Name: 내피 세포 반응을 연구하기 위해 기질 강성과 흐름을 통합하는 시험관 내 모델 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-07-19T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 27 s
Description: 배우세요 기질 강성과 전단 응력을 통합한 시험관 내 모델을 사용하여 내피 세포의 역학적 반응을 연구하는 방법을. 이 모델은 혈관 생물학 및 동맥경화증 연구에 활용됩니다.

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저자들은 유동 챔버 제작에 도움을 준 Robert Egan에게 감사를 표합니다. 저자는 실험 중 도움을 준 Lucas McCauley에게 감사를 표합니다. 또한 컨포칼 현미경에 대한 접근을 허용한 Northeastern University의 CILS(Institute for Chemical Imaging of Living Systems) 핵심 시설에 감사드립니다. 저자는 미국 국립보건원(National Institutes of Health, NIH 1R01EB027705은 SB에 수여)과 국립과학재단(National Science Foundation, NSF CAREER Awards: DMR은 1847843 SB에, CMMI 1846962는 EE에 수여)이 제공하는 자금 지원을 인정한다.

Studying Tissue Rigidity and Shear Stress Effects on Endothelial Cells(내피 세포에 대한 조직 강성 및 전단 응력 효과 연구)

<ol><li>Deanfield, J. E., Halcox, J. P., Rabelink, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Endothelial+function+and+dysfunction%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Endothelial function and dysfunction.</a> Circulation. 115 (10), 1285-1295 (2007).</li>
<li>Suowen, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Endothelial+dysfunction+in+atherosclerotic+cardiovascular+diseases+and+beyond%3A+From+mechanism+to+oharmacotherapies%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmacol+Rev%22%5BJournal%5D)">Endothelial dysfunction in atherosclerotic cardiovascular diseases and beyond: From mechanism to oharmacotherapies.</a> Pharmacol Rev. 73 (3), 924(2021).</li>
<li>Jansen, K. A., Atherton, P., Ballestrem, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanotransduction+at+the+cell-matrix+interface%5BTitle%5D)+AND+%22Sem+Cel+Dev+Biol%22%5BJournal%5D)">Mechanotransduction at the cell-matrix interface.</a> Sem Cel Dev Biol. 71, 75-83 (2017).</li>
<li>Tarbell, J. M., Pahakis, M. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanotransduction+and+the+glycocalyx%5BTitle%5D)+AND+%22J+Int+Med%22%5BJournal%5D)">Mechanotransduction and the glycocalyx.</a> J Int Med. 259 (4), 339-350 (2006).</li>
<li>Topper, J. N., Cai, J., Falb, D., Gimbrone, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+vascular+endothelial+genes+differentially+responsive+to+fluid+mechanical+stimuli%3A+cyclooxygenase-2%2C+manganese+superoxide+dismutase%2C+and+endothelial+cell+nitric+oxide+synthase+are+selectively+up-regulated+by+steady+laminar+shear+stress%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci%22%5BJournal%5D)">Identification of vascular endothelial genes differentially responsive to fluid mechanical stimuli: cyclooxygenase-2, manganese superoxide dismutase, and endothelial cell nitric oxide synthase are selectively up-regulated by steady laminar shear stress.</a> Proc Natl Acad Sci. 93 (19), 10417-10422 (1996).</li>
<li>Mitchell, G. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Arterial+stiffness+and+cardiovascular+events%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Arterial stiffness and cardiovascular events.</a> Circulation. 121 (4), 505-511 (2010).</li>
<li>Bonetti, P. O., Lerman, L. O., Lerman, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Endothelial+dysfunction%5BTitle%5D)+AND+%22Arterioscler+Thromb+Vasc+Biol%22%5BJournal%5D)">Endothelial dysfunction.</a> Arterioscler Thromb Vasc Biol. 23 (2), 168-175 (2003).</li>
<li>Hamrangsekachaee, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Endothelial+glycocalyx+sensitivity+to+chemical+and+mechanical+sub-endothelial+substrate+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Bioeng+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Endothelial glycocalyx sensitivity to chemical and mechanical sub-endothelial substrate properties.</a> Front Bioeng Biotechnol. 11, 1250348(2023).</li>
<li>Mensah, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flow-regulated+endothelial+glycocalyx+determines+metastatic+cancer+cell+activity%5BTitle%5D)+AND+%22FASEB+J%22%5BJournal%5D)">Flow-regulated endothelial glycocalyx determines metastatic cancer cell activity.</a> FASEB J. 34 (5), 6166-6184 (2020).</li>
