Name: Meting van Cellulaire Chemotaxis met ECIS / Taxis (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-04-01T11:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 37 s
Description: Leer cellulaire chemotaxis meten met het ECIS/Taxis-systeem voor real-time analyse van celbeweging. Deze geautomatiseerde methode gebruikt impedantiesensing om celmigratie te kwantificeren via weerstandsveranderingen.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dit werk werd ondersteund door subsidies van de National Institutes of Health (ES07408 en EB00208).

1. ECIS / Taxis elektrode Voorbereiding <ol><li> Het goud oppervlak van de ECIS / taxi elektrode (bestaande uit 8 kamers per dia) wordt eerste gestabiliseerd door voorbehandeling met steriele 10 mM cysteine ​​in gedeïoniseerd water (DH 2 O) gedurende 15 min bij kamertemperatuur onder steriele omstandigheden. </li><li> Zuig het cysteine ​​oplossing van elke elektrode kamer 3 keer spoelen met steriel dH 2 O en vervangen door 250 ul volledig medium (RPMI 1640, 10% FBS, 25 mM HEPES buffer). </li><li> Sluit de elektrode array pinnen op instrument array houder contact op te nemen elektrode controle uit te voeren. </li><li> Chambers die goed zijn aangesloten zullen worden gemarkeerd in het groen op het computerscherm. Als de kamers zijn rood gekleurd, zijn ze niet aangesloten en de elektrode moet opnieuw worden gepositioneerd in de array houder contacten voor alle kamers vast te stellen. </li><li> Als alle kamers zijn aangesloten, klikt u op de knop &quot;controleren&quot; in de software-controller te ontmoedigenMijn de eerste weerstand en capaciteit voor elke kamer. Weerstand waarden moeten tussen 1600 en 2000 ohm, en capaciteit waarden moeten tussen de 5 en 6 enkele nanofarad voor een 8 kamer array. Als een kamer is binnen deze aanvaardbare grenzen moeten de afzonderlijke kamer niet worden gebruikt om gegevens te verzamelen. </li><li> Maak de elektrode-array houder aan de individuele agarose kamers voor te bereiden. Zuig medium van de kamers en was elke kamer 3 keer met steriele dH 2 O. </li></ol> 2. Voorbereiden Agarose Chambers <ol><li> In een steriele 15 ml polypropyleen conische buis, meten 0,03 g Seakem GTG agarose en voeg 1 ml steriele PBS. Losjes Plaats dopje, en smelt de agarose in een autoclaaf gedurende een 2 min. vloeistof cyclus (het smelten in de magnetron is niet effectief voor deze test). Deze korte tijd zal niet smelten de conische buis. Voor minder veeleisende cellen die geen serum voor cultuur, (bijv. Dictyostelium discoideum) 0,5%agarose kan in het geschikte medium en gesmolten in een magnetron. De autoclaaf dient voor cellen die nodig serum, zoals dit wordt gedenatureerd als gesmolten magnetron. </li><li> Voeg 5 ml volledig RPMI medium verwarmd in een waterbad (55 ° -60 ° C) rechtstreeks op het hete agarose, tot een eindconcentratie van 0,5% agarose en pipet en zachtjes te mengen. </li><li> Pipetteer 300 ul gesmolten agarose medium in elke kamer vervangen ECIS / taxi matrix deksel en laat gel bij kamertemperatuur. </li><li> Pipet resterende agarose in de limiet van 15 ml buis om agarose geleren te beoordelen. Deze overmaat agarose wordt ook gebruikt in deel 4: snijden putten in agarose. </li></ol> 3. Construeren en slijpen de canule goed Cutting Tool <ol><li> Verscherpen twee 14 gauge stomp uiteinde canules met behulp van een 5/64 &quot;bit. Draai de punt van de boor in elk canule opening met een lage snelheid boren, het maken van bepaalde de boor snijdt gehele interieur rand van elke canule opening een scherpe snijkanten (figuur 4A) vormen. </li><li> Twee gaten door een &quot;x 2&quot; x ¼ &quot;plexiglas (figuur 4B-D) met een 5/64&quot;-bit in een kolomboormachine. Plaats elke geslepen 14 gauge canule dus het steekt op gelijke afstand door elk plexiglas gat. </li></ol> 4. Snijden Wells in Agarose <ol><li> Steriliseer de 14 meter canules door licht vlammende de tips. Voor het snijden putten in de ECIS kamer kan de canules afkoelen tot kamertemperatuur of koelen canules door op de agarose in het deksel van de buis van 15 ml. Als de temperatuur van canule te hoog is, zal de agarose smelten de kamer putten worden gesneden, waardoor