Bu protokol, matris mekaniğinin kök Leydig hücre davranışı üzerindeki etkilerini kontrol edilen iki boyutlu kültür sisteminde incelemek için ayarlanabilir sertlikte poliakrilamid hidrojellerin üretimini açıklar.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
* These authors contributed equally
Bu protokol, matris mekaniğinin kök Leydig hücre davranışı üzerindeki etkilerini kontrol edilen iki boyutlu kültür sisteminde incelemek için ayarlanabilir sertlikte poliakrilamid hidrojellerin üretimini açıklar.
Ekstraselüler matriks (ECM) sertliği, kök hücre davranışını kritik bir şekilde düzenler. Daha önce, yaşlanma sırasında matriks sertliğindeki patolojik artışların kök Leydig hücresi (SLC) homeostazını bozduğunu ve bunun testosteronda düşüşe yol açtığını göstermiştik. Bu keşfe dayanarak, burada laboratuvarımızda geliştirilen, testis mikro ortamını in vitro modellemek için ayarlanabilir sertlikle poliakrilamid (PA) hidrojelleri üretmek için ayrıntılı bir protokol sunuyoruz. Bu yöntem, jellerin 1–100 kPa sertlik aralığında tekrarlanabilir dökümünü sağlar ve fizyolojik ve patolojik koşulları kapsar. Önemli adımlar arasında akrilamid/bis-akrilamid hassas karışımı, jel şişme dengesi, yüzeyin Sulfo-SANPAH ile aktivasyonu ve SLC yapışmasını ve kültürünü desteklemek için kolajen kaplaması yer alır. Hedef sertlikler için optimize edilmiş formülasyonlar ve eksik polimerleşme ile zayıf hücre bağlanması gibi yaygın sorunlar için sorun giderme rehberliği sunuyoruz. Bu sistem, substrat sertliğinin SLC proliferasyonu, farklılaşması ve steroidojenik fonksiyonunu tanımlanmış 2B koşullar altında nasıl modüle ettiğine dair sistematik incelemeye olanak tanır. Üreme biyolojinin ötesinde, diğer hücre tiplerinde mekanik biyolojik çalışmalar ve sertlikle ilişkili işlev bozukluğuna yönelik tedavilerin taraması için değerli bir platform olarak hizmet vermektedir.
Ekstrasellüler matriksin (ECM) mekanik özellikleri, kök hücre kaderinin düzenlenmesinde kritik bir rol oynar; çoğaltma, farklılaşma ve fonksiyonel bakım 1,2,3,4 dahildir. Testiste, yaşa bağlı ECM sertleşmesi testosteron üretiminin azalmasında rol oynamıştır. Ancak, altta yatan mekanobiyolojik mekanizmalar hâlâ yeterince anlaşılmamaktadır; bunun bir nedeni testiküler nişin fizyolojik sertlik aralığını sadakatle özetleyen standartlaştırılmış in vitro modellerin eksikliğidir. Genç fare testis dokusunun fizyolojik sertliği yaklaşık 1–15 kPa iken, yaşlı veya fibrotik doku 20–30 kPa veya daha fazla olabilir.
Poliakrilamid (PA) hidrojeller, akrilamid ile bis-akrilamid oranının değiştirilmesiyle tam olarak ayarlanabildikleri için hücre-matris etkileşimlerini incelemek için çok yönlü bir platform olarak ortayaçıkmıştır 5,6. Kolajen kaplı cam veya ticari hidrojeller gibi diğer substratlara kıskandığında, PA jelleri sertlik ve biyokimyasal ligand yoğunluğu üzerinde bağımsız kontrol sunar ve mekanik ipuçlarının sistematik olarak diseksiyon yapılmasını sağlar. PA jel üretimi 7,8,9 için birkaç protokol olmasına rağmen, genellikle belirli hücre tipleri için, özellikle SLC'ler gibi nadir birincil hücreler için ayrıntılı optimizasyon eksikliği vardır.
Burada, fare SLC'lerinin kültürlenmesi için özel olarak tanımlanmış sertlikte (1–100 kPa) PA hidrojel hazırlamak için sağlam ve tekrarlanabilir bir protokol sunuyoruz. Yöntem, jel döküm, şişme dengesi, Sulfo-SANPAH ile yüzey fonksiyonelleştirmesi ve hücre yapışmasını teşvik etmek için kollajen kaplama için adım adım talimatları içerir. Bu protokolü takip ederek, araştırmacılar genç (yumuşak) ve yaşlı (sert) testislerin mekanik ortamını taklit eden, ayarlanabilir sertliğe (1 ila 100 kPa) sahip substratlar üretebilir ve bu da sertliğe bağlı SLC yanıtlarının nicel olarak incelenmesini mümkün kılar. Sistem ayrıca diğer mekanosensitif hücre tiplerine uyarlanabilir ve sertlikle ilgili patolojileri hedefleyen ilaç taraması için bir platform sağlar.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Tüm hayvan prosedürleri Sun Yat-sen Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi tarafından onaylandı (Onay No. SYSU-IACUC-2026-B1278) ve kurumsal yönergelere uygun olarak gerçekleştirildi.
