세 가지 차원 콜라겐 매트릭스 내에서 세포의 이동 분석
Summary
세포 이동은 암과 같은 상처 치료 및 면역 반응 및 병태 생리 학적 과정으로, 생리의 과다에 관여하는 생물학적 현상이다. 3D-콜라겐 매트릭스 마이그레이션 분석은 3 차원 형상의 생리적 환경 내에서 다른 세포 유형의 이동성 특성을 분석하는 다용도 공구이다.
Abstract
이주 할 수있는 능력은 다양한 세포 유형의 특징이며 배아 발생, 상처 치유, 및 면역 반응을 포함한 여러 생리 과정에서 중요한 역할을한다. 그러나, 세포 이동은 또한 확산 전이성을 시작하는 일차 종양으로부터 분리하는이 암세포를 활성화 암에서 중요한 메커니즘이다. 과거 내의 다양한 세포 이동 분석법은 다른 세포 유형의 이동성 동작을 분석하기 위해 개발되어왔다. 세포 locomotory 문제가 현저하게 이차원 (2D) 사이의 차이 및 3 차원 (3D) 환경 그것은 3D 환경 내에 포함 된 세포의 이동의 분석은 더 중요한 세포 이동을 수율 것이라고 가정 할 수 있으므로 데이터. 기재된 3D 콜라겐 매트릭스 마이그레이션 분석의 장점은 세포 외 매트릭스의 주요 구성 요소를 나타내는 콜라겐 섬유의 생리적 3D 네트워크 내에 내장된다는 점이다. 으로 인해시간 경과 비디오 현미경 리얼 셀 마이그레이션 프로 이동성 인자 또는 저해제에 응답하여 여러 이주 파라미터뿐만 아니라 변형의 결정을 허용 측정된다. 다양한 세포 유형의 세포 및 종양 세포를 림프구 / 백혈구를 포함한,이 기술을 이용하여 줄기를 분석 할 수있다. 마찬가지로, 또한, 셀의 클러스터 또는 타원체가 콜라겐으로 격자 셀 클러스터 / 타원체부터 단일 세포의 이주의 분석 콜라겐 매트릭스 수반 내에 내장 될 수있다. 우리는 3D 콜라겐 매트릭스 마이그레이션 분석은 생리와 같은 3D 환경에서 세포의 이동을 분석 할 수있는 다양한 방법이라고 결론 지었다.
Introduction
세포 융합 (개요는 1, 2 참조) 세포의 이동이 배아 발달, 상처 치유 및 면역 반응 (검토를 위해 3 참조)을 포함하여 생리 학적 과정의 과다에 참여하는 다른 생물학적 현상처럼. 그러나, 마이그레이션 할 수있는 기능은 종양 세포가 (검토를 위해 3,4 참조) 전이하기위한 전제 조건이기도하다.
세포 이동은, 복잡하고 다양한 리간드 (예, 사이토 카인, 케모카인, 성장 인자, 호르몬, 세포 외 매트릭스 성분) 수용체 (예를 들면, 수용체 티로신 키나제에 의해 개시 여러 신호 전달 경로의 작용에 의해 지시된다 아직 완전히 이해 과정 궁극적 있도록 지연 및 초점 접착 단지의 재 조립과 함께 액틴 세포 골격의 수반의 재구성을 일으키는 케모카인 수용체, 인테그린)의 상호 작용 5 6 신호 인테그린은 매개.
