Artykuł metodologiczny

Planarny system dyfuzji gradientowej do badania chemotaksji w matrycy kolagenowej 3D

DOI:

10.3791/52948

12 czerwca 2015

W tym artykule

Podsumowanie

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

Migracja komórek jest ważną częścią rozwoju i życia człowieka. Aby zrozumieć mechanizmy, które mogą zmieniać migrację komórek, przedstawiamy planarny system dyfuzji gradientowej do badania chemotaksji w matrycy kolagenu 3D, co pozwala przezwyciężyć nowoczesne ograniczenia komory dyfuzyjnej istniejących testów.

Streszczenie

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

Znaczenie migracji komórek można dostrzec poprzez rozwój ludzkiego życia. Kiedy komórki migrują, generują siły i przenoszą te siły na otoczenie, co prowadzi do ruchu komórek i migracji. Aby zrozumieć mechanizmy, które mogą zmieniać i/lub wpływać na migrację komórek, można badać te siły. Teoretycznie zrozumienie podstawowych mechanizmów i sił leżących u podstaw migracji komórek daje nadzieję na skuteczne podejścia do leczenia chorób i promowania przeszczepów komórkowych. Niestety, nowoczesne komory chemotaksyjne, które zostały opracowane, są zwykle ograniczone do dwóch wymiarów (2D) i mają złożone gradienty dyfuzji, które utrudniają interpretację eksperymentu. W tym celu opracowaliśmy i opisaliśmy w tym artykule komorę z bezpośrednim widokiem do badań nad chemotaksją, która pozwala na pokonanie nowoczesnych przeszkód w komorze chemotaksji, zdolnej do pomiaru sił komórkowych i stężenia właściwego w komorze w środowisku 3D w celu badania migracji komórek 3D. Co bardziej przekonujące, podejście to pozwala z powodzeniem modelować dyfuzję za pomocą matryc kolagenu 3D i obliczać współczynnik dyfuzji chemoatraktantu przez wiele różnych stężeń kolagenu, przy jednoczesnym zachowaniu prostoty i przyjazności dla użytkownika systemu do mikroskopii sił trakcyjnych (TFM) i analizy cyfrowej korelacji objętości (DVC).

Wprowadzenie

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

Preferowany ruch komórek w kierunku gradientu stężeń, znany jako chemotaksja, odgrywa ważną rolę w procesach patologicznych i fizjologicznych w organizmie. Takimi przykładami są gojenie się ran skóry i błony śluzowej1, morfogeneza2, stan zapalny3 i wzrost guza4,5. Wykazano również, że komórki nowotworowe mogą migrować zarówno poprzez indywidualne, jak i zbiorowe strategie migracji komórek6. Co więcej, mechanizmy niestabilności dyfuzyjnej mogą indukować oddzielanie pojedynczych lub skupionych komórek od ciała/obiektu nowotworowego, a następnie mogą migrować w kierunku źródła składników odżywczych, a tym samym atakować szersze obszary i tkanki7.

Ponadto wykazano, że różne mechanizmy migracji mogą być aktywne w 2D i 3D, ze względu na różne role cząsteczek adhezyjnych8. W związku z tym przejście na fizjologicznie istotne testy in vitro w celu zbadania ruchliwości komórek w mierzalny i prosty sposób ma znaczenie dla zrozumienia zjawisk ruchu komórek9. Niestety, trudność w analizie migracji komórek, kompleksowy, ilościowy test chemotaksji zwykle wymaga długiej, pracochłonnej metody, opartej na pomiarze bezstronnych modeli ruchliwości komórek i zjawisk transportowych.

Wcześniejsze eksperymentalne podejścia do badania chemotaksji komórek obejmują komorę Boydena10 i test pod agarozą11. Jednak w tych wczesnych testach eksperymenty z migracją komórek nie monitorowały ruchu w odniesieniu do czasu. Co ważniejsze, gradienty stężeń użyte w eksperymentach nie były dobrze zdefiniowane ani w pełni zrozumiałe, a sygnalizacja utrzymywała się tylko przez nie więcej niż kilka godzin. Co więcej, wczesne próby komory chemotaksji ograniczyły migrację komórek do dwóch wymiarów i nie pozwoliły na monitorowanie kinetyki migracji12. Patrząc na komorę Boydena, test końcowy nie pozwoliłby badaczowi na wizualną obserwację migracji i nie mógłby bezpośrednio odróżnić chemotaksji (ruchu kierunkowego) od chemokinezy (ruchu losowego). Dodatkowo, kilka zmiennych – różnice w wielkości porów i grubości błon – sprawiło, że komora była bardzo trudna do łatwego odtworzenia i ukryła reakcję migracyjną komórek na chemokiny13,14.

