एक microfluidic तकनीक सेल विरूपता जांच करने के लिए
Summary
हम माइक्रोन पैमाने संकोचनों के एक दृश्य के माध्यम से पारगमन के लिए कोशिकाओं के लिए timescale को मापने के लिए एक microfluidics आधारित परख प्रदर्शित करता है.
Abstract
यहाँ एक कुशल तरीके से व्यक्ति की कोशिकाओं की एक बड़ी संख्या के विरूपता का मूल्यांकन करने के लिए विस्तार से एक microfluidic डिवाइस के डिजाइन, निर्माण, और उपयोग हम. आमतौर पर, ~ 10 2 कोशिकाओं के लिए डेटा एक 1 घंटा प्रयोग के भीतर प्राप्त किया जा सकता है. एक स्वचालित छवि विश्लेषण कार्यक्रम के कुछ ही घंटों के भीतर पूरा होने की प्रोसेसिंग को सक्षम करने, छवि डेटा की कुशल के बाद प्रयोग के विश्लेषण में सक्षम बनाता है. हमारे उपकरण ज्यामिति कोशिकाओं जिससे प्रारंभिक विरूपण और व्यक्ति की कोशिकाओं के समय पर निर्भर छूट assayed हो, सक्रिय करने के माइक्रोन पैमाने संकोचनों की एक श्रृंखला के माध्यम से ख़राब चाहिए कि अद्वितीय है. मानव प्रोम्येलोच्य्टिक ल्यूकेमिया (एच एल -60) कोशिकाओं को इस पद्धति के प्रयोग का प्रदर्शन किया है. दबाव संचालित प्रवाह का उपयोग माइक्रोन पैमाने संकोचनों के माध्यम से ख़राब कोशिकाओं ड्राइविंग, हम मानव प्रोम्येलोच्य्टिक (एच एल -60) कोशिकाओं क्षण भर बाद कसना के माध्यम से और अधिक जल्दी passaging पहले 9.3 मिसे के एक औसत समय के लिए पहले कसना रोक देना कि निरीक्षणकसना प्रति 4.0 मिसे के एक औसत पारगमन समय के साथ आयनों. इसके विपरीत, सब पार retinoic एसिड का इलाज (न्युट्रोफिल प्रकार) एच एल -60 कोशिकाओं 3.3 मिसे के एक औसत पारगमन समय के साथ बाद संकोचनों के माध्यम से passaging से पहले केवल 4.3 मिसे के लिए पहली कसना रोक देना. इस विधि कोशिकाओं के viscoelastic प्रकृति में अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं, और अंत में इस व्यवहार की आणविक मूल प्रकट कर सकते हैं.
Introduction
सेल आकार में परिवर्तन कई जैविक संदर्भों में महत्वपूर्ण हैं. उदाहरण के लिए, एरिथ्रोसाइट्स और leukocytes अपने स्वयं व्यास 1 से छोटे हैं कि केशिकाओं के माध्यम से ख़राब. मेटास्टेसिस में, कैंसर की कोशिकाओं को माध्यमिक साइटों 2 में बीज के लिए संकीर्ण बीचवाला अंतराल के साथ ही कपटपूर्ण vasculature और लसीका नेटवर्क के माध्यम से ख़राब करना होगा. व्यक्ति की कोशिकाओं के शारीरिक व्यवहार की जांच करने के लिए, microfluidic उपकरणों उनकी क्षमता संकीर्ण अंतराल 3 के माध्यम से विस्थापित करने के लिए और निष्क्रिय माइक्रोन पैमाने संकोचनों 3 से 9 तक ख़राब करने सहित सेल व्यवहार की एक श्रृंखला का अध्ययन करने के लिए अनुकूलित किया जा सकता है कि एक आदर्श मंच प्रस्तुत करते हैं. Polydimethylsiloxane (PDMS) microfluidic उपकरणों सेल विकृतियों प्रकाश माइक्रोस्कोपी का उपयोग कल्पना और बुनियादी छवि प्रसंस्करण उपकरण का उपयोग कर विश्लेषण किया जा के लिए सक्रिय करने, ऑप्टिकली पारदर्शी हैं. इसके अलावा, संकोचनों की सरणियों ठीक एक साथ एक साथ कई कोशिकाओं का विश्लेषण सक्षम करने से परिभाषित किया जा सकता हैकई मौजूदा तकनीक 10,11 से अधिक throughput.