de putjes misvormde en defect. </li><li> Lijn de canule paar boven de twee punten gold rond het doel elektrode in elke kamer (figuur 2c en 5). Plaats de canule verticaal, zonder enige horizontale beweging, stoppen dat bij lichte contact tussen de canule enhet elektrodemateriaal. Verwijder voorzichtig de canule, wederom zonder enige horizontale beweging. Plaatsing van extra putten voor verzet tegen hellingen is ook mogelijk met een herconfiguratie van de canule mal. </li><li> Zuig voorzichtig het agarose stekker achtergelaten door de canule, met behulp van een steriele 9 &quot;Pasteur pipet, verbonden met laag vacuüm druk, met een stofzuiger val agarose afval op te vangen. </li><li> Voeg 300 ul volledig RPMI medium om het oppervlak van elke kamer bij 37 ° C, 2 min de agarose verzadigen en voorzichtig het medium uit het oppervlak en de putjes zuig zonder de agarose. </li></ol> 5. Het laden van de Wells <ol><li> Elk goed kan met een volume van 7 pi. Om een ​​goed in elke kamer, voeg 7 pl van cellen schorsing. Voor Jurkat T-cellen gebruikt twee x10 7 cellen / ml. Deze cellen reageren 7 pi van 200 ng / ml SDF-1α verdund in volledig RPMI dat ontbreekt serum. Gebruik alleen complete media als een negatieve contRol. </li><li> Na de putten worden geladen, bekijkt u elke kamer van de array met een omgekeerde microscoop om ervoor te zorgen dat alle putjes werden gesneden en naar behoren invullen. De cellen moeten in binnen de grenzen van de grens van de put. Als ze worden gezien in beide putten, of verspreiden buiten cel goed grens, dan is een kloof gevormd onder de agarose. Let op de onjuiste plaatsing putten, aangezien de gegevens niet betrouwbaar kan worden geïnterpreteerd van die kamers. </li></ol> 6. Data Collection <ol><li> Plaats de elektrode in de array houder en de gouden pads op de elektrode-array opnieuw een verbinding met de veerbelaste pogo pennen van de houder en klik op &quot;setup&quot;. De putten die goed zijn aangesloten zullen worden groen gemarkeerd. Indien de putten rode, niet aangesloten en de elektrode gepositioneerd worden in de array houder. </li><li> Selecteer &quot;8WE1&quot; (8 en een elektrode) uit het drop down menu in de software-paneel aan de array configuratie aan te geven. </li><li> Selecteer &quot;check&quot; in de software control paneel de eerste weerstand en kapaciteitswaarden bepalen elke wel. De weerstandswaarden moet tussen 1600 en 2000 Ohm, terwijl de kapaciteitswaarden tussen de 5 en 6 nanofarad. </li><li> Selecteer meerdere frequenties om de weerstand te meten op verschillende frequenties. Er is een keuze uit het aanpassen van de frequenties, of met behulp van een set van aanbevolen frequenties. De standaard van verschillende frequentie overname instellingen vastleggen van gegevens bij 11 vooraf ingestelde frequenties (52,5, 125, 250, 500, 1.000, 2.000, 4.000, 8.000, 16.000, 32.000 en 64.000 Hz) met een snelheid van 8 wells / min. Het tijdsinterval tussen de metingen kunnen ook worden aangepast. Het verzamelen van verschillende frequentie gegevens kunnen voor analyse van de capaciteit, impedantie en weerstand. Het verzamelen van weerstandswaarden bij 4.000 Hz is meestal voldoende voor zoogdiercellen chemotaxis studies, maar de extra frequenties kunnen informatie te verstrekken in een andere context 12,13. </li><li> Totale duur van het experiment kan worden ingesteld, aan de rechterkantpaneel, of het experiment kan handmatig worden gestopt, door te klikken op &quot;finish&quot; een keer cellen zijn geproduceerd weerstand die indicatief zijn voor aankomst op de elektrode. De tijd die cellen te komen tot de elektrode afhankelijk van de gebruikte celtype. </li><li> Klik op &quot;Start&quot; om het verzamelen van gegevens te starten. </li></ol> 7. Gegevensbeheer <ol><li> Hoewel de gegevens kunnen worden geëxporteerd naar Excel, de ECIS 1600R software, die de ECISθ systeem begeleidt is de meest efficiënte methode om ECIS / Taxis gegevens te analyseren. </li><li> De software analyse tool balk bevat de keuzerondjes Z, R en C. Deze bepalen of impedantie, weerstand of capaciteit respectievelijk wordt uitgezet op de verticale as de x-as (verstreken tijd). </li><li> ECIS / Taxis data wordt zo efficiënt mogelijk weergegeven als weerstand na verloop van tijd bij 4.000 Hz. Snelle fluctuaties in resistentie of microtransients (figuur 1), wijzen op cellulaire beweging over de elektrode. Compileren, or binning de datapunten, zodat niet alle punten in een grafiek weergegeven, wordt niet aanbevolen voor ECIS / taxi&#39;s, omdat het gemiddelde microtransients uit van de gegevens. </li><li> Als de grafiek is gemaakt met de ECIS1600R software kan worden geëxporteerd door te kiezen voor &quot;export grafiek&quot; in het menu Bestand, en opgeslagen als een. Tif of. Jpg-bestand. </li></ol> 8. Representatieve resultaten Cellulaire chemotaxis wordt door een toename van resistentie bij 4000 Hz. De komst van cellen op de trefplaat elektrode wordt ook aangegeven door het verschijnen van snelle fluctuaties in weerstand genoemd microtransients of microbewegingen zoals beschreven in Opp et. al. 2009 (figuur 1) 14. Een negatief resultaat wordt door consistent of een lichte afname, weerstand bij 4000 Hz, gezien in rood in figuur 1. De afwezigheid van microtransients is ook een teken van het ontbreken van cel beweging aan de elektrode. De verhoogde weerstand direct progepasseerde nummer cellen die de elektrode 10 te steken. De toevoeging van monoklonaal antilichaam specifiek voor een of chemoattractant toxinen bekend interfereren met G-eiwit gekoppelde receptoren te blokkeren chemotaxis 11. <img alt="Figuur 1" src="/files/ftp_upload/3840/3840fig1.jpg" /> Figuur 1. Chemotaxis Humane T Jurkat cellen in reactie op SDF1α. Human Jurkat T-cellen (2.0x10 6 cellen / ml) werden blootgesteld aan een helling van SDF-1α (beginconcentratie 100 ng / ml) of RPMI 1640 als negatieve controle. De genormaliseerde weerstand bij 4000 Hz is opgenomen. Menselijke Jurkat T-cellen bewogen in reactie op SDF-1α, zoals blijkt uit de toename van de weerstand en microtransients, terwijl geen beweging waargenomen bij blootstelling aan RPMI 1640. <img alt="Figuur 2" src="/files/ftp_upload/3840/3840fig2.jpg" /> Figuur 2. Bovenaanzicht van een ECIS / Taxis Elektrode without agarose. Elke ECIS / Taxis elektrode bestaat uit 8 afzonderlijke ruimten. Elke kamer deelt grote elektrode (a) en bevat een individuele doelstelling elektrode (b). Elke kamer ook 2 goud cirkels (c) die worden gebruikt als richtlijn bij het snijden van de putten in de agarose met canules. Het goud vierkantjes (d) de contactvlakken die aansluiten op de pogo pennen om de wisselstroom toepassing op de elektrode. De individuele doel elektroden elk in circuit met grotere tegenelektrode (e). <img alt="Figuur 3" src="/files/ftp_upload/3840/3840fig3.jpg" /> Figuur 3. Twee Wells worden gesneden in elke agarose-gevulde kamer. Wanneer de chemoattractant wordt toegevoegd aan een goed verspreidt het om een gradiënt in de agarose te creëren, met de hoogste concentratie van chemoattract het dichtst bij de chemoattractant goed. De cellen reizen onder de agarose in de richting van hogere concentraties van chemoattractant en kan gaan over het doel elektrode. Alsde cellen steekt het doel elektrode, een toename van resistentie geregistreerd door de ECIS 1600R software. <img alt="Figuur 4" src="/files/ftp_upload/3840/3840fig4.jpg" /> Figuur 4. Het inbrengen van twee 14 gauge canules in plexiglas. A) een 5/64 &quot;boor wordt gebruikt om de canule tip scherper te maken. B) Twee gaten worden geboord in plexiglas op de 14 meter canules geschikt volgens de lay-out opname. C) Gebruik een boor druk op om de gaten te garanderen zijn loodrecht aan de pleixglass oppervlak. D) Twee geslepen Canules worden ingebracht via ¼ &quot;plexiglas, 2 mm van elkaar (gemeten vanaf de binnenranden). Deze geslepen canules worden zorgvuldig ingebracht in agarose aan de putjes te snijden. <img alt="Figuur 5" src="/files/ftp_upload/3840/3840fig5.jpg" /> Figuur 5. Het uitlijnen van canules met gouden stippen in ECIS / Taxi&#39;s kamer. Om putten te snijden, moet de geslepen canulesworden gebracht met het goud stippen flankerende het doel elektrode op de bodem van de ECIS / Taxis kamer. De catheter moeten verticaal ingebracht, zonder enige horizontale beweging en verwijderd op dezelfde wijze.