Dzięki nowemu zrozumieniu mikrofluidyki, nowe komory i mikrourządzenia zostały zbadane jako instrument do badania lokomocji komórek w warunkach przepływu śródmiąższowego lub chemotaksji15,16. W ramach tych nowych urządzeń wprowadzono i zbadano nowe wskaźniki ogniw, takie jak wpływ naprężeń ścinających na ogniwo17,18. Niestety, przeszłe i obecne komory chemotaksji mikroprzepływowej ograniczały badania migracji komórek do substratów 2D - co jest ważnym niepowodzeniem, ponieważ wiele procesów biologicznych, w tym inwazja i przerzuty komórek nowotworowych oraz migracja komórek odpornościowych, obejmuje migrację 3D.

Bezpośrednie komory obserwacyjne - gdzie roztwór chemoatraktantu styka się z żelem 3D zawierającym komórki, również zostały zgłoszone19,20. Komory te mają dwa przedziały, jeden zawierający chemoatraktant, a drugi zawierający komórki, są połączone obok siebie poziomo21 lub jako koncentryczne pierścienie22. Systemy te są skierowane we właściwym kierunku, ale nie utrzymują systemu chemotaksji przez dłuższy czas.

Ponadto, naukowcy badali również dyfuzyjność przez błony kolagenowe w komórkach dializacyjnych, a także dyfuzję cząsteczek znacznikowych przez próbki kolagenu poddane ciśnieniu hydrostatycznemu23-25. Niektóre eksperymenty dyfuzyjne w żelach kolagenowych opierają się na fizycznych i chemicznych modyfikacjach żelu przy użyciu pól magnetycznych i inkorporacji chemicznej26. Popularna metoda modelowania dyfuzyjności w tkankach kolagenowych opiera się na obrazowaniu fluorescencyjnym ciągłego fotowybielania punktowego. Metoda ta wykazała anizotropię współczynników dyfuzji makrocząsteczek w zorientowanych tkankach kolagenowych. Jednak fotowybielanie było stosowane w chrząstkach stawowych, a nie w matrycach kolagenowych. Chociaż są podobne, niezbędne eksperymenty modelowe muszą być przeprowadzone poprzez dokładne zrozumienie współczynnika dyfuzji żeli kolagenowych. Co ważniejsze, systemy te nie wykorzystują metody pomiaru siły wytwarzanej przez ogniwo.

Niestety, większość systemów wydaje się brakować jednego lub dwóch kluczowych elementów idealnego systemu: umożliwienia śledzenia komórek, zrozumienia gradientu dyfuzji z czynnikiem chemotaktycznym przez matrycę, stosunkowo prostej konfiguracji z łatwością odtwarzalności, minimalizacji interakcji komórka-komórka oraz możliwości mierzenia jednostek wymiarowych do kwantyfikacji (tj. prędkość, siła, stężenie właściwe). Moghe i wsp.W ramach projektu 27 zaproponowano system, który spełniałby większość tych wymagań, w którym komórki były początkowo rozproszone w żelu, a nie skoncentrowane na powierzchni filtra, ale trudno było zmierzyć siły generowane przez ogniwo.

W tym celu prezentujemy system dyfuzji gradientu płaskiego do badania chemotaksji w matrycy kolagenu 3D, który pozwala przezwyciężyć ograniczenia nowoczesnej komory dyfuzyjnej istniejących testów, która opiera się na mikroskopii poklatkowej, w połączeniu z technikami analizy obrazu do pomiaru sił komórek w środowisku 3D. Protokół ten zapewnia prosty, ale innowacyjny sposób tworzenia prostej komory dyfuzyjnej 3D, która może być wykorzystana do badania chemotaksji 3D w różnych komórkach.

