Hücre-Hücre İletişim Yokluğunda iki Hücresel Türleri Ekleme Co-kültür Sisteminin Geliştirilmesi

Summary

In multicellular organisms, secreted soluble factors elicit responses from different cell types as a result of paracrine signaling. Insert co-culture systems offer a simple way to assess the changes mediated by secreted soluble factors in the absence of cell-cell contact.

Abstract

The role of secreted soluble factors in the modification of cellular responses is a recurrent theme in the study of all tissues and systems. In an attempt to make straightforward the very complex relationships between the several cellular subtypes that compose multicellular organisms, in vitro techniques have been developed to help researchers acquire a detailed understanding of single cell populations. One of these techniques uses inserts with a permeable membrane allowing secreted soluble factors to diffuse. Thus, a population of cells grown in inserts can be co-cultured in a well or dish containing a different cell type for evaluating cellular changes following paracrine signaling in the absence of cell-cell contact. Such insert co-culture systems offer various advantages over other co-culture techniques, namely bidirectional signaling, conserved cell polarity and population-specific detection of cellular changes. In addition to being utilized in the field of inflammation, cancer, angiogenesis and differentiation, these co-culture systems are of prime importance in the study of the intricate relationships that exist between the different cellular subtypes present in the central nervous system, particularly in the context of neuroinflammation. This article offers general methodological guidelines in order to set up an experiment in order to evaluating cellular changes mediated by secreted soluble factors using an insert co-culture system. Moreover, a specific protocol to measure the neuroinflammatory effects of cytokines secreted by lipopolysaccharide-activated N9 microglia on neuronal PC12 cells will be detailed, offering a concrete understanding of insert co-culture methodology.

Introduction

In vitro doku, organ veya sistemlerin çalışma çok hücreli organizmaları oluşturan çeşitli hücresel alt tipleri arasındaki mevcut çok karmaşık ilişkileri kolaylaştırmak için bir girişimdir. Nitekim, in vitro çalışmalar mümkün tek hücre popülasyonlarının ayrıntılı bir anlayış elde etmek için yapmak. 1) kolayca hücresel ortamı manipüle 2) yeteneği hücresel etkileşimleri azaltılmış ve: in vitro deneylerde iletken iki temel avantajı vardır. Bu nedenle, bu iki avantajı izin bilim adamları, tüm organizmalarda dış etkilerin sonuçları düzenleyen potensitesi, in vivo spesifik hücre tiplerinin davranışını tahmin etmek. Bu anlamda, in vitro hücre kültürü genellikle temel ve uygulamalı yaşam bilimleri bağlayan bir köprü görevi görür. Bununla birlikte, in vitro çalışma birkaç dezavantajları da vardır, en önemlisi belli bir rezervasyon fizyolojik yaşamak olabilir varlık olduğunugözlenen fenotipleri al alaka. Gerçekten de, tek bir hücre tipi, bir kap içinde büyütüldüğü zaman, kültür bir değişik ölçüde kaybeder, diğer hücre tipleri, doku ve menşe organizmanın ve çapa içinden hümoral ortam katkısı ile hücre-hücre bağlantıları bunu etkin doku hücre fonksiyonu için bazen çok önemli bir belirli üç boyutlu yapıyı korumak için.

Hücre-hücre ilişkileri sorunu karışık kültür teknikleri geliştirilmesi yolu ile ele alınmıştır. Bu yöntemde, iki ya da daha fazla hücre popülasyonları aynı kültür kabı içinde bir araya büyütülür. Ancak, bu karışık kültürler önemli sakıncaları taşımaktadır. Bir yandan, bazı hücre alt tipi fiziksel kaynaklı doku birbiriyle etkileşmeyen ve salgılanan çözünür faktörlerin ve yakın reseptörleri tarafından sürekli parakrin iletişim itimat. Bu yakın sitokin sinyal bağımlı enflamatuvar süreçler için de geçerlidir. Karışık c'deultures, fiziksel etkileşimleri kaçınılmaz ve imkansız değişmiş sonuçlar verebilir hücre-hücre temas yokluğunda parakrin iletişim çalışma yapmak. Öte yandan, karışık bir popülasyon içinden hücreye özel yorumlara elde sonuçları önemli ölçüde etkileyebilecek sert ayırma tekniklerinin kullanımı olmadan olanaksız hale gelir.

Bu önemli sorunları çözmek için, şartlandırılmış medya kullanımı bölümlere kültür ve parakrin sinyalizasyon çalışması için izin veren bir teknik olarak geliştirilmiştir. Bu yöntem, hücrelerin bir popülasyonu içeren tüpler bir hücre tipi, bu şekilde durumunu adlandırılmış ortamının üstte yüzen transferini gerektirir. Bununla birlikte, önemli bir dezavantajı, kısa ömürlü moleküllerin hücre ikinci nüfusun oyuklarına transfer edilmesi şartına ortam içinde yeterince uzun süre hayatta kalmamasıdır. Hatta uzun ömürlü moleküller büyük ölçüde nedeniyle difüzyon zamanla seyreltilmiş edilecektir. Bundan başka, her iki hücrepopülasyonlar sadece tek yönlü parakrin iletişim ziyade aktif çift yönlü iletişim katılmak. Bu da in vivo var gibi doğru çok hücreli ilişkileri yeniden hayati önem taşımaktadır geribildirim sinyalizasyon olmaması yol açar.

