November 17th, 2015
Described는 부착 세포와 미세 구조 기질 사이의 기계적 상호 작용을 정량화하기 위한 프로토콜입니다. 이러한 상호 작용은 이동, 증식, 분화 및 세포사멸을 포함한 필수 세포 행동과 밀접하게 연결되어 있습니다. 이 프로토콜은 MechProfiler라는 오픈 소스 이미지 분석 소프트웨어를 제공하며, 이를 통해 각 마이크로포스트에 관련된 힘을 결정할 수 있습니다.
이 기술의 전반적인 목표는 표준 광학 현미경을 사용하여 특징적인 세포 기질 상호 작용에서 발생하는 힘을 시각화하여 분리된 단일 세포에서 기계적 생물학적 관련 특성을 수집하는 것입니다. 제시된 방법은 기계생물학을 위한 플랫폼 기술입니다. 암세포 전이에서 세포 수축의 역할과 같은 암 연구의 주요 질문을 조사하는 데 도움이 될 수 있습니다.
이 기술의 주요 장점은 사용자 교육이 거의 없이 신경생물학적 정보를 강력하게 추출한다는 것입니다. 표준 광학 현미경과 호환되며 높은 처리량을 지향합니다. 셋째, 이 방법은 인간 뼈암 세포의 메카노 생물학적 특성에 대한 통찰력을 제공합니다.
또한 부드러운 근육 세포 또는 심근 세포와 같은 자동 세포 유형에도 적용 할 수 있습니다. 마이크로 포스트 어레이가 12 웰 플레이트의 웰을 향하도록 유리 기판을 배치하는 것으로 시작하고 기판이 덮이도록 웰에 1밀리리터의 99% 에탄올을 간접적으로 추가합니다. 액체 취급 단계에서 기포가 형성되지 않고 마이크로 포스트 어레이가 항상 얇은 액체 층으로 덮여 있는지 확인하십시오.
그런 다음 어레이를 실온에서 20-30초 동안 배양한 후 웰 측면에 1ml의 멸균 탈이온수를 추가합니다. 일단 에탄올과 혼합되면 우물에서 약 1ml의 에탄올 용액을 흡입하고 1ml의 탈이온수를 추가로 추가합니다. 이 과정을 최소 3회 반복하여 샘플을 적십니다.
다음으로, 우물의 탈이온수를 같은 방식으로 PBS로 교체한 다음 한 번에 약 1ml를 3회 반복하여 흡입합니다. 그런 다음 동일한 프로세스를 사용하여 PBS를 매체로 바꿉니다. 이제 어레이는 약 1 밀리리터의 배지 피펫 25, 000 개의 관심 세포로 덮여 있으므로 준비된 마이크로 포스트 어레이와 함께 1 밀리리터의 배지에 있습니다.
그런 다음 멀티웰 플레이트를 닫고 섭씨 37도, 이산화탄소 5%의 인큐베이터로 옮깁니다. 세포가 6-7 시간 동안 마이크로 포스트 위에 부착되고 자라도록하여 접착 과정을 검사합니다. 때때로 광학 현미경을 사용하여 웰에서 배지를 흡입한 다음 1ml의 PBS로 세포를 두 번 세척합니다.
PBS로 세척하는 동안 부드러운 힘을 가하여 배양 중 마이크로 포스트 어레이에 쌓인 세포 파편을 제거하고 죽은 세포를 분리하십시오. 다음으로, 3.7% 완충된 포름알데히드 용액 0.5ml를 5분 동안 첨가하여 세포를 고정합니다. 그런 다음 포름알데히드 용액을 제거하고 1ml의 멸균 탈이온수를 사용하여 마이크로 포스트 어레이를 두 번 세척합니다.