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

Protokół

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

1. 3D Projekt formy i części

  1. pleśń
    1. Przed przystąpieniem do pracy należy zaopatrzyć się w zestaw elastomerów silikonowych, komorę do obrazowania żywych komórek, szklane szkiełko nakrywkowe o średnicy 22 mm oraz obrabianą maszynowo aluminiową metalową kostkę o wymiarach 10,07 mm x 3,95 mm x 5,99 mm. Przygotuj komorę obrazowania żywych komórek do formowania, umieszczając szkiełko nakrywkowe w dolnym uchwycie i montując resztę komory zgodnie z zaleceniami dostawcy.
    2. Następnie za pomocą kleszczy umieść obrobioną aluminiową metalową kostkę na środku obudowy komory obrazowania żywych komórek i na wierzchu szkiełka nakrywkowego, a następnie odłóż na bok.
    3. Wymieszaj roztwory elastomerów silikonowych zgodnie z protokołem producenta, aby uzyskać 5 ml elastomeru.
    4. Za pomocą jednorazowej szpatułki laboratoryjnej wlej roztwór elastomeru silikonowego do komory obrazowania żywych komórek i upewnij się, że nie przesuwasz umieszczonej obrabianej maszynowo aluminiowej metalowej kostki. Umieść system na stole laboratoryjnym, w bezpiecznym miejscu O/N do utwardzenia.
    5. Następnego ranka zdemontuj komorę obrazowania żywych komórek, zgodnie z zaleceniami producenta i wyciągnij pleśń za pomocą kleszczy. Za pomocą kleszczy ostrożnie wyjmij obrobioną aluminiową metalową kostkę z formy. Podejdź do zlewu i spłucz formę wodą dejonizowaną. Umieść foremkę na ręczniku papierowym do wyschnięcia.
    6. Po wyschnięciu, za pomocą hobbystycznego noża uniwersalnego, wytnij szczeliny w formie, oddalone od siebie o 2,34 mm od każdego podłużnego końca, wewnątrz silikonowej formy. Upewnij się, że pleśń pozostaje w bezpiecznym i suchym miejscu, dopóki nie będziesz gotowy do skonstruowania systemu do eksperymentu.
  2. Przygotowanie hydrofilowych i hydrofobowych szkiełek nakrywkowych
    1. Aby macierz kolagenowa przylegała do powierzchni, utwórz hydrofilowe szkiełka nakrywkowe:
      1. Za pomocą jednorazowej pipety odmierz 150 μl 3-aminopropylotrimetoksysilanu i wlej roztwór do probówki o pojemności 50 ml. Dodać 30 ml 100% etanolu do probówki o pojemności 50 ml za pomocą drugiej jednorazowej pipety i zamknąć pokrywkę. Wiruj roztwór przez 2 minuty, zapewniając całkowite wymieszanie. Wlej roztwór do szklanej szalki Petriego i odstaw na bok.
      2. Wlej 15 ml 100% alkoholu etylowego do drugiej szalki Petriego i odstaw na bok (pamiętaj o oznaczeniu potraw).
      3. Za pomocą nowej jednorazowej pipety odmierz 30 ml wody dejonizowanej i wlej roztwór do probówki o pojemności 50 ml. Następnie za pomocą nowej jednorazowej pipety odmierz 1,875 μl aldehydu glutarowego i wlej roztwór do tej samej probówki o pojemności 50 ml i zamknij pokrywkę. Wiruj roztwór przez 2 minuty, zapewniając całkowite wymieszanie. Wlej mieszaninę na trzecią szalkę Petriego i odstaw na bok.
      4. Za pomocą kleszczy wyjmij jedno okrągłe szklane szkiełko nakrywkowe o średnicy 22 mm i spłucz obie strony mieszaniną 100% etanolu za pomocą jednorazowej pipety.
      5. Umieścić opłukane szkło nakrywkowe w naczyniu z 3-aminopropylotrimetoksysilanem z 30 ml roztworu 100% etanolu i pozostawić w roztworze na 5 minut.
      6. Za pomocą kleszczyków wyjmij szklane szkiełko nakrywkowe i ponownie spłucz 100% roztworem etanolu za pomocą jednorazowej pipety.
      7. Wrzuć spłukane szklane szkiełko nakrywkowe do 1,875 μl aldehydu glutarowego i 30 ml mieszaniny wody dejonizowanej i odstaw na 30 minut.
      8. Po 30 minutach usunąć szklane szkiełko nakrywkowe kleszkami i spłukać wodą dejonizowaną, a następnie umieścić na suchej chusteczce O/N do wyschnięcia w temperaturze pokojowej.
      9. Powtórz zanurzanie i przesuwanie szkiełek nakrywkowych dla tylu szkiełek nakrywkowych, ile potrzeba, przy użyciu tych samych wygenerowanych roztworów.
    2. Wykonaj hydrofobowe szkiełka nakrywkowe zgodnie z podanym protokołem.
      1. Dodać 500 μl tridekafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooktylu, 100 μl kwasu octowego i 19,4 ml heksanu do probówki o pojemności 50 ml i mieszać przez 2 minuty. Wlać roztwór do szklanej szalki Petriego i odstawić.
      2. Za pomocą czystych kleszczyków wyjmij jedno szklane szkiełko nakrywkowe i wrzuć do przygotowanego roztworu mieszanego na 2 minuty. Po upływie 2 minut wyjąć szkiełko nakrywkowe za pomocą kleszków i spłukać wodą dejonizowaną za pomocą jednorazowej pipety i umieścić szkiełko nakrywkowe na suchej chusteczce O/N do wyschnięcia w temperaturze pokojowej. Przechowuj szkiełko nakrywkowe na plastikowych szalkach Petriego do czasu użycia.
      3. Powtórz zanurzanie i przesuwanie szkiełek nakrywkowych dla tylu szkiełek nakrywkowych, ile potrzeba, przy użyciu tych samych wygenerowanych roztworów.

