Techniek Driedimensionale epitheelweefsels Embedded binnen extracellulaire matrix

Summary

Dit manuscript beschrijft een zachte lithografie gebaseerde techniek uniforme arrays van driedimensionale (3D) epitheliale weefsels gedefinieerde geometrische midden van extracellulaire matrix ingenieur. Deze methode is vatbaar voor een grote verscheidenheid aan celtypen en experimentele contexten en zorgt voor high-throughput screening van identieke herhalingen.

Abstract

The architecture of branched organs such as the lungs, kidneys, and mammary glands arises through the developmental process of branching morphogenesis, which is regulated by a variety of soluble and physical signals in the microenvironment. Described here is a method created to study the process of branching morphogenesis by forming engineered three-dimensional (3D) epithelial tissues of defined shape and size that are completely embedded within an extracellular matrix (ECM). This method enables the formation of arrays of identical tissues and enables the control of a variety of environmental factors, including tissue geometry, spacing, and ECM composition. This method can also be combined with widely used techniques such as traction force microscopy (TFM) to gain more information about the interactions between cells and their surrounding ECM. The protocol can be used to investigate a variety of cell and tissue processes beyond branching morphogenesis, including cancer invasion.

Introduction

De ontwikkeling van vertakte epitheliale weefsels, zogenaamde vertakking morfogenese wordt geregeld door cel afkomstige, fysieke en omgevingsfactoren. In de melkklier, vertakkende morfogenese is een iteratief proces waarbij geleid collectieve celmigratie wordt een boom-achtige architectuur. De eerste stap is primair knopvorming uit de melkkanalen, gevolgd door tak initiatie en elongatie ^1,2. Invasie van takken in het omliggende stroma wordt geïnduceerd door de systemische afgifte van steroïde hormonen in de puberteit. Nieuwe primaire knoppen vervolgens initiëren van de uiteinden van de bestaande vestigingen, en dit proces blijft een epitheliale boom ^3....

Protocol

1. Voorbereiding van de Solutions

1. Een 5 mg / ml oplossing van insuline te bereiden, verdun het gepoederde insuline leverbaar met 5 mM zoutzuur (HCl) in dH ₂ O (500 mg insuline in 100 ml oplosmiddel). Bereid 100 ml oplosmiddel door toevoeging van 50 pi geconcentreerd HCl aan 100 ml gedestilleerd water (dH ₂ O).
2. Aan een oplossing van 1x PBS te verdunnen 10x fosfaatgebufferde zoutoplossing (PBS) stockoplossing aan 1x met dH ₂ O onder steriele omstandigheden.
3. Bereid de polydimethylsiloxaan (PDMS) elastomeeroplossing als volgt: meng de PDMS prepolymeer met het hardingsmiddel in een 10: 1 (w: w) verhouding.

Results

Algemeen schema van borstklieren epitheelweefsel microfabrication

Een algemeen schema van de microfabrication procedure waarin het experimentele workflow wordt weergegeven in figuur 1. Het resultaat is een array van epitheliale weefsels van identieke geometrie en afstand die volledig zijn ingebed in een gel ECM. Een representatief experiment gebruikt EpH4 muizen mammaire epitheliale cellen gekweekt in een gel van bovine type .......

Discussion

The protocol described above outlines a method to produce identical epithelial tissues of pre-defined shape, enabling spatial control of the mechanical stress experienced by cells in the tissue. An elastomeric mold is used to create cavities in type I collagen that are then filled with epithelial cells and covered with an additional collagen layer such that cells are completely encapsulated in a 3D collagen matrix environment. Further culture of these tissues and treatment with growth factors to induce branching from the.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Polydimethylsiloxane (PDMS)	Ellsworth Adhesives	Sylgard 184
PDMS curing agent	Ellsworth Adhesives	Sylgard 184
Lithographically patterned silicon master	self-made	N/A
Plastic weigh boat	Fisher Scientific	08-732-115
100-mm-diameter Petri dishes	BioExpress	D-2550-2
Ethyl Alcohol 200 Proof	Pharmco-Aaper	111000200	Make a 70% EtOH (v:v) solution by mixing with dH2O
Razor blade	American Safety Razor	620179
1:1 Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium : Ham’s F12 Nutrient Mixture (DMEM/F12) (1:1)	Hyclone	SH30023FS
Fetal Bovine Serum (FBS)	Atlanta Biologicals	S11150H
10x Hank’s balanced salt solution (HBSS)	Life Technologies	14185-052
Insulin	Sigma Aldrich	I6634-500MG
Gentamicin	Life Technologies	15750-060
10x Phosphate-buffered saline (PBS)	Fisher Scientific	BP399-500
Sodium hydroxide (NaOH)	Sigma Aldrich	221465-500G
Bovine type I collagen (non-pepsinized)	Koken	IAC-50
Albumin from bovine serum (BSA)	Sigma Aldrich	A-7906
Curved stainless steel tweezers	Dumont	7
35-mm-diameter tissue culture dishes	BioExpress	T-2881-6
15 ml conical tubes	BioExpress	C-3394-2
1.5 ml Eppendorf Safe-Lock Tube	USA Scientific	1615-5500
Circular #1 glass coverslips, 15-mm in diameter	Bellco Glass Inc.	Special order
0.05% 1x Trypsin-EDTA	Life Technologies	25300-054
Paraformaldehyde	VWR	100503-916
Triton X-100	Perkin Elmer	N9300260	Detergent
HGF	Sigma Aldrich	H 9661	Resuspended in dH2O at 50 mg/ml
Rabbit anti-mouse FAK antibody	Life Technologies	AMO0672
Goat anti-rabbit Alexa 488 antibody	Life Technologies	A-11034
Adobe Photoshop	Adobe	N/A	Used for color-coding pixel frequency maps.
FIJI (ImageJ)	NIH	N/A	Free image analysis software used for thresholding, registering, and overlaying images to create a pixel frequency map. The StackReg plugin was used for registering binary images.