В этом докладе описывается микрофлюидный чип-метод для создания эксперимента на одной культуре клеток, в котором может быть достигнут высокоэффективный спаривание и микроскопический анализ нескольких одиночных клеток.
Методическая статья
В этом докладе описывается микрофлюидный чип-метод для создания эксперимента на одной культуре клеток, в котором может быть достигнут высокоэффективный спаривание и микроскопический анализ нескольких одиночных клеток.
Клеточная ко-культура анализы были широко использованы для изучения клеточных взаимодействий между различными типами клеток, чтобы лучше понять биологию заболеваний, включая рак. Однако прояснить сложный механизм межклеточного взаимодействия в высокоразногенных популяциях клеток с помощью обычных систем совместной культуры сложно, поскольку неоднородность клеточной субпопуляции затушевывается средними значениями; обычные системы совместной культуры могут использоваться только для описания сигнала популяции, но неспособны отслеживать поведение отдельных клеток. Кроме того, обычные одноклеточные экспериментальные методы имеют низкую эффективность в манипуляции ячейками из-за распределения Пуассона. Микрофабрикаты устройства являются новой технологией для одноклеточных исследований, потому что они могут точно манипулировать одиночными клетками с высокой пропускной мощностью и могут уменьшить потребление образцов и реагентов. Здесь мы описываем концепцию и применение микрофлюидного чипа для нескольких одноклеточных кокультур. Чип может эффективно захватывать несколько типов одиночных ячеек в культурной камере (46%) и имеет достаточное пространство культуры, полезное для изучения поведения клеток (например, миграция, пролиферация и т.д.) при взаимодействии клеток на одноклеточном уровне. Лимфатические эндотелиальные клетки и оральные плоскоклеточные карциномы были использованы для выполнения одноклеточного эксперимента совместной культуры на микрофлюидной платформе для живых нескольких одноклеточных исследований взаимодействия.
Эффективный захват различных типов одиночных ячеек и обеспечение достаточного пространства культуры необходимы для экспериментов одноклеточной совместной культуры нескольких типов одиночных ячеек1. Ограничение разбавления является наиболее часто используемым методом подготовки одиночных ячеек для таких экспериментов, из-за низкой стоимости необходимого оборудования. Однако, из-за ограничения распределения Poisson, максимальная вероятность приобретения одной ячейки составляет всего 37%, что делает экспериментальную операцию трудоемкой и трудоемкой2. В отличие от этого, с помощью флуоресценции активированной сортировки клеток (FACS) может преодолеть ограничение распределения Пуассона для высокоэффективной подготовки одиночных ячеек3. Однако FACS может быть недоступен для некоторых лабораторий из-за дорогостоящих затрат на оборудование и техническое обслуживание. Микрофабрикаты устройства были недавно разработаны для одной ячейки захвата4, одноклеточных сопряжения5, и одноклеточных приложений культуры. Эти устройства являются выгодными на основе их способности точно манипулировать одиночными ячейками6,выполнять высокопроизводительные эксперименты, или уменьшить потребление образцов и реагентов. Тем не менее, выполнение одноклеточных экспериментов совместной культуры с несколькими типами клеток с текущими микрофлюидными устройствами по-прежнему является сложной задачей из-за ограничения распределения Пуассон1,7,8, или неспособность устройства для захвата более двух типов одиночных ячеек4,5,6,9,10.
Например, Yoon et al. сообщили о микрофлюидном устройстве для исследования взаимодействия клеток11. Это устройство использует вероятностный метод для сопряжения ячеек в одной камере. Тем не менее, он может достичь только сопряжения двух различных типов клеток из-за геометрических ограничений в структуре устройства. Другой доклад От Ли и др. продемонстрировали детерминированный метод захвата и сопряжения одиночных ячеек12. Это устройство повышает эффективность сопряжения с помощью детерминированного метода, но оно ограничено длительным временем работы, требуемым для сопряжения клеток. В частности, второй захват ячейки может быть выполнен только после того, как первая захваченная ячейка прикреплена к поверхности после 24 ч. Чжао и др. сообщили о микрофлепированном устройстве на основе капель для захвата двух типов одной ячейки13. Мы можем обнаружить, что микрофлюидное устройство на основе капель по-прежнему ограничено распределением Пуассона и может использоваться только на неподключенных клетках, и изменить культурное решение в процессе выращивания невозможно.
Ранее мы разработали микрофлюидный "гидродинамический челночный чип", который использует детерминированные гидродинамические силы для захвата нескольких типов одноклеточных в камеру культуры и может впоследствии выполнять эксперимент клеточной кокультуры для анализа поведение миграции отдельных клеток при взаимодействии клеток14. Гидродинамический челночный чип состоит из массивных наборов юнитов, каждый из которых содержит серпантинный объездной канал, место захвата и культурную камеру. Используя разницу в сопротивлении потока между серпантинным объездным каналом и культурной камерой, и специально разработанную процедуру работы, различные типы одиночных ячеек могут быть повторно захвачены в камеру культуры. Примечательно, что достаточное пространство камеры культуры может не только предотвратить промывку клетки во время захвата клеток, но и обеспечить достаточное пространство для клеток, чтобы распространяться, размножаться и мигрировать, что позволяет наблюдать живые одноклеточные взаимодействия. В этой статье мы сосредоточимся на производстве этого устройства и подробных протокольных шагах.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1. Изготовление вафельной формы с помощью мягкой литографии
ПРИМЕЧАНИЕ: Данные шаблона маски доступны в нашей предыдущей публикации14.