2. Montaż formy

  1. Przed użyciem foremek za pomocą jednorazowej pipety przepłucz formę 90% alkoholem etylowym nad pojemnikiem na odpady chemiczne. Następnie umieść formę na szalce Petriego wypełnionej wodą dejonizowaną i pozostaw do o/N.
  2. Wyjmij pleśń z roztworu za pomocą kleszczy i umieść na ręczniku do wyschnięcia na powietrzu przed rozpoczęciem montażu formy.
  3. Podczas suszenia formy pokrój kwadratowe hydrofilowe szkiełka nakrywkowe na dwa prostokąty nieco większe niż 3,95 mm x 5,99 mm za pomocą precyzyjnego narzędzia do rysowania diamentów. Wsuń każde wycięte prostokątne szkiełko nakrywkowe w szczeliny wycięte w silikonowej formie.
  4. Odwróć formę do góry nogami i nałóż tłuszcz próżniowy wzdłuż dna silikonowej formy za pomocą jednorazowej pipety. Następnie odwróć formę z powrotem prawą stroną do góry i dociśnij spód formy do okrągłego szkiełka nakrywkowego ze szkła hydrofilowego, aby utworzyć uszczelnienie.
  5. Za pomocą jednorazowych rękawiczek podnieś zmontowaną formę i umieść ją na jednorazowej szalce Petriego, a następnie w biokapturze. Włącz lampę UV Bio-hood na 1 godzinę, aby wysterylizować pleśń przed eksperymentami.