<p clasS = "jove_content"> 시험 관내 여러 생체 세포 이동 분석에서 세포의 이동을 분석하는 분석 실험 8-10, 입체감을 (치유 보이든 챔버 / 트랜스 웰 어 세이 7, 내찰 분석 / 상처를 포함한 과거 수십 년 동안 개발되어왔다 3D) 콜라겐 매트릭스 마이그레이션 분석 (11)뿐만 아니라의 intravital 영상 / 현미경 (검토를 위해 12 참조). 이러한 세포 이동 분석 각각의 장점과 단점, 예를 들어, 관련된 비용 및 장비의 필요성, 취급 또는 획득 한 데이터의 신뢰성을 가지고 있습니다.보이든 챔버 / 트랜스 웰의 분석 및 스크래치 분석 / 상처 치유 분석 모두 체외 7-10에서 세포의 이동을 측정하기 쉽고, 저렴한 비용과 잘 발달 된 분석이다. 소위 상부 구획 7 – 보이든 챔버에서 / 트랜스 웰 분석 세포를 삽입 함유 기공 (약 8 μm의 직경)의 상단에 씨앗을 품고있다. 선택, 삽입은 세포 외 m로 코팅 될 수있다ATRIX 성분, 예를 들면, 피브로넥틴, 콜라겐 등이 더 생리적 환경을 모방한다. 마찬가지로, 내피 세포함으로써 내피 세포 장벽 (13)을 흉내 낸, 삽입물의 상단에 성장 될 수있다. 이러한 성장 인자 및 케모카인과 같은 미디어 보충제, 은닉 하부 구획으로 정의 된 시간 간격 동안 기공 통과 한 이들 세포는, 세포 이동 (또는 혈관 외 유출)을 정량화 판독로서 사용된다.
스크래치 분석에 / 상처 치유 분석 세포를 플레이트에 접종하고 배양이 10로 성장하고 있습니다. 실험 설정 판의 의존도에서 피브로넥틴 등의 세포 외 기질 구성 요소와 사전에 코팅 될 수있다. 스크래치의 각 측면에서 세포 단층 단일 세포를 긁어 상처 스크래치 / 생성 한 후 / 상처 이에 의해 10 치유 / 충전 격차로 마이그레이션 할 수 있습니다. 스크래치 / 상처의 양면 사이의 거리가 결정된다시간 의존성과 셀 (10)의 활동에 대한 이동성 판독로서 사용된다. 그러나, 시간이 경과 비디오 현미경 및 단일 셀 (10)를 추적과 분석을 결합하는 것이 좋습니다 및 세포 이동 (또한 스크래치 / 상처의 충전 / 치유 될 수있는) 세포의 증식을 구별합니다.
그러나, 보이든 챔버 / 트랜스 웰 분석 및 분석 치유 스크래치 분석 / 상처 모두, 생리 같은 셀룰러 환경에 관하여 다소 불완전하다. 보이든 챔버 / 트랜스 웰 어 세이 세포 어 세이에 스크래치 세포를 치유 분석 / 상처 이차원 프레 코트 플라스틱 접시에 시딩 반면, 플라스틱 기공을 통해 이전한다. 마찬가지로, 잘 이동성 동작은 2 차원 환경에서 3D (3) 사이에 현저하게 다르다는 것을 인식한다. 예를 들어, 섬유 아세포의 입체 매트릭스 유착이 특징에 초점 및 섬유 성 유착 다를αvβ3 인테그린 α5β1과, paxillin, 다른 세포 골격 성분, 국소 유착 키나제 (14)의 티로신 인산화의 콘텐츠 – 차원에서의 기판. 마찬가지로, 3 차원 환경 내에 포함 된 세포는 또한 변경된 이동성 동작 (15)을 표시. 따라서보다 정확하게 세포의 이동을 분석하기 위해 마이그레이션 분석은 3D 생리 학적 또는 생리 학적 같은 환경 내에서 단일 세포의 이동을 측정 할 수 있도록 권장한다.
의 intravital 영상 / 현미경 3D 생리 학적 맥락에서 세포의 이동을 측정하기위한 황금 표준입니다. 이것은 지금까지 인해 가능하다, 그러나 또한 림프절 17 내의 혈관 외 유출 16 또는 림프구 거래 동안 종양 세포 및 내피 세포와 같은 다른 세포 유형 간의 상호 작용, 세포 외 기질 세포의 상호 작용에 속하지 않는 예컨대 2 광자 같은 향상된 형광 현미경 기법공 초점 레이저 주사 현미경, 형광 단백질을 발현 유도체 12,16,17 중요한 형광 염료 및 형질 전환 마우스의 변종의 사용. 또한,의 intravital 영상 / 현미경은 수동 및 자동 셀 (18) 추적과 결합 될 수있다. 그러나, 2 광자 공 초점 레이저 주사 현미경의 필요성뿐만 아니라 동물 (적절한 형질 전환 동물 모델)의 촬상의 intravital / 현미경 오히려 비용 집약적 기술이다.
