Summary
القوى الميكانيكية مهمة للسيطرة على هجرة الخلايا. يوضح هذا البروتوكول استخدام هيدروجيلات مرنة يمكن تشويهها باستخدام ميكرومازيت زجاجي وميكرومنبولاتور لتحفيز الخلايا ذات التدرج المحلي للتصلب لإحداث تغييرات في بنية الخلايا والهجرة.
Abstract
Durotaxis هي العملية التي الخلايا الشعور والاستجابة لدرجات التوتر. من أجل دراسة هذه العملية في المختبر ، يجب التلاعب بصلابة الركيزة الكامنة وراء الخلية. في حين أن المواد المائية مع صلابة متدرجة والاختبارات الهجرة على المدى الطويل أثبتت فائدتها في الدراسات durotaxis، والاستجابات الفورية والحادة للتغيرات المحلية في التوتر الركيزة تسمح دراسة مركزة لحركات الخلايا الفردية والأحداث الإشارات دون الخلوية. لاختبار تكرار قدرة الخلايا على الشعور والاستجابة لصلابة الركيزة الكامنة، يتم استخدام طريقة معدلة لتطبيق التدرجات الحادة من زيادة التوتر على الخلايا الفردية المستزرعة على هيدروجيلات مشوهة مما يسمح في الوقت الحقيقي التلاعب في قوة واتجاه تصلب التدرجات المنقولة على الخلايا المعنية. بالإضافة إلى ذلك، من خلال ضبط تفاصيل ومعلمات الفحص، مثل شكل وأبعاد micropipette أو الموقف النسبي، ووضع، واتجاه التدرج المطبق، يمكن تحسين الفحص لدراسة أي ميكانيكيا نوع الخلية الحساسة والنظام. ويمكن تغيير هذه المعلمات لتغيير موثوق الحوافز المطبقة وتوسيع وظيفة وبراعة الفحص. تسمح هذه الطريقة بفحص كل من الحركة الجوروتيكعلى المدى الطويل، فضلا عن تغييرات فورية أكثر في الإشارات الخلوية والديناميات المورفولوجية استجابة لتغير صلابة.
Introduction
على مدى العقود القليلة الماضية، وقد حصلت أهمية الخصائص الميكانيكية لبيئة الخلية على اعتراف متزايد في بيولوجيا الخلايا. الأنسجة المختلفة والمصفوفات خارج الخلية لها تصلب نسبي مختلف، وكما تهاجر الخلايا في جميع أنحاءالجسم، فإنها تنقل هذه التغييرات، وذلك باستخدام هذه الخصائص الميكانيكية لتوجيهها 1،2،3 , 4 , 5 , 6 , 7.تستخدم الخلايا صلابة أنسجة معينة لإعلام سلوكها الميتيلي أثناء عمليات مثل التنمية، والتئام الجروح، وورم السرطان. ومع ذلك، فإن الآليات الجزيئية التي تسمح الإحساس والاستجابة لهذه المدخلات الميكانيكية لا تزال غير معروفة إلى حد كبير1،2،3،4،5، 6 , 7.
من أجل دراسة الآليات التي من خلالها الخلايا تستجيب للإشارات البيئية المادية، يجب التلاعب صلابة أو صلابة الركيزة الكامنة وراء الخلايا الملتصقة. في عام 2000، وضعت تشون مين لو، يو لي وانغ وزملاؤه اختبار8 حيث استجابة الخلية الفردية motile لتغيير العظة الميكانيكية يمكن اختبارها مباشرة عن طريق تمتد مصفوفة خارج الخلية مشوهة (ECM) المغلفة بولياكريلاميد هيدروجيلات التي كانت مطلية الخلايا. تظهر الخلايا تفضيلًا كبيرًا للهجرة نحو ركائز أكثر صلابة، وهي ظاهرة أطلقوا عليها اسم "durotaxis".
ومنذ التقرير الأصلي في عام 2000، استخدمت تقنيات أخرى كثيرة لدراسة الدوتاكسيات. وقد تم تصنيع التدرجات صلابة حاد من قبل صب المواد الهلامية على ميزات جامدة مثل حبات البوليسترين9 أو وظائف البوليمر قاسية10 أو عن طريق البلمرة الركيزة حول حواف الأغطية الزجاجية11 لخلق الميكانيكية ' خطوة الحدود". بدلا من ذلك، تم تصنيع هيدروجيلات مع التدرجات تصلب الضحلة ولكن ثابتة من قبل مجموعة متنوعة من الأساليب مثل التدرجات من كروسلينكر التي أنشأتها أجهزة microfluidic12،13 أو جنبا إلى جنب قطرات محلول هيدروجيل من صلابةمختلفة 8، أو هيدروجيلمع كروسلينكر رد الفعل الضوئي تعامل مع التعرض للأشعة فوق البنفسجية متدرجة لخلق التدرج صلابة خطي14،15. وقد استخدمت هذه التقنيات إلى تأثير كبير للتحقيق في الحركة الخلوية الجوروتيك بشكل جماعي مع مرور الوقت. ومع ذلك، عادة ما يتم تصنيع هذه الميزات مقدما من طلاء الخلايا وخصائصها لا تزال متسقة على مدى التجربة، والاعتماد على حركة الخلايا العشوائية لأخذ العينات من التدرجات الميكانيكية. لا يمكن لأي من هذه التقنيات مراقبة التغيرات السريعة في السلوك الخلوي استجابة للمحفزات الميكانيكية الحادة.
من أجل مراقبة الاستجابات الخلوية للتغيرات الحادة في البيئة الميكانيكية، والاختبارات durotaxis خلية واحدة تقدم العديد من المزايا. في هذه الاختبارات، يتم إعطاء الخلايا الفردية التحفيز الحاد والميكانيكي عن طريق سحب الركيزة الكامنة بعيدا عن الخلية مع micropipette الزجاج، وبالتالي إدخال التدرج الاتجاهي من التوتر مصفوفة الخلية. ثم يتم ملاحظة التغيرات في سلوك motile، مثل سرعة أو اتجاه الهجرة، بواسطة مجهرية تباين مرحلة الخلية الحية. وييسر هذا النهج المراقبة المباشرة للعلاقات السببية والفعالة بين المحفزات الميكانيكية وهجرة الخلايا، حيث أنه يسمح بالتلاعب السريع والمتكرر في اتجاه وحجم تدرج التوتر وتقييم ما يترتب عليه من ذلك الردود الخلوية في الوقت الحقيقي. وعلاوة على ذلك، يمكن أيضا أن تستخدم هذه الطريقة لتحفيز ميكانيكيا الخلايا التي تعبر عن البروتينات الانصهار الفلورسنت أو أجهزة الاستشعار الحيويلتصور التغيرات في كمية، نشاط، أو توطين تحت الخلية من البروتينات يشتبه في أن تشارك في المكننة و الدوروسات.