3. Mieszanina kolagenu i matryca 3D

  1. Przed przygotowaniem mieszaniny kolagenowej należy wybarwić i przygotować komórki do obrazowania zgodnie ze standardowymi protokołami28.
  2. Stosując standardowe techniki i protokoły laboratoryjne29,30, w kapturze biologicznym, wymieszać pożywkę komórkową i chemoatraktant w probówce o pojemności 15 ml do pożądanego stężenia chemoatraktantu. Odpipetować 5 ml roztworu o stężeniu pożywki komórkowej i chemoatraktantu do probówki o pojemności 15 ml i przenieść roztwór do podgrzanej łaźni wodnej.
  3. Za pomocą pipety wyekstrahuj 5 ml samej pożywki komórkowej do drugiej probówki o pojemności 15 ml i umieść w podgrzanej łaźni wodnej w celu podgrzania roztworu do eksperymentów mikroskopowych.
  4. W biokapturze odpipetować 30 μl 10-krotnego roztworu buforowego fosforanu (PBS) do mikroprobówki wirówkowej. Dodać 6 μl 1 N wodorotlenku sodu (NaOH) do tej samej probówki z mikrowirówką i wirować przez 15 sekund.
  5. Pobrać roztwór z ogona szczura kolagenu I z lodówki i przenieść do biokaptura przy użyciu standardowych technik laboratoryjnych i protokołów29. Upewnij się, że kolagen jest nadal zimny. Odpipetować 168,3 μl kolagenu do tej samej mikroprobówki wirówkowej.
  6. Następnie dodaj 18 μl żółto-zielonych mikrosfer modyfikowanych karboksylanem fluorescencyjnym za pomocą pipety do tej samej probówki mikrowirówkowej. Wirować probówkę mikrowirówki ze wszystkimi roztworami przez 30 sekund.
  7. Dodać 77,7 μl żądanej mieszaniny pożywki komórkowej i komórek (stężenie około 2 x 106 komórek/ml) do probówki mikrowirówki i mieszać za pomocą końcówki pipety przez 20 sekund. W razie potrzeby zmień gęstość matrycy, postępując zgodnie z niestandardową mieszaniną kolagenu dostosowaną do dodawania kulek fluorescencyjnych i tabeli żywotności komórek (Tabela 1).
  8. Odpipetować 300 μl mieszaniny kolagenu i komórek do środkowej studzienki (studzienka #2) przygotowanego zespołu formy. Umieścić formę na jednorazowej szalce Petriego i przenieść ją do standardowego inkubatora na 20 minut w temperaturze 37 °C z 5% CO2 .
  9. Wyjąć system z inkubatora i umieścić go z powrotem w kapturze biologicznym. Za pomocą kleszczy usuń oba hydrofobowe szkiełka nakrywkowe, zaciskając je na górnej części każdego szkiełka nakrywkowego i pociągając w górę i odciągając od formy.
  10. Przenieś cały system do żądanej mikroskopii i obrazu, aby upewnić się, że boki formy kolagenowej są nadal proste, aby umożliwić płaski gradient dyfuzji.
  11. Trzymając system nadal pod mikroskopem, za pomocą jednokanałowej pipety o pojemności 100 μl, dodaj 100 μl pożywki komórkowej do studzienki #1. Następnie, za pomocą pipety jednokanałowej o pojemności 100 μl, dodaj 100 μl pożywki komórkowej o pożądanym stężeniu chemoatraktantu do studzienki #3.
  12. Natychmiast po dodaniu roztworów do obu studzienek rozpocznij obrazowanie.

4. Obrazowanie i modelowanie dyfuzji

  1. Jeśli ktoś chce znaleźć współczynnik dyfuzji dla określonej gęstości kolagenu, aby obliczyć określone stężenie, postępuje zgodnie z poniższym protokołem:
    1. Postępuj zgodnie z podanym powyżej protokołem zatytułowanym "Mieszanina kolagenu i matryca 3D", zamiast generować pożywkę komórkową o pożądanym stężeniu chemoatraktantu, wykonaj 5 μM rodaminy w probówce o pojemności 15 ml, korzystając ze standardowych obliczeń i protokołów30.
    2. Zobrazuj matryce kolagenowe 3D za pomocą systemu konfokalnego zamontowanego na odwróconym mikroskopie za pomocą lasera argonowego (488 nm) w celu uchwycenia fluorescencji. Obraz co 2 lub 3 sekundy przez maksymalnie 7 godzin.
  2. Do modelowania dyfuzji: Korzystając z modelu matematycznego pokazanego poniżej, napisz kod oprogramowania obliczeniowego do przetwarzania i analizy, wykonując następujące ogólne czynności.
    figure-protocol-1
    1. Importuj obrazy do oprogramowania obliczeniowego w celu przeskalowania i normalizacji z maksymalną intensywnością. Konwertuj obrazy na szarą mapę kolorów obrazu, aby zaznaczyć krawędź. Wybierz oś biegnącą wzdłuż środka obrazu, po prawej stronie środka i po lewej stronie środka.
    2. Korzystając z kodu oprogramowania obliczeniowego, wykreśl znormalizowaną intensywność wraz z rzeczywistą intensywnością i różnicą między nimi.
    3. Następnie wprowadź parametry niezbędne do dopasowania (stężenie, czas i długość).
    4. Wykreśl znormalizowane stężenie w funkcji czasu i profil stężenia na osi x z wielomianowym dopasowaniem do danych.
    5. Oblicz współczynnik dyfuzji za pomocą kodu oprogramowania obliczeniowego.

