October 2nd, 2012
기판 상에 세포 접착의 토폴로지는 가변 앵글 총 내부 반사 형광 현미경 (VA-TIRFM)에 의해 나노 미터의 정밀도로 측정됩니다.
이 절차의 전반적인 목표는 나노미터 정밀도로 기판에 대한 세포 접착의 토폴로지를 측정하는 것입니다. 이것은 먼저 투명한 유리 슬라이드에서 세포를 배양하고 형광 마커로 배양하여 수행됩니다. 그런 다음 현미경의 조정 가능한 거울의 각도 위치가 보정되고 위치가 미러 위치 지정 프로그램에 저장됩니다.
다음 단계는 약 10개의 서로 다른 각도에서 조사할 때 형광 이미지를 기록하는 것입니다. 마지막 단계는 몇 나노미터의 정밀도로 셀 기판 거리를 계산하는 것입니다. 궁극적으로, 기질에 대한 세포 접착의 토폴로지 결과는 다양한 세포주, 예를 들어 암세포와 덜 악성 세포 간의 접착 차이를 보여주는 데 사용됩니다.
컨포칼 현미경 검사와 같은 기존 방법에 비해 이 기술의 주요 장점은 실제 해상도가 몇 나노미터 범위에 불과하다는 것입니다. 이 방법은 세포막에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 또한 작은 소포 또는 나노 물질과 같은 다른 시스템에도 적용할 수 있습니다.
실험을 시연하는 것은 세포 샘플을 준비할 박사후 연구원 Petra와 엔지니어인 Michael Wagner가 다양한 각도, 전체 내부 반사를 위해 세포를 준비하기 위해 실험을 실행할 것입니다. 형광 현미경 검사는 10% 태아 송아지, 혈청 및 항생제가 보충된 배양 배지의 유리 슬라이드에 평방 밀리미터당 100개의 세포 밀도로 개별 세포를 시딩합니다. 섭씨 37도의 인큐베이터에서 72시간 동안 세포를 성장시키고 이산화탄소
를 5% 증가시킵니다.다음으로, 형광막, 마커 6 D, 데카노 2, 디메틸 아미노 나프탈렌 또는 로란을 배양에서 8 마이크로 몰의 농도로 세포에 적용하고 배지를 형광 현미경 검사 전에 60 분 동안 배양합니다. PBS 피펫으로 셀을 세척하고 물체 슬라이드 위에 완충 용액을 세척하여 매체를 제거한 다음 물체 슬라이드 뒷면에서 완충 용액을 닦아냅니다. Zeiss Axio plan과 같은 정립 현미경은 후면 조명 및/또는 엑손 E-M-C-C-D 카메라가 장착된 가변 각도에 사용됩니다.
T-I-R-F-M는 목표 활주에 광학으로 결합된 hemi 원통 모양 유리제 프리즘을 가진 주문품 조명 장치에 의해 그것의 콘덴서를 대체합니다. 레이저 빔은 대조된 모노 모드 광섬유에서 입사하며, 유리 프리즘 및 추가 광학 구성 요소에 의해 이미징된 후 다시 샘플 표면에 평행 빔이 생성됩니다. 전기장 벡터가 입사 평면에 수직으로 편광되어 있는지 주의하십시오.
이 위치는 광섬유의 출력 커플러에 표시됩니다. 콘덴서 내부에 위치한 조정 가능한 거울을 사용하면 샘플 평면에서 이미지화되고 다양한 입사 각도 또는 물체 광선 하에서 샘플을 비춥니다. 조정 가능한 미러는 소프트웨어에 의해 제어되는 스텝 모터에 의해 구동될 수 있습니다.
각 위치는 go metric 진행 측정에 의해 결정된 잘 정의된 입사 각도에 해당합니다. 조절식 거울의 각도 위치를 보정하려면 물에 용해된 1밀리몰 플라빈 뉴클레오티드와 같은 형광 염료를 사용하십시오. 입사각 변화에 따른 임계각을 시각화하려면 유리 물 전이에 대한 임계각 61.3도를 고정 값으로 사용하며, 입사각이 임계각과 같은 미러의 각도 위치가 미러 포지셔닝 프로그램에 저장됩니다.
카메라 소프트웨어를 사용하여 온도 게인, 녹화 시간 및 변속 속도를 포함한 E-M-C-C-D 카메라의 매개변수를 설정합니다. 이멀젼 오일을 사용하여 샘플의 광학 접촉을 보장합니다. 유리 프리즘을 사용하여 세포에 적합한 배율과 적당한 숫자 조리개의 대물 렌즈를 선택합니다.