وقد استخدمت هذه التقنية من قبل المجموعات التي تدرس durotaxis8،16 ويوصف هنا كما تم تكييفها من قبل مختبر هاو لدراسة السلوك الجوروتيك من الخلايا السرطانية SKOV-3 والآليات الجزيئية التي تحت [دوروتاكسيس]17. بالإضافة إلى ذلك، يتم وصف طريقة معدلة لتصنيع هيدروجيلمع طبقة واحدة، حتى من ميكروسفيرز الفلورسنت بالقرب من سطح ثقافة الخلية. وهذا يسهل التصور والاستفادة المثلى من التدرجات سلالة micropipette ولدت ويمكن أن تسمح بتقييم انقباض الخلايا عن طريق الفحص المجهري قوة الجر.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. تصنيع هيدروجيلات بولياكريلاميد مشوهة مع ميكروسفيرس الفلورسنت جزءا لا يتجزأ
ملاحظة: تصف الاتجاهات البلمرة من هيدروجيل 25 كيلوباسكال الذي هو 22 ميكرومتر في القطر وحوالي 66 ميكرومتر سميكة. ويمكن تعديل كل من هذه المعلمات أو كلها ويمكن العثور على الاتجاهات للقيام بذلك في الجدول 1 وفي الملاحظات17.
- تفعيل الأطباق الزجاجية أو الأغطية
- قم بإعداد حل عمل الربط silane لتنشيط طبق التصوير ذو القاع الزجاجي أو غطاء الغطاء الذي يناسب غرفة التصوير بالخلايا الحية. مزيج 950 درجة مئوية من الإيثانول 95٪، 50 ميكرولتر من حمض الخليك الجليدي، و 5 ميكرولتر من ربط سيلين (y-ميثاكريلبروبيلتريميثوسيلين).
ملاحظة: استخدام غطاء أسفل أكبر مقارنة مع غطاء أعلى سيعطي مساحة إضافية للعمل عند إعداد هلام، وسوف تسهل وضع micropipette الزجاج في خطوات لاحقة. أيضا، إذا كنت تستخدم غطاء بدلا من طبق التصوير الزجاج القاع، وتنظيف غطاء كما هو موضح في القسم التالي. - تنشيط سطح الزجاج لمدة 20 ثانية مع عصا الإكليل وتراكب على الفور 50 درجة مئوية من حل العمل سيلين ربط. السماح للحل لتجف لمدة 10 دقيقة.
- شطف مرتين مع الإيثانول 95٪، ثم مرتين مع isopropanol ومن ثم السماح للأغطية لairdry لمدة 20 دقيقة تقريبا.
ملاحظة:يمكن تخزين الزجاج المنشط لمدة تصل إلى أسبوع واحد في المجفف.
- قم بإعداد حل عمل الربط silane لتنشيط طبق التصوير ذو القاع الزجاجي أو غطاء الغطاء الذي يناسب غرفة التصوير بالخلايا الحية. مزيج 950 درجة مئوية من الإيثانول 95٪، 50 ميكرولتر من حمض الخليك الجليدي، و 5 ميكرولتر من ربط سيلين (y-ميثاكريلبروبيلتريميثوسيلين).
- تنظيف الأغطية العلوية
- تنظيف الأغطية أعلى 22 ملم عن طريق الحضانة في 2٪ حمض الهيدروكلوريك في 70 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة، ثم يغسل في ddH2O لمدة 10 دقيقة مرتين.
- احتضان الأغطية في حل من 2٪ كوفيت تنظيف التركيز في ddH2O في 50 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة، ثم يغسل في ddH2O لمدة 10 دقيقة مرتين.
- احتضان الأغطية في ddH2O في 90 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة، ثم في 70٪ الإيثانول في 70 درجة مئوية لمدة 10 دقيقة، ثم الهواء الجاف في 60 درجة مئوية لمدة لا تقل عن 2 ساعة.
ملاحظة: يمكن تخزين الأغطية النظيفة إلى أجل غير مسمى في المجفف النظيف.
- ميكروسفير الفلورسنت / حبة الترسيب على الأغطية العلوية
- Sonicate حل الأسهم من microspheres الفلورسنت لمدة 1 ساعة في حمام المياه بالموجات فوق الصوتية. جعل حل حبة العمل عن طريق تخفيف الأوراق المالية حبة 1:200 في الإيثانول 100٪ وsonicate مرة أخرى لمدة 1 ساعة.
- 15 دقيقة قبل الانتهاء من حل حبة sonicating، وتنظيف شامل الأغطية عن طريق وضعها عموديا في حامل غطاء السيراميك وعلاج مع البلازما غرفة الهواء لمدة 3 دقائق في منظف البلازما منضدية.
- لتسهيل التعامل مع ومنع انزلاق الغلاف خلال الخطوات اللاحقة، ضع قطعة من parafilm في غطاء طبق بيتري 60 مم أو حاوية مماثلة. ضع غطاء في المثبت والاستفادة بخفة إلى أسفل، وضمان اتصال جيد بين parafilm وغطاء.
- للحصول على غطاء 22 مم، أضف 150 درجة مئوية من محلول حبة العمل إلى الجزء العلوي من غطاء الغلاف. يستنشق على الفور محلول الإيثانول من جانب غطاء، وترك الخرز على غطاء. السماح للغطاء لairdry.
ملاحظة:يجب أن تكون كمية الحل حبة العمل المضافة ~ 4 μL/cm2 ويمكن تحجيمها لاستيعاب أي غطاء حجم.
- صب هيدروجيلز مع الخرز الفلورسنت جزءا لا يتجزأ
- إعداد محلول هيدروجيل من الأكريلاميد وبيس أكريلاميد. خلط الحل وفقا للجدول 1، ثم إضافة 2.5 ميكرولتر من 10٪ APS و 0.5 ميكرولتر من TEMED. اخلطي جيداً. الانتقال فورا إلى الخطوة التالية.
ملاحظة:يمكن تغيير خليط محلول هيدروجيل ليختلف معامل الشباب، أو تصلب، من هيدروجيل عن طريق تغيير نسبة الأكريلاميد إلى البيس-أكريلاميد كما هو مبين في الجدول 1. وقد تم التحقق من هذه القيم لاستخدامها في مختبر هاو باستخدام الفحص المجهري للقوة الذرية ولكن ينبغي تأكيدها داخل مؤسسة واحدة. - مباشرة بعد صنع محلول هيدروجيل، إضافة قطرة 25 درجة مئوية إلى الجانب المنشط من طبق الزجاج القاع أو غطاء أسفل، ثم على الفور وضع غطاء المغلفة حبة على الحل، حبة الجانب إلى أسفل. الاتصال قطرة مع الجانب البعيد من غطاء تليها خفض بطيء يساعد على تجنب محاصرة فقاعات الهواء داخل هيدروجيل.