5. Pomiary eksperymentalne

  1. Odnosząc się do równania dyfuzji, przepisz równanie, aby znaleźć określone stężenie w dowolnym miejscu w układzie, jak pokazano poniżej.
    figure-protocol-2
    gdzie:
    L = długość matrycy kolagenowej
    x = badana lokalizacja
    D = współczynnik dyfuzji
    t = czas, który upłynął
  2. Podczas eksperymentów z chemotaksją upewnij się, że zapisujesz konkretny czas, w którym chemokina została dodana do systemu. Po znalezieniu ruchu migracji komórek upewnij się, że zapisałeś konfokalne nagranie poklatkowe i zanotuj konkretny czas i miejsce od krawędzi, w którym nastąpiło obrazowanie.
  3. Podczas analizy danych wprowadź do równania zanotowany czas, który upłynął, lokalizację i współczynnik dyfuzji dla konkretnej komórki, aby znaleźć znormalizowane stężenie właściwe w dowolnym punkcie kolagenu zarówno dla eksperymentów dyfuzyjnych, jak i komórkowych.

6. Śledzenie migracji komórek za pomocą TFM

  1. Aby śledzić migrację komórek za pomocą technik TFM/DVC, postępuj zgodnie z poniższym protokołem:
    1. Po dodaniu pożądanego stężenia chemoatraktantu do studzienki #3, rozpocznij obrazowanie matryc kolagenu 3D za pomocą systemu konfokalnego zamontowanego na odwróconym mikroskopie, aby znaleźć komórkę do zbadania.
    2. Po znalezieniu poruszającej się komórki umieść ją w środku pola widzenia i użyj silnika piezoelektrycznego (do obrazowania w osi z), obrazuj co 1 lub 2 minuty.
    3. Aby obliczyć generowanie i odkształcanie siły ogniwa, wygeneruj kod obliczeniowy, aby znaleźć przemieszczenia kulek fluorescencyjnych zgodnie z protokołami TFM / DVC31.

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

Wyniki

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

Zdolność tego testu do dokładnej oceny migracji komórki zależy od dobrej konfiguracji systemu. Dlatego bardzo ważne jest, aby upewnić się, że dokładnie zaprojektowałeś formę systemu dyfuzyjnego i zachowaj szczególną ostrożność przy umieszczaniu zarówno hydrofobowych, jak i hydrofilowych szkiełek nakrywkowych, jak pokazano na rysunku 1. Jeśli system jest odpowiednio zaprojektowany i na etapie modelowania dyfuzji zapewnia znalezienie bardzo dobrej liniowej linii startowej, jest w stanie uzyskać ładne obraz...

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

Dyskusja

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

Najważniejszymi krokami dla udanych eksperymentów dyfuzyjnych z komórkami lub bez nich są: prawidłowe ustawienie zespołu formy; rozwijanie niezbędnej sprawności manualnej, aby zapobiec uszkodzeniom podczas ekstrakcji hydrofobowych szkiełek nakrywkowych; zapewnienie znalezienia bardzo dobrej liniowej linii startowej w celu prawidłowego obliczenia współczynnika dyfuzji; prawidłowe obliczenia eksperymentalne zarówno kolagenu, jak i chemoatraktantu; prawidłowe stosowanie systemu obrazowania żywych komórek, aby zapewnić, że m...

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

Oświadczenia

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

Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.

Podziękowania

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

Autorzy chcieliby podziękować doktorom Jonathanowi Reichnerowi i Angle'owi Byrdowi za wgląd w eksperyment komórkowy. Program stypendialny National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program (GRFP) wspierał te prace.