<ol><li>Boyden, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+chemotactic+effect+of+mixtures+of+antibody+and+antigen+on+polymorphonuclear+leucocytes%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Exp.+Med%22%5BJournal%5D)">The chemotactic effect of mixtures of antibody and antigen on polymorphonuclear leucocytes.</a> J. Exp. Med. 115, 453-466 (1962).</li>
<li>Lauffenburger, D. A., Tranquillo, R. T., Zigmond, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Concentration+gradients+of+chemotactic+factors+in+chemotaxis+assays%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Enzymol%22%5BJournal%5D)">Concentration gradients of chemotactic factors in chemotaxis assays.</a> Methods Enzymol. 162, 85-101 (1988).</li>
<li>Nelson, R. D., Quie, P. G., Simmons, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemotaxis+under+agarose%3A+a+new+and+simple+method+for+measuring+chemotaxis+and+spontaneous+migration+of+human+polymorphonuclear+leukocytes+and+monocytes%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Immunol%22%5BJournal%5D)">Chemotaxis under agarose: a new and simple method for measuring chemotaxis and spontaneous migration of human polymorphonuclear leukocytes and monocytes.</a> J. Immunol. 115, 1650-1650 (1975).</li>
<li>Newton-Nash, D. K., Tonellato, P., Swiersz, M., Abramoff, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+of+chemokinetic+behavior+of+inflammatory+lung+macrophages+in+a+linear+under-agarose+assay%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Leukoc.+Biol%22%5BJournal%5D)">Assessment of chemokinetic behavior of inflammatory lung macrophages in a linear under-agarose assay.</a> J. Leukoc. Biol. 48, 297-305 (1990).</li>
<li>Giaever, I., Keese, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monitoring+fibroblast+behavior+in+tissue+culture+with+an+applied+electric+field%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Monitoring fibroblast behavior in tissue culture with an applied electric field.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 81, 3761-374 (1984).</li>
<li>Keese, C. G. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Whole+Cell+Biosensor+bsed+on+Cell-Substrate+Interactions%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Engineering+in+Medicine+and+Biology+Society%22%5BJournal%5D)">A Whole Cell Biosensor bsed on Cell-Substrate Interactions.</a> IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. 12, 500-501 (1990).</li>
<li>Laevsky, G., Knecht, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cross-linking+of+actin+filaments+by+myosin+II+is+a+major+contributor+to+cortical+integrity+and+cell+motility+in+restrictive+environments%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cell.+Sci%22%5BJournal%5D)">Cross-linking of actin filaments by myosin II is a major contributor to cortical integrity and cell motility in restrictive environments.</a> J. Cell. Sci. 116, 3761-3770 (2003).</li>
<li>Condeelis, J., Bresnick, A., Demma, M., Dharmawardhane, S., Eddy, R., Hall, A. L., Sauterer, R., Warren, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanisms+of+amoeboid+chemotaxis%3A+an+evaluation+of+the+cortical+expansion%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Mechanisms of amoeboid chemotaxis: an evaluation of the cortical expansion.</a> 11, 5-6 (1990).</li>
<li>Hadjout, N., Laevsky, G., Knecht, D. A., Lynes, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+real-time+measurement+of+chemotactic+cell+motility%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechniques%22%5BJournal%5D)">Automated real-time measurement of chemotactic cell motility.</a> Biotechniques. 31, 1130-1138 (2001).</li>
<li>Hadjout, N., Yin, X., Knecht, D. A., Lynes, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+real-time+measurements+of+leukocyte+chemotaxis%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Immunol.+Methods%22%5BJournal%5D)">Automated real-time measurements of leukocyte chemotaxis.</a> J. Immunol. Methods. 320, 70-80 (2007).</li>
<li>Yin, X., Knecht, D. A., Lynes, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metallothionein+mediates+leukocyte+chemotaxis%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Immunol%22%5BJournal%5D)">Metallothionein mediates leukocyte chemotaxis.</a> BMC Immunol. 6, 21-21 (2005).</li>
<li>Lundien, M. C., Mohammed, K. A., Nasreen, N., Tepper, R. S., Hardwick, J. A., Sanders, K. L., Van Horn, R. D., Antony, V. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Induction+of+MCP-1+expression+in+airway+epithelial+cells%3A+role+of+CCR2+receptor+in+airway+epithelial+injury%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Clin.+Immunol%22%5BJournal%5D)">Induction of MCP-1 expression in airway epithelial cells: role of CCR2 receptor in airway epithelial injury.</a> J. Clin. Immunol. 22, 144-152 (2002).</li>
<li>Zudaire, E., Cuesta, N., Murty, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+aryl+hydrocarbon+receptor+repressor+is+a+putative+tumor+suppressor+gene+in+multiple+human+cancers%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Clin.+Invest%22%5BJournal%5D)">The aryl hydrocarbon receptor repressor is a putative tumor suppressor gene in multiple human cancers.</a> J. Clin. Invest. 118, 640-650 (2008).</li>
<li>Opp, D., Wafula, B., Lim, J., Huang, E., Lo, J. C., Lo, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+electric+cell-substrate+impedance+sensing+to+assess+in+vitro+cytotoxicity%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens.+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">Use of electric cell-substrate impedance sensing to assess in vitro cytotoxicity.</a> Biosens. Bioelectron. 24, 2625-269 (2009).</li>
<li>Foxman, E. F., Kunkel, E. J., Butcher, E. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integrating+conflicting+chemotactic+signals.+The+role+of+memory+in+leukocyte+navigation%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cell.+Biol%22%5BJournal%5D)">Integrating conflicting chemotactic signals. The role of memory in leukocyte navigation.</a> J. Cell. Biol. 147, 577-588 (1999).</li>
<li>Heit, B., Tavener, S., Raharjo, E., Kubes, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+intracellular+signaling+hierarchy+determines+direction+of+migration+in+opposing+chemotactic+gradients%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cell.+Biol%22%5BJournal%5D)">An intracellular signaling hierarchy determines direction of migration in opposing chemotactic gradients.</a> J. Cell. Biol. 159, 91-102 (1999).</li>
</ol>