ملاحظة:يجب أن يكون ارتفاع هيدروجيل جيدا ضمن مسافة العمل من العدسة الموضوعية لاستخدامها في التجربة في وقت لاحق. ارتفاع هيدروجيل من 66 درجة مئوية يعمل بشكل جيد لمعظم النظم. يمكن قياس حجم هيدروجيل عن طريق إضافة أكثر أو أقل محلول هيدروجيل اعتمادا على حجم غطاء. لحساب الحجم المناسب من محلول هيدروجيل، استخدم المعادلة لحجم الاسطوانة، V =2 ساعةحيث r هو نصف قطر غطاء وh هو ارتفاع هيدروجيل المطلوب. عادة، يتوقع هذا الحساب بدقة عادلة الارتفاع الفعلي للهيدروجيل، كما تقاس بإعداد هلام مع غطاء المغلفة حبة على كل من أعلى وأسفل واستخدام المجهر البؤري لقياس المسافة بين الطائرتين حبة. ومع ذلك، فقد لوحظ أن الارتفاع الفعلي للهيدروجيل يمكن أن ينحرف عن هذا الحساب بـ ± 20 ميكرومتر (علىسبيل المثال، اعتمادا على سمك والشركة المصنعة للغطاء الزجاجي العلوي). ينصح بالقياس المباشر لارتفاع الجل باستخدام الطريقة الموضحة أعلاه. - السماح للجل للبلمرة لمدة 30 دقيقة، ثم إزالة غطاء أعلى بلطف مع ملقط. إضافة 50 m HEPES الحموضة 8.5 إلى الطبق يمكن أن تسهل إزالة. غسل لمدة 5 دقائق في 50 mM HEPES الحموضة 8.5 ثلاث مرات.
- إعداد محلول هيدروجيل من الأكريلاميد وبيس أكريلاميد. خلط الحل وفقا للجدول 1، ثم إضافة 2.5 ميكرولتر من 10٪ APS و 0.5 ميكرولتر من TEMED. اخلطي جيداً. الانتقال فورا إلى الخطوة التالية.
- تنشيط هيدروجيل وطلاء المصفوفة خارج الخلية
- تنشيط سطح هيدروجيل عن طريق احتضان في 0.4 m Sulfo-SANPAH (sulfosuccinimidyl 6-(4'-azido-2'-nitrophenylamino) hexanoate) في 50 mM HEPES الرقم الهيدروجيني 8.5. تعرض على الفور إلى مصباح قوس الأشعة فوق البنفسجية في منطقة مغلقة.
ملاحظة:حماية Sulfo-SANPAH من الضوء قبل التنشيط. للحصول على مصباح بقوة 400 واط، ضع الجل على بعد 10 سم من المصباح داخل صندوق الضوء وإضاءة لـ 100 واط. سيتغير حل Sulfo-SANPAH من اللون البرتقالي الساطع إلى البني الداكن. - غسل لمدة 5 دقائق في 50 mM HEPES الحموضة 8.5 ثلاث مرات.
ملاحظة:قد يتم تخزين المواد الهلامية المرطبة عند درجة حرارة 4 درجة مئوية لمدة تصل إلى أسبوع واحد. - احتضان هيدروجيل المنشط في 20 ميكروغرام / مل فيبرونيكتين في 50 MM HEPES درجة الحموضة 8.5 لمدة ساعة 1 عند 37 درجة مئوية.
- قم بإستقدال محلول الفيبرونكتين واغسل لمدة 5 دقائق في محلول ملحي مُسحّز بالفوسفات (PBS) ثلاث مرات. تعقيم هيدروجيل وغطاء الطبق لمدة 15 دقيقة تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية في غطاء محرك السيارة ثقافة الأنسجة مع انخفاض حجم PBS. يغسل مرة واحدة في PBS معقمة.
ملاحظة:أنواع أخرى من البروتين ECM يمكن استخدامها لمعطف هيدروجيل بما في ذلك الكولاجين واللامينين.
- تنشيط سطح هيدروجيل عن طريق احتضان في 0.4 m Sulfo-SANPAH (sulfosuccinimidyl 6-(4'-azido-2'-nitrophenylamino) hexanoate) في 50 mM HEPES الرقم الهيدروجيني 8.5. تعرض على الفور إلى مصباح قوس الأشعة فوق البنفسجية في منطقة مغلقة.
2. خلايا الطلاء
- إضافة 3 مل من وسائل الإعلام التي تحتوي على 21،000 خلية لملء طبق 60 ملم لكثافة الخلية النهائية من ~ 1000 خلية / سم2. ضبط كثافة البذر حسب الحاجة لمنع الازدحام والسماح بحرية حركة الخلايا الفردية.
- السماح للخلايا بالتعافي عند درجة حرارة 37 درجة مئوية لمدة 4 ساعة على الأقل ولمدة تصل إلى 18 ساعة قبل التصوير. الاستعداد للتصوير عن طريق الغسل مع وسائل التصوير مرتين قبل إضافة وسائل التصوير. السماح للخلايا بمعادلة لمدة 30 دقيقة على الأقل قبل التصوير.
ملاحظة:فحص ظروف الوسائط مسبقاً لتحديد الشروط التي من شأنها تحسين الترحيل في سطر الخلية المستخدمة. بالنسبة لخلايا SKOV-3، فإن DMEM بدون الفينول الأحمر، الذي يحتوي على HEPES بـ 20 مم وعامل نمو البشرة 12.5 نانوغرام/مل يحفز معظم الهجرة. الظروف المثلى لخلايا Ref52 هي العازلة رينجر مع 10٪ مصل البقر الجنيني (FBS) و 25 نانوغرام / مل عامل النمو المستمدة من الصفائح الدموية.
3. إعداد micropipette الزجاج: سحب ماصة وتزوير
- سحب 100 مم البورسليكات الزجاج 40 م micropipettes مع 1.0 مم الخارجي و 0.58 مم القطر الداخلي في عملية من خطوتين للحصول على تفتق أكثر من 2 ملم أن يقلل إلى ~ 50 ميكرومتر في المليمتر الأول ويمتد إلى أنبوب طويل، موازية قطرها 10 ميكرومتر في الملليمتر الماضي.
- تحميل سحب الأنابيب في microforge. شكل pipet أن يكون 15 μm تلميح حادة التي هي محاطة في نهاية جدا من قسم 250 ميكرومتر عازمة في زاوية ~ 35 درجة من بقية pipet. يجب أن يكون القطر التقريبي عند المنحنى حوالي 30 درجة مئوية لإضفاء القوة على الطرف.
