Introduction
A menudo, en los cursos de biología general de pregrado, los temas de regulación del ciclo celular y el cáncer se tocan pero no exploradas en detalle porque la amplitud de contenidos en estos cursos deja poco tiempo para la profundidad. Además, los estudiantes de pregrado de biología no están normalmente expuestos a las técnicas avanzadas asociadas con cultivo de células animales. Para ayudar a los estudiantes a desarrollar una comprensión más profunda de estos conceptos, mientras que la aplicación y el análisis de lo que han aprendido, una actividad de laboratorio se desarrolló como una modificación del Instituto Walter Reed del Ejército de Investigación (WRAIR) extendió la actividad de laboratorio 1. El módulo de laboratorio utiliza una estrategia experimental paso a paso que incluye el cultivo y la caracterización de un modelo de células de cáncer, desarrollo y ejecución de los métodos de recuento de células, estableciendo curso temporal óptimo y las dosis para el tratamiento de las células con agentes anti-proliferativos, y la identificación de vías de señalización celular aberrantes . El experimento también permite abiertoconsulta -ended.
La mayor parte de las técnicas necesarias para esta actividad puede llevarse a cabo en un laboratorio típico biología-enseñanza. La actividad se inicia con los estudiantes que caracterizan la tasa de la morfología y el crecimiento del tumor mamario de ratón (MMT) línea celular, un modelo de cáncer de mama humano 2. El cáncer de mama fue elegido como el cáncer de modelo debido a su prevalencia en la población, su familiaridad con los estudiantes en edad universitaria, y los datos difundidos disponibles. La línea de células MMT fue seleccionado específicamente porque es fácil de obtener, bien caracterizado, tiene un tiempo de duplicación de corto y es fácil de cultivar. Además, las células MMT son dependiente de estrógenos que es consistente con la mayoría de los cánceres de mama femenino. Luego, los estudiantes identifican vías de señalización celular aberrante en las células MMT tratando las células con medicamentos de quimioterapia cuyo mecanismo de acción es así established.The concentración de los fármacos y la duración de los tratamientos son variados permitiendo a los estudiantespara evaluar el efecto de estas variables en la tasa de división celular. El ensayo clave para esta actividad es la determinación de la viabilidad celular, que requiere simplemente el recuento de células, utilizando uno de dos métodos. Cada método depende de fuertes habilidades de microscopía. Los estudiantes determinan la viabilidad celular mediante el uso de un estándar, el método hemocitómetro y un método fotomicroscopía novedosa y proponen. Con base en sus hallazgos, pueden proponer y probar modificaciones a la actividad. Luego, los estudiantes representan a sus datos e interpretar los resultados para refinar su hipótesis y diseñar nuevas estrategias experimentales.
Esta actividad de laboratorio es adecuado para estudiantes de primer año o segundo nivel de estudiantes que se especializan en las ciencias biológicas. Se condensa en un módulo de laboratorio de una semana de duración que se puede completar en un primer año, biología general o segundo año, celular / molecular curso de biología. Habilidades necesarias para la correcta ejecución de la actividad incluyen la aritmética básica y el álgebra, la familiaridad con una variedad de ctécnicas de laboratorio de mineral (por ejemplo, pipeteo, la toma de solución, técnica estéril), análisis de datos, la gestión básica microscopía de luz y el tiempo, junto con el conocimiento del instructor de cultivo celular y el software de hoja de cálculo. Los reactivos necesarios incluyen un modelo de línea celular animal para el cáncer (por ejemplo, células mamarias de ratón tumorales, MMT 2), agentes de quimioterapia (por ejemplo, el tamoxifeno, la curcumina, la metformina, y la aspirina), tripano medios de cultivo azul y celular (por ejemplo, medio esencial mínimo de Eagle ; EMEM) con los suplementos apropiados (por ejemplo, caballo donante y suero fetal bovino). Instrumentos necesarios incluyen un microscopio invertido de luz con apego cámara digital, ordenador, 100 mm y 24 placas de cultivo de tejidos así, incubadora de CO 2 (o equivalente), gabinete de bioseguridad (BSC; Clase II), hemocitómetro, y el software de la microscopía digital.
Hay buenos ejemplos de actividades de laboratorio específicas que se basan en cultivo de células animales a TEACestudiantes de pregrado h sobre conceptos de la biología celular 3. Sin embargo muchos de ellos requieren suministros o técnicas que no son de fácil acceso (por ejemplo, isótopos radiactivos, tejido animal vivo, equipos de imagen avanzada 1,4,5), describen los protocolos que están bastante avanzados (por ejemplo, adecuado para un curso de nivel 400 6), o requerir varias semanas o semestre proyectos largos 6,7. La actividad de laboratorio descrito aquí es sencillo y puede llevarse a cabo en una sola semana con equipo de laboratorio común.
En resumen, este módulo de laboratorio introduce o refuerza los conceptos de ciclo celular, vías de señalización celular y el cáncer, mientras que la enseñanza de habilidades de laboratorio básicos y avanzados, análisis de datos experimentales, el método de cultivo de células animales y el proceso científico eficaz. El módulo de laboratorio es simple y económicamente accesible y proporciona la flexibilidad y la oportunidad para la investigación abierta. La actividad fomenta la creatividad del estudianteproporcionando una estrategia experimental plantilla que actúa como una guía, pero no una receta. Lo más importante, los satisface actividad todos los dominios de aprendizaje de Blooms Taxonomía 8, ya que requiere recordar, comprender, aplicar, analizar, evaluar y crear mediante la participación de los estudiantes en un proceso que los saca del libro de texto y en el mundo de la investigación científica.
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Tissue Culture Hood | ESCO Labculture Reliant | Class II Type A2 Biological Safety Cabinet | |
| Waterjactor CO2 Incubator | CEDCO | Model 1510 | |
| Bright-line Hemocytometer | American Optical | with two separate grids | |
| Motic Images Plus | Mac OSX Verison 2.0 or higher | ||
| Gilson Pipetman | Rainin instrument co. inc | P-20D, P-200D, P-1000D | |
| CK30/CK40 Culture Microscope | Olympus | 4 objective inverted light microscope with camera | |
| 200 μl Pipet tips | MidSci | 40200C | |
| 1,000 μl Pipet tips | MidSci | AVR4 | |
| 10 ml Seriological Pipets | TPP | TP94010 | |
| 24 well plates | CoStar- Tissue Culture Cluster | 3524 | 24 wells, 16 mm well diameter, radiation sterilized |
| Trypan Blue Solution 0.4% | Sigma | T8154 | 100 ml, cell culture tested non-haz |
| Bright-line Hemacytometer replacement coverslip, non-haz | Sigma | Z375357 | |
| Mouse Mammary Tumor(MMT) cells | ATCC | CCL-51 | |
| Eagle Minimum Essentail Medium (EMEM) | ATCC | 30-2003 | 500 ml |
| Fetal Bovine Serum | Sigma | F0926 | 500 ml |
| Metformin Hydrochloride | Sigma | PHR1084 | 500 mg |
| Tamoxifen | Sigma | T5648 | white or white-yellow powder |
| Curmumin | Sigma | C1386 | yellow-orange powder |
| Aspirin | Sigma | A2093 | meets USP testing specifications |
References
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