Name: 세포 생물학을위한 미세 규모 공학 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2007-10-01T13:19:14.000+00:00
Duration: 4 min 42 s
Description: 학습하세요 미세 규모 공학을 활용한 세포 분류 및 줄기세포 생물학 연구 방법입니다. 이 기술은 세포 행동 분석과 조직 발달 연구에 혁신적인 플랫폼을 제공합니다.

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세포 생물학을위한 미세 규모 공학

Micro-scale Engineering for Cell Biology

Joel Goldman입니다. 저는 MIT의 전기공학 및 컴퓨터 과학 부교수로, 이곳에서 5년 동안 근무해 왔습니다.일반적으로 저희는 세포 생물학에 적용되는 마이크로 스케일 공학의 융합 분야를 연구하고 있습니다. 저희의 연구는 크게 두 가지 영역에 집중되어 있습니다. 하나는 일반적인 세포 유세포 분석 분야로, 세포 분류를 위한 마이크로 스케일 플랫폼 제작과 같은 작업을 수행하고 있습니다.상당 부분은 현미경 관찰 후 분별 능력을 기반으로 하며, 따라서 이미징 후 서로 다른 세포를 분리하거나, 자극 C에 노출된 세포 유형 A와 세포 유형 B를 특정 배열로 배치하는 등의 기능들을 구현하는 것입니다. 그리고 연구실의 나머지 절반은 줄기세포 생물학을 위한 마이크로 기술에 집중하고 있습니다. 여기서 주요 초점은 배아 줄기세포이며, 주로 자가 재생을 연구합니다.또한 저희는 몇 가지 다른 방법을 사용합니다. 확산성 신호 전달을 더 정밀하게 제어하기 위해 액체 관류를 이용한 미세유체 배양을 수행하며, 콜로니 간의 상호작용을 제어하기 위해 콜로니 패턴 형성을 수행합니다.그 다음으로 세포 패턴 형성을 진행하는데, 여기서 바이오 플립 칩(bio flip chip)이 사용됩니다. 이는 기본적으로 단일 세포를 운송하여 정의된 구성으로 배치하는 방법입니다. 플레이트에서 세포를 연구하는 것은 매우 훌륭한 접근 방식이며, 지난 25년 동안 플레이트 기반의 실험을 통해 줄기세포 생물학에 대해 많은 것을 배울 수 있었습니다. 따라서 이는 훌륭한 방법이며, 효과가 있다면 그대로 진행하시면 됩니다.하지만 세포 수준의 길이 척도까지 제어할 수 있는 추가적인 정밀 제어가 중요한 경우가 있습니다. 생체 내(in vivo)에서 발달 과정이 얼마나 엄격하게 조절되는지를 생각하면, 세포가 누구와 상호작용하는지, 무엇 위에 놓여 있는지, 그리고 어떤 환경에 노출되어 있는지를 세포 규모에서 시간 의존적으로 제어할 수 있는 능력이 조직 발달에 있어 매우 중요하다는 점을 어렵지 않게 상상할 수 있습니다. 형태 형성(morphogenesis)과 같은 현상들의 경우, 치료법을 개발할 때 특정 현상이 발생하는 근본적인 생물학적 이유를 정확히 이해하는 것이 유익합니다.따라서 저희의 많은 장치들은 배아줄기세포가 왜 자가 재생을 하기로 결정하는지와 같은 기본적인 질문, 즉 자가 재생과 분화 사이의 결정 기전과 같은 근본적인 의문들을 해결하는 데 목적이 있습니다. 또한 생산 규모를 확대하려는 경우, 이러한 스케일업 과정에서 어떤 요인들이 중요한지 이해해야 하는 문제도 있습니다.따라서 예를 들어, 바이오 플립 칩의 경우, 미분화 상태 유지나 도말 효율 등 관심 대상이 되는 요소를 극대화하기 위해 어떤 상황에서 세포를 어떻게 배양해야 하는가와 같은 질문을 던지기 시작했습니다. 바로 이러한 종류의 문제들입니다. 그리고 이와 관련하여 세 번째로 제기되는 일련의 질문들은, 왜 마우스 iPS 세포가 인간 iPS 세포와 다른가에 관한 것입니다.이들은 어떻게 다른가요? 배양 과정에서 발생한 인위적 결과물인가요? 아니면 근본적인 차이인가요?이러한 종류의 질문들에 대해 말씀드리자면, 저는 향후 5년에서 10년 내에 아직 입증되지 않은 배아줄기세포 유래의 새로운 치료법들이 실제로 등장하기 시작할 것이라고 생각합니다. 하지만 최근 발표되고 있는 리프로그래밍 관련 연구들과 연구자들이 도달하고 있는 일부 종점(endpoints)들은 매우 인상적입니다.따라서 몇 년 전이라면 20년은 더 걸릴 것이라고 말했겠지만, 이제는 5년에서 10년 정도로 더 가까워졌다고 생각합니다.