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

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Zestaw elastomerów silikonowychDow Corning Corp182 SIL ELAST KIT .5KGdwuczęściowa mistura z mieszanką 10:1
Komora do obrazowania żywych komórekPrzyrządCM-B18-1CMB do 18  mm szkiełka nakrywkowe
okrągłe 22  mm Szkiełko nakrywkoweszklane Fisher ScientificNC0180281Neuvitro Corp. szkiełko nakrywkowe 22  mm 1,5
Obrabiana maszynowo aluminiowa metalowa kostka
Nóż uniwersalnyHobby X-ActoX3201
3-(aminopropylo) trimetoksysilanSigma-Aldrich281778-5ML
Aldehyd glutarowyPolysciences, Inc00216A-10Aldehyd glutarowy, klasa EM,
tubka 8%50 mlFisher Scientific14-432-22Podłoga standardowa model i wirówki stołowe
Szklana szalka PetriegoFisher Scientific08-747ASzalki Petriego wielokrotnego użytku: Kompletne (60 x 15  mm)
KleszczeFisher Scientific22-327-379Kleszcze do cienkich końcówek
Okulary nakrywkoweFisher Scientific12-518-105AProstokąt; 30 x 22  Mm; Grubość nr 1
Tridekafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooktylGelestSIT8174.0
Kwas octowySigma-Aldrich320099Odczynnik ACS kwasu octowego, ≥ 99,7%
HexanSigma-Aldrich296090bezwodny, 95%
alkohol etylowySigma-AldrichE7023200 proof, do biologii molekularnej
Precyzyjna diamentowa trasarka do trasowaniaLunzerPV-081-3Prosta rysiarka z przedłużoną końcówką, .020" (.50  mm) średnicy o .200" (5.0  mm) długość końcówki
Smar próżniowyDow Corning14-635-5CSmar wysokopróżniowy
tubka 15 mlFisher Scientific14-959-49D15 ml stożkowe probówki wirówkowe z hydrofobową, biologicznie obojętną powierzchnią
10x roztwór buforowany fosforanemFisher ScientificBP399-5001,37 M chlorek sodu, 0,027 M chlorek potasu i 0,119 M bufor fosforanowy
1  N wodorotlenek soduSigma-Aldrich38215Koncentrat wodorotlenku sodu
Kolagen I, ogon szczuraBD Biosciences354236Ogon szczura 
Mikroprobówka wirówkowaFisher Scientific02-681-332Pojemność: 2,0 ml;
O.D. x L: 13  x  40  Mm;
sterylny; pojedynczo owinięte
[nagłówek]
Mikrosfery modyfikowane karboksylanemInvitrogen  F-8813Mikrosfery modyfikowane karboksylanem, 0,5 i mikro; m, żółto-zielona fluorescencyjna (505/515), 2% ciał stałych
RhodamineSigma-Aldrich83689Rhodamina B do fluorescencji
do obrazowania żywych komórek

