W tym badaniu prezentujemy protokół różnicowania nerwowych komórek macierzystych i progenitorowych (NPC) indukowanych wyłącznie przez stymulację impulsami prądu stałego (DC) w systemie mikroprzepływowym.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
W tym badaniu prezentujemy protokół różnicowania nerwowych komórek macierzystych i progenitorowych (NPC) indukowanych wyłącznie przez stymulację impulsami prądu stałego (DC) w systemie mikroprzepływowym.
Fizjologiczne pola elektryczne (EF) odgrywają istotną rolę w migracji, różnicowaniu, podziale i śmierci komórek. W artykule opisano mikroprzepływowy system hodowli komórek, który został wykorzystany do długoterminowego badania różnicowania komórek przy użyciu mikroskopii. System mikroprzepływowy składa się z następujących głównych elementów: optycznie przezroczystego układu elektrotaktycznego, przezroczystej grzałki tlenku indu i cyny (ITO), pompy do napełniania pożywki hodowlanej, zasilacza elektrycznego, wzmacniacza mocy wysokiej częstotliwości, multipleksera EF, programowalnego stopnia z napędem silnikowym X-Y-Z oraz mikroskopu z odwróconym kontrastem fazowym wyposażonego w kamerę cyfrową. System mikroprzepływowy jest korzystny w upraszczaniu ogólnej konfiguracji eksperymentalnej, a co za tym idzie, zużycia odczynnika i próbki. Praca ta polega na różnicowaniu nerwowych komórek macierzystych i progenitorowych (NPC) indukowanych stymulacją impulsami prądu stałego (DC). W pożywce podtrzymującej komórki macierzyste mysie NPC (mNPC) różnicowały się w neurony, astrocyty i oligodendrocyty po stymulacji impulsem DC. Wyniki sugerują, że proste leczenie impulsem prądu stałego może kontrolować los mNPC i może być wykorzystane do opracowania strategii terapeutycznych w zaburzeniach układu nerwowego. System może być używany do hodowli komórkowych w wielu kanałach, do długotrwałej stymulacji EF, do obserwacji morfologicznej komórek oraz do automatycznej akwizycji obrazów poklatkowych. Ten układ mikroprzepływowy nie tylko skraca wymagany czas eksperymentu, ale także zwiększa dokładność kontroli nad mikrośrodowiskiem.
Neuronalne komórki prekursorowe (NPC, znane również jako nerwowe komórki macierzyste i progenitorowe) mogą być obiecującym kandydatem do neurodegeneracyjnej strategii terapeutycznej1. Niezróżnicowane NPC mają zdolność do samoodnawiania, wielomoc i zdolność proliferacji2,3. Poprzednie badanie wykazało, że macierz zewnątrzkomórkowa i mediatory molekularne regulują różnicowanie NPC. Naskórkowy czynnik wzrostu (EGF) i podstawowy czynnik wzrostu fibroblastów (bFGF) promują proliferację NPC, utrzymując w ten sposób stan niezróżnicowany4.
Poprzednie badania wykazały, że stymulacja elektryczna może regulować czynności fizjologiczne komórki, takie jak podział5, migration6,7,8, differentiation1,9,10, oraz śmierć komórki11. Pola elektryczne (EF) odgrywają istotną rolę w rozwoju i regeneracji ośrodkowego układu nerwowego12,13,14. Od 2009 do 2019 roku laboratorium to badało odpowiedzi komórkowe na zastosowanie EF w systemie mikroprzepływowym1,6,7,8,15,16,17. Wielokanałowy, optycznie przezroczysty chip elektrotaktyczny (MOE) został zaprojektowany tak, aby nadawał się do barwienia immunofluorescencyjnego w mikroskopii konfokalnej. Chip charakteryzował się wysoką przezroczystością optyczną i dobrą trwałością oraz pozwalał na jednoczesne przeprowadzenie trzech niezależnych eksperymentów stymulacyjnych i kilku warunków barwienia immunologicznego w jednym badaniu. System mikroprzepływowy jest korzystny w upraszczaniu ogólnej konfiguracji eksperymentalnej, a co za tym idzie, zużycia odczynnika i próbki. W artykule opisano rozwój mikroprzepływowego systemu hodowli komórek, który został wykorzystany do długoterminowego badania różnicowania komórek.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Projektowanie i wykonanie chipa MOE
2. Powlekanie poli-L-lizyną (PLL) podłoża w obszarach hodowli komórkowej
).
).3. Przygotowanie sieci mostków solnych
i Rysunek 4B-
).
).4. Przygotowanie mNPC
).5. Konfiguracja systemu mikroprzepływowego do stymulacji impulsami DC (Rysunek 6)
6. Analizy immunofluorescencyjne mNPC po stymulacji impulsowym prądem stałym
UWAGA: Na tym etapie cały odczynnik jest pompowany przez wlot medium przy użyciu pompy strzykawkowej.