David A Knecht en Michael A Lynes hebben een patent voor de ECIS / Taxis-technologie, die zoals reeds door de Universiteit van Connecticut in licentie gegeven aan Applied Biofysica, Inc

Nieuwe kenmerken van de ECIS / Taxis test zijn onder meer de mogelijkheid om het verzamelen van real-time data te automatiseren als cellen reageren op chemoattractant. Hoewel de meest voorkomende toepassing van deze technologie is het cellulaire reacties te meten aan de individuele chemotactische hellingen, of om hellingen bestaan ​​uit mengsels van chemotaxis agonisten en antagonisten van de ECIS / Taxi&#39;s benadering is ook vatbaar is voor variaties op deze configuraties die kunnen heel nuttig zijn bij de beoordelin...

<table border="1"><tbody><tr><td> Naam van het reagens </td><td> Vennootschap </td><td> Catalogusnummer </td><td> Reacties </td></tr><tr><td> ECIS Zθ </td><td> Toegepaste Biofysica </td><td></td><td> <a href="http://www.biophysics.com/prodducts_Ecisz0.php">http://www.biophysics.com/prodducts_Ecisz0.php</a> </td></tr><tr><td> ECIS Electrode Array </td><td> Toegepaste Biofysica </td><td> 8W Chemotaxis </td><td> <a href="http://www.biophysics.com/cultureware.php">http://www.biophysics.com/cultureware.php</a> </td></tr><tr><td> Seakem GTG agarose </td><td> BioWhittaker Moleculaire Toepassingen </td><td> 50070 </td><td></td></tr><tr><td> RPMI1640 </td><td> Cellgro </td><td> 10-040 </td><td></td></tr><tr><td> Hyclone Foetaal runderserum </td><td> Thermo Scientific </td><td> SH300703 </td><td></td></tr><tr><td> Penicillin / streptomycine </td><td> MP Biomedicals </td><td> 1670049 </td><td> Penicilline 5000 IU / ml streptomycine 5 mg / ml </td></tr><tr><td> HEPES Buffer </td><td> MP Biomedicals </td><td> 1688449 </td><td> 1M oplossing, celkweek kwaliteit </td></tr><tr><td> 14 Gauge roestvrij staal canule (2) 4 inch </td><td> Laboratorium Supply </td><td> 5-8365-1 </td><td> Blunt punt </td></tr></tbody></table>

meting van cellulaire chemotaxis met ecis / taxis

Measurement of Cellular Chemotaxis with ECIS/Taxis

Cellulaire beweging in reactie op externe prikkels is fundamenteel voor een groot aantal cellulaire processen zoals wondgenezing, ontsteking en de reactie op infectie. Een gebruikelijke methode om chemotaxis meten is Boyden kamer assay, waarin cellen en chemoaantrekkende worden gescheiden door een poreus membraan. Zoals cellen migreren door het membraan naar de chemoattractant, zij zich aan de onderzijde van het membraan of vallen in de onderliggende media en vervolgens gekleurd en visueel geteld 1. In deze werkwijze worden cellen blootgesteld aan een steile gradiënt voorbijgaande chemoaantrekkende, waarvan men denkt dat een slechte weergave van gradiënten in weefsels 2. Een bepalingssysteem, de onder-agarose chemotaxis assay, 3, 4 maatregelen cel beweging over een vast substraat in een dunne film vormt waterige onder agarose laag. De gradiënt die zich ontwikkelt in de agarose is ondiep en wordt gedacht om een ​​app te zijnropriate vertegenwoordiging van natuurlijk voorkomende gradiënten. Chemotaxis kan worden geëvalueerd door microscopische beeldvorming van de afgelegde afstand. Zowel de Boyden kamer test en de onder-agaroseanalyse worden meestal geconfigureerd als eindpunt assays. De geautomatiseerde ECIS / Taxis systeem combineert de onder-agarose aanpak met elektrische cel-substraat Impedantie Sensing (ECIS) 5, 6. In deze assay worden doel elektroden in elk van 8 kamers. Een grote tegenelektrode loopt door elk van de 8 kamers (figuur 2). Elke kamer is gevuld met agarose en twee putten de snede in de agarose aan weerszijden van het doel elektrode. Een goed gevuld met de test celpopulatie, terwijl de andere houder bronnen diffunderen chemoattractant (figuur 3). Stroom door het systeem kan worden gebruikt om de verandering van de weerstand die optreedt als cellen passeren het doel elektrode bepalen. Cellen op het doel electrode de weerstand van het systeem 6. Bovendien snelle fluctuaties in de weerstand die de veranderingen in de interacties van cellen met het elektrodemateriaal en wijzen lopende cellulaire vormveranderingen. De ECIS / Taxi-systeem kan meten beweging van de cel bevolking in real-time over langere tijd, maar is ook gevoelig genoeg om de komst van een enkele cel op het doel elektrode op te sporen. Dictyostelium discoidium bekend migreren in aanwezigheid van een foliumzuur gradiënt 7, 8 en chemotactische reactie nauwkeurig kan worden gemeten door ECIS / Taxis 9. Leukocyte chemotaxis is in reactie op SDF1α en chemotaxis antagonisten ook gemeten ECIS / Taxis 10, 11. Een voorbeeld van leukocyten reactie SDF1α is weergegeven in figuur 1.