<li>Russell-Puleri, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluid+shear+stress+induces+upregulation+of+COX-2+and+PGI2+release+in+endothelial+cells+via+a+pathway+involving+PECAM-1%2C+PI3K%2C+FAK%2C+and+p38%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol-Heart+Cir+Physiol%22%5BJournal%5D)">Fluid shear stress induces upregulation of COX-2 and PGI2 release in endothelial cells via a pathway involving PECAM-1, PI3K, FAK, and p38.</a> Am J Physiol-Heart Cir Physiol. 312 (3), H485-H500 (2016).</li>
<li>Hamrangsekachaee, M., Wen, K., Bencherif, S. A., Ebong, E. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Atherosclerosis+and+endothelial+mechanotransduction%3A+current+knowledge+and+models+for+future+research%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol-Cell+Physiol%22%5BJournal%5D)">Atherosclerosis and endothelial mechanotransduction: current knowledge and models for future research.</a> Am J Physiol-Cell Physiol. 324 (2), C488-C504 (2022).</li>
<li>Zhu, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gelatin+methacryloyl+and+its+hydrogels+with+an+exceptional+degree+of+controllability+and+batch-to-batch+consistency%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Gelatin methacryloyl and its hydrogels with an exceptional degree of controllability and batch-to-batch consistency.</a> Sci Rep. 9 (1), 6863(2019).</li>
<li>Kim, J., Bencherif, S. A., Li, W. A., Mooney, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell-friendly+inverse+opal-like+hydrogels+for+a+spatially+separated+co-culture+system%5BTitle%5D)+AND+%22Macromol+Rapid+Comm%22%5BJournal%5D)">Cell-friendly inverse opal-like hydrogels for a spatially separated co-culture system.</a> Macromol Rapid Comm. 35 (18), 1578-1586 (2014).</li>
<li>Orr, A. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+subendothelial+extracellular+matrix+modulates+NF-kappaB+activation+by+flow%3A+a+potential+role+in+atherosclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">The subendothelial extracellular matrix modulates NF-kappaB activation by flow: a potential role in atherosclerosis.</a> J Cell Biol. 169 (1), 191-202 (2005).</li>
<li>Hamrangsekachaee, M., Baumann, H. J., Pukale, D. D., Shriver, L. P., Leipzig, N. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigating+mechanisms+of+subcutaneous+preconditioning+incubation+for+neural+stem+cell+embedded+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl+Bio+Mater%22%5BJournal%5D)">Investigating mechanisms of subcutaneous preconditioning incubation for neural stem cell embedded hydrogels.</a> ACS Appl Bio Mater. 5 (5), 2176-2184 (2022).</li>
<li>Rezaeeyazdi, M., Colombani, T., Memic, A., Bencherif, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Injectable+hyaluronic+acid-co-gelatin+cryogels+for+tissue-engineering+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Materials%22%5BJournal%5D)">Injectable hyaluronic acid-co-gelatin cryogels for tissue-engineering applications.</a> Materials. 11 (8), 1374(2018).</li>
<li>Belvitch, P., Htwe, Y. M., Brown, M. E., Dudek, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cortical+actin+dynamics+in+endothelial+permeability%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Top+Membr%22%5BJournal%5D)">Cortical actin dynamics in endothelial permeability.</a> Curr Top Membr. 82, 141-195 (2018).</li>
<li>Krishnamoorthy, S., Noorani, B., Xu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+encapsulated+cells+on+the+physical-mechanical+properties+and+microstructure+of+gelatin+methacrylate+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Mol+Sci%22%5BJournal%5D)">Effects of encapsulated cells on the physical-mechanical properties and microstructure of gelatin methacrylate hydrogels.</a> Int J Mol Sci. 20 (20), 5061(2019).</li>
<li>Jin, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioprinting+small-diameter+vascular+vessel+with+endothelium+and+smooth+muscle+by+the+approach+of+two-step+crosslinking+process%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol+Bioeng%22%5BJournal%5D)">Bioprinting small-diameter vascular vessel with endothelium and smooth muscle by the approach of two-step crosslinking process.</a> Biotechnol Bioeng. 119 (6), 1673-1684 (2022).</li>
<li>Villard, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Autoclavable+and+injectable+cryogels+for+biomedical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Healthcare+Mater%22%5BJournal%5D)">Autoclavable and injectable cryogels for biomedical applications.</a> Adv Healthcare Mater. 8 (17), 1900679(2019).</li>
