표준화된 시험관 내 모델이 부족해 기저 기계생물학적 메커니즘은 아직 잘 이해되지 않았습니다. 어린 쥐 고환 조직의 생리적 강성은 약 1–15 kPa이며, 노화되거나 섬유화된 조직은 20–30 kPa 이상에 이를 수 있습니다.
폴리아크릴아마이드(PA) 하이드로겔은 아크릴아마이드와 비스-아크릴아마이드 5,6의 비율을 조절하여 강성을 정밀하게 조절할 수 있어 세포-기질 상호작용 연구를 위한 다목적 플랫폼으로 부상했습니다. 콜라겐 코팅 유리나 상업용 하이드로겔과 같은 다른 기판과 비교할 때, PA 겔은 강성과 생화학적 리간드 밀도를 독립적으로 조절하여 기계적 단서를 체계적으로 해부할 수 있게 합니다. PA 겔 제조를 위한 여러 프로토콜이 존재하지만, 특히 SLC와 같은 희귀 1차 세포의 경우 특정 세포 유형에 대한 상세한 최적화가 부족한 경우가 많습니다.
여기서는 마우스 SLC 배양에 맞춘 강성도(1–100 kPa)의 PA 하이드로겔을 제조하는 견고하고 재현 가능한 프로토콜을 제시합니다. 이 방법에는 젤 캐스팅, 팽창 평형, Sulfo-SANPAH를 이용한 표면 기능화, 세포 접착을 촉진하는 콜라겐 코팅에 대한 단계별 설명이 포함되어 있습니다. 이 프로토콜을 따르면, 연구자들은 젊은(연약한) 고환과 노화된(딱딱한) 고환의 기계적 환경을 모방하는 조절 가능한 강성을 가진 기질을 생성할 수 있어, 강성 의존적 SLC 반응의 정량적 연구가 가능해집니다. 이 시스템은 다른 기계감응세포 유형에도 적응할 수 있으며, 강성 관련 병리를 표적으로 하는 약물 스크리닝의 플랫폼을 제공합니다.
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모든 동물 시술은 쑨산대학교 기관동물 관리 및 이용 위원회의 승인을 받았습니다(승인 번호: SYSU-IACUC-2026-B1278)에서 기관 지침에 따라 수행되었습니다.
1. 1차 마우스 SLC의 분리 및 배양
2. 젤 캐스팅 유리 용기 조립
3. PAGE 젤 혼합액 준비
4. 시작자와 촉매를 추가하고 젤을 주조합니다
5. 혼합된 용액을 부어
6. 겔이 중합되도록 허용하기
7. 용기 분해 및 젤 수확
8. 겔을 절단하여 배양 플레이트에 옮기기
9. 초기 세척 및 자외선 조사
10. 설포-산파 가교 결합기 활성화
11. 가교 결합체 활성화 및 최종 세척
12. 쥐꼬리 1형 콜라겐 작업 용액 준비
13. 콜라겐 코팅 및 배양
14. 2차 자외선 조사 및 고정
15. 결합되지 않은 콜라겐과 씨앗 세포를 제거합니다
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이 프로토콜의 성공적인 실행은 1에서 100 kPa까지 강성이 정의된 폴리아크릴아마이드 하이드로겔을 얻으며, 이들은 배양판에 단단히 부착되어 강력한 SLC 부착 및 확산을 지원합니다. 그림 1 은 겔 캐스팅부터 세포 시딩까지 전체 워크플로우의 도식을 제공하여 사용자가 프로토콜의 주요 단계를 시각화할 수 있도록 합니다.
폴리아크릴아마이드 하이드로겔(목표 강성도: 1, 5, 15, 30, 50, 100 kPa)의 기계적 검증은 진동 리오메트리(평행판 형하학, 37 °C)를 사용하여 수행되었습니다. 측정된 영스 모듈리는 1.1 ± 0.2 kPa, 5.1 ± 0.6 kPa, 15.2 ± 2.1 kPa, 29 ± 3 kPa, 51.7 ± 3.7 kPa, 96 ± 6 kPa로, 설명된 공식들이 의도된 생리적·병리학적 강성 범위를 포함함을 확인시켜 주었습니다. 4°C에서 PBS에...
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세포외 기질의 기계적 특성은 줄기세포 행동 조절에 근본적인 역할을 하지만, 생식 세포에서 이러한 효과를 체계적으로 연구할 도구는 여전히 제한적입니다. 이전 연구들은 노화 중 병리학적 기질 경화가 Piezo1/ROS/Gli1 축을 통한 줄기 라이디히 세포(SLC)의 항상성을 방해하여 테스토스테론 감소를 초래한다는 것을 입증했습니다10. 이 발견을 바탕으로, 우리는 기판 강성이 SLC 기능을 직접 조절하는 방식을 연구할 표준화되고 재현 가능한 플랫폼을 제공하기 위해 폴리아크릴아마이드 하이드로겔 프로토콜을 개발했습니다. 생리적 강성도부터 병리적 강성 범위(1–100 kPa)에 걸친 하이드로겔을 제조할 수 있는 능력은 연구자들이 시험관 내에서 젊은 고환과 노령 고환의 기계적 미세환경을 재현할 수 있게 합니다.
폴리아크릴아마이드 하이드로겔의 취급은 간단합니다. 또한, 프로토콜은 UV 가...
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저자들은 공개할 것이 없습니다.
이 프로젝트의 자금은 중국 줄기세포 및 번역연구국가중점연구개발프로그램(2021YFA1100601), 중국국가자연과학기금(82371608), 광둥기초응용연구기금(2023B1515020016), 선전 기초연구프로그램(JCYJ20240813150417024, JCYJ20240813150422030)으로부터 지원받았습니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 아세트산 | 시그마-올드리치 | 카테고리#A6283 | 쥐 꼬리 콜라겐용 희석제 (0.02 M) |
| 아크리아아미드 그리고 nbsp; 그리고 nbsp; | 상곤 바이오텍 | Cat#A100341-0500 | 폴리아크릴아마이드 겔 제제용 단량체 |
| 과황산암모늄(APS)과 nbsp; | 상곤 바이오텍 | 카테고리#A100486-0100 | 겔 중합의 개시 기관 |
| B27 보충제 | 인비트로젠 | 캣#A1486701 | 항산화제와 호르몬이 강화된 보충제를 정의합니다; 신경 및 줄기세포 생존율 지원 (2% v/v) |
| 기본 섬유아세포 성장인자(bFGF) | 인비트로젠 | 캣#13256029 | 유사성 성장 인자; SLC 증식 및 줄기 촉진 (20 ng/mL) |
| 비스-아크릴아마이드 | 상하이 위안예 바이오테크놀로지 | Cat#S14002 | 폴리아크릴아마이드 겔용 가교제(Crosslinker) |
| 닭 배아 추출물 | 미국 생물학 | 카테고리#C3999 | 성장 인자와 영양소의 풍부한 공급원; SLC 성장 및 생존 가능성 지원 (5% v/v) |
| 쥐꼬리에서 추출한 콜라겐, I형 | 예센 | Cat#40125ES50 | 설포-SANPAH 활성화 폴리아크릴아마이드 하이드로겔 표면을 코팅하여 SLC 접착과 배양을 촉진합니다. |
| 콜라게나제 IV형 | 깁코 | 카탈로그 번호#17104-019 | 고환 조직 소화를 위해 DMEM/F12에 1 mg/mL 투여 |
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