Bibliografia

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Adzick, N. S. The Molecular and Cellular Biology of Wound Repair. Ann Surg. 225 (2), 236(1997).
  2. Reddi, A. H. Bone morphogenetic proteins: an unconventional approach to isolation of first mammalian morphogens. Cytokine Growth F. R. 8 (1), 11-20 (1997).
  3. Coussens, , Werb, Z, L. M., Werb, Z. Inflammation and cancer. Nature. 420 (6917), 860-867 (2002).
  4. Vital-Lopez, F. G., Armaou, A., Hutnik, M., Maranas, C. D. Modeling the effect of chemotaxis on glioblastoma tumor progression. AIChE J. 57 (3), 778-792 (2011).
  5. Hughes-Alford, S. K., Lauffenburger, D. A. Quantitative analysis of gradient sensing: towards building predictive models of chemotaxis in cancer. Curr. Opin. Cell Biol. 24 (2), 284-291 (2012).
  6. Friedl, P., Gilmour, D. Collective cell migration in morphogenesis, regeneration and cancer. Nat. Rev. Mol Cell Bio. 10 (7), 445-457 (2009).
  7. Cristini, V. Morphologic Instability and Cancer Invasion. Clin. Cancer Res. 11 (19), 6772-6779 (2005).
  8. Lammermann, T., et al. Rapid leukocyte migration by integrin-independent flowing and squeezing. Nature. 453 (7191), 51-55 (2008).
  9. Parent, C. A., Devreotes, P. N. A cell's sense of direction. Science. 284 (5415), 765-770 (1999).
  10. Boyden, S. The chemotactic effect of mixtures of antibody and antigen on polymorphonuclear leucocytes. J. Exp. Med. 115, 453-466 (1962).
  11. Nelson, R. D., Quie, P. G., Simmons, R. L. Chemotaxis under agarose: a new and simple method for measuring chemotaxis and spontaneous migration of human polymorphonuclear leukocytes and monocytes. J. Immunol. 115 (6), 1650-1656 (1975).
  12. Rosoff, W. J., McAllister, R., Esrick, M. A., Goodhill, G. J., Urbach, J. S. Generating controlled molecular gradients in 3D gels. Biotechnol. Bioeng. 91 (6), 754-759 (2005).
  13. Wells, A., Kassis, J., Solava, J., Turner, T., Lauffenburger, D. A. Growth factor-induced cell motility in tumor invasion. Acta Oncol. 41 (2), 124-130 (2002).
  14. Wilkinson, P. C. Assays of leukocyte locomotion and chemotaxis. J. Immunol. Methods. 216 (1-2), 139-153 (1998).
  15. Bonvin, C., Overney, J., Shieh, A. C., Dixon, J. B., Swartz, M. A. A multichamber fluidic device for 3D cultures under interstitial flow with live imaging: development, characterization, and applications. Biotechnol. Bioeng. 105 (5), 982-991 (2010).
  16. Noo, L. J., et al. Neutrophil chemotaxis in linear and complex gradients of interleukin-8 formed in a microfabricated device. Nat. Biotechnol. 20 (8), 826-830 (2002).
  17. Shao, J., et al. Integrated microfluidic chip for endothelial cells culture and analysis exposed to a pulsatile and oscillatory shear stress. Lab Chip. 9 (21), 3118-3125 (2009).
  18. Haessler, U., Kalinin, Y., Swartz, M. A., Wu, M. An agarose-based microfluidic platform with a gradient buffer for 3D chemotaxis studies. Biomed. Microdevices. 11 (4), 827-835 (2009).
  19. Friedl, P., Wolf, K. Tumour-cell invasion and migration: diversity and escape mechanisms. Nat. Rev. Cancer. 3 (5), 362-374 (2003).
  20. Sixt, M., Lammermann, T. In vitro analysis of chemotactic leukocyte migration in 3D environments. Methods Mol. Biol. 769, 149-165 (2011).
  21. Zigmond, S. H. Ability of polymorphonuclear leukocytes to orient in gradients of chemotactic factors. J. Cell Biol. 75 (2 Pt 1), 606-616 (1977).
  22. Zicha, D., Dunn, G. A., Brown, A. F. A new direct-viewing chemotaxis chamber. J. Cell. Sci. 99 (Pt 4), 769-775 (1991).
  23. Gilbert, D. L. Macromolecular diffusion through collagen membranes. Int. J. Pharm. 47 (1-3), 79-88 (1988).
  24. Ramanujan, S., et al. Diffusion and convection in collagen gels: implications for transport in the tumor interstitium. Biophys. J. 83 (3), 1650-1660 (2002).
  25. Weadock, K., Silver, F. H., Wolff, D. Diffusivity of 125I-calmodulin through collagen membranes: effect of source concentration and membrane swelling ratio. Biomaterials. 7 (4), 263-267 (1986).
  26. Erikson, A., Andersen, H. N., Naess, S. N., Sikorski, P., Davies, C. dL. Physical and chemical modifications of collagen gels: impact on diffusion. Biopolymers. 89 (2), 135-143 (2008).
  27. Moghe, P. V., Nelson, R. D., Tranquillo, R. T. Cytokine-stimulated chemotaxis of human neutrophils in a 3-D conjoined fibrin gel assay. J. Immunol. Methods. 180 (2), 193-211 (1995).
  28. Sundd, P., et al. Live cell imaging of paxillin in rolling neutrophils by dual-color quantitative dynamic footprinting. Microcirculation. 18 (5), 361-372 (2011).
  29. Sanders, E. R. Aseptic Laboratory Techniques: Volume Transfers with Serological Pipettes and Micropipettors. J. Vis. Exp. (63), 2754(2012).
  30. Stephenson, F. H. Calculations for Molecular Biology and Biotechnology: A Guide to Mathematics in the Laboratory 2e. , Elsevier Science. (2010).
  31. Bar-Kochba, E., Toyjanova, J., Andrews, E., Kim, K., Franck, C. A Fast Iterative Digital Volume Correlation Algorithm for Large Deformations. Exp. Mech. In press, (2014).
  32. Shenoy, V., Rosenblatt, J. Diffusion of Macromolecules in Collagen and Hyaluronic Acid, Rigid-Rod-Flexible Polymer Composite Matrixes. Macromolecules. 28 (26), 8751-8758 (1995).
  33. Leddy, H., Guilak, F. Site-Specific Molecular Diffusion in Articular Cartilage Measured using Fluorescence Recovery after Photobleaching. Ann. Biomed. Eng. 31 (7), 753-760 (2003).

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

Badanie chemotaksjitr jwymiarowa macierz kolagenowaanaliza migracji kom rekmikroskopia si trakcyjnychcyfrowa korelacja obj to ciowamikroskopia konfokalnawytwarzanie form silikonowychhydrofobowe szkie ka nakrywkowegradient chemoatraktanta

Powiązane artykuły