Bunun bir sonucu olarak ve daha iyi in vitro hücre ortamında in vivo koşullarında orijinal simüle etmek için ihtiyacı ile, hücre kültürü teknikleri çeşitli gelişmeler yılda elde edilmiştir. En önemli gelişmeler biri 1953 yılında Grobstein tarafından ilk defa kullanılan hücre kültürleri bölümlere yönelik mikro gözenekli membran ile geçirgen desteklerin kullanımı olmuştur ^1. Böyle geçirgen destekler çok sayıda hücre tiplerini barındırmak için ve kullanılacak yılda uyarlanmış olan çeşitli uygulamalarda kullanılır. Günümüzde, bu desteklerin bir multiwell doku kültürü plaka veya Circu kuyulara dinlenmek için tasarlanmış gibi içi boş ekler varlar yemekler. Bir ko-kültür sisteminde, uç oyuk ise bir hücre türü içeren ya da tabak da vücut sıvısı ortamı (Şekil 1) iki farklı hücre popülasyonlarının katkı çalışma sağlayan diğer hücre popülasyonu içerir. Bunun bir sonucu olarak, (apikal salgılama ya da sinyal alımı vs bazolateral), hücre kutup ve böylece karışık kültürler ve koşullandırılmış ortam tekniklere kıyasla uç ko-kültür sistemleri önemli bir avantaj kazandıran, korunur. Membran malzemelerin çeşitli türleri mevcuttur en yaygın olanları olan polyester (PET), polikarbonat (PC) veya kollajen kaplı politetrafloroetilen (PTFE), bunlar 0.4 um ila 12.0 um arasında değişen farklı gözenek boyutları vardır ve. malzeme ve delik boyutlarının Bu çeşitler ile sınırlı değildir kullanan aşağıdaki için farklı seviyelerde elverişli olmaları optik özellikleri, membran kalınlığı ve hücre yapışmasına alakalı değişken özellik uygulayan insert tayfı sunar:
-ders çalışıyorHücre farklılaşması, embriyonik gelişim, tümör metastazı ve geçirgen membran vasıtasıyla chemotaxic deneyleri ile yara iyileşmesi;
epitel ya da endotel mono tabakaları yoluyla ulaşım değerlendirerek ilaç penetrasyonunu -evaluating geçirgen desteklerde kültüre ve;
intikallerde hücresi ko-kültürler, hücre-hücre temas yokluğunda salgılanan çözünür faktörlerin neden olduğu hücre davranışı modülasyonlar analiz.

Bu çalışmanın amacı, bir ekleme ko-kültür sistemi kullanılarak hücre-hücre temas yokluğunda salgılanan çözünür faktörler aracılık ettiği hücresel değişiklikleri değerlendirmek için yukarıda belirtilen üçüncü fonksiyon yerine getirmek için, genel yöntem yönergelere tanımlamaktır. Araştırmanın Birkaç farklı alanları hücre popülasyonları üzerinde salgılanan çözünür faktörlerin etkisiyle ilgili soruları cevaplamak için insert ko-kültür sistemlerinin kullanımını sağlamak. çeşitli düzeylerde hücresel davranışı modüle Nitekim, parakrin sinyal bütün dokularda uygun olupve insert ko-kültür sistemleri yapan sistemler, bu alanlarda gelişmeler sağlamak için vazgeçilmezdir. Bunun aksine, bu sinyal transdüksiyonunu onaylayabilir insertlerin kullanımı doğrudan hücre-hücre teması yoluyla olup salgılanan faktörler gereğidir. Insertlerin en önemli kullanım alanlarından biri salgılanan sitokinlerin etkileri bağışıklık çeşitli hücresel oyuncu değerlendirilir inflamasyon çalışmaları ^2-14 bulunmaktadır. Özellikle, merkezi sinir sistemi (MSS) inflamasyon çalışma büyük ölçüde daha iyi nöro-inflamasyonu ^15-21 sürüş nöronlar ve mikroglia farklı parakrin rollerini tanımlamaya izin insert ko-kültür çalışmaları, kazanç olmuştur. Bu sistemler de azaltmak ya da pro-enflamatuar faktörler ^22-26 sekresyonunu inhibe etme kabiliyetleri dayanır moleküllerin, anti-inflamatuar potansiyelinin çalışma devreye sokuldu. Araştırma mekanizmaları, özellikle kanser ^27-31 ilişkin anjiyogenez ^32-34 ve inflammati altında yatantümörigenezinde ^35-42, bu aynı zamanda insert ko-kültür sistemleri yararlanır. Ayrıca, çözünür faktörler farklılaşma ve çeşitli çalışmalar söz konusu alanda ^43-50 sorulara cevap ekler kullandık sürücü süreçlerde birinci derecede öneme sahiptir. MSS nöral doku olarak görmeye çok sınırlı bir yenilenme potansiyeli, neurotrophism çalışma vardır ve nöro temel ve yaygın ko-kültür sistemleri ^51-56 kök hücrelerin kullanımı ile sağlanmıştır. Buna ek olarak, ekler de nefroloji ^57,58, endotel etkileşimleri ve anjiyogenez ^59-62, apoptoz obezite ve metabolik sendrom ^22,23,66-67 yılında ^63-65, inflamasyonu sinyalizasyon, iç kulak saç hücre koruması gibi çok farklı alanlarda kullanılmaktadır ^68,69 ve hatta mantar virulans ^70,71 ve Parazitoloji ^72,73 yılında.

