Ten protokół szczegółowo opisuje konfigurowalną metodę pomiaru migracji komórek w odpowiedzi na chemoatraktanty, które mogą być również użyte do określenia szybkości dyfuzji leku z matrycy polimerowej.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Ten protokół szczegółowo opisuje konfigurowalną metodę pomiaru migracji komórek w odpowiedzi na chemoatraktanty, które mogą być również użyte do określenia szybkości dyfuzji leku z matrycy polimerowej.
Migracja komórek jest istotną częścią odpowiedzi immunologicznej, wzrostu i gojenia się ran. Migracja komórek to złożony proces, który obejmuje interakcje między komórkami, macierzą zewnątrzkomórkową oraz rozpuszczalnymi i nierozpuszczalnymi czynnikami chemicznymi (np. chemoatraktantami). Standardowe metody pomiaru migracji komórek, takie jak test z komorą Boydena, działają poprzez liczenie komórek po obu stronach dzielnika. Techniki te są łatwe w użyciu; Oferują jednak niewielką modyfikację geometryczną dla różnych zastosowań. W przeciwieństwie do tego, urządzenia mikroprzepływowe mogą być używane do obserwacji migracji komórek z konfigurowalnymi gradientami stężeń rozpuszczalnych czynników1,2. Jednak metody wykonywania testów opartych na mikrofluidyce mogą być trudne do nauczenia.
Tutaj opisujemy prostą metodę tworzenia komór do hodowli komórkowych w celu pomiaru migracji komórek w odpowiedzi na gradienty stężeń chemicznych. Nasza metoda komory migracji komórek może tworzyć różne liniowe gradienty stężeń w celu badania migracji komórek do różnych zastosowań. Ta metoda jest stosunkowo łatwa w użyciu i jest zwykle wykonywana przez studentów studiów licencjackich.
Komora mikrokanałowa została utworzona poprzez umieszczenie akrylowej wkładki w kształcie końcowej komory mikrokanałowej w szalce Petriego. Następnie poli(dimetylosiloksan) (PDMS) wylano na wierzch wkładki. Pozostawiono PDMS do stwardnienia, a następnie usunięto wkładkę. Pozwoliło to na tworzenie studni w dowolnym pożądanym kształcie i rozmiarze. Komórki mogą być następnie dodawane do komory mikrokanałowej, a środki rozpuszczalne mogą być dodawane do jednej z studzienek poprzez namoczenie bloku agarozy w żądanym środku. Blok agarozy dodaje się do jednej z studzienek i można wykonać zdjęcia poklatkowe komory mikrokanałowej w celu ilościowego określenia migracji komórek. Warianty tej metody można tworzyć dla danej aplikacji, dzięki czemu metoda ta jest wysoce konfigurowalna.
Aby mogły zaistnieć kluczowe procesy, takie jak gojenie się ran, reakcje immunologiczne i rozwój embrionalny, musi nastąpić migracja komórek. Migracja komórek obejmuje interakcję między komórkami a sąsiednimi komórkami, macierzą zewnątrzkomórkową i rozpuszczalnymi sygnałami chemicznymi (atraktantami lub repelentami). Na przykład w procesie gojenia się ran fibroblasty odgrywają integralną rolę w fibrogenezie i kurczeniu się ran, gdzie komórki są rekrutowane do miejsca urazu w celu syntezy kolagenu w celu utworzenia macierzy zewnątrzkomórkowej3. Zbadano liczne mechanizmy stojące za migracją fibroblastów do miejsca rany, w tym różne czynniki mechaniczne, fizyczne, elektryczne i chemotaktyczne4. Fibroblasty szczególnie dobrze reagują na różne gradienty stężeń czynników wzrostu. Te różne czynniki wzrostu współpracują ze sobą, aby zoptymalizować regenerację tkanek5. Obserwując odpowiedź chemotaktyczną fibroblastów na stężenia czynnika wzrostu, można badać wzorzec kierunkowej migracji fibroblastów i sposób, w jaki orientują się one wokół przeszkód fizycznych, aby dotrzeć do celu. Dlatego celem tego badania było po pierwsze opracowanie systemu, w którym wzrost fibroblastów mógłby być śledzony pod kierunkiem barier fizycznych, a po drugie modelowanie wzrostu fibroblastów podczas ich poruszania się w systemie.
Obecnie, test komorowy Boydena jest najczęściej używanym systemem do pomiaru migracji komórek6. Komora Boydena składa się z dwukomorowej płytki wielodołkowej, z której każda może zawierać pożywkę z chemoatraktantami lub bez7. Membrana filtracyjna zapewnia porowaty interfejs między dwiema komorami w każdej studni; Tworzy to barierę, przez którą komórki nie mogą przejść, chyba że odbywa się to przez aktywną migrację. Zazwyczaj w komorze Boydena do dolnej komory dodaje się chemoatraktant, a system może się zrównoważyć, tworząc gradient między górnym i dolnym dołkiem4. Jednym z problemów związanych z testem w komorze Boydena jest to, że strome gradienty tworzą się wzdłuż jednej osi prostopadłej do powierzchni membrany. Powoduje to, że różnica w stężeniu chemoatraktantu między górnym i dolnym dołkiem jest niższa niż pierwotnie oczekiwano. Ze względu na to ograniczenie, test w komorze Boydena utrudnia skorelowanie określonych odpowiedzi komórek z określonymi cechami gradientu, takimi jak nachylenie i różnica stężeń. Bez tych pomiarów trudno jest badać wielogradientową integrację sygnału.
