В этой статье недавно разработанный вкладыш, напечатанный на 3D-принтере, представлен в качестве модели совместной культуры и подтвержден путем изучения паракринной межклеточной связи между эндотелиальными клетками и кератиноцитами.
Методическая статья
В этой статье недавно разработанный вкладыш, напечатанный на 3D-принтере, представлен в качестве модели совместной культуры и подтвержден путем изучения паракринной межклеточной связи между эндотелиальными клетками и кератиноцитами.
Классический анализ непрямой коммуникации между различными типами клеток обуславливает необходимость использования кондиционированных сред. Более того, производство кондиционированных сред остается трудоемким и далеким от физиологических и патологических состояний. Несмотря на то, что несколько моделей кокультивирования коммерчески доступны, они по-прежнему ограничены специфическими анализами и в основном предназначены для двух типов клеток.
Здесь используются напечатанные на 3D-принтере вставки, совместимые с многочисленными функциональными анализами. Вкладыш позволяет разделить одну лунку 6-луночной пластины на четыре отсека. Можно установить широкий спектр комбинаций. Кроме того, в каждой стенке компартментов спроектированы окна таким образом, чтобы потенциальная межклеточная коммуникация между каждым компартментом была возможна в питательной среде в зависимости от объема. Например, паракринная межклеточная коммуникация может быть изучена между четырьмя типами клеток в монослое, в 3D (сфероиды) или путем объединения обоих. Кроме того, в один и тот же отсек можно поместить различные типы клеток в формате 2D или 3D (органоиды). Отсутствие дна во вставках, напечатанных на 3D-принтере, позволяет использовать обычные условия культивирования на пластине, возможное нанесение покрытия на пластину, содержащую вкладыш, и прямую визуализацию с помощью оптической микроскопии. Наличие нескольких компартментов дает возможность собирать различные типы клеток независимо друг от друга или использовать в каждом компартменте разные реагенты для экстракции РНК или белка. В данном исследовании представлена подробная методология использования нового вкладыша, напечатанного на 3D-принтере, в качестве системы совместного культивирования. Чтобы продемонстрировать некоторые возможности этой гибкой и простой модели, ранее опубликованные функциональные тесты клеточной коммуникации были выполнены в новых 3D-печатных вставках и продемонстрировали свою воспроизводимость. Напечатанные на 3D-принтере вставки и традиционная клеточная культура с использованием кондиционированных сред привели к аналогичным результатам. В заключение, напечатанная на 3D-принтере вставка, представляет собой простое устройство, которое может быть адаптировано к многочисленным моделям кокультур с адгезивными типами клеток.
In vivo клетки общаются друг с другом либо напрямую (контакт с клетками), либо опосредованно (путем секреции молекул). Для изучения клеточной коммуникации могут быть разработаны различные модели кокультур, такие как прямая кокультура (различные типы клеток находятся в прямом взаимодействии в одном и том же колодце) и компартментализированная кокультура (различные типы клеток находятся в непрямом взаимодействии в разных компартментах культуральной системы)1. Кроме того, кондиционированные среды могут быть использованы для систем совместного культивирования, где непрямое взаимодействие обеспечивается за счет того, что секретируемые молекулы, содержащиеся в кондиционированных средах эффекторного типа клеток, переносятся в клетку-ответчиктипа 1.
В случае исследований паракринной клеточной коммуникации непрямые системы кокультур предоставляют модели, которые в полной мере отражают клеточные взаимодействия in vivo. Были разработаны и коммерциализированы системы косвенного совместного культивирования, позволившие создать модели косвенной кокультуры 2,3. К сожалению, большинство косвенных систем совместного культивирования предусматривают только два отсека. Другие системы косвенного совместного культивирования предусматривают несколько компартментов, но они менее масштабируемы по сравнению с системой, представленной в настоящей рукописи. Некоторые из них не позволяют провести классическую визуализацию под микроскопом, и в них часто представлены специфические методы нанесения. В нескольких исследованиях паракринная связь между различными типами клеток исследуется с помощью моделиусловной среды 4,5,6,7. Это более простой способ исследования по сравнению с системами косвенной совместной культуры, поскольку он не требует установления конкретных методов или материалов1. С другой стороны, приготовление кондиционированных сред занимает много времени и позволяет получить информацию только об односторонней клеточной сигнализации (от эффектора к ответителю)1.
