細胞間相互作用を操作するためのシリコンマイクロチップ

Summary

この記事では、マイクロメートルスケールでの接着細胞間の細胞 - 細胞相互作用の動的な制御のための実験的アプローチを説明します。肝細胞と間質細胞との間の細胞間コミュニケーションの操作が示されている。開発プラットフォームは、開発や病因を含む生物学的過程、様々な細胞間相互作用の調査を可能にします。

Abstract

細胞内微小環境の役割は、開発から悪性形質転換への事実上全ての哺乳動物の組織で細胞の運命と機能を決定する際に重要と認識されている。特に、隣接する間質との相互作用は、生物学的現象の茄多に関与されているが、従来の手法はこのような相互作用の空間的および動的な要素を調べるために能力を制限する。

マイクロメカニカルリコンフィギュラブル文化（RC）で、我々は、動的機械的な再配置を介して細胞間相互作用を制御するための可動部に微細加工シリコン基板を採用しています。以前、この方法は時間依存の相互作用および可溶性シグナル¹の限られた範囲を示す、肝細胞および非実質細胞の共培養では細胞間の通信を調査するために適用されています。

ここで、我々は詳細にRCシステムの製造および使用について説明します。我々は、ギャップとの接点構成（細い80μmのギャップにより、または直接密着して分離した細胞集団）との間で作動を含めてピンセットを使用してデバイスの部品の取り扱いを示すことから始めます。次に、我々は細部文化の基質、およびコンフルエント細胞単層を得るために必要なマルチステップの細胞播種のプロセスを準備するプロセスを。ライブ顕微鏡を用いて、我々は、異なる可能性が実験的なコンフィギュレーション間の細胞のリアルタイム操作を示しています。トルエンとピラニア洗浄、ポリスチレンのコーティング、および酸素プラズマ処理：最後に、我々は再利用のためのデバイスの表面を再生するために必要な手順を示しています。

Protocol

培養細胞の調製：

1. プラズマ処理したポリスチレンでコーティングされたシリコンのパーツで始まります。
2. 適切な細胞外マトリックスタンパク質とコートの部品は、所望の細胞タイプの添付ファイルをサポートする。肝細胞の場合は、37で50 g / mlのコラーゲン- 1溶液で45分間でインキュベートする。 3T3線維芽細胞の場合は、何の行列は必要ありません。
3. 連絡先の設定で補完的な部品と部品をロックします。
4. 殺菌に10分の最小値を70％エタノールに浸す。細胞培養培地でのddH ₂ O、および1xの2倍すすぎます。
5. 適切な培養培地中に500,000個の細胞/ mlの濃度で種子の細胞。 12穴培養プレートの各ウェルに1 mlを使用してください。
6. 均等に再サスペンド細胞に15分毎に振り、1時間インキュベートする。
7. コンフルエントな単層は、1時間後に達成されていない場合は、新鮮な懸濁液で細胞懸濁液と繰り返しシードを吸引除去する。所望の細胞密度が達成されるまで繰り返します。
8. 補完的な部品を取り外します。新鮮なウェルに部品を移し、細胞が付着して完全に広めるためにできるように、一晩インキュベートする。
9. ギャップや連絡先の構成のいずれかに該当する部分をロックすることでフォームの共培養。構成は、培養中に任意の時点で変更される場合があります。
10. メディアを変更する場合、好ましくはわずか1秒か2秒、できるかぎり短い時間のために細胞が乾燥したままにするように注意してください。片手で液体を引くとすぐにもう一方の手を使用してメディアを交換してください。

再利用のための処理のシリコンの部品：

1. 漂白剤に浸漬し、水洗して細胞を剥がします。
2. 部品が完全に乾いてから。ポリスチレンを除去する2時間トルエンに浸す。
3. 120℃に加熱：ピラニア溶液（H ₂ SO ₄ 1時02分、H ₂ O _2）で清掃してください
4. のddH _{2 O}の連続的な流れの下で15分間リンスすぐにポリスチレンを入金する予定がない場合は、水に部品を保管してください。
5. は100 mg / mlでトルエンでポリスチレンを溶かす。約1時間、ポリプロピレンコニカルの渦、または完全に溶解するまで。溶液1 mLよりも少し毎に10部が必要です。
6. 30秒2,400 rpmで、個々のシリコンの部分にスピンコートポリスチレン溶液。
7. 120℃で少なくとも5時間焼く
8. 1分間の酸素プラズマ（200ミリトル、200 W）で扱います。

Discussion

このシステムは動的に細胞レベルで操作することが組織の空間的な組織を可能にするという点でユニークです。そのため、このデバイスは、そのような細胞間シグナリングのダイナミクスなどのトピック、接触を介した対水溶性シグナル伝達、細胞の運命決定、毒物学、および細胞のクロストークをスパニング、小説生物学的実験の数を有効にしている。培養基質は、標準組織培養プラスチックであるため、このデバイスは、広く一般化する必要があり、システムは標準的な培養法とアッセイと互換性があります。したがって、我々はこのプラットフォームは、さまざまな細胞や組織の間で細胞間相互作用を研究するためのツールと​​して、広範な関心になると思います。

Materials

Name	Type	Company	Catalog Number	Comments
Silicon Comb Substrates	Tool	N/A	N/A	Parts are available for collaborative research projects. Please contact Elliot Hui (eehui @ alum . mit . edu) or Sangeeta Bhatia (sbhatia @ mit . edu).