Artykuł metodologiczny

Wzorowanie embrionalnych komórek macierzystych z wykorzystaniem Bio Flip Chip

DOI:

10.3791/318

1 października 2007

W tym artykule

Podsumowanie

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Przedstawiamy prostą metodę rozmieszczania komórek w wybranych miejscach na podłożu. Metoda ta polega na tworzeniu wzorów komórkowych poprzez odwrócenie krzemowego chipa zawierającego wypełnione komórkami mikrownęki i dociśnięcie go do podłoża. Metoda ta stanowi nowy sposób modulowania sygnalizacji dyfuzyjnej oraz jukstakrynnej między komórkami.

Streszczenie

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Interakcje międzykomórkowe, obejmujące sygnalizację dyfuzyjną oraz kontakt międzykomórkowy (sygnalizację jukstakrynną), odgrywają istotną rolę w licznych procesach biologicznych, takich jak wzrost guza, różnicowanie komórek macierzystych oraz ich samoodnawianie. Obecnie istnieje szereg metod modulowania sygnalizacji komórkowej in vitro. Jedną z metod regulacji całkowitej ilości sygnałów dyfuzyjnych jest zmiana gęstości wysiewu komórek podczas hodowli. Ze względu na losowy charakter wysiewu prowadzi to do znacznych różnic w rzeczywistym rozmieszczeniu komórek i ilości kontaktów międzykomórkowych, a także nie pozwala na precyzyjne określenie środowiska lokalnego. Bardziej specyficznym podejściem do modulowania sygnalizacji komórkowej jest stosowanie inhibitorów molekularnych lub metod genetycznych w celu wyciszenia konkretnych białek sygnałowych, jednak obie te metody najlepiej sprawdzają się w manipulowaniu niewielkimi liczbami cząsteczek. W niniejszej pracy prezentujemy nowe podejście do modulowania sygnalizacji międzykomórkowej, które modyfikuje lokalne środowisko skupiska komórek poprzez rozmieszczanie różnej liczby komórek w wybranych miejscach na podłożu. Metoda ta stanowi uzupełniający sposób kontrolowania lokalnej sygnalizacji dyfuzyjnej i jukstakrynnej między komórkami. Nasza metoda wykorzystuje Bio Flip Chip (BFC), mikrofabrykowany chip silikonowy zawierający od setek do tysięcy mikrootworów, z których każdy jest dostosowany do pomieszczenia pojedynczej komórki lub niewielkiej liczby komórek. Wypełniamy chip komórkami, po prostu pipetując je na matrycę otworów, a następnie wypłukując komórki, które nie osiadły w otworach. Następnie chip zostaje odwrócony na podłożu, w wyniku czego komórki wypadają z otworów na podłoże, zachowując swój wzór rozmieszczenia. Po przytwierdzeniu się komórek chip można usunąć (lub pozostawić). To podejście do wzorowania komórek jest wyjątkowe, ponieważ: 1) nie zmienia chemii podłoża, co pozwala komórkom na proliferację i migrację; 2) umożliwia wzorowanie na dowolnym podłożu, w tym na polistyrenie do hodowli tkanek, szkle, Matrigelu, a nawet na warstwach komórek karmiących; oraz 3) jest kompatybilne z tradycyjnym drukiem mikrokontaktowym, co pozwala na tworzenie wysepek macierzy zewnątrzkomórkowej z komórkami umieszczonymi wewnątrz tych wysepek. W tym filmie demonstrujemy wzorowanie mysich embrionalnych komórek macierzystych na polistyrenie do hodowli tkanek przy użyciu BFC.

Protokół

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Przygotowanie BFC

BFC są wytwarzane poprzez formowanie polidimetylosiloksanu (PDMS) na 4" matrycy krzemowej (Si).

Przygotowanie płytki matki

  1. Rozpocznij od odwodnienia wafli krzemowych (Si) przez 30 min w temperaturze 130°C.
  2. Umieść wafel na powlekarce rotacyjnej, nanieś SU8-2050 (Microchem) na wafel, zwiększ prędkość obrotową od 300 rpm/s do 3000-4000 rpm i wiruj przez 30 s, aby uzyskać wysokość struktur odpowiednio 40-30 mm.
  3. Po wirowaniu umieść wafel na płycie grzejnej o temperaturze 65°C, natychmiast zwiększ temperaturę do 95°C na 5-6 min, a następnie obniż ją do 65°C.
  4. Naświetl wafle dawką UV o wartości 200 mJ/cm2 w alignerze kontaktowym, używając maski ciemnego pola.
  5. Umieść wafle na płycie grzejnej o temperaturze 65°C, natychmiast zwiększ temperaturę do 95°C na 4-5 min, a następnie obniż ją do 65°C.
  6. Wywołaj wafle w octanie PM i izopropanolu.
  7. Przeprowadź silanizację wafli przez 30 min, używając heksametylodisiloksanu (Shin-Etsu MicroSi) lub (tridekafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooktylo)-1-trichlorosilanu (t2492-KG, UCT Specialities, Bristol, PA), aby zapobiec przyleganiu PDMS do krzemowego wafla wzorcowego.