보이든 챔버 / 트랜스 웰 분석 및 내찰 분석 / 상처 치유 분석의 한계를 극복하고 3D 콜라겐 매트릭스 이주 분석법 11,19 개발 된 3 차원 환경 내에서 다른 세포 유형의 마이그레이션을 분석하기. 이에 따라, 이주 세포 3D 콜라겐 섬유 네트워크, 생체에 더 비슷해이 상황에 포함된다. 공동으로, 시간 경과 비디오 현미경 실제 세포의 이동에 의한는 determi 수 있도록 측정여러 마이그레이션 매개 변수뿐만 아니라 프로 철새 요인 또는 억제제에 대한 응답에서의 변화의 나라. 다양한 세포 유형의 림프구 및 백혈구 11,20, 조혈 모 / 21-24 전구 세포 및 종양 세포를 포함 5,25-29이 기술을 사용하여 분석 할 수있다. 단셀 외에도 클러스터 셀 또는 타원체는 30,31 격자 콜라겐으로 셀 클러스터 / 타원체부터 단일 세포의 이주의 분석 콜라겐 매트릭스 수반 내에 내장 될 수있다.
생체 내 상황에 가까운 결과에 항복 시험 관내 방법 -이 프로토콜은 3 차원 환경 내에서 다른 세포 유형의 이동성 동작을 분석 할 수있는 간단하지만 강력한 방법에 대한 개요를 제시한다.
Protocol
Representative Results
Discussion
마이그레이션 할 수있는 능력은 종양 세포 4의 특징이다. 기본 종양에서 분리하고 거의 모든 암 환자의 사망의 주요 원인이되는 보조 병변을 배정 할 수 없습니다 주위의 결합 조직 종양 세포를 통해 마이그레이션 할 수있는 기능없이. 이 때문에 관계의 많은 연구는 암 세포의 이동에 초점을 맞추고있다. 이 연구의 목적은 효율적으로함으로써 손상 또는 전이 형성을 늦추고, 종양 세포의 ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by the Fritz-Bender-Foundation, Munich, Germany
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Leica DM IL inverted microscope | Leica, Wetzlar, Germany | ||
| Microscope stage heater | Distelkamp Electronic, Kaiserslautern, Germany | ||
| JVC C1431 video camera | JVC, Bad Vilbel, Germany | ||
| Axis 241Q video server | Axis communication GmbH, Ismaning, Germany | ||
| Mac G5 Computer | Apple Macintosh | ||
| iMac | Apple Macintosh | ||
| FileMaker Pro | FileMaker GmbH, Unterschleißheim, Germany | ||
| Multi-camera video surveillance software(Security Spy) | Bensoftware, London, UK | ||
| Runtime Revolution Media 2.9.0 | RunRev Ltd., Edinburgh, UK | ||
| Paraffin | Applichem GmbH, Darmstadt, Germany | A4264 | |
| Petrolatum jelly | local drug store | ||
| Purecol (liquid collagen) | Nutacon BV, Leimuiden, The Netherlands | contains 2.9-3.3 mg/ml bovine collagen (95% collagen type I, 5% collagen type IV) | |
| 10x MEM | Sigma Aldrich, Taufkirchen, Germany | M0275 | |
| 7.5% Sodium Bicarbonate solution | Sigma Aldrich, Taufkirchen, Germany | S8761 | |
| EGF | Sigma Aldrich, Taufkirchen, Germany | E9644 | |
| U73122 | Merck Millipore, Darmstadt, Germany | 662035 | dissolve first in CHCL3; reconstitute in DMSO just prior to use |
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