<li>Bencherif, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+cross-linker+chemistry+on+release+kinetics+of+PEG-co-PGA+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Mater+Res+A%22%5BJournal%5D)">Influence of cross-linker chemistry on release kinetics of PEG-co-PGA hydrogels.</a> J Biomed Mater Res A. 90 (1), 142-153 (2009).</li>
<li>Rogers, Z. J., Zeevi, M. P., Koppes, R., Bencherif, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electroconductive+hydrogels+for+tissue+engineering%3A+Current+status+and+future+perspectives%5BTitle%5D)+AND+%22Bioelectricity%22%5BJournal%5D)">Electroconductive hydrogels for tissue engineering: Current status and future perspectives.</a> Bioelectricity. 2 (3), 279-292 (2020).</li>
<li>James, B. D., Allen, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vascular+endothelial+cell+behavior+in+complex+mechanical+microenvironments%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Biomater+Sci+Eng%22%5BJournal%5D)">Vascular endothelial cell behavior in complex mechanical microenvironments.</a> ACS Biomater Sci Eng. 4 (11), 3818-3842 (2018).</li>
<li>Yeh, Y. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Matrix+stiffness+regulates+endothelial+cell+proliferation+through+septin+9%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Matrix stiffness regulates endothelial cell proliferation through septin 9.</a> PLoS One. 7 (10), e4688(2012).</li>
<li>Fioretta, E. S., Fledderus, J. O., Baaijens, F. P. T., Bouten, C. V. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+substrate+stiffness+on+circulating+progenitor+cell+fate%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech%22%5BJournal%5D)">Influence of substrate stiffness on circulating progenitor cell fate.</a> J Biomech. 45 (5), 736-744 (2012).</li>
<li>Geemen, D. v, et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((F-Actin-anchored+focal+adhesions+distinguish+endothelial+phenotypes+of+human+arteries+and+veins%5BTitle%5D)+AND+%22Arterioscler+Thromb+Vasc+Biol%22%5BJournal%5D)">F-Actin-anchored focal adhesions distinguish endothelial phenotypes of human arteries and veins.</a> Arterioscler Thromb Vasc Biol. 34 (9), 2059-2067 (2014).</li>
<li>Dessalles, C. A., Leclech, C., Castagnino, A., Barakat, A. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integration+of+substrate-+and+flow-derived+stresses+in+endothelial+cell+mechanobiology%5BTitle%5D)+AND+%22Comm+Biol%22%5BJournal%5D)">Integration of substrate- and flow-derived stresses in endothelial cell mechanobiology.</a> Comm Biol. 4 (1), 764(2021).</li>
<li>Estrada, R., Giridharan, G. A., Nguyen, M. D., Prabhu, S. D., Sethu, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+endothelial+cell+culture+model+to+replicate+disturbed+flow+conditions+seen+in+atherosclerosis+susceptible+regions%5BTitle%5D)+AND+%22Biomicrofluidics%22%5BJournal%5D)">Microfluidic endothelial cell culture model to replicate disturbed flow conditions seen in atherosclerosis susceptible regions.</a> Biomicrofluidics. 5 (3), 32006(2011).</li>
<li>Inglebert, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+shear+stress+reduction+on+endothelial+cells%3A+A+microfluidic+study+of+the+actin+cytoskeleton%5BTitle%5D)+AND+%22Biomicrofluidics%22%5BJournal%5D)">The effect of shear stress reduction on endothelial cells: A microfluidic study of the actin cytoskeleton.</a> Biomicrofluidics. 14 (2), 024115(2020).</li>
<li>Noria, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assembly+and+reorientation+of+stress+fibers+drives+morphological+changes+to+endothelial+cells+exposed+to+shear+stress%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Pathol%22%5BJournal%5D)">Assembly and reorientation of stress fibers drives morphological changes to endothelial cells exposed to shear stress.</a> Am J Pathol. 164 (4), 1211-1223 (2004).</li>
<li>Amer, M., Shi, L., Wolfenson, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+%27Yin+and+Yang%27+of+cancer+cell+growth+and+mechanosensing%5BTitle%5D)+AND+%22Cancers+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">The 'Yin and Yang' of cancer cell growth and mechanosensing.</a> Cancers (Basel). 13 (19), 4754(2021).</li>
</ol>