세척할 때마다 50%물, 40%에탄올 및 10%아세트산에 0.05%kumasi brilliant blue 염료를 넣고 약 90초 동안 고정된 셀을 덮고 1ml의 멸균 탈이온수에 두 번 헹굼하여 과도한 염색 용액을 씻어냅니다. 그런 다음 마이크로 포스트 어레이에 1ml의 탈이온수를 넣고 광학 현미경으로 염색 결과를 확인합니다. 핀셋을 사용하여 바닥이 얇은 페트리 접시에 2ml의 탈이온수를 추가하는 것으로 시작하고, 마이크로 포스트가 위를 향하도록 하여 12웰 플레이트의 마이크로 포스트 어레이를 이미징 접시로 옮깁니다.
그런 다음 이미징 페트리 접시를 광학 현미경의 이동식 스테이지에 놓습니다. microscope optics가 infinity corrected되지 않은 경우, 눈금의 숫자가 광학 경로를 따라 있는 모든 재료의 총 두께를 나타낼 때까지 이미징에 사용되는 렌즈의 compensation ring을 돌립니다. 다음으로, 광학 경로에서 얼굴 대비 링을 제거하여 일반 명시야 모드를 활성화한 다음 조명 측의 조리개를 50%로 줄입니다.어레이의 마이크로 포스트가 관찰 필드를 가로질러 수평 또는 수직 선을 형성하도록 페트리 접시를 정렬합니다.
왼쪽 상단에서 시작점을 정의하고 스테이지를 가로질러 페트리 접시를 단계적으로 이동합니다. 마이크로 포스트 어레이를 스캔하면서 20 x 또는 40 x 대물렌즈로 수많은 고해상도 이미지를 촬영합니다. 각각의 새로운 위치에서 각 이미지의 중앙에 단일 셀을 배치하는 것을 목표로 합니다.
팁에 초점이 맞춰질 때까지 마이크로 포스트 바닥에서 마이크로 포스트 팁 쪽으로 ZX를 따라 스윕합니다. 현미경의 미세 조정 휠 사용. 그런 다음 초점 평면을 마이크로 포스트 바닥 쪽으로 2-3미크론 낮춥니다.
먼저 소프트웨어 mec, 프로파일러를 로드하고 열기를 클릭하고 이미지를 선택하여 분석해야 하는 이미지 범위를 로드합니다. 그런 다음 설정 섹션으로 이동하여 소프트웨어 설명서의 지시에 따라 매개변수를 입력합니다. 그런 다음 이미지를 하나씩 분석합니다.
먼저 자르기 버튼을 선택한 다음 클릭하고 드래그하여 관심 영역 주위에 직사각형 윤곽선을 형성합니다. 완료되면 그려진 사각형 내부를 두 번 클릭하여 작업을 마칩니다. 다음으로, draw cell outline을 선택하고 십자선 커서를 사용하여 이미지에서 보이는 셀로 덮인 모든 마이크로 기둥 주위에 윤곽선을 그립니다.
클릭하여 게시물을 버리고 십자선 커서를 사용하여 그림을 그리면 원치 않는 마이크로 게시물을 버릴 수 있습니다. 그런 다음 이미지 섹션 외부의 셀에 속하거나 다른 이유로 편향된 모든 마이크로 포스트를 둘러싸지만 관심 셀에 의해 편향되지 않습니다. 그런 다음 OID 찾기를 클릭하여 소프트웨어 서브루틴을 시작합니다.
모든 마이크로 게시물이 중앙에 적십자 표시로 표시될 때까지 OID 찾기 버튼 바로 옆에 있는 필터 설정을 조정합니다. 마이크로 포스트 위치가 여러 개 있거나 누락된 경우 수동 편집을 클릭하여 수동 편집 기능을 사용하고 마우스 십자선을 사용하여 해당 마이크로 포스트를 선택합니다. 사각형 내부를 두 번 클릭하고 확대된 이미지 섹션에 빨간색 마커 하나를 배치하면 자동으로 닫힙니다.
마우스 클릭으로 Generate grid 기능을 활성화하여 이상적인 마이크로 포스트 그리드를 찾으십시오. 위치가 그려진 셀 윤곽선 내부에 파란색 링으로 표시된 실제 마이크로 포스트 헤드와 일치하는지 확인합니다. 그런 다음 필요한 경우 셀 영역 내부에 잘못 배치된 그리드 마커를 수정합니다.