В данной работе предложен новый, простой способ исследования клеточной коммуникации. Позволяя комбинировать несколько типов клеток в прямом или косвенном взаимодействии, а также в 2D или 3D форматах, напечатанные вставки предоставляют множество преимуществ для простой настройки моделей совместного культивирования. Напечатанная на 3D-принтере вставка, адаптированная для установки в лунки 6-луночных планшетов, имеет круглую форму и позволяет разделить лунку на четыре отсека (два больших и два маленьких; Рисунок 1А). Напечатанные на 3D-принтере вставки характеризуются отсутствием дна. Таким образом, ячейки находятся в непосредственном контакте с пластиной, на которую ставится вкладыш. Кроме того, каждый отсек может быть покрыт независимо от других. Кроме того, поведение клеток можно легко проследить под оптическими микроскопами. Наличие коммуникационных окон в каждой стенке вставки позволяет добавлять в оптимальное время общую среду для проведения различных экспериментов по со-культуре. Для изучения прямой и/или косвенной связи между несколькими типами клеток могут быть выполнены многочисленные комбинации кокультивирования. Например, может быть спроектирована модель непрямой кокультуры между четырьмя различными типами клеток в монослое и/или в 3D (сфероиды). Комбинация моделей прямой и непрямой совместной культуры также может быть выполнена путем смешивания различных типов клеток в одном и том же компартменте. Влияние сложных структур (органоидов, тканевых эксплантов и т.д.) на различные типы клеток может быть еще одним примером моделей, которые могут быть созданы. Кроме того, напечатанные на 3D-принтере вкладыши совместимы с функциональными анализами клеточной биологии (пролиферация, миграция, образование псевдотрубок, дифференцировка и т. д.) и биохимическими тестами (выделение ДНК, РНК, белка, липидов и т. д.). Наконец, напечатанные на 3D-принтере вкладыши обеспечивают широкий спектр экспериментальных схем моделей кокультур с возможностью одновременного комбинирования различных анализов в одном эксперименте в разных отсеках.
Представлены некоторые возможности напечатанных на 3D-принтере вставок, чтобы проверить их в качестве быстрой и простой в использовании модели совместной культуры. По сравнению с ранее опубликованным исследованием, проведенным по коммуникации паракринных клеток, продемонстрирована способность напечатанных на 3D-принтере вставок быть ценной моделью кокультуры. Для оценки этого момента было проведено сравнение регуляции пролиферации и миграции эндотелиальных клеток кератиноцитами между напечатанной на 3D-принтере системой вкладышей и классической системой с использованием кондиционированных сред. Напечатанные на 3D-принтере вставки позволяют быстро получать результаты, аналогичные традиционным системам, использующим кондиционированные носители. Действительно, напечатанные на 3D-принтере вставки обеспечивают надежную модель для изучения клеточных взаимодействий в обоих направлениях без необходимости производства кондиционированных сред и с возможностью параллельного выполнения анализов пролиферации и миграции в одном и том же эксперименте.
В заключение в данной работе предлагается новая и готовая к использованию модель для изучения клеточной коммуникации. Совместимые со всеми типами адгезивных клеток, напечатанные на 3D-принтере вставки позволяют выполнять многочисленные комбинации кокультур, которые направлены на то, чтобы быть ближе к условиям in vivo .
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
ПРИМЕЧАНИЕ: 3D-вставки (Рисунок 1A) приобретаются в промышленных масштабах и печатаются с использованием фотополимерной смолы, биосовместимой с клеточными культурами и автоклавированием (см. Таблицу материалов). В этом разделе описан подробный протокол для создания модели совместной культуры с помощью вставок (см. рис. 1B). Также приведены некоторые примеры приложений.
1. Размещение стерилизованного вкладыша в 6-луночные планшеты
2. Покрытия, такие как поли-L-лизин или поли-HEMA (дополнительный этап)
ПРИМЕЧАНИЕ: В этом эксперименте покрытие не выполняется, и приведены шаги, информирующие о возможности нанесения покрытия на пластины.
3. Засев клеток
4. Реализация совместной культуры ( Рисунок 1Bd)
ПРИМЕЧАНИЕ: Реализация совместной культуры соответствует времени, когда добавляется общая среда. Добавление уникальной среды для всех типов клеток в различных компартментах обеспечивает возможность паракринной связи между клетками благодаря наличию коммуникационных окон (яйцевидных отверстий в стенках 3D-печатных вставок). Чтобы внедрить совместную культуру, выполните шаги 4.1-4.3.