1. Birincil fare SLC'lerinin izolasyonu ve kültürü
2. Jel döküm cam kabının montajı
3. PAGE jel karışımı çözeltiyi hazırlanıyor
4. İnisiyatör ve katalizör eklemek ve jelin dökülmesi
5. Karışık çözeltiyi dökmek
6. Jelin polimerize olmasına izin vermek
7. Kabı söküp jelin hasat edilmesi
8. Jeli kesip kültür plakasına aktarmak
9. İlk yıkama ve UV ışınlanması
10. Sulfo-SANPAH çapraz bağlayıcısının aktivasyonu
11. Çapraz bağlayıcı aktivasyonu ve son yıkamalar
12. Fare kuyruğu tip I kolajen çalışma çözeltisi hazırlanıyor
13. Kolajen kaplaması ve kuluçka
14. İkincil UV ışınlanması ve fiksasyonu
15. Bağlanmamış kolajen ve tohum hücrelerini çıkarın
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu protokolün başarılı uygulanması, kültür plakasına sıkıca bağlı kalan ve sağlam SLC yapışmasını ve yayılmasını destekleyen belirgin sertliğe (1 ila 100 kPa) sahip poliakrilamid hidrojeller elde eder. Şekil 1, jel dökümden hücre tohumlamasına kadar tüm iş akışının şematik bir genel görünümünü sunar ve kullanıcıların protokolün ana aşamalarını görselleştirmesini sağlar.
Poliakrilamid hidrojellerin mekanik doğrulaması (hedef sertli...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Hücre dışı matriksin mekanik özellikleri, kök hücre davranışının düzenlenmesinde temel bir rol oynarken, üreme hücrelerinde bu etkileri sistematik olarak incelemek için araçlar sınırlıdır. Önceki çalışmalarımız, yaşlanma sırasında patolojik matriks sertleşmesinin kök Leydig hücresi (SLC) homeostazını Piezo1/ROS/Gli1 ekseni boyunca bozduğunu ve testosterondüşüşüne yol açtığını göstermiştir. Bu keşfe dayanarak, substrat sertliğinin SLC fonksiyonunu doğrudan nasıl mo...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yok.
Bu projenin finansmanı, Çin Kök Hücre ve Translasyonel Araştırma Ulusal Anahtar Araştırma ve Geliştirme Programı (2021YFA1100601), Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (82371608), Guangdong Temel ve Uygulamalı Temel Araştırma Vakfı (2023B1515020016) ve Shenzhen Temel Araştırma Programı (JCYJ20240813150417024, JCYJ20240813150422030) tarafından sağlanmıştır.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| Asetik asit | Sigma-Aldrich | Cat#A6283 | Fare kuyruğu kolajeni için seyreltici (0,02 M) |
| Acryiamide | Sangon Biyoteknoloji | Cat#A100341-0500 | Poliakrilamid jel hazırlamak için monomer |
| Amonyum persülfat (APS) & nbsp; | Sangon Biyoteknoloji | Cat#A100486-0100 | Jel polimerizasyonu için başlatıcı |
| B27 takviyesi | Invitrogen | Cat#A1486701 | Antioksidanlar ve hormonlar açısından zenginleştirilmiş tanımlanmış takviye; Nöronal ve kök hücre hayatta kalma desteğini destekler (%2 v/v) |
| Temel fibroblast büyüme faktörü (bFGF) | Invitrogen | Cat#13256029 | Mitojenik büyüme faktörü; SLC proliferasyonunu ve gövdesini destekler (20 ng/mL) |
| Bis-akrilamid | Şanghay Yuanye Biyo-Teknolojisi | Cat#S14002 | Poliakrilamid jeller için çapraz bağlama |
| Tavuk embriyosu ekstraktı | US Biologicals | Cat#C3999 | Büyüme faktörleri ve besin açısından zengin bir kaynak; SLC büyümesini ve uygulanabilirliğini destekler (%5 v/v) |
| Fare kuyruğundan Tip I kolajen, | YEASEN | Cat#40125ES50 | SLC yapışmasını ve kültürünü teşvik etmek için Sulfo-SANPAH ile aktive edilmiş poliakrilamid hidrojel yüzeyini kaplar. |