ملاحظة:يمكن تعديل أبعاد تفتق وتلميح لتطبيق القوة المطلوبة بشكل صحيح (انظر الخطوة 5). سحب micropipettes في 65 درجة مئوية للخطوة الأولى ل3 ملم، و 60 درجة مئوية للخطوة الثانية تنتج الأبعاد الموصوفة في الخطوة 3.1. قد تختلف النتائج باستخدام سحب pipet مختلفة. - تعقيم micropipette في الإيثانول 70٪ قبل الاستخدام.
4. وضع المتلاعب الدقيق والميكرومابيت
- إزالة غطاء الطبق وتحميل الطبق على مرحلة المجهر ومركز. استخدم هدف تكبير منخفض 10 مرات أو مماثل منخفض. تغطية وسائل الإعلام مع الزيوت المعدنية لمنع تبخر وسائل الإعلام.
-
إدراج الأنابيب المسحوبة
- إدراج pipet سحبت في غمد micropipette، مشيرا إلى هوك أسفل نحو الطبق. غيض من هوك سيكون أدنى نقطة عندما خفضت إلى هلام.
- أدخل غمد في micromanipulator وضبط حتى يتم توسيط طرف pipet على العدسة الموضوعية في كل من الاتجاهات X و Y.
- خفض pipet باستخدام المتلاعب الخشنة حتى يلامس فقط سطح السائل.
- باستخدام تباين المرحلة أو brightfield، ركز المجهر على طبقة الخرزة في الجزء العلوي من الجل. هذه ستكون الطائرة المرجعية
- ضمان أن الهدف ليس في خطر من ضرب العينة أو المرحلة، وجلب التركيز فوق هلام للعثور على غيض من micropipette، وذلك باستخدام تعديلات صغيرة من المتلاعب الخشنة في الاتجاهات X و Y لإلقاء الظلال على المستوى البؤري. فقط خفض micropipette عندما تأكد من أن غيض جدا من pipet هو في مجال الرؤية.
- تأكد من أن طرف حاد من micropipette يشير إلى أسفل عن طريق تدوير الأنابيب في غمد أو تدوير غمد في micromanipulator حتى غيض هو عمودي على المستوى البؤري. كرر الخطوتين 4.4 و 4.5 حسب الحاجة. التركيز على غيض من pipet.
- التركيز مرة أخرى وصولا الى الطبقة أعلى حبة من هلام لقياس مدى pipet هو من سطح هلام. التركيز مرة أخرى إلى الطائرة التي هي جزء من الطريق بين هلام وغيض من pipet. خفض ببطء pipet للوصول إلى مستوى التركيز المتوسط.
- كرر الخطوة 4.6 حتى يمكن تقدير الظلال خافت جدا من طرف micropipette عند التركيز على هيدروجيل. قم بالزيادة إلى أعلى تكبير التالي.
- خفض micromanipulator حتى الظلال والانكسارات من غيض جدا من micropipette يمكن أن يكون موضع تقدير داخل مستوى التركيز طبقة حبة.
- زيادة التكبير إلى تلك التي سيتم استخدامها في التجربة. خفض الأنابيب حتى تحوم فقط فوق سطح هيدروجيل.
5 - معايرة المتلاعب الدقيق وتوليد القوة
- في المرحلة أو برايتفيلد، وانخفاض micropipette تحوم للمس سطح هيدروجيل. لاحظ كيف تبدو الأنابيب عند ملامسة هيدروجيل. الاستمرار في خفض micropipette في Z حتى التعديلات في X و Y تسبب سحب وانحراف هيدروجيل في تلك الاتجاهات. استخدام الميكروسفيرات أو الخلايا القريبة كعلامات ائتمانية.
ملاحظة:إذا تم إرفاق micromanipulator إلى مرحلة ذراع مكثف أو مقاعد البدلاء وليس مرحلة العينة نفسها، دائما فك الارتباط هلام قبل تحريك المرحلة لتجنب كسر pipet أو الخلايا المزعجة. إذا انكسر pipet، ارجع إلى الخطوة 3 والخطوة 4. - العثور على منطقة خالية من الخلايا لإشراك هلام. سحبها في جميع الاتجاهات والحصول على راحة مع الطريقة micromanipulation يترجم إلى تشوه من هلام.
- التقاط صور الفلورسنت من حقل حبة مع عدم وجود تلاعب، مع pipet إشراك هلام، ومع pipet تشارك سحب هلام. كرر هذا عدة مرات أخذ ملاحظات جيدة فيما يتعلق علامات القراد على micromanipulator، والطريقة التي تبدو طرف pipet في مرحلة أو brightfield في كل مرحلة من مراحل السحب، والمسافة التي يتحرك طرف باستخدام هذا التلاعب.
- استخدام ImageJ كما هو موضح سابقا16،17 لحساب الإزاحة حبة النسبية والقوة المطبقة على الخرز عن طريق مقارنة حقل حبة فارغة إلى حقل حبة دون مشاركة pipet، وحقل حبة مع هلام تشارك، و سحبت هلام.
- لضبط التحفيز التوتري، قارن تطبيق القوة باستخدام أبعاد طرف micropipette المختلفة، أو المسافات من الخلية، أو المسافة التي يسحبها المتلاعب المجهري من نقطة الهبوط الأولية. تأثير البعد تلميح micropipette على تطبيق القوة يعطي مرونة كبيرة للمستخدم ولكن أيضا يدل على الحاجة إلى توليد خرائط القوة لmicropipettes جديدة، حتى عندما أبعاد وشكل تشبه إلى حد كبير نصائح معايرة سابقا.
6. إجراء فحص durotaxis
- قبل إجراء التجربة، ممارسة إشراك هلام بالقرب من خلية ومراقبة تشوه الخلية عندما يتم تغيير موضع micromanipulator.
- مراقبة مجموعة من الخلايا التي لديها قطبية واضحة ويبدو أنها تتحرك لمدة 30 دقيقة لتحديد الخلايا التي تتحرك بطريقة موجهة.
- اختر خلية تتحرك في اتجاه واحد واضح وراقبها بمعدل الإطار المطلوب لمدة 30 دقيقة إضافية.
- إذا كان من المرغوب فيه تحديد القوى التي تمارس على الخلية أو التوتر الذي تمارسه الخلية، والتقاط الصور الميدانية حبة في كل اكتساب. إذا كانت الخلية تغير مسار اتجاهها أثناء المراقبة، اختر خلية مختلفة لمراقبة لأن هذا سيجعل من الصعب تحديد تأثير التحفيز.
- إشراك هيدروجيل ما يقرب من 50 ميكرومتر بعيدا عن الخلية. وضع pipet أمام الجانب القريب من الحافة الرائدة وتحريك micromanipulator بحيث يتم تشويه هلام orthogonally إلى اتجاه الخلية من السفر. مراقبة الخلية مع مرور الوقت لأنها تستجيب للتدرج الحاد والمحلي من صلابة.
