Структурирование эмбриональных стволовых клеток Использование Био Flip Chip
1 октября 2007 г.
Мы демонстрируем простой метод для размещения клеток в нужное место на подложке. Этот метод модели клетки, щелкая силиконовых чипов содержащие лунки заполнены клеток на подложке. Этот метод обеспечивает новый способ модуляции диффузии и juxtacrine сигналов между клетками.
Я никель Митал. Я учусь в аспирантуре в лаборатории Боумана. Сегодня я расскажу об устройстве, разработанном двумя бывшими студентами нашей лаборатории, которое называется bio flip chip.
И это устройство позволяет доставлять клетки на подложку по выбору экспериментатора в конфигурацию по выбору экспериментатора. Так что само устройство, у нас одно из них здесь очень простое. В основном он состоит из крошечных углублений в кусочке силикона.
Каждая скважина обычно рассчитана на одну ячейку, но при необходимости мы, конечно, можем сделать их больше. Конструкция устройства производится таким образом, что лунки расположены в том же порядке, в котором ячейки в конечном итоге окажутся на подложке. Так что само устройство выполнено с использованием фотографий мягкого лита.
В частности, мы используем PDMS, который представляет собой полидиметилсубоксан, и лепим его из кремниевой пластины. У нас здесь есть один из них. Таким образом, сама формовочная пластина изготавливается с использованием стандартной фотолитографии для создания фоторезиста SUA, который наносится на кремниевую пластину.
Итак, в двух словах, клетки переносятся на выбранный субстрат путем заполнения этими клетками лунок на био-флип-чипе. Затем мы наносим чип на выбранную подложку, часто на тканевую культуру полистирола. И, наконец, мы переворачиваем комбинацию, позволяя клеткам выпасть из лунок на субстрат.
Меня зовут Стефани Флавин. Я являюсь студентом-исследователем в лаборатории Голдмана, и сегодня я продемонстрирую, как использовать биофлип-чип для моделирования клеток, сделанных накануне. Мы хотим провести эксперимент по выкройке.
Мы прикрепим PDMS плазмой к стеклянному предметному стеклу размером один дюйм на один дюйм. А затем замачиваем чип на ночь, хорошо вниз и раствор PBS. Мы также вырежем прокладки, которые будут использоваться в эксперименте по нанесению рисунка, и соберем связующие зажимы, которые также будут использоваться.
Нанесите 200 микролитров BSA на поверхность каждой микросхемы. Взбалтывайте поверхность чипа наконечника пипетки, чтобы удалить пузырьки и позволить раствору BSA заполнить лунки. Оставьте чипы под капотом на один час в ячейках для прохождения ультрафиолетового света, как обычно.
Через час отсадите раствор BSA из чипов и выверните каждую микросхему с 200 микролитрами PBS, нанесите 200 микролитров раствора пассажной ячейки с плотностью от 10 до шести клеток на мил. После пяти-10 минут ожидания, когда клетки попадут в лунки, промойте поверхность чипа PBS. Наклоните чип в один угол под углом примерно 15 градусов и медленно отпижьте раствор ячейки от нижнего угла чипа.
Верните чип на уровень и медленно добавьте 50 микролитров PBS в верхний угол. Повторите этап стирки столько раз, сколько необходимо. После того, как xls будет смыт с поверхности чипа, добавьте примерно 50 микролитров фильтрующего материала во внутреннюю прокладку посуды.
Добавьте носитель в верхнюю часть каждого чипа. Далее переверните чашку и наклоните и опустите на поверхность чип, начиная с одного угла. А затем расплющивая чип на чипсе, прижимаем блюдо к чипсу так, чтобы избежать образования пузырьков между блюдом и чипсом.
Добавьте зажимы для связующего с каждой стороны чипа, чтобы закрепить его на месте. И снимите ручки с каждого зажима для связывания, чтобы при переворачивании чипса он сидел ровно на чашке, переместите чип в инкубатор и быстро переверните, избегая и избегая всех ненужных движений.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данном исследовании представлен новый метод позиционирования клеток на подложке с использованием устройства под названием био флип чип. Переворачивая силиконовый чип с микробьелами, заполненными клетками, на подложку, исследователи могут эффективно контролировать расположение клеток, улучшая модуляцию сигнализации между клетками.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Клеточная биология
- Нейробиология
- Биоинженерия
Фон
- Позиционирование клеток важно для изучения клеточных взаимодействий.
- Текущие методы могут не обеспечивать точности при расположении клеток.