| Kollagenaz Tip IV | Gibco | Cat#17104-019 | DMEM/F12 içinde testis dokusu sindirimi için 1 mg/mL |
| CYP11A1 antikor | GeneTex | Cat#GTX56293 | Batı blotlama için |
| Deksametazon | Sigma-Aldrich | Cat#D1756 | Glukokortikoid reseptör agonisti; SLC proliferasyonunu ve gövde bakımını destekler (1 nM) |
| DMEM/F12 orta | Gibco | Cat#11320033 | Sindirim, yıkama ve SLC kültürü için bazal ortam |
| Epidermal büyüme faktörü (EGF) | PeproTech | Cat#AF-100-15 | SLC proliferasyonunu uyarır ve farklılaşmamış durumu korur (20 ng/mL) |
| Fetal Sığır Serumu (FBS) | VISTECH | Cat#SE100-011 | %10 oranında kollagenaz aktivitesini durdurmak için kullanılır |
| Fiji | Yok | https://imagej.net/Fiji | Görüntü analiz yazılımı |
| GADPH antikoru | Proteintech | Cat#60004-1-Ig | Batı blotlama için |
| Jel sindirim enzimleri | Doğru Biyoteknoloji | Cat#GXDLFA | Testis dokusu sindirimi ve SLC izolyasyonu için enzim karışımı |
| HEPES | Cytiva | Cat#SH30237.01 | pH 7.0&ndash tutmak için tampon kullanın; 7.4 |
| HSD3β Antikor | Santa Cruz | Cat#sc-515120 | Batı blotlama için |
| Giriş Hücre Ayırıcı | BD | https://www.bdbiosciences.com/content/dam/bdb/marketing-documents/BD_Influx_tech_specs.pdf | |
| İnsülin-Transferrin-Sodyum Selenit (ITS) | Sigma-Aldrich | Cat#11074547001 | Hücre hayatta kalmasını, glikoz alımını ve antioksidan savunmayı destekler (5 μ g/L) |
| KnockOut serum replasmanı (KSR) | Gibco | Cat#10828-028 | SLC kültür ortamı için serum ikamesi |
| LIF (Lösemi Engelleyici Faktör) | Millipore | Cat#LIF1010 | Kök hücre pluripotensiyi ve kendini yenilemeyi (1 ng/mL) koruyan sitokin |
| Fare testisleri | Bu makale | Yok | C57BL/6 farelerinden izole edilmiş |
| Fare Testosteron ELISA Kiti | İnce Biyoteknoloji | Cat#40203ES80 | Kültür süpernatantlarında testosteronun nicelenmesi için |
| Mouse: C57BL/6 | Shenzhen TopBiotech | Yok | Testis toplama için kullanılan fare suşu |
| Fare: Testiküler Kök Leydig Hücreleri (SLC) & nbsp; | Bu makale | Yok | Fare testislerinden izole edilen birincil hücreler |
| N2 takviyesi | Invitrogen | Cat#17502001 | Sinirsel ve kök hücre kültürlerini destekleyen tanımlanmış serumsuz takviye (%1 v/v) |
| Esansiyiz olmayan amino asitler | HyClone | Cat#SH30050.03 | Protein sentezi ve hücre metabolizması için azot kaynakları sağlar (%1 v/v) |
| Oncostatin M (OSM) | PeproTech | Cat#300-10T | SLC farklılaşma regülasyonu ve Leydig hücre olgunlaşmasında rol alan sitokin (20 ng/mL) |
| Fosfat-tamponlu tuzlu (PBS) | Gibco | Cat#10010023 | Yıkama ve yeniden süspansiyon tamponu |
| Trombosit kaynaklı büyüme faktörü (PDGF) | PeproTech | Cat#100-14B | Hücre çoğalması, göçü ve hayatta kalmayı destekler (20 ng/mL) |
| Prism 9.0 | GraphPad | https://www.graphpad.com/ | İstatistiksel analiz ve grafikleme için yazılımlar |
| StAR antikoru | Proteintech | Cat#67130-1-Ig | Batı blotlama için |
| Sulfo-SANPAH | MACKLIN | Cat#102568-43-4 | Jel yüzeyi aktivasyonu için heterobifonksiyonel çapraz bağlayıcı |
| TEMED | Phygene | Cat#PH0341 | Polimerizasyon için katalizör |
| β-Merkaptoetanol | Invitrogen | Cat#21985023 | Oksidatif stresi azaltır ve kültürde hücre büyümesini destekler (0,1 mM) |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.