Formowanie chipów

  1. Wymieszać PDMS (Dow Corning, Sylgard 184) w stosunku 10:1, wylać go na matrycę z wafla krzemowego (~15 g na wafel) i pozostawić do utwardzenia przez noc w temperaturze pokojowej.
  2. Oddzielić utwardzony PDMS od wafla krzemowego i wyciąć poszczególne chipy za pomocą żyletki.
  3. Przykleić każdy chip do wyciętego fragmentu szkiełka przedmiotowego o wymiarach 1x1 cm, aby ułatwić manipulację.

Przygotowanie BFC do użycia

  1. Namocz BFC przez noc w PBS, aby zapobiec absorpcji pożywki przez PDMS podczas eksperymentu.
  2. Osusz chipy za pomocą chusteczki Kimwipe (Kimtech Science).
  3. Nanieś kroplę 7,5% albuminy surowicy bydlęcej (BSA) (~200 mL) na wzorowaną powierzchnię BFC, a następnie rozprowadź BSA i usuń pęcherzyki powietrza z dołków za pomocą końcówki do pipety.
  4. Pozostaw BSA na powierzchni BFC na co najmniej 0,5 godziny. W celu zapobiegania wysychaniu i tworzeniu się skorupy zaleca się mieszanie BSA co 15 min.
  5. Aby dopasować BFC do naczynia TCPS o wymiarach 35x10 mm (Falcon, 35-3001), przetnij krawędzie naczynia TCPS do połowy wysokości, tak aby żabki biurowe ¾" (Office Depot) mogły zostać założone na krawędź naczynia w celu zaciśnięcia chipu i naczynia razem.
  6. Wytnij uszczelkę dystansową (w kształcie ramki o zewnętrznej krawędzi 20´20 mm, wewnętrznej krawędzi 15´15 mm i grubości 250-500 mm) z arkusza PDMS (Silicone Specialty Products) lub innego silikonu, a następnie przymocuj ją do naczynia za pomocą pęsety.

Wzorowanie komórek za pomocą BFC

  1. Zesterylizować pod UV przez 1 minutę szalkę, uszczelkę, chip powlekany BSA oraz 2 żabki biurowe.
  2. Odssać BSA i przepłukać BFC dwukrotnie 200 µL PBS.
  3. Jeśli jest to wymagane dla danej linii komórkowej, dodać żelatynę do wyciętej szalki TCPS. W przeciwnym razie zwilżyć powierzchnię TCPS niewielką ilością medium przed nałożeniem jej na chip (patrz poniżej). Zapobiega to powstawaniu pęcherzyków powietrza w komorze.
  4. Po odessaniu PBS, nanieść pipetą 200 µL zawiesiny komórek (~1×106 komórek/mL) na powierzchnię BFC. Pozostawić komórki do osiadania na 5-10 min.
  5. Przechylić BFC w jeden róg pod kątem ~15° i powoli odessać zawiesinę komórek pipetą 200 µL. Następnie ułożyć BFC płasko i dodać 100 µL PBS lub medium bez dodatków w przeciwległy róg BFC. W ten sposób przepłukać BFC dodatkowo 2-4 razy, w zależności od potrzeb, aby usunąć wszystkie komórki z obszarów między studzienkami.
  6. Nanieść pipetą 200 µL medium na powierzchnię chipa. Odessać żelatynę/medium z TCPS. Następnie odwrócić wcześniej zwilżoną szalkę i powoli wsunąć BFC do góry, do wnętrza szalki.
  7. Zastosować po jednej żabce biurowej z dwóch stron komory, aby ją uszczelnić. Usunąć metalowe uchwyty z żabek, aby szalka pozostała w poziomie po obróceniu.
  8. Na koniec szybko obrócić cały układ, unikając zbędnych ruchów, i umieścić go w inkubatorze.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Chociaż przedstawiony tutaj protokół i film opisują wykorzystanie BFC 1 do wzorowania embrionalnych komórek macierzystych myszy (mESCs), BFC mogą być stosowane do wzorowania praktycznie każdego interesującego nas typu komórek. Jedyną zmianą, jaką może być konieczne wprowadzenie, jest zmiana rozmiaru mikrootworów. W naszym doświadczeniu, aby użyć BFC do wzorowania pojedynczych komórek innego typu, najlepiej sprawdza się średnica i wysokość mikrootworu większe o 10 mikronów od średnicy nieprzylegającej komórki.<...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Podziękowania

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Praca ta była wspierana przez grant NIH EB007278.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
PDMSDow CorningSylgard 184
Krzemowa forma matrycowa
Szalki do hodowli tkankowejFalcon BD35-300135 mm
Klamry do papieru 3/4"
PBS
heksametylodisiloksanShin-Etsu MicroSi
Nowy elementMicroChem Corp.SU8-2050
Octan PM
Izopropanol
BSA7.5% albumina surowicy bydlęcej

Bibliografia

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Rosenthal, A., Macdonald, A., Voldman, J. Cell Patterning Chip for Controlling the Stem Cell Microenvironment. Biomaterials. 28, 3208-3216 (2007).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Wzorcowanie kom rekmacierz mikrootwor wkompatybilno pod o alitografia mi kkaformowanie z PDMSg sto wysiewu kom reksygnalizacja jukstakrynnasygnalizacja dyfuzyjna

Powiązane artykuły