三次元培養細胞遊走を特徴付ける傷の環境
Summary
このプロトコルの目的は、三次元フィブリン マトリックス内の細胞の移動に及ぼすプロおよび反 migratory 因子を評価するためです。
Abstract
現在のほとんどの生体外モデルは傷の治癒、老舗スクラッチ アッセイなど、2次元の表面上のセルの移行および創傷閉鎖の勉強を含みます。しかし、どの生体内で創傷治癒が行われる生理学的な環境は二次元ではなく三次元です。セルの動作が大幅に異なることはますます明確になっている二次元三次元環境対したがって、傷の閉鎖の細胞移行挙動を勉強してもっと生理学的関連性の in vitroモデルの必要性があります。記載方法より以前に確立された二次元スクラッチ アッセイより生理学的条件を反映した三次元モデルの細胞移動の調査のためことができます。このモデルの目的は、プロまたは反 migratory 因子存在下でフィブリンのマトリックスに埋め込まれた回転楕円体ボディから細胞遊走の検討を通して細胞伸長を評価することです。このメソッドを使用して、三次元マトリックスの回転楕円体ボディから細胞伸長を観察し、明視野顕微鏡および回転楕円体の本体領域の解析による時間の経過とともに容易に定量化できないです。セル移動に及ぼすプロ渡り鳥あるいは阻害要因は、このシステムでは評価できます。このメソッドは、関連付けられている三次元傷行列の in vitro細胞移動分析の単純なメソッドを持つ研究者を提供します、このように体外の関連性を高める細胞研究生体内で動物を使用する前にモデル。
Introduction
創傷治癒、組織の整合性の損傷の修復に起因する複雑なプロセスです。このプロセス ステージに分割されます 4 重複止血、炎症、増殖、改造に包まれたそれぞれ規制されている水溶性キューと、細胞マトリックスの相互作用、細胞間コミュニケーションの複雑な組み合わせで。1,2これらの手がかりのオーケストレーションは、創傷治癒など、重要なは、細胞の移動における細胞応答の多数を制御します。3,4細胞の遊走、細胞表現型と細胞外マトリックスの環境の生化学的および生物物理学的特性に依存して非常にダイナミックなプロセスです。5セル連続プローブ-インテグリンを介する経路; を介して細胞外マトリックス環境このプロセスでは、地形、剛性、閉じ込めなどマトリックス プロパティの広い範囲を感知する細胞をことができます。細胞遊走の二次元 (2 D) 解析は、移行がアクチン フィラメント バンドルの世代を通じてリーディング エッジでケラトサイト形成によって駆動されることを示します。前縁、後縁の収縮と収縮を駆動アクトミオシンとの組み合わせで焦点接着斑の形成は、セルを突き動かします。6三次元 (3 D) 細胞の移行は現在よくわかっていない, しかし、最近の研究は示す 3 D 移行は著しく異なること、船首に 2 D のメカニズムを説明し、変化をもたらすメカニズムによって駆動される可能性が高い。たとえば、ピートリーらによる最近の研究。ECM のプロパティ、に応じて 3 D マトリックス内のセルと切り替えることが lamellipodium 移行のメカニズムを駆動 lobopodium を示した。7細胞の遊走は創傷治癒応答の重要な要素は、細胞遊走の 3 D モデルは創傷治癒過程における様々 な刺激に対する生理反応を理解すること重要です。3 D マトリックスの移行とは大きく異なる 2D サーフェス上セル回遊行動を示されている、創傷治癒過程、老舗のスクラッチ アッセイを含む中細胞遊走の最新の in vitroモデル利用 2 D単層培養。5,6,7,8,9,10,11,12,13,14より最近開発されたアッセイ 3 D マトリックスを利用してきたが、まだこうして本当に細胞環境の立体感を再現する能力を制限、マトリックス上に単層細胞の培養体内。15
記載方法の目的は、応用刺激に関連付けられている移行反応のより堅牢な理解を得るために細胞遊走 2D サーフェスではなく生理学的関連性の高い 3 D モデルを勉強することです。このメソッドは、アクティブ化または細胞の移動に関連付けられている経路を阻害する要因の存在下で 3 D フィブリン血栓マトリックス内の細胞の移動の評価できます。創傷治癒の初期段階で重要な役割フィブリンによるこのメソッドの選ばれたフィブリン マトリックス次の傷害、フィブリン血栓が血液の損失を食い止めるため創傷環境で形成される組織の修復と改造の間に初期の細胞浸潤の足場として提供しています。2,16,17,18,19,20はまた、フィブリンが外科シーラントとして臨床的に使用され、シーラントの組成は細胞遊走と究極の成果を癒しに縛られています。コックスらによる前の調査。さまざまなフィブリンと、フィブリンの最適化を目的としてトロンビン濃度フィブリン血栓を線維芽細胞の移行を検討しました。これらの研究では、プラスチック製の食器にフィブリン血栓から細胞の移動の定量化を行った。20ここで 3 D フィブリン環境内で細胞の移動の定量化できる方法を紹介します。具体的にはこのプロトコルで記述されているメソッドは、フィブリンを使用して、このモデルはコラーゲンや他の 3 D の行列など、必要に応じて代替マトリックス材料を使用する簡単に変更できます。さらに、このアッセイで線維芽細胞スフェロイドの使用は, 傷ベッドに線維芽細胞の移行が最も重要な細胞外マトリックスの合成と組織修復/改造するので.ただし、修理中にプロセスの好中球はマクロファージが続く傷のベッドに移行する最初のセルの種類です。線維芽細胞は、約 48 時間後に外傷、創傷治癒過程の増殖期の初めに傷環境に侵入を開始します。19のこのアッセイは、好中球、マクロファージ、フィブリン血栓構造の変化によるこれらの細胞型の移行の影響を査定する他の細胞型などに簡単に修正できます。21