저자는 임시 특허 출원(No. 63/634,853)이 Flow Chamber with a Mechanically Tunable Substrate라는 제목으로 제출되었으며 다른 경쟁 이익이 존재하지 않는다고 선언합니다.

혈관계는 다양한 힘이 세포 행동에 큰 영향을 미치는 역동적인 환경입니다. 이러한 힘을 고려하지 않고 심혈관 질환의 생물학적 현상을 연구하는 것은 부정확합니다. 따라서 혈관의 기계적 환경을 모방할 수 있는 세포 모델이 중요합니다. 연구자들은 이미 이러한 힘이 세포 행동에 미치는 영향을 강조하는 데 상당한 진전을 이루었습니다11. 그러나 인체의 병리학적 및 생리학적 조건 모두에서 세포의 행동을 이해하려면 혈관의 환경과 더 유사한 보다 정확한 모델을 개발하는 것이 필수적입니다. 따라서 우리는 접근 용이성과 사용자 친화성을 유지하면서 혈관 환경을 보다 정확하게 복제하는 시스템을 개발하는 것을 목표로 했습니다.
이 모델은 다양한 강성 수준을 가진 기판의 인간 세포에 제어된 유동 유래 전단 응력을 적용하여 기존 모델에 비해 생리학적 현실에 더 가까운 조건을 생성할 수 있습니다. GelMA는 1) 조정 가능한 기계적 특성, 2) 비팽창 거동, 3) ...

혈관 내부 표면을 감싸고 있는 내피는 혈관 건강을 유지하는 데 중추적인 역할을 합니다. 내피 세포(EC)는 혈관 긴장도 조절, 선택적 투과성, 지혈 및 기계적 전달을 포함한 다양한 심혈관 기능을 조절하는 데 핵심적인 역할을 합니다 1,2. 연구는 EC 기능 장애를 죽상 동맥 경화증 발병의 주요 역할과 확고하게 연결했습니다. 특히, EC는 혈류 및 기저 혈관 조직과 상호 작용하는 계면에서 다양한 기계적 힘을 만납니다 3,4. 여러 연구에서 EC 기능 장애를 혈류 및 조직 강성으로 인한 유체 전단 응력과 같은 혈관 환경 내 기계적 요인의 비정상적인 변화와 연관시켰다 5,6,7.
그러나 선행 연구는 조직 강성과 전단 응력이 EC 기능에 미치는 복합적인 영향을 이해하는 데 제한적인 관심을 받았습니다. 연구 결과를 죽상동맥경화증 및 기타 심혈관 질환에 대한 효과적인 치료법으로 전환하는 능력을 향상시키기 위해서는 해당 분야에서 사용되는 세포 모델을 개선하는 것이 필수적입니다. 인간 EC를 사용하고 다양한 강성 수준 8,9,10을 가진 전단 응력 또는 기판에 적용함으로써 세포 모델을 인간화하는 데 상당한 진전이 이루어졌습니다. 그러나 동적 유동 환경을 조정 가능한 강성 특성을 가진 EC 기판과 통합하는 셀룰러 모델의 채택 및 개선은 천천히 진행되었습니다. 문제는 유로 내 유동 매개변수의 변경을 방지하는 동시에 온전하고 잘 접착된 EC 단층의 배양을 용이하게 하기 위해 팽창하지 않는 EC 기판을 고안하는 것입니다. 이러한 장애물을 극복할 수 있는 체외 모델은 고혈압, 노화 및 흐름 조건이 EC 기계전달, 혈관 건강, 그리고 궁극적으로 죽상동맥경화증의 발병에 어떻게 협력적으로 영향을 미치는지에 대한 보다 효과적인 연구를 촉진할 수 있습니다. 기판 강성을 제어하면서 셀에 전단 응력을 가하기 위해 회전판 및 미세유체 장치를 포함한 다양한 방법이 개발되었습니다. 회전판 방법에서는 셀이 두 판 사이에 배치되고 판의 회전 운동을 통해 전단 응력이 가해집니다. 이 방법은 덜 복잡하고 빠른 모델을 제공합니다. 그러나 공간 전단 응력 변동이 발생하며, 중심에서 전단 응력이 0이고 주변부(11)에서 최대 전단 응력이 있습니다.
반면에, 미세유체 장치는 기판 강성과 흐름 조건을 제어할 수 있는 기능을 갖춘 차세대 공구를 대표합니다. 이 시스템은 층류 조건에서 미세혈관을 모방하는 데 적합합니다. 그러나, 이러한 장치로 죽상동맥경화증을 연구하는 것은 비실용적인데, 그 이유는 죽상동맥경화증이 흐름이 방해받은 큰 혈관에서 발생하기 때문이다11. 이 논문은 다양한 유동 조건에서 EC 기판의 다양한 강성 수준의 영향을 조사할 수 있는 비용 효율적인 시스템을 제시함으로써 EC 연구의 중요한 연구 영역에 기여하는 것을 목표로 합니다. 이 시스템은 병리학적 및 생리학적 혈관을 모방하기 위해 다양한 강성을 가진 기판을 통합합니다. 이 프로토콜은 각각 생리학적 및 병리학적 강성을 나타내는 5kPa 및 10kPa의 팽창 및 강성 수준으로 젤라틴 기반 하이드로겔을 만드는 방법을 설명합니다. 또한, 이러한 기판을 통합할 수 있는 parallel-plate flow chamber의 구성이 상세합니다. 전산 유체 역학(CFD)을 사용하여 전단 응력과 유동 조건을 평가했습니다. EC 배양을 위한 하이드로겔 준비 및 6시간 흐름 실험 실행에 대해 설명한 후 실험 후 면역염색에 대해 논의합니다.