- Био флип чип предлагает простое и эффективное решение.
- Эта техника может влиять как на диффузионную, так и на юкстакринную сигнализацию.
Цель исследования
- Разработать надежный метод расположения клеток на подложках.
- Улучшить понимание механизмов сигнализации клеток.
- Предоставить инструмент для исследователей в различных биологических областях.
Использованные методы
- Разработка и изготовление био флип чипа.
- Заполнение микробьелов клетками.
- Переворачивание чипа на нужную подложку.
- Наблюдение и анализ расположения клеток и сигнализации.
Основные результаты
- Успешное расположение клеток в целевых местах.
- Улучшенная модуляция сигнализации клеток.
- Демонстрация простоты использования устройства.
- Потенциальные применения в различных экспериментальных установках.
Выводы
- Био флип чип является инновационным инструментом для расположения клеток.
- Этот метод может значительно повлиять на исследования клеточной сигнализации.
- Будущие исследования могут расширить этот метод для более широких приложений.
Часто задаваемые вопросы
Executive Industry Relevance
Precise spatial control of cell populations enables mechanistic interrogation of diffusible and juxtacrine signaling pathways critical for target validation in stem cell-based disease models. The Bio Flip Chip provides a substrate-agnostic, chemistry-preserving method to pattern defined cellular microenvironments, supporting reproducible assay development for phenotypic screening. This approach enhances predictive confidence in early discovery by reducing variability in cell-cell contact and paracrine factor exposure, thereby improving translational continuity from in vitro models to preclinical validation.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables hypothesis testing of how localized cell density and spatial arrangement influence stem cell differentiation and self-renewal pathways.
- Operational Value: Eliminates stochastic variability from random seeding, ensuring consistent juxtacrine and paracrine signaling inputs across replicates.
- Predictive Value: Supports mechanistic de-risking by isolating the contribution of contact-dependent versus soluble signaling in target engagement studies.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantifiable, spatially defined cell arrays compatible with high-content imaging and multiplexed readouts.
- Operational Value: Enables standardization of cell-cell interaction assays across tissue-culture polystyrene, glass, Matrigel, and feeder layers without altering substrate chemistry.
- Scalability: Compatible with microcontact printing to create extracellular matrix patterns, allowing combinatorial control of adhesion and signaling cues.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Patterns embryonic stem cells in defined niches to model developmental signaling pathways relevant to congenital disorders and regenerative medicine.
- Preclinical Modeling: Facilitates dose-response analysis of morphogens or therapeutics in spatially controlled microenvironments, improving physiological relevance.
- Risk-Adjusted Advancement: Reduces false positives in lead identification by minimizing noise from uncontrolled cell aggregation or variable contact frequency.
Pipeline & Workflow Integration
The Bio Flip Chip integrates into early discovery workflows by enabling reproducible patterning of stem cells prior to compound exposure, supporting hypothesis-driven screening and mechanistic follow-up in lead optimization.
- Discovery Biology: Tests how defined spatial organization of embryonic stem cells modulates lineage specification and pathway activity.
- Screening: Delivers standardized, reproducible cellular substrates for evaluating compound effects on contact-dependent and diffusible signaling.
- Analytics: Enables quantitative spatial mapping of marker expression, proliferation, and apoptosis as dependent variables in patterned co-cultures.
- Translational Research: Models human developmental signaling cascades in spatially controlled systems to inform preclinical target selection.
- Enterprise Reuse: Functions as a modular patterning platform adaptable to multiple cell types, substrates, and extracellular matrix configurations across projects.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases target validation confidence by reducing biological noise from uncontrolled cell-cell interactions.
- Operational Value: Ensures assay reproducibility through precise, user-defined cell placement independent of seeding technique variability.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision efficiency by enhancing signal-to-noise ratio in phenotypic screens targeting intercellular communication.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of modulators of juxtacrine pathways (e.g., Notch, Wnt) in stem cell-mediated disease areas.
Implementation Considerations
- Requires expertise in soft lithography and PDMS handling for chip fabrication or procurement.
- Depends on access to plasma bonding equipment and UV/ozone treatment for substrate preparation.
- Necessitates standardized cell preparation and washing protocols to ensure efficient well loading and release.
- Adaptation to 3D matrices or microfluidic systems may require optimization of flip timing and surface energy.
- Practical limitation: Well occupancy must be empirically determined for each cell type and size to avoid multi-cell loading in single-cell-designed wells.
