חקר נדידת תאים בערוצי Microfabricated

Summary

שיטה כמותית ללימודי הגירה ספונטנית של תאים בmicroenvironment מרותק חד ממדי מתוארת. שיטה זו מנצלת את ערוצי microfabricated והוא יכול לשמש כדי לחקור הגירה של מספר הגדול של תאים בתנאים שונים בניסויים אחת.

Abstract

השיטה המתוארת כאן מאפשרת הלימוד של נדידת תאים תחת כליאה בממד אחד. היא מבוססת על השימוש בערוצי microfabricated, המטילים הפנוטיפ מקוטב לתאים על ידי אילוצים פיזיים. ברגע שערוצים פנימיים, יש תאים רק שתי אפשרויות: לנוע קדימה או אחורה. ההגירה פשוטה הזה שבו כיווניות מוגבלת מאפשרת מעקב האוטומטי של תאים והחילוץ של פרמטרים כמותיים כדי לתאר את תנועת תא. פרמטרים אלה כוללים תא מהירות, שינויי כיוון, והפסקות בזמן התנועה. Microchannels גם תואם את השימוש בסמני ניאון ולכן מתאימים ללמוד לוקליזציה של האברונים ומבנים תאיים במהלך נדידת תאים ברזולוציה גבוהה. לבסוף, את פני השטח של הערוצים יכולים להיות פונקציונליות עם מצעים שונים, המאפשרים שליטה על מאפייני ההדבקה של הערוצים או המחקר של haptotaxis. לסיכום, מערכת שעותפה תאר נועד לנתח את ההגירה של מספרים סלולריים גדולים בתנאים שבהם הן את הגיאומטריה והטבע ביוכימיים של הסביבה מבוקרות, להקל על הנורמליזציה ושחזור של ניסויים בלתי תלויים.

Introduction

הגירה היא פונקצית הסלולר מורכבת שחשובה לתהליכים פיסיולוגיים רבים באורגניזמים רב תאיים, כוללים פיתוח, תגובות חיסוניים, והתחדשות רקמות. בנוסף, במצבים מסוימים פתולוגיים כגון פלישת גידול וגרורות להסתמך על תא תנועתיות ^1. מסיבות אלה, נדידת תאים הפכה לשדה עיקרי של מחקר בהקשר של מחקר בסיסי והן translational. בvivo, רוב הרקמות מאופיינות במטריצה ​​תאית עשירה וצפיפות תאים גבוהה. נדידת תאים ולכן, בתנאים פיסיולוגיים, מתרחשת בסביבה מוגבלת מורכבת. קלסי, ככל הנראה בשל סיבות היסטוריות ומגבלות טכניות, נדידת תאים נחקרה במערכות 2D שטוחות שלא מתרבות רבים של מאפייני הסביבה שנמצאו ברקמות, כגון כליאה. יתר על כן, גורמים כמו הידבקות תא, שהם חיוניים לתנועתיות ב2D, כבר הראו לאחרונה לא להיות necessarily נדרש להגירה in vivo או בתוך ג'לים, טוען כי המנגנונים השולטים תנועת תאים ב2D ובסביבות אחרות נבדלים ^2. מספר מערכות פותחו כדי לחקות את התכונות מורכבות של רקמות, ג'ל קולגן להיות המפורסם ביותר, אשר מכוונות למשחזר את המאפיינים של הרכב המטריצה ​​תאי ^3. כאן אנו מציעים microchannels כשיטה משלימה פשוט, המאפשרת נדידת תאי מחקר בממד אחד תחת סביבה מוגבלת.

במערכת זו תאים נודדים לאורך microchannels שלתוכו הם נכנסים באופן ספונטני. תאים נודדים ולאחר מכן לרכוש את הצורה של הערוצים, אימוץ גיאומטריה צינורי שסביר להניח שמחזקת את הקוטביות שלהם. התנועה ליניארית של התאים בערוצים מאפשרת מעקב תא אוטומטי והחילוץ של פרמטרים כמותיים מניסויים. מנקודת מבט הטכנית, מערכת זו היא קלה וגמישה. Coatinגרם של קירות הערוץ ניתן להשפיע, בגודל ובצורה של הערוצים יכולים להיות מותאם, ומספר גדול של תאים ניתן לנתח בניסויים אחת. מערכת זו ניתן לשנותם למעלה גם לבצע ניתוח מסך לטווח בינוני של מולקולות מעורבות בתנועתיות תא. הפרוטוקול המתואר כאן כבר טופל תוך שימוש בתאים דנדריטים (DC) כמודל סלולארי. תאים אלה הם מפתח למערכת החיסונית כפי שהוא להשתתף בייזום והאחזקה של תגובות חיסוניים ספציפיות ^4. במבחנה, DCS הוכחו להעביר באופן ספונטני בסביבות מוגבלות ולכן הם מודל טוב ללמוד תנועתיות תא בmicrochannels ^5,6 . חשוב מכך, מערכת זו ניתנת להארכה לניתוח הגירה של כל סוג תא אחר ניעתי כלימפוציטים מסוג T, נויטרופילים, או תאים סרטניים ^7-9.

Protocol

הערה חשובה: בפרוטוקול זה מבוסס על ההנחה שהעובש המכיל את הצורה לmicrochannels הרצויה כבר כבר עשה. מידע נוסף על ההכנה של העובש כבר פורסם כבר 10. פרוטוקול זה גם בהנחה שתרבות DCs מח עצם ידועה. 1. ייצור שבבים <ol style=";text-align:right;direction:r…

Representative Results

בכל ניסוי את פני השטח של PDMS הוא מצופה במולקולה המותאמת לאינטרס של המחקר. איור 2 ערוצי הופעות מצופים במולקולת ניאון, PLL-G-PEG, לפני ואחרי שטיפה (שלב 2.4). ניסוי כזה מאפשר שליטה על ההומוגניות של הציפוי בערוצים. לאחר טעינה סלולרי, ?…

Discussion

כאן אנו מתארים מכשיר המורכב מmicrochannels כשיטה כדי ללמוד את מאפייני הנדידה של מספר הגדול של תאים בניסויים אחת. מערכת ניסיונית זה מחקה את הסביבה האילוצים מוגבלים נמצאים ברקמות על ידי תאים נודדים אנדוגני. עם זאת, על ידי אילוץ הגירה בממד אחד, זה מקל על מעקב תא אוטומטי והחילוץ…

Materials

PolyDimethylSiloxane (PDMS)	GE Silicones	RTV615	Package of 90% silicone base and 10% curing agent
Core sample cutter	Ted Pella Int.	Harris Uni-Core	Diameter 2,5 mm
Glass-bottom dish	WPI	Fluorodish FD 35-100
Ultrasonic cleaner	Branson Ultrasonics	Branson 200
Plasma cleaner	Harrick Plasma	PDC 32 G	For small samples (35 dishes). A bigger version is also available
Fibronectin from bovine plasma	Sigma Aldrich	F0895
PolyLysine grafted PEG (Pll-g-PEG)	Susos	PLL(20)-g[3.5]-PEG(5)
Hoechst 33342	Sigma Aldrich	B2261
Y27632	TOCRIS	1254