7. Analiza obrazów i przetwarzanie danych
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Szczegółowa konfiguracja chipa MOE została przedstawiona na Ryc. 1. Chip mikrofluidyczny zapewnia korzystne rozwiązanie w celu zmniejszenia rozmiaru zestawu doświadczalnego, objętości próbek oraz objętości odczynników. Chip MOE został zaprojektowany tak, aby umożliwić jednoczesne przeprowadzenie trzech niezależnych eksperymentów stymulacji EF oraz kilku warunków immunobarwienia w ramach jednego badania (Ryc. 3). Ponadto chip MOE,...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Podczas wytwarzania chipa MOE adaptery są mocowane do warstwy 1 chipa MOE za pomocą szybko działającego kleju cyjanoakrylowego. Klej nakłada się na 4 rogi adapterów, a następnie równomiernie dociska się do adapterów. Należy unikać nadmiaru kleju, aby zapewnić całkowitą polimeryzację kleju. Ponadto gotowy zespół chipów MOE jest inkubowany w komorze próżniowej. Ten krok pomaga usunąć pęcherzyki między warstwą PMMA, taśmą dwustronną i szkłem nakrywkowym.
Wybór materiału elektrody opiera się na fa...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Autorzy dziękują profesorowi Tang K. Tang, Institute of Biomedical Sciences, Academia Sinica, za pomoc w dostarczeniu mysich nerwowych komórek macierzystych i progenitorowych (mNPC). Autorzy dziękują również profesorowi Tang K. Tangowi i pani Ying-Shan Lee za ich cenną dyskusję na temat różnicowania mNPC.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Podłoża PMMA 1 mm (warstwy 1-3) | BHT | K2R20 | Polimetakrylan metylu (PMMA), http://www.bothharvest.com/zh-tw/product-421076/Optical-PMMA-Non-Coated-BHT-K2Rxx-xx=-thickness-choices.html |
| 15 ml plastikowa tuba | Protech Technology Enterprise Co., Ltd | CT-15-PL-TW | Stożkowa rurka z dnem z nakrętką, zmontowana, wstępnie sterylizowana |
| strzykawka 3 ml | TERUMO | DVR-3413 | Strzykawki doustne 3 ml, bez igły |
| mm klasy optycznej PMMA (warstwa 5) | CHI MEI Corporation | ACRYPOLY PMMA Arkusz | Klasa optyczna PMMA |
| 3-drożny kran | NIPRO | NCN-3L | Sterylna jednorazowa strzykawka 3-drożna |
| 5 ml | TERUMO | DVR-3410 | ml strzykawka doustna, bez igły |
| Adapter | Dong Zhong Co., Ltd. | Dostosowany | adapter PMMA |
| Agaroza | Sigma-Aldrich | A9414 | Agaroza, niska temperatura żelowania |
| Wzmacniacz | A.A. Lab Systems Ltd | A-304 | Wzmacniacz wysokiego napięcia |
| Oprogramowanie AutoCAD | Autodesk | Wersja edukacyjna | Szkic |
| suplementu B-27 | Gibco | 12587-010 | B-27 suplement (50x), bez witaminy A |
| Podstawowy czynnik wzrostu fibroblastów (bFGF) | Peprotech | AF-100-18B | Nazywany również rekombinowanym ludzkim FGF-basic |
| Czarna gumowa zatyczka | TERUMO | DVR-3413 | Ze strzykawek doustnych 3 ml, bez igły |
| Albumina surowicy bydlęcej (BSA) | Sigma-Aldrich | B4287 | Odczynnik blokujący |
| Wirówka | HSIANGTAI | CV2060 | Wirówka |
| CO2 traser laserowy | Laser Tools and Technics Corp. | ILS-II Zakupiony | od http://www.lttcorp.com/index.htm |
| Łącznik stożkowy | IDEX Health & Science | F-120X | Jednoczęściowy stożek 10-32 dokręcany palcem, do adaptera 1/16" OD naturalnego |
| stożka-Luer | IDEX Zdrowie & Science | P-659 | Luer Adapter 10-32 żeński na żeński Luer, |
| konfokalny mikroskop fluorescencyjny | Leica Microsystems | TCS SP5 | Instrukcja obsługi Leica TCS SP5, http://www3.unifr.ch/bioimage/wp-content/uploads/2013/10/User-Manual_TCS_SP5_V02_EN.pdf |
| Aparat cyfrowy | OLYMPUS | E-330 | Automatyczna akwizycja zdjęć poklatkowych |
| Oscyloskop cyfrowy | Tektronix | TDS2024 | Mierz sygnały napięcia lub prądu w czasie w obwodzie elektronicznym lub komponencie, aby wyświetlić amplitudę i częstotliwość. |