ملاحظة:التوقيت المقدم هنا فعال عند مراقبة SKOV3 أو Ref52 الخلايا الليفية، ومع ذلك، ينبغي تعديل الفاصل الزمني والمسار الزمني العام لتتناسب مع نوع الخلية والحدث البيولوجي التي لوحظت. إذا كان الاقتران مع المجهرية الفلورية، وقفة اكتساب الفلورسنت مباشرة قبل الخطوة 6.5.، واستخدام التباين المرحلة أو brightfield لوضع micropipette وسحب، وإعادة تشغيل اكتساب الفلورسنت مباشرة بعد. - إذا كان الإنزلاقات pipet أو إذا كان التدرج هو استرخاء أو تحريرها، ابحث عن خلية جديدة عن طريق تكرار الخطوتين 6.2 و 6.3.
7 - تحديد الاستجابة للهجرة الدوّافية
- باستخدام ImageJ19 أو برنامج آخر لتحليل الصور، قم بحساب زاوية الانعطاف عن طريق رسم خط بين منتصف الحافة الرائدة للخلية في الساعة 0 دقيقة و30 دقيقة من شاشة آخر (تعكس المسار الأصلي للخلية) وخط آخر بين منتصف الحافة الرائدة قبل و 80 دقيقة بعد التحفيز وقياس الزاوية بين هذين الخطين.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
من خلال إعداد micropipettes (الشكل 1) وتطبيع توليد قوة السحب (الشكل2 والشكل 3) كما هو موضح أعلاه ، تم تحديد الظروف الجوروتيك الأمثل لخطوط الخلايا المتعددة. باستخدام هذه التقنية، كما هو مبين في الشكل4، كل من SKOV-3 خلايا سرطان المبيض17 وRef52 الفئران الخلايا الليفية الجنينية (الشكل5) التحرك نحو زيادة صلابة في التدرجات التي تطبقها micropipette الزجاج. بالإضافة إلى durotaxis، يمكن استخدام هذه الطريقة لدراسة أحداث الإشارات الديناميكية باستخدام أجهزة الاستشعار الحيوية الفلورية وعلامات. على سبيل المثال، يمكن ملاحظة هيكل والإشارات داخل هياكل التصاق البؤري عند التحفيز الجوروتيك. استشعار التوتر Vinculin (VinTS) هو جهاز استشعار حيوي يستند إلى قوة فريت التي تتوطين إلى الالتصاقات البؤرية، مما يسمح لمراقبة الفلورسنت من ديناميات التصاق البؤري وقياس التغيرات في التوتر داخل تلك الهياكل19. Ref52 الخلايا تعبر عابرة VinTS على 125 كيلوباسكال polyacrylamide هلام تظهر تشكيل الالتصاقات البؤرية في اتجاه تمتد على مدى فترة زمنية من 40 دقيقة (الشكل6A). تحليل افري20 يكشف أن vinculin المترجمة إلى الالتصاقات البؤرية يواجه تغييرا فوريا في التوتر عندما عرضت مع التحفيز الدوروبي الحاد (الشكل6B)توسيع فائدة هذا التحليل إلى مراقبة شبه الخلوية إشارة الأحداث ردا على التحفيز الجوروتيك.
الشكل 1 رسومات تخطيطية من نموذجي سحب (A) ومزورة (B) micropipettes. (أ) يتم سحب Micropipettes باستخدام بروتوكول من خطوتين لتحقيق تفتق من 1 مم إلى 10 ميكروم أكثر من 2 ملم. (B) ثم يتم تحميل Micropipettes في microforge ويتم عازمة نصائحهم، المغلقة، وتقصير بحيث آخر 250 ميكرومتر من عازمة micropipette في زاوية ~ 35 درجة والصنابير من ~ 30 درجة مئوية إلى طرف مدورة أن يقيس ~ 15 ميكرومتر. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2 تحسين حقل حبة بعد طلاء الإيثانول بالمقارنة مع الطريقة التقليدية باستخدام بولي-L-يسين. حقول حبة هيدروجيل التمثيلية من بولي-L-يسين والإيثانول (EtOH) أساليب طلاء غطاء التبخر باستخدام الخرز الأصفر والأخضر والأحمر والأحمر الداكن الفلورسنت. شريط مقياس: 25 درجة مئوية. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3 توليد خريطة القوة على سبيل المثال تمتد الجوروتيك. (أ) موضع الميكروسفيرات الفلورية قبل وبعد (الزائفة اللون الأخضر والأحمر، على التوالي) تشوه هيدروجيل مع micropipette (تقع وراء الحافة اليمنى من لوحة). شريط مقياس: 25 درجة مئوية. ناقلات الإزاحة (B) والتشريد خريطة الحرارة (C) بين حقول حبة فارغة وسحبت التي تولدها الإضافات الجر قوة مجهرية في ImageJ تسليط الضوء على التدرج من انحراف حبة وسلالة هيدروجيل. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 4 مخطط من فحص durotaxis وتحديد زاوية الانحراف. (أ) لوحظ وجود خلية لمدة 30 دقيقة على الأقل لتحديد مسارها الأصلي. (ب) يتم وضع micropipette orthogonally إلى مسار الخلية، 50 ميكرو متر من حافة الخلية. وتشارك هيدروجيل من قبل micropipette بحيث تتحرك micropipette سوف تمارس قوة على سطح هيدروجيل. (C) يتم سحب micropipette إضافية 20 ميكرومتر بعيدا عن الخلية، متعامدة إلى مسار الخلية الذي يخلق حاد، التدرج المحلي من التوتر (المشار إليها باللون الأزرق) الذي يزيد نحو micropipette. (D) تتم ملاحظة الخلية مع مرور الوقت أثناء تنقلها في التدرج المطبق. (E) في ImageJ أو برنامج تحليل الصورة، يتم وضع علامة على المسار الأصلي (خط متقطع) بخط مرسوم من منتصف الخلية من خلال وسط الحافة الرائدة في الإطار الأول. يتم وضع علامة على المسار النهائي (خط صلب) بخط مرسوم بعد السماح للخلية بالتنقل في تدرج التوتر المطبق. وتسمى الزاوية بين هذين الخطين نحو التحفيز "زاوية بدوره"، التي تحمل علامة هنا من قبل θ. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 5 تتحرك الخلايا الليفية الجنينية الفئران نحو المناطق من صلابة الركيزة المتزايدة في durotaxis. مسار زمني يظهر الحركة الجوروتيكية لخلية Ref52 10 دقائق قبل السحب (لوحة 1)، 1 دقيقة قبل السحب (لوحة 2)، في وقت السحب (لوحة 3)، و 1 ساعة بعد السحب (لوحة 4). السهم يشير إلى اتجاه التمدد. شريط مقياس: 50 درجة مئوية. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 6 توطين البروتين والنشاط أثناء التحفيز الدودوري باستخدام علامات الفلورسنت أو أجهزة الاستشعار الحيوية. يتم تقديم خلايا Ref52 تعبر بشكل عابر عن مستشعر التوتر Vinculin (VinTS)19 المهاجرة على 125 كيلوباسكال هلامي مع التحفيز الجوروتيك الحاد. (أ) بعد التحفيز، تتشكل الالتصاقات البؤرية الجديدة في اتجاه التمدد حيث تعيد الخلايا توجيهها على طول تدرج التصلب. لفترتين 10 دقيقة، بدءا من 20 دقيقة قبل التحفيز الميكانيكي و 21 دقيقة بعد التحفيز، تم رصد مورفولوجيا الخلية (أعلى) وتشكيل التصاق البؤري (أسفل). يشير اللون الأحمر إلى نقطة الوقت الأولى ضمن الفترة الزمنية واللون الأخضر يشير إلى النقطة الزمنية بعد 10 دقائق. وتظهر الالتصاقات البؤرية الجديدة التي تشكلت خلال فترة 10 دقائق باللون الأخضر. قبل التحفيز، تشكل الالتصاقات البؤرية الجديدة في اتجاه السفر. بعد التحفيز، تشكل الالتصاقات البؤرية الجديدة في اتجاه التمدد. يشير السهم إلى اتجاه التمدد. تشير رؤوس الأسهم إلى المناطق ذات الالتصاقات البؤرية التي تشكلت على مدى تلك الفترة التي مدتها 10 دقائق. شريط مقياس: 25 درجة مئوية. (B) تحليل فريت من الفلورة VinTS يشير إلى تغيير في التوتر داخل الالتصاقات البؤرية القريبة من امتداد الدوروسيتيك. الخطوط العريضة لغشاء الخلية قبل وبعد تمتد تسليط الضوء على تشوه الخلية عند التحفيز. تشير رؤوس الأسهم إلى أمثلة على التصاقات بؤرية تشهد تغيرات في نسبة FRET عند التمدد. شريط مقياس: 10 درجة مئوية. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
| تصلب هيدروجيل المطلوب | 3 كيلوباسكال | 25 كيلوباسكال | 125 كيلوباسكال |
| 7.5% أكريلاميد | 100 ميكرو لتر | 100 ميكرو لتر | 160 ميكرولتر |
| 0.5% بيس-أكريلاميد | 10 ميكرولتر | 100 ميكرو لتر | 100 ميكرو لتر |
| ddH2O | 287 ميكرولتر | 197 ميكرولتر | 137 ميكرولتر |
الجدول 1 حلول هلام أكريلاميد.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
يظهر هنا هو تكرار، فحص durotaxis خلية واحدة التي تسمح بتقييم قدرة الخلية على تغيير سلوكها الهجرة استجابة للإشارات الميكانيكية الحادة. ويمكن أيضا أن تستخدم هذه التقنية في تركيبة مع المجهرية الفلورية والبروتينات الانصهار المناسبة أو أجهزة الاستشعار الحيوية لفحص الإشارات دون الخلوية والأحداث الخلوية الهيكلية في غضون ثوان من التحفيز الميكانيكي أو على مدى فترة زمنية أطول خلال الحركة الجوروتيك. وينطوي فهم علاقة الخلية ببيئتها على دراسة أثر كل من الجوانب الكيميائية والميكانيكية لتلك البيئة. على الرغم من أنه من المحتمل أن يكون من الصعب السيطرة، يمكن استخدام هذا الفحص durotaxis على نطاق واسع لفهم الاستجابة الخلوية للتغيرات في بيئتها الدقيقة الميكانيكية.
الأهمية فيما يتعلق بالأساليب القائمة
كما ذكر من قبل، هذه الطريقة القائمة على micropipette من التحفيز الدوآروتيك هو المناوية للغاية، مما يسمح بدرجة عالية من السيطرة على المحفزات الميكانيكية، وهي ميزة رئيسية على تقنيات أخرى، مثل الخطية قبل تشكيلها أو خطوة التدرجات من صلابة. يمكن تصور حجم واتجاه التدرجات سلالة المنقولة عن طريق تتبع الإزاحة من الخرز الفلورسنت جزءا لا يتجزأ من هيدروجيل، بالقرب من سطح ثقافة الخلية.
إن تقييد هذه العلامات الفيدوسية بطبقة واحدة أسفل سطح الثقافة يزيد من دقة هذا التتبع. الميكروسفيرات الموجودة تحت مستوى الانحراف (المنقولة إما عن طريق micropipette أو، للميكروسكوب قوة الجر، عن طريق الانقباض الخلوي)، كما سيحدث مع خلط microspheres بالتساوي في جميع أنحاء هيدروجيل، سوف تتحرك أقل من في الطائرة الميكروسفيرات، والتي يمكن أن تؤدي إلى التقليل من شأن القوى التطبيقية. أيضا، هذا التعديل هو أسهل لأداء وأكثر موثوقية من الأساليب التي يتم وضعالخرز في طبقة رقيقة للغاية من polyacrylamide يلقي على رأس هلام شكلت مسبقا21 أو جلبت إلى سطح هيدروجيل عن طريق تسوية بمساعدة الجاذبية22 وتنتج أكثر حتى تشتت الخرز عبر هيدروجيل من الأساليب الموصوفة سابقا17،23.
التعديل والتطبيقات المستقبلية
ويمكن تعديل تفاصيل هذا الفحص لتناسب أفضل خط الخلية من الفائدة. على سبيل المثال، يمكن استخدام مجموعة متنوعة من جزيئات المصفوفة خارج الخلية (علىسبيل المثال، الكولاجين الأول، الكولاجين الرابع، لامينين) أو غيرها من الأربطة اللاصقة لتفعيل هيدروجيل. أيضا، صلابة البداية من هيدروجيل يمكن بسهولة أن ترفع أو خفضت عن طريق ضبط نسبة الأكريلاميد إلى بيس أكريلاميد (انظر الجدول 1). عن طريق تغيير أبعاد طرف micropipette وحجم السحب، يمكن تحسين هذا الفحص لإضفاء التحفيز الدوبوليني القابل ة للتكرار والفعالة لنوع الخلية المعنية.
الخطوات الهامة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها
وينبغي تحفيز الخلايا التي تتبع مساراً ثابتاً وخطياً للهجرة قبل التلاعب بالهيدروجيل لضمان أن تكون التغيرات في المسار ناجمة عن المحفزات الميكانيكية وليس التقلبات العشوائية. يجب توخي الحذر لتلفيق ميكرومازيت الزجاج الذي يشارك سطح هيدروجيل دون الانزلاق ولكن لا المسيل للدموع هلام عند سحبها. من المهم تطبيق ثابت، وتمتد ثابت على هيدروجيل خلال التجربة للحصول على نتائج نظيفة مما يعني أنه ينبغي ممارسة المستخدم في وضع ونقل micropipette قبل مواجهة خلية. أي حركة غير مقصودة من micropipette التي تؤدي إلى تغييرات في تدرج التوتر يمكن أن تؤثر على قدرة الخلية على durotax. وبالمثل، ينبغي أن تمارس التلاعب من هلام مع كل micropipette الجديدة التي يتم تشكيلها كما تغييرات طفيفة في شكل pipet يمكن أن يسبب التفاعل pipet / هلام لتختلف.