<table><tbody><tr><td>(트리메톡시실릴)프로필 메타크릴레이트, 테트라메틸에틸렌디아민(TEMED)</td><td>인비트로겐</td><td>15524-010</td><td>하이드로겔 제작</td></tr><tr><td>3-(트리메톡시실릴)프로필 메타크릴레이트</td><td>시그마-알드리치</td><td>440159</td><td>유리 염류화</td></tr><tr><td>4',6-디아미디노-2-페닐린돌(DAPI) 함유 마운팅 미디어</td><td>Vector Laboratories</td><td>H-1200</td><td>면역염색</td></tr><tr><td>아세톤</td><td>테르모 피셔 사이언티픽스</td><td>A18-4</td><td>GelMA 합성</td></tr><tr><td>알렉사 플루어 555 팔로이딘&nbsp;</td><td>Cell Signaling Technology</td><td>8953S</td><td>Immunostaining</td></tr><tr><td>Ammonium Persulfate (APS)</td><td>Bio-Rad</td><td>1610700</td><td>하이드로겔 Fabrication</td></tr><tr><td>Clear Scratch- and UV-resistant Cast Acrylic Sheet (45/64'')</td><td>McMaster-CARR</td><td>8560K165</td><td>Flow Chamber Fabrication</td></tr><tr><td>Confocal Microscope</td><td>Carl Zeiss Meditex AG</td><td>Zeiss LSM 800</td><td>Immunostaining</td></tr><tr><td>Covidien Monoject Rigid Pack 60 mL 주사기 주사기 without Needles</td><td>; &nbsp;</td><td>22-031-375</td><td>플로우 실험</td></tr><tr><td>EC 성장 키트&nbsp;</td><td>American Type Culture Collection (ATCC)</td><td>PCS-100-041</td><td>세포 배양</td></tr><tr><td>에탄올 200 프루프</td><td>Decon Labs</td><td>2701</td> 돼지 껍질에서 유리 <td>살린화</td></tr><tr><td>젤라틴 A형(300 블룸)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G1890</td><td>GelMA 합성</td></tr><tr><td>빙하 아세트산</td><td>Thermo Fisher Scientifics</td><td>9526-33</td><td>유리 염분화</td></tr><tr><td>고순도 고온 실리콘 고무 시트</td><td>McMaster-Carr</td><td>87315K74</td><td>플로우 챔버 제작</td></tr><tr><td>인간 배꼽 정맥 내피 세포(HUVEC)</td><td>미국식 배양 컬렉션(ATCC)</td><td>PSC-100-010</td><td>세포 배양</td></tr><tr><td>M3x30mm 기계 나사 육각 소켓 둥근 머리 나사 304 스테인레스 스틸 패스너 볼트 20pcs</td><td>uxcell</td><td>B07Q5RM2TP</td><td>플로우 챔버 제작</td></tr><tr><td>Masterflex L/S 디지털 드라이브와 Easy-Load&reg; 정밀 튜브용 3 펌프 헤드; 115/230 VAC</td><td>VWR</td><td>#MFLX77921-65</td><td>흐름 실험&nbsp;</td></tr><tr><td>Masterflex L/S 정밀 펌프 튜빙, Puri-Flex, L/S 25; 25피트</td><td>VWR</td><td>#MFLX96419-25</td><td>흐름 실험&nbsp;</td></tr><tr><td>메타크릴 무수물(MAH)</td><td>시그마-알드리치</td><td>276685</td><td>GelMA 합성</td></tr><tr><td>파라포름알데히드</td><td>Thermo Fisher Scientifics</td><td>043368.9M</td><td>세포 배양</td></tr><tr><td>인산염 완충 식염수(PBS)</td><td>Gibco</td><td>14080-055</td><td>일반</td></tr><tr><td>중탄산나트륨</td><td>피셔 케미컬</td><td>S233-3</td><td>GelMA 합성</td></tr><tr><td>탄산나트륨</td><td>피셔 케미컬</td><td>S263-500</td><td>GelMA 합성</td></tr><tr><td>SOLIDWORKS 교육용 버전</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>SOLIDWORKS 학생용 버전 데스크탑, 2023</td><td>SolidWorks</td><td>N/A</td><td>플로우 챔버 설계</td></tr><tr><td>혈관 기초 매체</td><td>미국식 배양 컬렉션(ATCC)</td><td>PCS-100-030</td><td>세포 배양</td></tr></tbody></table>