このアッセイを実装するには、最初に、線維芽細胞スフェロイド形成幹細胞培養のために紹介した方法の変更を使用しています。22は線維芽細胞スフェロイド、3 D フィブリン マトリックスに転送後、伸長する簡単に監視し、数日間定量化します。このプロトコルは、フィブリン マトリックス内 3 D 細胞スフェロイドを埋め込むことによって考慮に生理学的システムの 3 D は中にもたらされるモデル回遊行動に細胞膜の 2次元成長表面を使用して、関連性の制限を避けるため、まだ厳しく体外環境における細胞挙動の評価が可能。
Protocol
Representative Results
Discussion
このプロトコルでは、創傷治癒過程で細胞の移動の検討は、生体外で3D モデルを Ecm を関連付けられているをことができます。プロシージャの適切な実行の重要なステップは、線維芽細胞のスフェロイドの適切な開発2,500 セル/ドロップの初期濃度を与える細胞濃度の準備中に最適化されたフォームに回転楕円体を 72 時間の潜伏期間を確実にできます。細胞の数が少ないを使用する場合…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この仕事のための資金は、アメリカ心臓協会 (16SDG29870005) およびノースカロライナ州立大学研究とイノベーションのシード資金を提供されました。
Materials
| Materials | |||
| Dulbecco's Modified Eagle's Medium, 4.5 g/L Glucose, w/ Sodium Pyruvate, w/out L-Glutamine | VWR | VWRL0148-0500 | DMEM already containing L-glutamine can also be used |
| 100mm Tissue Culture Dish, Non-Treated, Sterilized, Non-Pyrogenic | VWR | 10861-594 | Dishes of any size can be used for hanging drop culture |
| Fetal Bovine Serum from USDA approved countries, heat inactivated, sterile-filtered, cell culture tested | Sigma-Aldrich | 12306C-500ML | |
| L-glutamine | Fisher Scientific | ICN1680149 | Not needed if using DMEM that already contains L-glutamine |
| Penicillin-Streptomycin Solution stabilized, sterile-filtered, with 10,000 units penicillin and 10 mg streptomycin/mL | Sigma-Aldrich | P4333-100ML | |
| Human Dermal Fibroblasts, neonatal | Thermo Fisher | C0045C | Can be replaced with other cell type of interest |
| 21 G x 1 1/2' needle | BD | 305167 | 22 G x 1 1/2 needles will also work |
| 1 mL syringe | VWR | 89174-491 | Syringes of any volume can be used |
| Cell Culture Multiwell Plates, Polystyrene, Greiner Bio-One (Individially Wrapped) (48 wells) | VWR | 82051-004 | |
| Human Fibrinogen – Plasminogen, von Willebrand Factor and Fibronectin Depleted | Enzyme Research Laboratories | FIB 3 | Can be replaced with matrix protein of interest |
| Human Alpha Thrombin | Enzyme Research Laboratories | HT 1002a | May not be necessary depending on matrix protein of interest |
| Equipment | |||
| BSL2 cell culture hood | |||
| Cell culture incubator | |||
| Inverted microscope with 10X objective | |||
| Centrifuge compatibile with 15 mL tubes |
Referências
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