| Taśma dwustronna | 3M | PET 8018 | Zakupiony od http://en.thd.com.tw/ |
| Dulbecco" s zmodyfikowany Orzeł" s podłoże / mieszanka składników odżywczych szynki F-12 (DMEM / F12) | Gibco | 12400024 | DMEM / F-12, proszek, HEPES |
| Sól fizjologiczna buforowana fosforanami Dulbecco (DPBS) | Gibco | 21600010 | DPBS, proszek, bez wapnia, bez magnezu |
| Multiplekser | EF Asiatic Sky Co., Ltd. | Dostosowane | Monitoruj i kontroluj prąd elektryczny w poszczególnych kanałach |
| Naskórkowy czynnik wzrostu (EGF) | Peprotech | AF-100-15 | Zwany również rekombinowanym ludzkim EGF |
| Szybko działający klej cyjanoakrylowy | 3M | 7004T | Wytrzymałość kleju błyskawicznego (płyn) |
| Łącznik z płaskim dnem | IDEX Zdrowie & Science | P-206 | Nakrętka męska bezkołnierzowa Delrin, 1/4-28 płaska denna, do 1/16" OD niebieski |
| Generator funkcyjny | Agilent Technologies | 33120A Wysokowydajny | 15 MHz syntetyzowany Generator funkcji z wbudowaną funkcją arbitralnego kształtu fali |
| Kozioł anty-mysi IgG H& L (Alexa Fluor 488) | Abcam | ab150117 | Kozia anty-mysia IgG H& L (Alexa Fluor 488) wstępnie zaadsorbowany |
| kozioł anty-króliczy IgG H& L (Alexa Fluor 555) | Abcam | ab150086 | Kozie przeciwciało poliklonalne drugorzędowe przeciwko króliczej IgG - H& L (Alexa Fluor 555), wstępnie zaadsorbowany |
| Hoechst 33342 | Invitrogen | H3570 | Barwienie jądrowe |
| Oprogramowanie ImageJ | National Institutes of Health | 1.48v | Analizuj obrazy fluorescencyjne |
| Ind– Puszka– szkło tlenkowe (ITO) | Merck | 300739 | Do grzejnika ITO |
| Mikroskop kontrastowy z odwróconymi fazami | OLYMPUS | CKX41 | Do obserwacji morfologii komórek |
| Termopara typu K | Tecpel | TPK-02A | Temperatura termopary |
| Adapter Luer | IDEX Zdrowie & Science | P618-01 | Adapter Luer żeński Luer na 1/4-28 męski polipropylenowy |
| strzykawka Luer lock | TERUMO | DVR-3413 | Do mostków solnych agarowych |
| Mysz anty-GFAP | eBioscience | 14-9892 | Marker astrocytów |
| Oligodendrocyty znacznik O4 przeciwciało | R& Systemy D | MAB1326 | Marker oligodendrocytów |
| Paraformaldehyd (PFA) | Mocowanie Sigma-Aldrich | P6148 | agent |
| Sól fizjologiczna buforowana fosforanami (PBS) | Basic Life | BL2651 | Roztwór myjący |
| Poli-L-Lizyna (PLL) | SIGMA | P4707 | Roztwór powlekający |
| Precyzyjne szkła nakrywkowe grubość Nr 1,5H | MARIENFELD | 107242 | https://www.marienfeld-superior.com/precision-cover-glasses-thickness-no-1-5h-tol-5-m.html |
| Programowalny zmotoryzowany stolik X-Y-Z | Tanlian Inc | Dostosowane | Zakupione od http://www.tanlian.tw/ndex.files/motort.htm |
| Proporcjonalne– całka– regulator pochodny (PID) | Toho Electronics | TTM-J4-R-AB | Regulator temperatury |
| Rurka PTFE | Professional Plastics Inc. Oddział na Tajwanie | Średnica zewnętrzna 1/16 cala | Biała półprzezroczysta rurka PTFE |
| Królik anty-Tuj1 | Abcam | ab18207 | Marker neuron |
| Pompa strzykawkowa | New Era Systems Inc | NE-1000 | NE-1000 programowalna pojedyncza pompa strzykawkowa |
| Detergent TFD4 | FRANKLAB | TFD4 | Środek do czyszczenia szkła nakrywkowego |
| Klej termiczny | Kuan-MIN Tech Co. | Dostosowane | Zakupione od http://kmtco.com.tw/ |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | Roztwór przepuszczalny |
| Myjka ultradźwiękowa | LEO | LEO-300S | Ultradźwiękowa myjka sterykalna |
| Komora próżniowa | DENG YNG INSTRUMENTS CO., Ltd. | DOV-30 | Suszarka próżniowa |
| Biała wtyczka doszczelna | IDEX Zdrowie & Science | P-316 | 1/4-28 Płasko-Dno, https://www.idex-hs.com/store/fluidics/fluidic-connections/plug-teflonr-pfa-1-4-28-flat-bottom.html |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.