내피 세포 반응을 연구하기 위해 기질 강성과 흐름을 통합하는 시험관 내 모델

In Vitro Model Integrating Substrate Stiffness and Flow to Study Endothelial Cell Responses

우리는 혈관 건강과 죽상 동맥 경화증과 같은 질병의 발병을 이해하는 데 중요한 내피 세포(EC) 기능에 대한 조직 강성과 전단 응력의 결합된 효과를 조사하는 것을 목표로 하는 혁신적인 시험관 내 모델을 제시합니다. 전통적으로 연구는 전단 응력과 기판 강성이 EC에 미치는 영향을 독립적으로 탐구해 왔습니다. 그러나 이 통합 시스템은 이러한 요소를 결합하여 혈관 구조의 기계적 환경에 대한 보다 정확한 시뮬레이션을 제공합니다. 목표는 인간 EC를 사용하여 다양한 조직 강성 수준 및 흐름 조건에 걸쳐 EC 기계형질도입을 검사하는 것입니다. 우리는 조정 가능한 강성을 가진 젤라틴 메타크릴레이트(GelMA) 하이드로겔을 합성하고 밀도를 달성하기 위해 EC로 파종하기 위한 프로토콜을 자세히 설명합니다. 또한, 전산 유체 역학 시뮬레이션으로 보완된 비용 효율적인 유동 챔버의 설계 및 조립에 대해 설명하여 층류 및 적절한 전단 응력 수준을 특징으로 하는 생리학적 유동 조건을 생성합니다. 이 프로토콜은 또한 컨포칼 현미경 검사를 위한 형광 라벨링을 통합하여 조직 규정 준수 및 흐름 조건 모두에 대한 EC 반응을 평가할 수 있습니다. 이 모델은 배양된 EC를 여러 통합된 기계적 자극에 노출시킴으로써 고혈압 및 노화와 같은 요인이 EC 기능 및 EC 매개 혈관 질환에 어떤 영향을 미칠 수 있는지에 대한 포괄적인 조사를 가능하게 합니다. 이러한 연구에서 얻은 통찰력은 혈관 질환의 기저를 밝히고 효과적인 치료 전략을 개발하는 데 중요한 역할을 할 것입니다.

그림 1 은 메타크릴화 반응을 통한 GelMA 합성 과정을 개략적으로 보여주는 실험 설정을 보여줍니다. 그런 다음 생성된 생성물을 사용하여 하이드로겔 기판을 제조하고 그 위에 EC를 파종했습니다. 그 후, 세포를 12 dyne/cm2에서 6시간 흐름 실험을 위해 흐름 챔버에 도입했습니다.
1 개H NMR 분광법을 사용하여 메타크릴레이화 반응의 성공을 평가했습니다(그림 2A). GelMA에서 1.9ppm의 메틸기와 5.4-5.6ppm 사이의 비닐 피크의 존재는 성공적인 메타크릴화를 확인했습니다. 또한, GelMA에서 3ppm에서 라이신 피크의 감소는 라이신 잔기의 소비를 나타내며, 이는 메타크릴레이트 잔기 12,13,16으로 대체됩니다.<sup ...

우리는 관련 혈관 흐름 조건에서 혈관 내피 세포(EC)를 배양하기 위해 조정 가능한 젤라틴 기반 기질을 합성하고 특성화했습니다. 이 생체 모방 표면은 생리학적 및 병리학적 조건을 모두 복제하여 EC 행동에 대한 기계적 힘을 연구하고 혈관 건강 및 질병 메커니즘에 대한 이해를 증진합니다.

