Mechanische stimulatie van stamcellen Met behulp van Cyclische uniaxiale Strain
Summary
Het is algemeen bekend dat mechanische krachten in het lichaam kan cel differentiatie en proliferatie beïnvloeden. Hier presenteren wij een video-protocol demonstreren het gebruik van een custom-built bioreactor voor het leveren van uniaxiale cyclische rek aan cellen gekweekt op flexibele substraten micropatterned steel.
Abstract
De rol van mechanische krachten in de ontwikkeling en het onderhoud van de biologische weefsels is goed gedocumenteerd, waaronder een aantal mechanisch geregeld fenomenen zoals botremodellering, spierhypertrofie, en de gladde spiercellen plasticiteit. Echter, de betrokken diensten zijn vaak zeer complex en moeilijk te controleren en in vivo controle. Om beter de effecten van mechanische krachten op cellen, hebben we een in-vitro-methode voor het toepassen van uniaxiale cyclische rek het aanhangend cellen gekweekt op elastische membranen. Deze methode maakt gebruik van een speciaal ontworpen bioreactor met een gemotoriseerde cam-rotor systeem om de gewenste kracht toe te passen. Hier presenteren wij een stap-voor-stap video-protocol laten zien hoe je de verschillende onderdelen van elke "stretch kamer", met inbegrip van, in dit geval, een siliconen membraan met micropatterned topografie te oriënteren de cellen met de richting van de stam te monteren. We beschrijven ook de procedures voor het steriliseren van de kamers, zaaien cellen op het membraan, latching de kamer in de bioreactor, en het aanpassen van de mechanische parameters (dat wil zeggen de omvang en snelheid van stam). De procedures beschreven in dit protocol zijn specifiek voor het zaaien humane mesenchymale stamcellen op siliconen membranen met 10 micrometer brede kanalen gericht parallel aan de richting van de stam. Echter, de methodes en materialen die in dit systeem zijn flexibel genoeg om een aantal variaties op dit thema biedt plaats aan: reksnelheid, omvang, duur, celtype, membraan topografie, membraan-coating, enz. allemaal worden afgestemd op de gewenste toepassing of resultaat. Dit is een robuuste methode voor het onderzoeken van de effecten van uniaxiale trekspanning toegepast op cellen in vitro.
Protocol
Discussion
Banes et al.. eerst gemeld van het gebruik van een systeem voor mechanische stimulatie van de cellen in vitro met behulp van een flexibele elastomeer substraat om mechanische kracht te leveren aan cellen 1. Sinds die tijd zijn er veel variaties op dit ontwerp is bedacht en benut. Verschillende mechanische stretch-systemen zijn commercieel verkrijgbaar onder de naam "Flexercell" (Flexcell International Corp), terwijl sommige laboratoria gebruiken custom-built-apparaten. In deze video protocol hebben we beschreven de setu…
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| Fungizone | Reagent | Lonza | 17-836R | aliquot is 250 ug/mL, 100x, stored in -20C. |
| Kanamycin | Reagent | Gibco | 15160-054 | 50 ug/mL final concentration. Store stock solution at 10 mg/ml in -20C. |
| Gentamicin | Reagent | Lonza | 17-518Z | 50 ug/mL final concentration. Store 1000x stocks at 50 mg/mL in -20C. |
| Pen/Strep | Reagent | Gibco | 15140-122 | 1% final. (Also available from other companies) |
| Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium | Reagent | Gibco | 11966-025 |
References
- Banes, A. J., Gilbert, J., Taylor, D., Monbureau, O. A new vacuum-operated stress-providing instrument that applies static or variable duration cyclic tension or compression to cells in vitro. J Cell Sci. 75, 35-42 (1985).
- Park, J. S., Chu, J. S., Cheng, C., Chen, F., Chen, D., Li, S. Differential effects of equiaxial and uniaxial strain on mesenchymal stem cells. Biotechnol. Bioeng. 88, 359-368 (2004).
- Kurpinski, K., Chu, J., Hashi, C., Li, S. Anisotropic mechanosensing by mesenchymal stem cells. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 103, 16095-16100 (2006).