De ECIS / Taxi-systeem is een geautomatiseerde, real-time test die cellulaire chemotaxis meet. In deze assay cellen bewegen onder een laag van agarose om tot een doel elektrode. Cellulaire beweging wordt gemeten door het optreden van resistentie tegen wisselstroom 0.

Meting van Cellulaire Chemotaxis met ECIS / Taxis

Cellulaire beweging als reactie op externe stimuli is fundamenteel voor vele cellulaire processen, waaronder wondgenezing, ontsteking en de respons op ...

Het algemene doel van deze procedure is het meten van chemotaxis in een geautomatiseerde real-time assay, waarbij gebruik wordt gemaakt van elektrische cel-substraatimpedantiesensing, of EISs. Dit wordt bereikt door eerst de axxis-elektroden voor te bereiden door elke kamer te vullen met 0,5% agros in volledig RPMI-medium. De volgende stap is om gelijktijdig twee putjes in de agros van elke kamer te maken met een 14 gauge canule-mal en de twee agros-pluggen in elke kamer weg te aspireren.Eén putje wordt gevuld met een suspensie van enkelvoudige cellen, terwijl het andere putje wordt gevuld met een chemoattractant. Vervolgens wordt de elektrode via de arrayhouder aangesloten op het ISIS theta-systeem, waarbij de houder in een incubator wordt geplaatst die is ingesteld op atmosferische parameters die geschikt zijn voor het geteste celtype. Ten slotte kan de cellulaire chemotaxis worden waargenomen door de verandering in weerstand in real time te meten zodra de cellen de doelelektrode tussen de twee putjes bereiken.Het belangrijkste voordeel van de axxis-assay ten opzichte van bestaande methoden, zoals de Boyden-kamerassay of conventionele microscopiegebaseerde under-agar-assays, is dat deze real-time geautomatiseerde metingen van chemotaxis mogelijk maakt zonder dat voortdurende manipulatie van het systeem nodig is. Om de электrodevoorbereiding te starten, wordt het goudoppervlak van de ISIS Texas-elektrodearray gestabiliseerd door een voorbehandeling met steriele 10 millimol cysteïne in gedeïoniseerd water gedurende 15 minuten bij kamertemperatuur onder steriele omstandigheden. Zuig na de voorbehandeling de cystine-oplossing uit elke elektrodekamer.Spoel drie keer met steriel gedeïoniseerd water en vervang dit door 250 µL compleet medium. Sluit vervolgens de elektrode-array aan op de contactpinnen van de arrayhouder van het instrument om een elektrodecontrole uit te voeren. Kamers die correct zijn aangesloten, worden groen gemarkeerd op het computerscherm.Als de kamers rood zijn gemarkeerd, zijn ze niet verbonden en moet de elektrode in de arrayhouder worden herpositioneerd om contact voor alle kamers tot stand te brengen. Zodra alle kamers verbonden zijn, klikt u op de controleknop in de ISYS Theta-softwarecontroller om de initiële weerstands- en capaciteitswaarden voor elke kamer te bepalen; de weerstandswaarden moeten tussen 1600 en 2000 ohms liggen en de capaciteitswaarden moeten tussen vijf en zes nanofarad liggen voor een array met acht kamers. Als een individuele kamer niet binnen deze acceptabele parameters valt, mag deze niet worden gebruikt voor gegevensverzameling.Koppel vervolgens de elektrode los van de arrayhouder om de individuele aros-kamers voor te bereiden. Aspireer het medium uit de kamers en was elke kamer drie keer met steriel gedeïoniseerd water. Om de aros-kamers op te stellen, bereidt u een aros-oplossing met RPMI-medium voor, zoals beschreven in het schriftelijke protocol.Pipetteer 300 µL gesmolten agros-medium in elke kamer en pipetteer het resterende agros in de dop van een 15 mL buis. Om de gelling van agros te beoordelen, plaatst u de ISIS axxis array-afdekking terug en laat u dit op kamertemperatuur geleren om de herbruikbare canule te vormen. Verscherp met een well-snijinstrument twee 14 gauge stompe canules.Roteer met een boor van 5/64 inch de punt van de boor in elke canuleopening met een boormachine op lage snelheid, waarbij u ervoor zorgt dat de boor de gehele binnenrand van elke canuleopening doorsnijdt. Boor twee gaten door plexiglas met een boor van 5/64 inch om een scherpe snijkant te vormen. Plaats met een boormachine elke aangescherpte canule van 14 gauge in een van de gaten, zodanig dat ze elk over een gelijke afstand uit het plexiglas steken.Steriliseer het 14 gauge canule-instrument door de canulespitsen licht te vlammen voordat u putjes in de EIS-kamer snijdt. Koel de canule af door de agar in de dop van de 15 milliliter buis aan te raken. Als de temperatuur van de canule niet is afgekoeld, zal de agar smelten terwijl de putjes in de kamer worden gesneden, waardoor de putjes misvormd en defect raken.Het uitsnijden van de putjes zonder de integriteit van de agros in gevaar te brengen, is het moeilijkste aspect van deze procedure. Dit vereist een nauwkeurige uitlijning van de canule en een zeer lage vacuümdruk. Lijn het canulepaar uit boven de twee gouden stippen die de doelelektrode in elke kamer omringen.Voer de canule verticaal in zonder enige horizontale beweging en stop zodra de canule het elektrodeoppervlak licht raakt. Verwijder de canule vervolgens voorzichtig, wederom zonder horizontale beweging, met een steriele pasturepipet van vijf inch die is aangesloten op een