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BioMEMS : 생물학 자와 엔지니어 사이에 새로운 협력 단조

우리는 세 차원 세포 배양을위한 다공성 고분자 칩의 microfabrication 두 가지 프로세스를 제시한다. 첫 번째는 용매 증기 용접 공정과 결합 핫 엠보싱입니다. 두 번째는 생산의 중요한 단순화하기 위해 선도적인 이온 트랙 기술과 함께 최근에 개발된 microthermoforming 프로세스를 사용합니다.

입체 세포 배양을위한 칩 크기의 공사장 공중 발판의 Microfabrication

이 프로토콜에서는 원핵 생물의 단일 세포 분석을 위한 미세유체 피콜리터 생물반응기(PLBR)의 제작, 설정 및 기본 작동이 소개됩니다. 산업적으로 관련된 미생물을 원리 증명으로 분석하여 기존 방법으로는 거의 불가능했던 특정 기간 동안의 성장 속도, 형태 및 표현형 이질성에 대한 통찰력을 얻을 수 있었습니다.

미생물 단일 세포 분석을 위한 미세유체 피콜리터 바이오리액터: 제작, 시스템 설정 및 작동

우리는 마이크로 스케일 세포 자극 실험에 자동 세포 배양 및 심문 플랫폼을 개발했습니다. 플랫폼은 양성 세포의 작은 인구를 자극 분자 분석을위한 해물을 복구하는 간단한 다목적 및 정밀한 컨트롤을 제공합니다. 플랫폼은 물론 귀중한 세포 및 / 또는 시약을 사용하는 연구에 적합합니다.

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이 문서에서 우리는 단일 세포 분석을위한 마이크로 유체 칩을 제시한다. 그것은 수있는 세포 내 단백질, 효소, 조효소, 형광 분석이나 면역에 의해 두 번째 메신저의 정량화.

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우리는 미크론 크기의 긴축의 시퀀스를 통해 전송하여 셀에 대한 척도를 측정하기 위해 마이크로 유체 기반 분석을 보여준다.

미세 유체 기술은 셀 변형능을 검사 할

우리는 세포와 배아를 연구하는 장치와 새로운 방법을보고합니다. 단일 세포는 정확하게 마이크로 공동 어레이에 정렬됩니다. 그들의 3D 감금은 생리 학적 조건에서 발생하는 3D 환경을 향한 단계이며 소기관 방향을 수 있습니다. 세포의 모양을 제어함으로써,이 설정은 표준 분석에보고 된 변동성을 최소화 할 수 있습니다.

단일 세포 및 3D 감금 단일 배아 주문 : 하이 콘텐츠 스크리닝을위한 새로운 장치

우리는 예를 들어 새 균의 subtilis 를 사용 하 여 개별 세균성 세포 계보의 미세 분석 하는 방법을 제시. 메서드를 긴밀 하 게 제어 하 고 균일 한 성장 조건 셀 세대의 수백의 관찰 함으로써 미생물학에 전통적인 분석 방법의 단점을 극복 했다.

새 균의 subtilis 의 단일 셀 미세 분석

우리는 셀과 다중 세포 소기관으로 3D 문화와 실험을 위한 장치를 구성 하는 방법을 설명 합니다. 이 장치는 정의 된 화학 유인 구배가 있는 3D 미세 환경에서 가용성 신호에 대 한 셀룰러 응답을 분석 할 수 있습니다. 유기 체는 약한 시끄러운 입력의 검출에 단일 세포 보다 낫다.

화학 유인 그라데이션에 대 한 다중 세포 반응의 3D 분석

본 프로토콜은 최소한의 사용자 개입으로 수백 개의 초파리 멜라노가스터 배아를 정렬, 고정 및 정밀하게 압축할 수 있는 미세유체 시스템의 설계, 제조 및 특성화를 설명합니다. 이 시스템은 자극 후 분석을 위한 샘플의 고해상도 이미징 및 회수를 가능하게 하며 다른 다세포 생물학적 시스템을 수용하도록 확장할 수 있습니다.

고처리량 미세유체 압축 시스템을 통한 다세포 유기체의 기계자극

학습하세요 미세 규모 공학을 활용한 세포 분류 및 줄기세포 생물학 연구 방법입니다. 이 기술은 세포 행동 분석과 조직 발달 연구에 혁신적인 플랫폼을 제공합니다.

세포 생물학을위한 미세 규모 공학

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