$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Migracja komórek jest wysoce skoordynowana i niezbędna dla wielu procesów fizjologicznych, takich jak rozwój, naprawa i regeneracja tkanek, a także procesów patologicznych, takich jak przerzuty raka i miażdżyca 1. Zrozumienie migracji komórek jest szczególnie istotne dla pojawiających się terapii stosowanych do naprawy uszkodzonych tkanek i leczenia stanów patologicznych, w tym technologii przeszczepiania komórek i przeszczepiania sztucznych tkanek 2. Biorąc pod uwagę obecne zainteresowanie rolą mezenchymalnych komórek zrębu (MSC) w pośredniczeniu w naprawie tkanek 3, interesujące jest ilościowe określenie zdolności migracyjnej tych komórek za pomocą testu, który jest rygorystycznie kwantyfikowalny, elastyczny i opłacalny. Co ważne, taki test musi być wystarczająco czuły, aby wykryć stosunkowo subtelne zmiany w zdolności migracji komórek po uszkodzeniu. Obecne metody ilościowego określania migracji komórek, w tym testy scratch, testy migracji trans-well (komory Boydena), macierze mikrofilarowe i testy stref wykluczenia komórek, mają szereg ograniczeń w odtwarzalności, możliwości dostosowywania, kwantyfikacji i opłacalności 1,4,5. Opisany tutaj zoptymalizowany test zarysowań wykazuje solidne wyniki, wymierne i oparte na obrazie możliwości analizy, opłacalność i możliwość dostosowania do innych zastosowań.
Testy scratch były używane w wielu możliwościach do oceny migracji i proliferacji komórek w różnych warunkach eksperymentalnych 5. Test polega na wysiewie wyznaczonych komórek, wyhodowaniu ich do całkowitego lub bliskiego zbiegania się i zadrapaniu powstałej monowarstwy sterylną igłą lub końcówką pipety 6. Analizę najczęściej przeprowadza się poprzez porównanie szerokości rysy w wielu punktach czasowych w losowo wybranych miejscach 7-9. Pomimo swojego znaczącego zastosowania, test zarysowania jest zagmatwany przez problemy z odtwarzalnością i kwantyfikacją. Zmienność w generowaniu rysy nie tylko zmienia mikrośrodowisko komórek, ale może również utrudniać migrację komórek poprzez uszkodzenie powierzchni płytki i leżącej pod nią macierzy zewnątrzkomórkowej 5. Testy są często przeprowadzane w ciągu 7 do 12 godzin, jednak w przypadku linii komórkowych wykazujących wolniejszą migrację i dłuższy czas testu, proliferacja staje się zmienną zakłócającą 7,10. Wreszcie, komórki starcze generowane w procesie drapania mogą uwalniać czynniki, które zakłócają sygnalizację zewnątrzkomórkową wymaganą do zamknięcia luki w monowarstwie 1. Optymalizacja testu zarysowania wymaga stworzenia spójnej szczeliny, która nie ingeruje we właściwości powierzchni, minimalizując czas trwania testu i zapobiegając niepożądanej śmierci komórki podczas manipulacji. Test oparty na zatyczce jest optymalizacją testu strefy wykluczenia komórek. Test ten wykorzystuje korek umieszczony w środku studzienki, który wyklucza wzrost komórek, ale umożliwia posiew komórek wokół centralnej strefy wykluczenia. Aby ocenić migrację, korek jest usuwany, a wynikowa strefa wykluczenia stanowi powierzchnię do przeprowadzenia migracji. Jednak test ten jest trudny do dostosowania lub dostosowania 10, a w przypadku niektórych zastosowań technika ta może być również zbyt kosztowna.
W przeciwieństwie do testów scratch i ich pochodnych, testy migracji trans-well (lub testy komory Boydena) oceniają migrację poprzez ilościowe określenie liczby komórek, które przemieszczają się z jednej komory, przez mikroporowatą membranę filtracyjną, do komory zawierającej czynniki chemotaktyczne 8,11,12. Technika ta ma ograniczoną użyteczność w przypadku komórek przylegających, takich jak MSC, ponieważ po migracji przez porowatą błonę komórki przylegają do strony błony wystawionej na działanie czynników chemotaktycznych i mogą być trudne do dokładnego określenia ilościowego. Chociaż test jest w stanie zbadać niektóre trójwymiarowe wzorce migracji, ograniczone typy komórek, dla których jest w stanie dokładnie określić ilościowo migrację komórek, ograniczają jego użyteczność 10. Inną alternatywą dla testów zarysowania jest matryca mikrofilarowa, która mierzy ruchliwość komórek w przestrzeni trójwymiarowej, wykorzystując zdolność komórek do deformacji i migracji do macierzy jako substytutu. Elastomery polidimetyliloksanu (PDMS) utwardzone na precyzyjnej formie i poddane działaniu ozonu i fibronektyny wytwarzają jednorodne i nieulegające degradacji mikrośrodowisko. Odstępy między mikrofilarami można również zmieniać w zależności od potrzeb, aby ocenić zdolność komórek do wejścia do tablicy 4. Forma jest tworzona przez głębokie reaktywne trawienie jonowe płytek krzemowych w celu stworzenia ujemnej wersji tablicy 13 o wysokim współczynniku proporcji. Chociaż test jest wzmocniony przez możliwość dostosowania, możliwość modelowania trójwymiarowej migracji i analizę poprzez bezpośrednią wizualizację migrujących komórek, trudności w tworzeniu macierzy mikrofilarów ekonomicznie utrudniają jego powszechne stosowanie.
Zoptymalizowany test zadrapań opisany w tym protokole zapewnia efektywną i opłacalną metodę tworzenia spójnych rys, które mogą być analizowane za pomocą swobodnie dostępnego oprogramowania. Zamiast prostych pomiarów szerokości wykonywanych w poprzek rysy przed i po migracji komórek, oprogramowanie umożliwia użytkownikowi określenie całkowitych obszarów zarysowania przed i po migracji. Ten postęp ogranicza kwestię prób określenia, gdzie należy wykonać pomiary szerokości zadrapania i czy szerokość zadrapania jest jednolita na całej jego długości. Ponadto omówiono staranną optymalizację liczby komórek, zbiegania się komórek oraz rodzaju i stopnia uszkodzeń zadanych komórkom w celu dalszej optymalizacji testu.