lage vacuümdruk met een vacuümfles. Om het agros-afval op te vangen, worden de aros-pluggen die door het canule-instrument zijn achtergelaten voorzichtig geaspireerd.Voeg vervolgens 300 µL volledig RPMI-medium toe aan het oppervlak van elke kamer bij 37 °C gedurende twee minuten om de aros te verzadigen. Aspireer na twee minuten voorzichtig het medium van het oppervlak en uit de putjes zonder de aros te verstoren. Elk putje kan een volume van 7 µL bevatten, wat neerkomt op één putje per kamer en 7 µL cel-suspensie.In deze demonstratie worden jca T-cellen gebruikt in een concentratie van 2 x 10⁷ cellen per milliliter. Laad vervolgens 7 µL van de chemo-attractant in de tweede put van de kamers. Voor JCA T-cellen is dit 200 ng/mL sdf-1α, verdund in incompleet medium.RPMI wordt gebruikt als chemo-attractant voor een negatieve controlebelading. Voeg zeven microliter enkel compleet medium toe aan de tweede put. Nadat de putten zijn beladen, wordt elke kamer van de array bekeken met een inverted microscoop om te controleren of alle putten correct zijn doorgeprikt en gevuld.De cellen moeten zich binnen de grenzen van de putten bevinden. Indien cellen in beide putten zichtbaar zijn of zich buiten de rand van de celput verspreiden, ontstaat er een opening onder de aros. Houd er rekening mee dat putten die niet correct zijn opgezet, geen betrouwbaar interpreteerbare gegevens uit die kamers kunnen opleveren.Om te beginnen met de gegevensverzameling, plaatst u de elektrode in de arrayhouder. Sluit de gouden contactpunten op de elektrode-array opnieuw aan op de veerbelaste pogo-pinnen van de houder en klik op 'set up' in de ISIS theta-software. De wells die correct zijn aangesloten, worden groen gemarkeerd.Als de putjes rood zijn, zijn ze niet verbonden en moet de elektrode in de arrayhouder opnieuw worden gepositioneerd via het vervolgkeuzemenu. Selecteer in het softwarepaneel eight W one semicolon. Dit geeft de arrayconfiguratie aan. Acht.Selecteer in het softwarebedieningspaneel een elektrode in de well en vink 'check' aan om de initiële weerstands- en capaciteitswaarden te bepalen. Selecteer voor elke well meerdere frequenties om de weerstand bij verschillende frequenties te meten. Het verzamelen van gegevens over meerdere frequenties maakt analyse van de capaciteit, impedantie en weerstand mogelijk.Er is een keuze tussen het aanpassen van de frequenties of het gebruik van een set aanbevolen frequenties. De standaardinstellingen voor acquisitie bij meerdere frequenties leggen gegevens vast bij 11 vooraf ingestelde frequenties met een snelheid van acht wells per minuut. Het tijdsinterval tussen de metingen kan eveneens worden aangepast.De totale duur van het experiment kan worden ingesteld op het rechterpaneel. Alternatief kan het experiment handmatig worden gestopt door op finish te klikken. Zodra de cellen een weerstand hebben gegenereerd die duidt op aankomst bij de elektrode, klikt u op start om de gegevensverzameling te beginnen.Hoewel de gegevens naar Excel kunnen worden geëxporteerd, is de EISs 1600 R-software die bij het EISs theta-systeem hoort de meest efficiënte methode om EISs taxes-gegevens te analyseren. De werkbalk voor gegevensanalyse van de software bevat de keuzerondjes Z, R en C. Deze bepalen of respectievelijk impedantie, weerstand of capaciteit op de verticale as wordt uitgezet tegen de X-as, die de verstreken tijd aangeeft. EISs taxes-gegevens worden het meest efficiënt weergegeven als weerstand over tijd bij 4 000 hertz.Snelle schommelingen in de weerstand of micro-transiënten zijn bewijzen van cellulaire beweging over de elektrode, wat leidt tot een opeenhoping of buiging van de datapunten. Het is niet aanbevolen om de data te aggregeren voor de y-as, omdat micro-transiënten dan uit de data worden gemiddeld. Zodra de grafiek is gemaakt met de ISIS 1600 R-software, kan deze worden geëxporteerd door 'export graph' in het bestandmenu te selecteren en als een JPEG-bestand te worden opgeslagen.Humaan jerk CAT T-cellen werden blootgesteld aan een gradiënt van SDF one alpha om beweging te stimuleren, of aan RPMI 1640 als negatieve controle. De genormaliseerde weerstand bij 4 000 hertz is hier weergegeven. Cellulaire chemotaxis wordt aangegeven door een toename van de weerstand bij 4 000 hertz naarmate menselijke J CAT T-cellen bewegen in reactie op SDF one alpha.De aankomst van cellen op de doelelektrode wordt aangegeven door het verschijnen van snelle schommelingen in de weerstand, die microtransiënten worden genoemd. De toename in weerstand is recht evenredig met het aantal cellen dat de elektrode passeert. Een negatief resultaat wordt aangegeven door een stabiele weerstand of door een lichte afname in weerstand bij 4.000 hertz.Dit wordt waargenomen wanneer de cellen werden blootgesteld aan RPMI 1640. De afwezigheid van micro-transiënten is eveneens een teken van de afwezigheid van celbeweging bij de elektrode. Naast deze basisprocedure kunnen andere aanpassingen worden doorgevoerd om Esys, Texas te gebruiken voor het monitoren van cellulaire beweging in de aanwezigheid van monoklonale antilichamen specifiek voor een chemoattractant, farmaceutische modifiers of toxines.