عدم وضع micropipette داخل مجال الرؤية المجهرية قبل زيادة التكبير يمكن أن يؤدي إلى الكسر العرضي للطرف الزجاجي الهش. تأكد من أن الارتفاع وX-Y موقف من طرف معروف قبل خفض micropipette مع micromanipulator. دائما رصد موقف micropipette للحد من خطر الكسر. من المستحسن أن يتم تقليل التكبير مرة أخرى إلى 10X لكل micropipette جديدة محملة في micromanipulator كما حركات طفيفة من micromanipulator وغمد pipet يمكن أن يؤدي إلى تغييرات كبيرة واضحة في موقف محملة حديثا ميكرومازيت.
قبل العثور على الخلايا لمراقبة، من المهم أولا اختبار micropipette للتأكد من أنها سوف تشارك هيدروجيل كما هو متوقع وأنه مناسب لتطبيق الامتداد المطلوب. العثور على أبعاد طرف التي تناسب التجربة ونوع الخلية أمر بالغ الأهمية للنجاح في تطبيق التحفيز الدوروني. يجب تقريب نهاية micropipette بما فيه الكفاية بحيث لا تخترق الجل، ولكن ليس تقريب ذلك أنه يفشل في السيطرة عليه. إذا كان pipet لا سحب هلام على نحو فعال، فإنه قد يكون انزلاق على طول السطح. قد يكون شكل طرف micropipette تقريب جدا للتعامل بشكل صحيح مع سطح هلام. وينبغي تعديل الأبعاد في غيض جدا من micropipette حتى ثابت، يمكن تحقيق اتصال ثابت باستمرار. في بعض الحالات حيث micropipette هو الانزلاق عبر سطح هلام، قد يكون من الضروري لخفض micropipette مزيد من في هيدروجيل لكسب المزيد من الجر. إذا كانت الميكرومابيت الدموع من خلال هلام، قد يكون غيض غرامة جدا أو حادة جدا. قد يشير تمزق الجل أيضًا إلى استخدام الكثير من القوة أثناء السحب. وينبغي رفع micropipette قليلا للحد من تشوه هلام وسحب مسافات أقصر.
في كثير من الأحيان، إذا تم سحب الخلية أو حافة الخلية من التركيز من قبل micropipette، يتم إشراك غيض من micropipette قريبة جدا من الخلية أو تمتد قوية جدا. نقل micropipette أبعد من الخلية، فقط قليلا تشويه الخلية في طائرات X-Y. نقل الخلية من التركيز ليس فقط جعل الأحداث الخلوية من المستحيل رصد وتسبب الانحرافات البصرية، ولكن سوف يسبب الخلية لتجربة المزيد من التحفيز من التدرج التوتر 2-الأبعاد المقصود.
والأهم من ذلك، من المهم تسجيل وتحليل الاستجابات التي لديها التلاعب الدوروستيك متسقة مع الحد الأدنى من الخطأ البشري. إذا كان خفض الطرف غير دقيق أو إذا تم تغيير موضع micropipette، سيتم حجب نتائج التجربة. وبما أن هذا التحليل معقد والعديد من الخطوات عرضة للخطأ، يجب توخي الحذر في كل خطوة لتجنب التغييرات غير المقصودة في تحفيز الخلايا. الفشل في أي خطوة يمكن أن يؤدي إلى تطبيق تمدد غير متناسقة ونتائج غير موثوق بها.
القيود
وهناك قيود على هذه التقنية ينبغي النظر فيها. أبرزها، تزوير دقيقة والتلاعب من micropipettes الزجاج يمكن أن تقدم منحنى التعلم حاد للمستخدمين الجدد. بالإضافة إلى ذلك، يجب تحسين موقف وحجم سحب هيدروجيل لخطوط الخلايا المختلفة. فحص الإزاحات حبة الفلورسنت قبل وبعد التلاعب هيدروجيل يمكن أن تساعد مع هذا الجانب من هذه التقنية. أيضا، في حين أن هذه التقنية تسمح عالية spatiotemporal المراقبة من السلوك الجوروتيك في الخلايا الفردية، وهذا يجعل من فحص الإنتاجية المنخفضة. ولذلك من المهم الإشارة إلى أن هذا الفحص يمكن أن يكملأيضا تقنيات أخرى مع انخفاض المتلاعب ولكن الإنتاجية أعلى، مثل استخدام هيدروجيلمع التدرجات قبل تشكيلها من صلابة، لتحليل السلوك الجوروتيك من أكبر مجموعات من الخلايا في آن واحد. وباختصار، فإن درجة عالية من السيطرة الصدغية للإشارات الميكانيكية التي يوفرها الفحص الجوروتيك أحادي الخلية تجعل من المفيد جدا لتحليل الآليات الجزيئية المساهمة في السلوك الجوروتيك للعديد من أنواع الخلايا المختلفة تحت العديد من الظروف.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
وليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.