5. Наблюдение за клетками, подсчет и выскабливание
6. Очистка вставок для вторичной переработки
7. Анализ пролиферации клеток - WST-1
8. Анализ миграции клеток - устройство с двумя миграционными камерами
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
В настоящей работе была описана оптимизированная система кокультур для получения устойчивых, надежных и значимых данных, сопоставимых с классическими методами, за счет использования условных сред. Напечатанные на 3D-принтере вставки имитируют условия микроокружения in vivo различных типов клеток при взаимодействии, преодолевая трудности и трудоемкое производство кондиционированных сред перед экспериментами. Ранее опубликованное исследование было проведено повторно для анализа косвенных взаимодействий между двумя...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Непрямая клеточная коммуникация обычно исследуется с использованием кондиционированных сред или устройств для совместной культивации. Подготовка условной среды занимает много времени на начальном этапе экспериментов, и этот метод ограничен односторонним анализом эффектов. Предыдущее исследование Colin-Pierre et al.8 С использованием кондиционированных сред была проведена непрямая клеточная коммуникация между двумя типами клеток (HDMEC и KORS). Данные предыдущего исследования продемонстрир...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих финансовых интересов.
Это исследование было проведено в сотрудничестве с BASF Beauty Care Solutions. Г-жа Чарли Колин-Пьер (Charlie Colin-Pierre) является докторантом BASF/CNRS.
Мы хотели бы поблагодарить г-на Мехди Селлами за концепцию вставок, напечатанных на 3D-принтере.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Автоклав | Getinge | APHP | Solid cycle, 121 град; C за 20 мин |
| Biomed Clear | Formlabs | RS-F2-BMCL-01 | Оттиск выполнен компанией 3D-Morphoz (Реймс, Франция) |
| Моющие средства для клеточных культур | Tounett | A18590/0116 | |
| Реагент для пролиферации клеток WST-1 | Roche | 11,64,48,07,001 | |
| Счетное стекло | NanoEnTek | EVE-050 | |
| Культуральная вставка 2 лунки в μ-чашке 35 мм | Ibidi | 80206 | устройство с двумя миграционными камерами. |
| Среда эндотелиальных клеток | ScienCell | 1001 | Базальная среда +/- 25 мл фетальной бычьей сыворотки (FBS, 0025), 5 мл добавки для роста эндотелиальных клеток (ECGS, 1052) и 5 мл раствора пенициллина/стрептомицина (P/S, 0503). |
| Автоматизированный счетчик ячеек EVE | NanoEnTek | NESCT-EVE-001E | |
| EVOS XL Core | Fisher Scientific | AMEX1200 | 10-кратным увеличением |
| Пищевой силиконовый реагент и набор катализаторов | Artificina | RTV 3428 A и B | (10:1) |
| Принтер FORM 3B | Formlabs | PKG-F3B-WSVC-DSP-BASIC | Оттиск выполнен компанией 3D-Morphoz |
| Дермальные микрососудистые эндотелиальные клетки человека (HDMEC) | ScienCell | 2000 | |
| Кератиноциты наружной корневой оболочки (KORS) | ScienCell | 2420 | |
| Macro Wound Healing Tool Программное обеспечение | ImageJ | Программное обеспечение, используемое для измерения непокрытой поверхности (для Миграционные анализы) | |
| Среда мезенхимальных стволовых клеток | ScienCell | 7501 | Базальная среда +/-25 мл фетальной бычьей сыворотки (FBS, 0025), 5 мл добавки для роста мезенхимальных стволовых клеток (MSCGS, 7552) и 5 мл раствора пенициллина/стрептомицина (P/S, 0503) |
| Считыватель микропланшетов SPECTRO star NANO | BMG Labtech | BMG LABTECH программное обеспечение | |
| PBS | Promocell | C-40232 | без Ca2+ / Mg2+ |
| Trypan Blue Stain | NanoEnTek | EBT-001 | |
| Trypsin / EDTA | Promocell | C-41020 | Инкубация KORS при 37 ° C с 5% CO2 в течение 5 мин. Инкубация HDMEC в течение 5 мин при комнатной температуре |
| 96-луночным планшетом Nunclon Delta Surface | Thermoscientific | 167008 |
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