현미경에서 물체를 시각화하려면 형광 검출을 위해 적절한 장거리 통과 또는 대역 통과 필터를 사용하십시오. 조명 각도의 변화에 따라 동일한 샘플의 형광 이미지를 기록합니다. 인시던트 각도는 임계각과 같거나 커야 합니다.
셀 유리 계면의 임계각이 64.5도에 해당하는 경우 0.5도 또는 1도의 단계로 66도에서 74도의 각도 범위를 사용하는 것이 좋습니다. 데이터 분석을 시작하려면 lab view 프로그램을 사용하여 다양한 각도에서 기록된 이미지와 카메라 설정, 여기 파장 및 굴절률을 읽습니다. 유리(1.52)와 셀(1.37)의 경우 데이터의 적절한 평가를 위해 설정을 가져옵니다.
각 매개변수 세트에 대해 침투 깊이와 전달 계수가 자동으로 계산되어 절차의 성공을 위해 수행됩니다. 이미지를 신중하게 기록하고 분석을 위해 선택하는 것이 중요합니다. 방정식에 따라 세포 기질 거리를 평가하는 데 사용되는 이미지를 선택합니다.
멤브레인 마커의 경우, 이 예에 도시된 것과 같은 균질한 조명 내의 개별 이미지는 제외될 수 있습니다. 세포 기질 토폴로지의 이미지를 계산하고 평가 중에 표시할 적절한 색상 코드를 선택합니다. 개별 픽셀의 프로필은 이 그림과 같이 표시될 수 있습니다.
이러한 프로파일은 적합성의 품질에 대한 지표로 사용될 수 있습니다. 마지막으로 평가 프로토콜을 저장합니다. 이 그림은 활성화된 TP 53 종양 억제 유전자가 있는 U2 51mg 교모세포종 세포의 전체 내부 반사 이미지를 보여줍니다.
다양한 각도의 사건에서 기록된 루안과의 배양 시, 66도는 약 140나노미터의 소멸 전자기장의 침투 깊이에 해당하고, 69도는 75나노미터의 침투 깊이에 해당하며, 73도는 60나노미터의 침투 깊이에 해당하며 침투가 감소함에 따라 발생합니다. 깊이 형광은 강도가 감소하고 가장자리의 초점 접촉과 같은 세포의 더 표재성 부위에서 발생합니다. 셀 기판 거리는 여기에서 볼 수 있듯이 0에서 600 나노미터 범위의 색상 코드로 패널 D에 표시됩니다.
세포 기질 거리는 흰색에서 노란색으로 표시되는 몇 나노미터와 진한 빨간색으로 표시되는 250-300나노미터 사이에서 세포에 따라 크게 다릅니다. 이는 초점 접촉과 더 큰 세포 기질 거리가 가까운 거리에 있음을 나타냅니다. 활성화된 종양 억제 유전자 P 10을 가진 U2 51mg 교모세포종 세포에 대해 세포 기질 거리의 유사한 변화가 계산됩니다.
대조적으로, 세포 기질 거리는 U2 51 mg 대조 세포는 노란색으로 표현되고 야생형 세포는 발달 후 주황색에서 빨간색으로 표현됩니다. 이 기술은 세포 기질 토폴로지 분야의 연구자들이 종양 세포와 레이저 요법에 대한 형태학적 변화를 탐구할 수 있는 길을 열었습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 저조도 노출에서 나노미터 범위의 실제 해상도로 표면을 시각화하는 방법을 잘 이해하게 될 것이며, 이는 살아있는 유기체가 잘 견딜 수 있습니다.
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이 절차는 가변 각도 전체 내부 반사 형광 현미경(VA-TIRFM)을 사용하여 나노미터 정밀도로 기판 위에서의 세포 접착 위상을 측정합니다. 유리 슬라이드 위에서 세포를 배양하고, 형광 이미징을 사용하여 세포주 사이의 접착 차이를 분석합니다.
VA-TIRFM enables nanometer-scale measurement of cell-substrate adhesion, providing quantitative data to de-risk target validation in oncology and mechanobiology. By resolving adhesion differences between malignant and non-malignant cell lines, the method supports predictive confidence in early discovery. Its low phototoxicity and compatibility with live-cell imaging allow longitudinal assessment of adhesion dynamics under compound or genetic perturbation.
VA-TIRFM fits within the discovery continuum from target hypothesis testing through lead optimization, particularly when adhesion is a functional readout of pathway activity.