We present an innovative in vitro model aimed at investigating the combined effects of tissue rigidity and shear stress on endothelial cell (EC) function, ...

본 연구는 죽상동맥경화증 및 고혈압과 관련된 기계생물학에 초점을 맞춥니다. 우리가 해결하고자 하는 주요 질문은 첫째, 생리적 조건과 병리적 조건 모두에서 혈관 환경을 어떻게 더 정확하게 재현할 수 있는가이며, 둘째, 이러한 기계적 자극에 동시에 노출되었을 때 혈관 내피세포의 세포 반응은 무엇인가 하는 점입니다.본 연구의 목적은 기질 강성과 유동 조건을 단일 시스템에 통합하여 혈관 환경을 보다 정확하게 시뮬레이션하는 것입니다. 기존의 인비트로(in vitro) 모델들은 정적인 조건에서 기질 강성을 조사하거나, 딱딱한 기질에서 배양된 혈관 내피세포(EC)에 미치는 유동의 영향을 연구하였으며, 이는 모두 생리학적으로 적절하지 않습니다. 우선, 돼지 피부 유래의 type A, 300 bloom gelatin 10g을 탄산수소나트륨 완충액 100mL에 첨가하십시오.마그네틱 스터러를 사용하여 용액을 700 RPM으로 교반하면서 55 °C 항온수조에서 젤라틴을 용해합니다. 완전히 용해되면 0.1 M 수산화나트륨을 사용하여 젤라틴 용액의 pH를 9.5로 조정합니다. 메타크릴화(methacrylation)를 시작하려면 메타크릴산 무수물을 938 µL씩 용액에 천천히 떨어뜨려 추가합니다.그 다음, 빛에 노출되는 것을 방지하기 위해 반응 용기를 알루미늄 호일로 감쌉니다. 55 °C로 유지하고 용액을 500 RPM으로 1시간 동안 교반하여 반응을 완료합니다. 이어서 1.8 L의 아세톤이 담긴 2 L 비커와 0.3 L의 아세톤이 담긴 0.6 L 비커를 준비합니다.침전을 유도하기 위해 200 RPM으로 교반하면서 결과물인 GelMA 용액을 2리터 비커에 한 방울씩 첨가합니다. 침전된 생성물을 큰 비커에서 작은 비커로 옮긴 후 10분 동안 그대로 둡니다. 생성물을 흡수지에 모은 다음, 진공 오븐에서 상온으로 건조합니다.최종 기판의 모양을 형성하기 위해 적절한 깊이와 10 square millimeters의 개구창을 가진 2피스 폴리테트라플루오로에틸렌 몰드를 조립하십시오. 누출을 방지하기 위해 몰드의 바닥판과 상판이 평평하고 단단히 고정되었는지 확인하십시오. 그 다음, 스페이서가 부착된 면과 동일한 커버 글라스의 긴 측면에 세포 호환성 밀봉 그리스를 얇게 도포하십시오.수정된 유리 슬라이드를 두 개의 스페이서 사이의 커버 글라스에 부착합니다. 이제 스페이서가 몰드 위에 놓이고 수정된 유리가 몰드 내부로 확장되도록 커버 글라스를 몰드 위에 배

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Research

연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

우리는 살균 지속적인 흐름 회로에서 층류 유동 전단 응력에 따라 자기편 세포 수있는 방법을 설명하고 있습니다. 세포 '유착, 형태는 투명 챔버를 통해 신진 대사 분석 및 미래의 실험이나 문화에 대한 전단 노출 후 수확한 세포 회로에서 얻은 샘플을 공부하실 수 있습니다.

층류의 전단 응력에 따라 내피 전구 세포를 평가하기 위해 병렬 플레이트 흐름 회의소와 지속적인 흐름 회로

여기 셀 강성을 측정 할 수있는 빠르고 간단한 방법을 설명합니다. 이 방법의 일반적인 원리는 세포 표면에 micropipette를 통해 적용 잘 정의 된 부정적인 압력에 대한 응답으로 막 변형을 측정하는 것입니다. 이 방법은 기판에 연결된 세포의 biomechanical 속성을 연구 할 수있는 강력한 도구를 제공합니다.