Aby rozwiązać niektóre z ograniczeń tradycyjnego testu komorowego Boydena, opracowano testy mikroprzepływowe, które tworzą konfigurowalne gradienty stężeń1. Standardowe metody tworzenia układów mikroprzepływowych wymagają pomieszczeń czystych dla technik litograficznych. Techniki te mogą być trudne do nauczenia, zwłaszcza w standardowych warunkach klasowych. W związku z tym zaprojektowaliśmy system komorowy do pomiaru migracji komórek, który można wykonać bez użycia pomieszczenia czystego. Korzystając z naszego systemu, studzienki testowe można dostosować do preferowanego rozmiaru i można uzyskać liniowy gradient stężenia o niestandardowym nachyleniu. Pozwala to na dokładny pomiar chemotaksji od ruchu losowego. Konstrukcja jest niedrogim i łatwym w użyciu systemem do modelowania wzrostu komórek w odpowiedzi na różne bodźce chemiczne.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Wykonanie komory z mikrokanałami w celu utworzenia gradientu stężeń

Rysunek 1: Reprezentacja w systemie wspomagania projektowania komputerowego (CAD) komory mikrokanałowej. Na obrazie przedstawiono rysunek CAD akrylowej wkładki niezbędnej do stworzenia komory mikrokanałowej. 1A) Widok z góry rysunku CAD, 1B) Widok z boku rysunku CAD z wymiarami w calach, 1C) Widok z góry rysunku CAD z wymiarami w calach Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.
2. Wysiewanie komórek do komory mikrokanałowej
3. Bloki agarozy nasączone dekstranem
4. Time-lapse dyfuzji dekstranu w celu oceny gradientu stężeń czynnika rozpuszczalnego
5. Time-lapse wzrostu komórek
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Rycina 2 przedstawia ruch czoła komórek przez kanał w odpowiedzi na gradient płodowej surowicy bydlęcej umieszczony na przeciwległym końcu kanału względem miejsca wysiania komórek. Czoło komórek pokazano w 48 h (Rycina 2A), 72 h (Rycina 2B), 96 h (Rycina 2C) i 120 h (Rycina 2D) po wysianiu. Ruch czoła komórek śledzono za pomocą tych obrazów time-lapse, a dystans migracji i tempo wzrostu obliczono za pomoc...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Nasza komora mikrokanałowa może być wykorzystywana do wielu celów, w tym do określania szybkości migracji komórek w odpowiedzi na czynniki wzrostu i chemoatraktanty oraz pomiaru szybkości dyfuzji leku z matrycy polimerowej. Możliwe jest wykorzystanie naszej komory mikrokanałowej do hodowli komórek i umieszczenia chemoatraktantu na jednym końcu komory. Komórki rosną w odpowiedzi na chemoatraktant, a migrację komórek można określić ilościowo, wykonując zdjęcia poklatkowe, które można analizować w celu określenia szybkości ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Autorzy dziękują programowi Creative Inquiry Uniwersytetu Clemson oraz CBET1254609 NSF za zapewnienie finansowania tego projektu.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Sylgard 184 Zestaw elastomerów silikonowych | Sigma-Aldrich | 761036 | 2-częściowy zestaw z poli(dimetylosiloksanem) zawierający bazę z elastomeru silikonowego i utwardzacz z elastomeru silikonowego |
| Arkusze akrylowe | US Plastic | 44200 | |
| Jednorazowe szalki Petriego | Sokół | 25373-041 | |
| Izotiocyjanian fluoresceiny– dekstran | Sigma-Aldrich | FD20s-100MG | |
| Agaroza, typ I, niska EEO | Sigma-Aldrich | A6013-100G | |
| Zmodyfikowany Eagle's Medium firmy Dulbecco | Fisher Scientific | 11965092 | Składniki pożywki komórkowej |
| Surowica bydlęca | płodu Fisher Scientific | 16000036 | Składniki pożywki komórkowej |
| Penicylina-streptomycyna | Fisher Scientific | 15140148 | Składniki pożywki komórkowej |
| Sól fizjologiczna buforowana fosforanami (PBS) | Fisher Scientific | BP24384 | |
| EVOS XL System obrazowania komórek | Thermo Fisher Scientific | AME3300 | Przyrząd służący do wykonywania zdjęć poklatkowych |
| Versa Laser | Universal Laser Systems, Inc. | Numer modelu VLS2.30 | Wycinarka laserowa służąca do cięcia tworzyw sztucznych |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.