यहाँ हम 'सेल deformer' PDMS microfluidic डिवाइस का उपयोग सेल विरूपता की जांच के लिए एक विस्तृत प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं. डिवाइस बनाया गया है अनुक्रमिक संकोचनों के माध्यम से कोशिकाओं बीतने इतना है कि; इस ज्यामिति ऐसे 12 बिस्तर फेफड़े केशिका के रूप में शारीरिक संदर्भों में आम है. सेल विरूपता गेज, पारगमन समय आसानी से एक भी कसना 4,6 के माध्यम से पारगमन के लिए एक व्यक्ति के सेल के लिए आवश्यक समय के रूप में मापा जाता है कि एक सुविधाजनक मीट्रिक प्रदान करता है. सेल पारगमन के दौरान constricted चैनलों में एक निरंतर दबाव ड्रॉप बनाए रखने के लिए, हम दबाव संचालित प्रवाह का उपयोग करें. हमारी प्रोटोकॉल कोशिकाओं संकोचनों की एक श्रृंखला के माध्यम से ख़राब करने के लिए समय को मापने के लिए दबाव संचालित प्रवाह, तैयारी और कोशिकाओं की इमेजिंग, साथ ही छवि प्रसंस्करण द्वारा डिवाइस डिजाइन और निर्माण, डिवाइस ऑपरेशन पर विस्तृत निर्देश शामिल हैं. हम शामिलडिवाइस डिजाइन और पूरक फ़ाइलों के रूप में दृष्टि डाटा प्रोसेसिंग कोड दोनों. डेटा के एक प्रतिनिधि नमूने के रूप में, हम passaged संकोचनों की संख्या के एक समारोह के रूप में संकोचनों की एक श्रृंखला के माध्यम से सेल पारगमन समय दिखा. पारगमन के लिए कोशिकाओं के लिए timescale का विश्लेषण एक microfluidic डिवाइस की संकीर्ण संकोचनों प्रकार की कोशिकाओं 4,5,13 की एक किस्म की विरूपता में मतभेद प्रकट कर सकते हैं, हालांकि. यहां प्रदर्शन युक्ति विशिष्ट माइक्रोन पैमाने संकोचनों की एक श्रृंखला के माध्यम से सेल पारगमन सर्वेक्षण; इस डिजाइन कोशिकाओं के संचलन में अनुभव और भी इस तरह के विश्राम का समय के रूप में कोशिकाओं के अतिरिक्त शारीरिक विशेषताओं की जांच में सक्षम बनाता है कि कपटपूर्ण पथ emulates.
Protocol
Representative Results
Discussion
यहाँ हम दबाव संचालित प्रवाह का उपयोग constricted microfluidic चैनलों के माध्यम से गुजर कोशिकाओं की विकृति का विश्लेषण करने के लिए एक व्यापक प्रयोगात्मक प्रक्रिया प्रदान करते हैं. एक matlab स्क्रिप्ट स्वचालित डेटा प्रो?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखकों को इस तकनीक के प्रारंभिक संस्करणों में रचनात्मक इनपुट के लिए लॉयड Ung स्वीकार करना चाहते हैं, दबाव टोपी fabricating में उनकी मदद के लिए दबाव टोपी डिजाइन सुझावों के लिए डॉ जेरेमी Agresti, और डॉ Dongping क्यूई. हम परीक्षण के लिए सेल के नमूने की एक किस्म प्रदान करने के लिए एम Teitell और पी गुणरत्ने की प्रयोगशालाओं के लिए आभारी हैं. हम इस काम के समर्थन के लिए राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन (कैरियर पुरस्कार DBI-1254185), यूसीएलए Jonsson व्यापक कैंसर केंद्र, और क्लीनिकल यूसीएलए और translational विज्ञान संस्थान के लिए आभारी हैं.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Pluronic F-127 Block Copolymer Surfactant | Fisher Scientific | 8409400 | Produced by BASF, also available through Sigma |
| PDMS base and crosslinker | Essex Brownell | DC-184-1.1 | Product commonly named Sylgard 184 Elastomer |
| Oxygen plasma discharge unit | Enercon | Dyne-A-Mite 3D Treater | |
| Biopsy Punch, Harris Uni-Core (0.75 mm) | Ted Pella, Inc. | 15072 | |
| Fingertight Ferrule, 1/32" | Upchurch Scientific | UP-F-113 | |
| Fingertight III Fitting, 10-32 | Upchurch Scientific | UP-F-300X | |
| polyetheretherketone (PEEK) tubing, outer diameter = 1/32"or 0.79 mm | Valco | TPK.515-25M | |
| polyethylene (PE-20) tubing, 0.043" or 1.09 mm | Becton Dickinson | 427406 | |
| Pressure regulator | Airgas or Praxair | ||
| Polyurethane tubing, 5/32” OD | McMaster Carr | 5648K284 | |
| Push-to-connect fittings | McMaster Carr | 5111K91 | |
| Voltage to Pressure (E/P) Electropneumatic Converter | Omega | IP413-020 | |
| 16-bit,250 kS/S, 80 Analog Inputs Multifunction DAQ | National Instruments | NI PCI 6225-779295-01 | |
| Analog Connector Block-Screw Terminal | National Instruments | SCB-68-776844-01 | |
| LabView System Design Software | National Instruments | ||
| Matlab Software | The MathWorks, Inc. | Matlab R2012a | Code requires the Image Processing Toolbox |
| Shielded Cable | National Instruments | SHC68-68 |
References
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