measurement-of-cellular-chemotaxis-with-ecistaxis

Research

JoVE Journal

Biology

Biologie

Dit protocol beschrijft de ontwikkeling van een microfluïdische apparaat voor het onderzoeken van bacteriële chemotaxis in stabiele concentratiegradiënten van chemoeffectors.

Een microfluïdische apparaat voor het kwantificeren van Bacteriële Chemotaxis in stabiele concentratiegradiënten

Deze video introduceert chemotaxis in het nematode C. elegans en toont een monsterprotocol dat chemotactische afkeer van kopersulfaat test.

C. elegans Chemotaxis Assay: een methode om chemosensatie in wormen te testen

Werkwijze voor het kwantitatief beoordelen van de chemotactische respons...

C. elegans Chemotaxis Assay

Celmigratie is een belangrijk onderdeel van de menselijke ontwikkeling en het leven. Om de mechanismen te begrijpen die celmigratie kunnen veranderen, presenteren we een planar gradient diffusiesysteem om chemotaxis in een 3D collageenmatrix te onderzoeken, waardoor men de moderne diffusiekamerbeperkingen van bestaande assays kan overwinnen.

Planar Gradient Diffusion System Chemotaxis onderzoeken in een 3D collageenmatrix

Visual chemotaxis assays zijn essentieel voor een beter begrip van hoe eukaryotische cellen te controleren-chemoattractant gemedieerde directionele cel migratie. Hier beschrijven we gedetailleerde methoden voor: 1) real-time, hoge-resolutie controle van meerdere chemotaxis assays, en 2) tegelijkertijd het visualiseren van de chemoattractant gradiënt en de spatiotemporele dynamiek van de signalering gebeurtenissen in neutrofielen-achtige HL60 cellen.

Imaging G-eiwit-gekoppelde receptor-gemedieerde Chemotaxis en de signalering evenementen in neutrofielen-achtige HL60 Cells

Protocollen voor kwantitatieve beoordeling van lymfocyt chemotaxis en migratie zijn belangrijke hulpmiddelen voor onderzoek van de immunologie. Hier, wordt een in vitro -protocol beschreven dat vergunningen real-time, multiplexed evaluatie van cel migratie, alsmede een complementaire in vivo techniek waardoor tracking van inheemse cellen met milt.

Kwantificeren van menselijke monocyt Chemotaxis In Vitro en lymfkliertest lymfocyt handel In Vivo

Hier beschrijven we methoden voor de beoordeling van de cellulaire reactie op acute mechanische stimulatie. In de microscopie gebaseerde assay onderzoeken we lokalisatie van fluorescently-geëtiketteerden biosensoren na korte stimulatie met schuintrekken stroom. We testen ook activering van verschillende eiwitten van belang in reactie op acute mechanische stimulatie biochemically.

Beoordeling van Dictyostelium discoideum reactie op Acute mechanische stimulatie

Hier gepresenteerd is het protocol voor een in situ chemotaxis test, een recent ontwikkeld microfluïdisch apparaat dat studies van microbiële gedrag direct in de omgeving mogelijk maakt.

In Situ Chemotaxis Assay to Examine Microbial Behavior in Aquatic Ecosystems

Hier presenteren we een protocol om associatief leren te testen door klassieke conditionering uit te voeren in het modelorganisme C. elegans. Het paradigma is gebaseerd op het koppelen van de concentratie zout in het milieu aan de aan- of afwezigheid van voedsel, waardoor hun chemotaxis verandert in de richting van of weg van zout.

Meten van associatief leren bij chemotaxis van de nematode Caenorhabditis elegans

Studies van Bacteriële Chemotaxis gebruik Microfluidics - Interview

Leer cellulaire chemotaxis meten met het ECIS/Taxis-systeem voor real-time analyse van celbeweging. Deze geautomatiseerde methode gebruikt impedantiesensing om celmigratie te kwantificeren via weerstandsveranderingen.

Meting van Cellulaire Chemotaxis met ECIS / Taxis

Meer video's verkennen