Większość wiedzy na temat migracji komórek pochodzi z eksperymentów 2D1,2,3, które zwykle przeprowadza się na szklanej lub plastikowej powierzchni naczynia do hodowli/obrazowania. Jednak scenariusz fizjologiczny wymaga w większości przypadków mikrośrodowiska 3D, w którym macierz zewnątrzkomórkowa (ECM) odgrywa decydującą rolę. ECM nie tylko zapewnia strukturę 3D niezbędną do utrzymania prawidłowej morfologii komórki, ale także oferuje sygnały przetrwania lub wskazówki kierunkowe dla optymalnego funkcjonowania wielu komórek4,5 . Dlatego środowisko 3D jest wymagane, aby lepiej identyfikować funkcje i zachowanie komórek w środowisku lepiej odzwierciedlającym kontekst fizjologiczny.
W ludzkim ciele, większość komórek, zwłaszcza komórek odpornościowych, pełni swoje funkcje w scenariuszu 3D. Na przykład aktywowane limfocyty T patrolują tkanki w poszukiwaniu komórek docelowych, naiwne limfocyty T migrują przez węzły chłonne w poszukiwaniu pokrewnych komórek prezentujących antygen, podczas których tryb migracji i maszyneria są przystosowane do odpowiedniego środowiska zewnątrzkomórkowego3,6,7. Żel kolagenowy 3D jest szeroko stosowany jako dobrze znany i dobrze scharakteryzowany system hodowli komórek 3D8,9,10. Nasze poprzednie badania pokazują, że pierwotne ludzkie limfocyty są wysoce mobilne i migrują ze średnią prędkością około 4,8 μm/min w 0,25% 11. Rearanżacja cytoszkieletu odgrywa kluczową rolę w migracji komórek12. Coraz więcej dowodów wskazuje, że limfocyty nie stosują tylko jednego trybu migracji, ale mogą przełączać się między pewnymi zachowaniami migracyjnymi w zależności od lokalizacji, mikrośrodowiska, cytokin, gradientów chemotaktycznych i sygnałów zewnątrzkomórkowych, które dostrajają zachowanie migracyjne na różne sposoby 3.
Aby wiarygodnie analizować funkcje i zachowanie komórek odpornościowych, na przykład migrację, tworzenie wypukłości lub transport pęcherzykowy, bardzo korzystne jest możliwość pozyskiwania obrazów w stosunkowo dużych objętościach 3D w szybki i niezawodny sposób. W przypadku obrazowania 3D niedawno opracowana technologia mikroskopii z arkuszami świetlnymi (określana również jako mikroskopia oświetlenia jednopłaszczyznowego) oferuje zadowalające rozwiązanie13,14. Podczas akwizycji obrazowania generowany jest cienki statyczny arkusz światła w celu oświetlenia próbki. W ten sposób na płaszczyźnie ostrości duży obszar może być oświetlony jednocześnie bez wpływu na komórki poza płaszczyzną. Ta cecha umożliwia wysoką szybkość akwizycji przy drastycznie zmniejszonym wybielaniu i fotocytotoksyczności. W tym artykule opisujemy, jak wizualizować pierwotne ludzkie komórki odpornościowe za pomocą mikroskopii świetlnej oraz jak analizować migrację w scenariuszu 3D.