Bu makalede, bir experim kurmak için genel metodolojik kurallar sunmaktadırBir ekleme ko-kültür sistemi kullanılarak salgılanan çözünür faktörler tarafından aracılık hücresel değişikliklerin değerlendirilmesi açısından ent. Özellikle, sinir hücresi ko-kültür ve nöro sürecini inceleyerek kendi kullanımları hakkında dikkatimizi durulacak. pilota mümkün kılacak ekler deneyler çok geniş bir spektrum göz önüne alındığında, hücre kültürü tekniğinin her yönüyle kapsayacak şekilde dayanılmaz. Bir örnek olarak, belirli bir protokol uç ko-kültür yöntemi somut bir anlayışı sunan, detaylı olarak açıklanacaktır lipopolisakarit (LPS) tarafından salgılanan sitokinlerin etkileri nöronal PC 12 hücreleri üzerinde N9 mikroglia -etkinleştirilmiş ölçülmesi.

Protocol

Not: memeli hücresi kültürü için gerekli olan, aşağıdaki adımların her biri, bir laminar akış başlığı içinde steril koşullar altında gerçekleştirilmelidir. Buna ek olarak, optimum steril hücre ekimi için genel kurallar uygulanır, örneğin., Ipuçları her zaman onlar, çapraz kontaminasyon neden zaman hücrelerinin miktarını azaltarak olabilir atarak düzgün, tüm medya değişiklikleri gerçekleştirme ama nazikçe tüm karıştırarak zaman havaya maruz kalan hücre süspansiyonlar…

Representative Results

insert ko-kültür sistemlerinin kullanılması MSS farklı hücresel oyuncular arasında parakrin ilişkileri vitrin nöro süreçlerin çalışmada özellikle uygun olduğunu. MSS Bağışıklık onların istirahat dallanmış devlet (Şekil 2A) çevreleri izlemek ve algılama bozuklukları yeteneğine sahip mikroglia denilen yerleşik hücreler tarafından çoğunlukla başarılı olduğunu olabilir sorun düzgün nöronal fonksiyon 76-78 için gerekli çok…

Discussion

Herhangi bir ekleme ko-kültür sistemi deney en kritik adım aslında kullanmak için uygun parçayı seçiminde yaşıyor. Gözenek büyüklüğü ve membran malzemesi ekilmiş olan hücre türü ve deney amacı dikkate unutulmadan, ayrıntılı göz önüne alınmalıdır. Örneğin, chemotaxic deneyler, hücre-hücre temas yokluğunda salgılanan çözünür faktörlerin neden olduğu hücre davranışı modülasyon analiz hücre birleşik kültürlerinden daha membran aynı tip kullanabilir. Hücre göçü ve hücr…

Materials

RPMI-1640 medium	Sigma	R8755	Warm in 37 °C water bath before use
Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium/Nutrient Mixture F-12 Ham	Sigma	D6421	Warm in 37 °C water bath before use, must be supplemented with 0.365 gm/L L-glutamine
Horse serum	ATCC	30-2040	Warm in 37 °C water bath before use
Fetal bovine serum	MultiCell	80350	Warm in 37 °C water bath before use
Nerve Growth Factor-7S from murine submaxillary gland	Sigma	N0513	Reconstitute the lyophilized powder in a solution of buffered saline or tissue culture medium containing 0.1–1.0% bovine serum albumin or 1-10% serum
Trypsin-EDTA solution	Sigma	T3924	Warm in 37 °C water bath before use
Lipopolysaccharides from Escherichia coli 055:B5	Sigma	L2880	Toxic
Cell culture inserts for use with 24-well plates	BD Falcon	353095	0.4 μm pores
24-well plates	TrueLine	TR5002	Coat with collagen before use
Routine PC12 cell culture medium			Routine N9 cell culture medium
-       85% RPMI medium			-       90% DMEM-F12 medium
-       10% heat-inactivated horse serum			-       10% heat-inactivated horse serum
-       5% heat-inactivated fetal bovine serum
PC12 differentiation medium			N9 treatment medium
-        99% RPMI medium			-       99% DMEM-F12 medium
-        1% heat-inactivated fetal bovine serum			-       1% heat-inactivated horse serum
-        50 ng/mL nerve growth factor
PC12 treatment medium
-        99% RPMI medium
-        1% heat-inactivated fetal bovine serum