Measuring Global Cellular Matrix Metalloproteinase and Metabolic Activity in 3D Hydrogels

Abdulaziz S. Fakhouri; Jennifer L. Leight

doi:10.3791/59123

Pomiar globalnej metaloproteinazy macierzy komórkowej i aktywności metabolicznej w hydrożelach 3D

JoVE Journal
Bioengineering

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Journal Bioengineering

Measuring Global Cellular Matrix Metalloproteinase and Metabolic Activity in 3D Hydrogels

Pomiar globalnej metaloproteinazy macierzy komórkowej i aktywności metabolicznej w hydrożelach 3D

Full Text

7,977 Views

07:39 min

January 22, 2019

DOI: 10.3791/59123-v

Abdulaziz S. Fakhouri^1,2,3, Jennifer L. Leight^1,2

¹Department of Biomedical Engineering,The Ohio State University, ²The Ohio State University Comprehensive Cancer Center,Arthur G. James Cancer Hospital and Richard J. Solove Research Institute, ³Biomedical Technology Department,King Saud University

Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This protocol presents a method for encapsulating and culturing cells in poly(ethylene glycol) (PEG) hydrogels that are functionalized with a fluorogenic matrix metalloproteinase (MMP)-degradable peptide. It allows for the direct measurement of cellular MMP and metabolic activity using a standard microplate reader.

Key Study Components

Area of Science

Cell culture
Biomaterials
Fluorescent sensing

Background

3D culture complicates the measurement of cellular function.
This protocol facilitates measurement without extensive sample processing.
It supports high throughput drug screening applications.
Fluorescent sensors can be swapped to measure different proteases or cell functions.

Purpose of Study

To enable the measurement of cellular and somatic activity in 3D cultures.
To streamline experimental processes by minimizing time cells are in suspension.
To provide a versatile platform for various applications in cell biology.

Methods Used

Preparation of assay media with specific components.
Encapsulation of cells in PEG hydrogels.
Use of a standard microplate reader for measurements.
Careful planning and setup of experiments to ensure accuracy.

Main Results

Successful measurement of cellular MMP and metabolic activity.
Demonstration of the protocol's applicability in high throughput screening.
Flexibility in sensor usage for various biological measurements.
Reduction in processing time for cell samples.

Conclusions

The protocol enhances the ability to study cellular functions in 3D cultures.
It opens new avenues for drug screening and cellular assays.
Future applications can be expanded with different sensors.

Frequently Asked Questions

What is the main advantage of using PEG hydrogels?

PEG hydrogels provide a supportive 3D environment for cell culture, allowing for better mimicry of in vivo conditions.

How does the fluorescent sensor work?

The fluorescent sensor detects specific cellular activities by emitting fluorescence in response to enzymatic activity.

Can this protocol be adapted for other types of cells?

Yes, the protocol can be modified to accommodate various cell types and experimental needs.

What are the key components of the assay media?

The assay media includes 1% charcoal stripped Fetal Bovine Serum, L-glutamine, penicillin, and streptomycin.

Is prior experience required to use this protocol?

While some experience in cell culture is beneficial, the protocol is designed to be accessible for researchers at various levels.

What types of applications can benefit from this protocol?

Applications include drug screening, cellular function studies, and protease activity measurement.

Tutaj przedstawiono protokół hermetyzacji i hodowli komórek w hydrożelach z poli(glikolu etylenowego) (PEG) funkcjonalizowanych peptydem degradowalnym przez metaloproteinazę o matrycy fluorogennej (MMP). Komórkowy MMP i aktywność metaboliczną mierzy się bezpośrednio z kultur hydrożelowych za pomocą standardowego czytnika mikropłytek.

Hodowla 3D utrudnia pomiar funkcji komórkowych przy użyciu standardowych testów biologicznych. Protokół ten umożliwia pomiar aktywności komórkowej i somatycznej bez dalszego przetwarzania próbki, przy użyciu czujnika fluorescencyjnego i standardowego czytnika mikropłytek. Protokół ten umożliwia szereg nowych zastosowań, w tym wysokoprzepustowe badania przesiewowe leków.

Dodatkowo czujnik fluorescencyjny można wymienić na inny czujnik w celu pomiaru innych proteaz lub funkcji komórek. Ważne jest, aby dokładnie zaplanować eksperyment z wyprzedzeniem, wykonać wszystkie obliczenia dotyczące przygotowania hydrożelu i ustawić wszystkie urządzenia i odczynniki, aby zminimalizować czas przebywania komórek w zawiesinie. Na początek przygotuj pożywkę testową z 1% pozbawioną węgla drzewnego płodowej surowicy bydlęcej, dwoma mM L-glutaminą, 10 jednostkami na ml penicyliny i 10 mikrogramami na ml streptomycyny.

View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos

Explore More Videos

Funkcja komórkowa hodowla 3D aktywność komórkowa aktywność metaboliczna czujnik fluorescencyjny wysokoprzepustowe badania przesiewowe leków preparat hydrożelowy komórki czerniaka A375 enkapsulacja trypsynizacja hemocytometr bufor PBS gęstość wysiewu polimeryzacja