기판에 연결된 전지의 Micropipette의 열망은 셀 강성을 추정하기 위해

초파리 애벌레는 그들의 반투명 표피와 강력한 유전학 라이브 영상을위한 매력적인 모델 시스템이다. 이 프로토콜은 3 차 령 초파리 유충의 신경 세포 내에서 세포 프로세스의 실시간 이미징을위한 '유충 칩'이라는 단일 층 PDMS 장치를 활용하는 방법에 대해 설명합니다.

라이브 이미징 및 상해 응답의 연구에 대한 마이크로 유체 칩을 사용<em&gt; 초파리</em&gt; 애벌레

이 프로토콜은 전기 세포 기판 임피던스 감지, 세포 부착, 증식, 운동성 및 약리 및 독성 자극에 대한 세포 반응의 정량화에 부착 세포의 임피던스 스펙트럼을 기록하고 분석 할 수있는 방법을 검토합니다. 내피 세포의 투과성과 세포 - 세포 및 세포 - 기질 연락처 평가의 검출이 강조된다.

전기 세포 기판 임피던스 내피 증식, 장벽 기능의 정량화에 대한 감지 및 운동성

여기에서는 멀티웰 플레이트 형식의 폴리아크릴아미드 겔을 빠르고 효율적이며 저렴하게 준비할 수 있는 방법에 대해 설명합니다. 이 방법은 특수 장비가 필요하지 않으며 모든 연구 실험실에서 쉽게 채택할 수 있습니다. 경직성 의존적 세포 반응을 이해하는 데 중점을 둔 연구에 특히 유용할 것입니다.

간단한 폴리 아크릴 아미드 기반 강성 의존 세포 반응의 연구를위한 멀티 웰 강성 분석

우리는 세 가지 차원 재구성 된 인간의 각막과 같은 상피 (RHCE) 조직 모델을 활용하여 눈 자극 테스트를 개발했습니다. 시험은 안구 자극과 부식성 물질 (GHS 분류 1과 결합 2) 및 표시 (GHS 없음 카테고리)를 필요로하지 않는 사람들을 구별 할 수있다.

복원 된 인간의 각막 모양의 상피 (RHCE) 조직 모델을 사용하여 눈에 자극성 화학 물질의 위험 식별을위한 눈 자극 시험 (EIT)

이 프로토콜은 질환 병상의 세포 응답을 결정하는 데에 도움이 시험관 내에서 생리 학적 또는 병리학 적 혈류를 복제. 혈액 펌프의 하류 챔버 압력 감쇠를 도입하여, 맥관 걸쳐 혈류량 효과적으로 요약 될 수 있고, 혈관 내피 또는 유사체 공동 배양 단층 부과.

혈관 세포 리모델링의 조사에 생리의 체외 모델 및 응용 프로그램과 함께 병리학 혈액 흐름

혈소판 수혈 및 지혈은 혈액 은행 혈소판의 기능을 조사하기 위해 혈액 재구성 및 미세유체 유동 챔버를 사용하여 모델링되었습니다. 이 데이터는 혈소판 저장 병변이 지혈에 미치는 영향을 in vitro에서 보여줍니다.

미세 유체 흐름 챔버 지혈 및 혈소판 수혈을 모델링하기 위해 재구성 된 혈액을 사용하여<em&gt; 체외</em

척추 디스크 (IVD)의 전체 기관 배양 물은 세포 외 기질 원시 세포 표현형, 및 세포 - 기질 상호 작용을 보존한다. 여기에서 우리는 마우스 요추 및 기능적 척추 단위 꼬리, 사후 관리 및이 시스템을 이용한 여러 응용 프로그램을 사용하여 체외 배양 시스템을 설명합니다.

<em&gt; 체외</em쥐의 추간판의&gt; 장기 문화 모델

여기, 유체 전단 응력에서 내 피 세포의 문화 및 유전자 표정 분석에 대 한 워크플로 제공 됩니다. 포함 된 동시에 주택 및 제어 환경에 양이 많은 PCR에 대 한 참조 외 인 RNA 사용 하 여 여러 흐름 챔버 모니터링에 대 한 물리적 배열이입니다.

가 여러 명의 병렬 접시 흐름 챔버를 사용 하 여 스트레스에 노출 된 내 피 세포의 유전자 표정 분석

배우세요 기질 강성과 전단 응력을 통합한 시험관 내 모델을 사용하여 내피 세포의 역학적 반응을 연구하는 방법을. 이 모델은 혈관 생물학 및 동맥경화증 연구에 활용됩니다.

내피 세포 반응을 연구하기 위해 기질 강성과 흐름을 통합하는 시험관 내 모델

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