Acknowledgments
اي.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Acrylamide 40 % | National Diagnostic | EC-810 | |
| Ammonium Persulfate | Fisher | BP179-25 | |
| BD20A High frequency generator | Electro Technic Products | 12011A | 115 V - Handheld Corona Wand |
| Bind Silane (y-methacryloxypropyltrimethoxysilane) ( | Sigma Aldrich | M6514 | |
| Bis-acrylamide 2% | National Diagnostic | EC-820 | |
| Borosilicate glass capillaries | World Precision Instruments | 1B100-4 | |
| Branson 2510 Ultrasonic Cleaner | Bransonic | 40 kHz frequency | |
| Coarse Manipulator | Narshige | MC35A | |
| DMEM | Corning | 10-013-CV | |
| DMEM without phenol red | Sigma Aldrich | D5030 | |
| Dual-Stage Glass Micropipette Puller | Narshige | PC-10 | |
| Epidermal Growth Factor | Peprotech | AF-100-15 | |
| Ethanol | Pharmco-aaper | 111000200 | |
| Fetal Bovine Serum (Qualified One Shot) | Gibco | A31606-02 | |
| Fibronectin | EMD Millipore | FC010 | |
| Fluospheres Carboxylate 0.2 um | Invitrogen | F8810, F8807, F8811 | |
| Fugene 6 | Roche | 1815091 | 1.5 μg DNA / 6 μL fugene 6 per 35 mm dish |
| Glacial Acetic Acid | Fisher Chemical | A38SI-212 | |
| Glass Bottom Dish | CellVis | D60-60-1.5-N | |
| Glass Coverslip | Electron Microscopy Sciences | 72224-01 | 22 mm, #1.5 |
| HCl | JT Baker | 9535-03 | |
| Hellmanex III Special cleaning concentrate | Sigma Aldrich | Z805939 | Used at 2% in ddH2O for cleaning coverslips |
| HEPES powder | Sigma Aldrich | H3375 | Make 50mM HEPES buffer, pH 8.5 |
| Intelli-Ray 400 Shuttered UV Flood Light | Uviton International | UV0338 | |
| Isopropanol | Fisher Chemical | A417-4 | |
| Microforge | Narshige | MF900 | |
| Micromanipulator | Narshige | MHW3 | |
| Mineral Oil | Sigma Aldrich | M5904 | |
| Nanopure Life Science UV/UF System | Barnstead | D11931 | ddH2O |
| Nikon Eclipse Ti | Nikon | ||
| OptiMEM | Invitrogen | 31985062 | |
| Parafilm M | Bemis Company, Inc | PM-992 | |
| PBS | 139 mM NaCl, 2.5 mM KCl, 28.6 mM Na2HPO4, 1.6 mM KH2PO4, pH 7.4 | ||
| Platelet Derived Growth Factor-BB (PDGF-BB) | Sigma Aldrich | P4056 | |
| Ref52 | Rat embryonic fibroblast cell line; Culture in DMEM + 10% FBS | ||
| Ringer's Buffer | 134 mM NaCl, 5.4 mM KCl, 1 mM MgSO4, 2.4 mM CaCl2, 20 mM HEPES, 5 mM D-Glucose, pH 7.4 | ||
| SKOV-3 | American Type Culture Collection | Culture in DMEM + 10% FBS | |
| Sulfo-SANPAH | Covachem | 12414-1 | |
| Tabletop Plasma Cleaner | Harrick Plasma | PDC-32G | |
| TEMED | Sigma Aldrich | T9281-50 |
References
- Acerbi, I., et al. Human breast cancer invasion and aggression correlates with ECM stiffening and immune cell infiltration. Integrative Biology (Camb. 7 (10), 1120-1134 (2015).
- Mekhdjian, A. H., et al. Integrin-mediated traction force enhances paxillin molecular associations and adhesion dynamics that increase the invasiveness of tumor cells into a three-dimensional extracellular matrix. Molecular Biology of the Cell. 28 (11), 1467-1488 (2017).
- Paszek, M. J., et al. Tensional homeostasis and the malignant phenotype. Cancer Cell. 8 (3), 241-254 (2005).
- Lange, J. R., Fabry, B. Cell and tissue mechanics in cell migration. Experimental Cell Research. 319 (16), 2418-2423 (2013).
- Davidson, L. A., Oster, G. F., Keller, R. E., Koehl, M. A. Measurements of mechanical properties of the blastula wall reveal which hypothesized mechanisms of primary invagination are physically plausible in the sea urchin Strongylocentrotus purpuratus. Developmental Biology. 209 (2), 221-238 (1999).
- Li, D., et al. Role of mechanical factors in fate decisions of stem cells. Regenerative Medicine. 6 (2), 229-240 (2011).
- Handorf, A. M., Zhou, Y., Halanski, M. A., Li, W. J. Tissue stiffness dictates development, homeostasis, and disease progression. Organogenesis. 11 (1), 1-15 (2015).
- Lo, C. M., Wang, H. B., Dembo, M., Wang, Y. L. Cell movement is guided by the rigidity of the substrate. Biophysical Journal. 79 (1), 144-152 (2000).
- Kuo, C. H., Xian, J., Brenton, J. D., Franze, K., Sivaniah, E. Complex stiffness gradient substrates for studying mechanotactic cell migration. Advanced Materials. 24 (45), 6059-6064 (2012).
- Breckenridge, M. T., Desai, R. A., Yang, M. T., Fu, J., Chen, C. S. Substrates with engineered step changes in rigidity induce traction force polarity and durotaxis. Cell and Molecular Bioengineering. 7 (1), 26-34 (2014).
- Goreczny, G. J., Wormer, D. B., Turner, C. E. A Simplified System for Evaluating Cell Mechanosensing and Durotaxis In Vitro. Journal of Visualized Experiments. (102), e52949 (2015).
- Hartman, C. D., Isenberg, B. C., Chua, S. G., Wong, J. Y. Vascular smooth muscle cell durotaxis depends on extracellular matrix composition. Proceedings of the National Acadademy of Sciences of the United States of America. 113 (40), 11190-11195 (2016).
- Vincent, L. G., Choi, Y. S., Alonso-Latorre, B., del Alamo, J. C., Engler, A. J. Mesenchymal stem cell durotaxis depends on substrate stiffness gradient strength. Biotechnology Journal. 8 (4), 472-484 (2013).
- Sunyer, R., Jin, A. J., Nossal, R., Sackett, D. L. Fabrication of hydrogels with steep stiffness gradients for studying cell mechanical response. PLoS One. 7 (10), e46107 (2012).
- Martinez, J. S., Lehaf, A. M., Schlenoff, J. B., Keller, T. C. 3rd Cell durotaxis on polyelectrolyte multilayers with photogenerated gradients of modulus. Biomacromolecules. 14 (5), 1311-1320 (2013).
- Plotnikov, S. V., Pasapera, A. M., Sabass, B., Waterman, C. M. Force fluctuations within focal adhesions mediate ECM-rigidity sensing to guide directed cell migration. Cell. 151 (7), 1513-1527 (2012).
- McKenzie, A. J., et al. The mechanical microenvironment regulates ovarian cancer cell morphology, migration, and spheroid disaggregation. Scientific Reports. 8 (1), 7228 (2018).
- Schindelin, J., et al. Fiji: an open-source platform for biological-image analysis. Nature Methods. 9 (7), 676-682 (2012).
- Grashoff, C., et al. Measuring mechanical tension across vinculin reveals regulation of focal adhesion dynamics. Nature. 466 (7303), 263-266 (2010).
- McKenzie, A. J., Campbell, S. L., Howe, A. K. Protein kinase A activity and anchoring are required for ovarian cancer cell migration and invasion. PLoS One. 6 (10), e26552 (2011).
- Kandow, C. E., Georges, P. C., Janmey, P. A., Beningo, K. A. Polyacrylamide hydrogels for cell mechanics: steps toward optimization and alternative uses. Methods in Cell Biology. 83, 29-46 (2007).
- Plotnikov, S. V., Sabass, B., Schwarz, U. S., Waterman, C. M. High-resolution traction force microscopy. Methods in Cell Biology. 123, 367-394 (2014).
- Knoll, S. G., Ali, M. Y., Saif, M. T. A novel method for localizing reporter fluorescent beads near the cell culture surface for traction force microscopy. Journal of Visualized Experiments. (91), 51873 (2014).