마우스 클릭과 함께 해당 수동 편집 기능을 사용하여 십자선을 사용하여 마이크로 게시 질문을 클릭하고 드래그하여 선택합니다. 나타나는 사각형 내부를 두 번 클릭하고 수정된 파란색 마커를 확대된 이미지 섹션에 배치하면 자동으로 닫힙니다. 그런 다음 Calculate Deflections(편향 계산)를 클릭하여 이미지 섹션 내부의 마이크로 포스트 위치와 생성된 이상적인 그리드 간의 차이를 기반으로 계산된 편향 값의 히스토그램을 가져옵니다.
마지막으로 값 테이블을 포함한 전체 분석을 저장합니다. Reset View(보기 재설정)를 클릭하여 다른 이미지 섹션을 분석하거나 Next image show(다음 이미지 쇼)를 클릭하여 이미지 분석을 계속합니다. 표시. 다음은 전이 가능성이 낮은 2개의 골암 세포주 Q오오9개 세포와 전이성이 높은 M 132 세포를 동일한 생산 배치에서 상승시킨 메노 프로파일링의 예입니다.
결과는 Q oh 9 세포가 힘 값을 분류하여 전이가 심한 세포보다 부착 지점에 더 많은 힘을 가하는 경향이 있음을 보여줍니다. 세포 면적과 관련하여, m 132에 비해 huo 9 세포에 대해 세포당 평균 힘이 증가한다는 것을 알 수 있습니다. 또한 포스트 당 평균 힘이 더 안정적인 값에 도달할 때까지 세포가 확산됨에 따라 마이크로 포스트당 평균 힘이 증가합니다.
형태학적 차이의 차이 외에도 흥미로운 결과로 분산을 정량화할 수 있습니다. 예를 들어, 전이성이 높은 M 132 세포는 마이크로 포스트를 더 적게 차지하는 경향이 있는 반면, HU oh 9 세포는 마이크로 포스트 커버리지 측면에서 더 이질적인 프로파일을 나타냅니다. 요컨대, 부모 세포주 HU oh nine에 대한 Meno 프로파일은 일반적으로 더 많은 영역을 커버하고 마이크로 포스트에 약간 더 많은 힘을 가한다는 것을 보여줍니다.
전이성 세포주 M 132 및 공격적인 세포 유형은 특징적으로 더 적은 마이크로 포스트를 커버하고 마이크로 포스트당 더 적은 힘을 가합니다. 이 절차를 수행하는 동안 매우 조심스럽게 파이프를 연결하고 마이크로 포스트 어레이에 직접 파이프를 연결하지 않는 것이 중요합니다. 마이크로 포스트 붕괴로 이어지는 거품을 도입하지 마십시오.
이 비디오를 시청한 후에는 메쉬 프로파일 또는 소프트웨어와 함께 마이크로 포스트 양자리를 사용하여 분리된 단일 세포에서 메노 생물학적 정보를 추출하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 결과를 즐기십시오.
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이 기사는 다양한 세포 행동에 중요한 부착 세포와 미세 구조화된 기판 간의 기계적 상호작용을 정량화하는 방법을 제시합니다. 이 기술은 세포-기판 상호작용에 관여하는 힘을 분석하기 위해 MechProfiler라는 오픈 소스 이미지 분석 소프트웨어를 사용합니다.
Mechanical profiling of single cells using micropost arrays enables quantitative assessment of cytoskeletal forces and focal adhesion dynamics, providing mechanistic insights into cancer cell metastasis. The integration of commercially available microposts with open-source analysis software reduces technical barriers, supporting routine adoption in discovery biology workflows. This approach enhances target validation by linking phenotypic mechano-profiles to metastatic potential, informing risk-adjusted prioritization in preclinical oncology programs.
The method fits within the discovery continuum from phenotypic screening to lead optimization, where mechanical profiling informs target confidence and pathway modulation strategies prior to preclinical investment.