2. PDMS подготовки устройства для нескольких одноклеточных захвата
3. Подготовка одноклеточной подвески
ПРИМЕЧАНИЕ: Типы клеток включают лимфатические эндотелиальные клетки человека (LECs), клетки OSCC TW2.6, выражающие WNT5B-специфическую шРНК (WNT5B sh4) и контроль переносчиков (pLKO-GFP), которые были получены из нашего предыдущего исследования15. Пожалуйста, обратитесь к нашей предыдущей публикации для детальных шагов по выращиванию.
4. Несколько одноклеточных захвата и тройной одноклеточной культуры
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Устройство имеет трехслойную структуру, о чем свидетельствует поперечная фотография разреза устройства PDMS(рисунок 1A). Первый слой содержит узел захвата (6,0 мкм в ширину и 4,6 мкм в высоту), который соединяет культурную камеру и канал объезда. Разница в сопротивлении потока между культурной камерой и каналом обхода приводит к тому, что клетки впадают в положение захвата и заполняют вход в небольшой путь. После захвата ячейки в положении за...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Межклеточные взаимодействия различных клеток в микроокружении опухоли играют важную роль в прогрессировании опухоли17. Для того, чтобы понять механизм взаимодействия клеток, системы сокультуры используются в качестве общего аналитического метода. Однако несколько типов клеток и неоднородность самих клеток привели к экспериментальной сложности и аналитическим трудностям.
Гидродинамический челночный чип позволяет многократную одноклеточную загрузку в камере культуры детер...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих финансовых интересов.
Эта работа была поддержана грантом Министерства науки и техники (105-2628-E-400-001-MY2), а также докторской программой в области тканевой инженерии и регенеративной медицины, Национальным университетом Чунг-Синг и Национальными научно-исследовательскими институтами здравоохранения.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 3M Усовершенствованная полиолефиновая диагностическая микрофлюидная медицинская лента | 3M Company | 9795R | |
| Антибиотики | Biowest | L0014-100 | Глутамин-пенициллин-стрептомицин |
| AutoCAD программное обеспечение | Autodesk | AutoCAD LT 2011 | Артикул 057C1-74A111-1001 |
| CellTracke Blue CMAC Краситель | Invitrogen | C2110 | |
| CellTracker Зеленый CMFDA Краситель | Invitrogen | C7025 | |
| Обычный духовой шкаф | YEONG-SHIN компании | ovp45 | |
| Десикатор | Bel-Art Products | F42020-0000 | Компактный вакуумный эксикатор 190 мм белая основа |
| DiIC12(3) клеточная мембрана краситель | BD Biosciences | 354218 | Используется в качестве клеточного трекера |
| DMEM-F12 medium | Gibco | 11320-082 | |
| Среда для роста эндотелиальных клеток MV 2 | PromoCell | C-22022 | |
| Фетальная бычья сыворотка Hyclone | Thermo | SH30071.03HI | |
| Hamilton 700 series Стеклянный шприц ( 0,1 мл ) | Hamilton | 80630 | 100 µ L, Модель 710 RN SYR, Малый съемный NDL, 22s ga, 2 дюйма, тип 2 |
| Harris Uni-Core Puncher | Ted Pella Inc. | 15075 | с 1,5 мм с внутренним диаметром 1,5 мм |
| Harris Uni-Core Puncher | Ted Pella Inc. | 15071 | с внутренним диаметром |
| конфорки | 0,5 мм YOTEC компании | YS-300S | |
| Msak aligner | Deya Optronic CO. | A1K-5-MDA | |
| Кислородная плазма | NORDSON MARCH | AP-300 | |
| Плазменный очиститель | Nordson | AP-300 | Настольная система плазменной обработки |
| Полидиметилсилоксан (PDMS) Комплект | Dow corning | Sylgard 184 | |
| Поли-тетрафторэтен (ПТФЭ) | Ever Sharp Technology, Inc. | TFT-23T | внутренний диаметр, 0,51 мм; внешний диаметр, 0,82 мм |
| Съемная лента | 3M Company | Scotch Removable Tape 811 | |
| Силиконовая пластина | Eltech corperation | SPE0039 | |
| Spin coater | Synrex Co., Ltd. | SC-HMI 2" ~ 6" | |
| стереомикроскоп | Leica Microsystems | Leica E24 | |
| SU-8 10 негативный фоторезист | MicroChem | Y131259 | |
| SU-8 2 негативный фоторезист | MicroChem | Y131240 | |
| SU-8 2050 отрицательный фоторезист | MicroChem | Y111072 | |
| разработчик SU-8 | Grand Chemical Companies | GP5002-000000-72GC | Пропиленгликоль монометиловый эфир ацетата |
| Шприцевой насос | Гарвардский аппарат | 703007 | |
| трихлорсилана | Gelest, Inc | SIT8174.0 | Тридекафтор-1,1,2,2-тетрагидрооктил. Рискованный. Разъедает дыхательные пути, бурно реагирует с водой. |
| Раствор нейтрализатора трипсина | Gibco | R-002-100 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение