$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Ток в пробирке клеток на основе анализов являются двухмерными (2D). Эта конфигурация не является естественным для клеток млекопитающих и , следовательно, не является физиологически отношение 1; клетки показывают разнообразие форм, размеров и гетерогенных фенотипов. Они представляют собой дополнительные серьезные ограничения при применении к скрининговых приложений, таких как неупорядоченного распределения в плоскости и экстремальных фенотипов клеточных органелл (стрессовых волокон, в частности). Это особенно важно в клинических исследованиях для тестирования на наркотики, где тратятся высокие бюджеты каждый год. Большинство из этих препаратов, хотя терпеть неудачу при применении к модели на животных из-за искусственного 2D условиях культивирования на ранних стадиях скрининга лекарственных средств. Кроме того, с помощью этого подхода, специфические клеточные органеллы могут не быть должным образом визуализировать, такие как cytokinetic актомиозиновом кольца во время клеточного митоза, и как правило, структуры, которые развиваются в плоскости, перпендикулярной к плоскости наблюдения. Некоторыеновые 2D анализы были предложены для того , чтобы преодолеть вышеупомянутые недостатки и важные идеи по организации цитоскелета были обнаружены 2,3. Тем не менее, эти анализы до сих пор представляют одно серьезное ограничение: клетки показывают очень распространенное фенотип , в отличие от того , что наблюдается в естественных условиях, где клетки , присутствующие 3D - архитектуру. Эти артефакты , связанные с методом культивирования может вызвать не-физиологические особенности , такие как расширенные стрессовые волокна 1,4,5.
Трехмерные анализы клеточных культур обеспечивают множество преимуществ по сравнению с 2D - среды 6,7. Они являются физиологически более актуальной, и результаты поэтому имеет смысл. В качестве примера, клетки , встроенные в гидрогели показывают 3D-подобные структуры , но их морфологию отличаются от одной клетки к другой 8,9. Тем не менее, их морфологию отличаются от одной клетки к другой, что затрудняет скрининговые приложений. Альтернативной стратегией является внедрение единогоКлетки в микроизготовленном полости 10,11. Положение клеток, форма, полярность и внутренняя организация ячейка может затем стать нормализуется. Помимо обеспечения 3D-архитектуры , как к клеткам, микрорезонаторах также позволяет скрининговых исследований с высоким содержанием 10,12-14; отдельные клетки можно заказать в микрочипов и клеточных органелл и их эволюции можно наблюдать параллельно. Эта закономерность дает хорошую статистику с низким числом клеток и улучшению временных / пространственным разрешением. Полезные соединения легче идентифицировать достоверно.
В данном исследовании мы покажем изготовление и применение нового 3D-как системы с одной клетки культуры для высокопроизводительных контента скрининга приложений 10,12,13. Устройство состоит из массива эластомерных микрорезонаторах (10 5 полостей / см 2), придуманное 'eggcups' (ЕК). Размеры и общий объем ЕС в этой работе оптимизированы для типичного объема отдельных NIH3T3 и HeLa клетокво время клеточного деления. Морфология полостей - цилиндрической - выбирается так, чтобы правильно сориентировать формы клеток для визуализации активных процессов. Реплика литье используется для шаблона массив ЕС на тонкую полидиметилсилоксана (PDMS) слоя приклеена на стекло покровное 15,16. Клетки вводятся в ЕС центрифугированием. Мы сообщаем о наблюдении и нормализации клеточных органелл (актиновых стрессовых волокон, аппарат Гольджи и ядро) в 3D (ЕС) по сравнению с теми же клетками на 2D (плоских) поверхностей. Мы также сообщаем о наблюдении активных динамических процессов , таких как закрытие cytokinetic актомиозинового кольца во время клеточного митоза 17. Наконец, мы показываем результаты этой методологии на других системах с жесткими стенками, такими как многообещающий дрожжей, делящихся дрожжей и C. Элеганс эмбрионов что подтверждает применимость нашей методики к широкому спектру модельных систем.
Далее мы представляем подробный и исчерпывающий рrotocol для того, чтобы изготовить и применить 'eggcups' для 3D микротехнологий. Наш подход прост и не нуждается в чистой комнате. Мы ожидаем, что эта новая методика будет особенно интересен для скрининга лекарственных средств анализов и персонализированной медицины, в замене чашек Петри. И, наконец, наше устройство будет полезно для изучения распределения клеток реакций на внешние раздражители, например , при раке 18 или в области фундаментальных исследований 19.