ध्वनिक माइक्रोडिवाइस के आधार पर सेल और न्यूक्लियस की संपीड़न क्षमता का मापन
Summary
यहां ध्वनिक माइक्रोडिवाइस के आधार पर सेल या नाभिक संपीड़न को मापने के लिए एक तेज़ और गैर-विनाशकारी प्रणाली बनाने के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत किया गया है। उपकला-मेसेनकाइमल संक्रमण या आयनीकरण विकिरण के बाद ट्यूमर कोशिकाओं के यांत्रिक गुणों में परिवर्तन की जांच की गई, जो वैज्ञानिक अनुसंधान और नैदानिक अभ्यास में इस पद्धति की अनुप्रयोग संभावना का प्रदर्शन करती है।
Abstract
सेल यांत्रिकी ट्यूमर मेटास्टेसिस, कोशिकाओं के घातक परिवर्तन और रेडियोसंवेदनशीलता में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। इन प्रक्रियाओं के दौरान, कोशिकाओं के यांत्रिक गुणों का अध्ययन करना अक्सर चुनौतीपूर्ण होता है। संपीड़न या स्ट्रेचिंग जैसे संपर्क के आधार पर पारंपरिक माप विधियां सेल क्षति का कारण बनती हैं, माप सटीकता और बाद की सेल संस्कृति को प्रभावित करती हैं। अनुयायी अवस्था में माप भी सटीकता को प्रभावित कर सकता है, खासकर विकिरण के बाद क्योंकि आयनीकरण विकिरण कोशिकाओं को समतल करेगा और आसंजन को बढ़ाएगा। यहां, ध्वनिक द्रव्य विधि पर आधारित एक सेल यांत्रिकी माप प्रणाली विकसित की गई है। ध्वनिक बल की कार्रवाई के तहत सेल गति प्रक्षेपवक्र को रिकॉर्ड करके सेल संपीड़ितता प्राप्त की जा सकती है, जो निलंबित अवस्था में तेज और गैर-विनाशकारी माप का एहसास कर सकती है। यह पेपर चिप डिजाइन, नमूना तैयारी, प्रक्षेपवक्र रिकॉर्डिंग, पैरामीटर निष्कर्षण और विश्लेषण के लिए प्रोटोकॉल को विस्तार से रिपोर्ट करता है। इस विधि के आधार पर विभिन्न प्रकार के ट्यूमर कोशिकाओं की संपीड़न क्षमता को मापा गया था। नाभिक की संपीड़ितता का मापन पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक की अनुनाद आवृत्ति और माइक्रोचैनल की चौड़ाई को समायोजित करके भी प्राप्त किया गया था। इम्यूनोफ्लोरेसेंस प्रयोगों के आणविक स्तर के सत्यापन के साथ संयुक्त, मेसेनकाइमल संक्रमण (ईएमटी) के लिए दवा-प्रेरित उपकला से पहले और बाद में सेल संपीड़ितता की तुलना की गई थी। इसके अलावा, विभिन्न खुराक के साथ एक्स-रे विकिरण के बाद सेल संपीड़ितता का परिवर्तन सामने आया था। इस पत्र में प्रस्तावित सेल यांत्रिकी माप विधि सार्वभौमिक और लचीली है और वैज्ञानिक अनुसंधान और नैदानिक अभ्यास में व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएं हैं।
Introduction
सेल यांत्रिक गुण ट्यूमर मेटास्टेसिस, कोशिकाओं के घातक परिवर्तन और रेडियोसेंसिटिविटी 1,2 में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। उपरोक्त प्रक्रिया में सेल यांत्रिक गुणों की भूमिका की गहन समझ हासिल करने के लिए, सेलुलर यांत्रिकी का सटीक माप महत्वपूर्ण है, और माप को बाद की संस्कृति और विश्लेषण के लिए कोशिकाओं को नुकसान नहीं पहुंचाना चाहिए। माप प्रक्रिया जितनी जल्दी हो सके होनी चाहिए, अन्यथा सेल व्यवहार्यता प्रभावित हो सकती है यदि कोशिकाओं को लंबे समय तक खेती के माहौल से हटा दिया जाता है।
मौजूदा सेल यांत्रिकी माप विधियों को कुछ सीमाओं का सामना करना पड़ता है। कुछ विधियां, जैसे चुंबकीय घुमा साइटोमेट्री, चुंबकीय चिमटी और कण-ट्रैकिंग माइक्रोरियोलॉजी, कोशिकाओं 3,4,5 में कणों की शुरूआत के कारण सेल क्षति का कारण बनती हैं। परमाणु बल माइक्रोस्कोप (एएफएम), माइक्रोपिपेट आकांक्षा, सूक्ष्म कसना और समानांतर-प्लेट तकनीक जैसे कोशिकाओं के संपर्क से मापने वाले तरीके भी सेल क्षति के लिए प्रवण होते हैं और थ्रूपुट 6,7,8 को बढ़ाना मुश्किल होता है। इसके अलावा, आयनीकरण विकिरण कोशिकाओं को समतल करेगा और उनके आसंजन को बढ़ाएगा9; इसलिए निलंबन में पूरे सेल यांत्रिकी को मापना आवश्यक है।
उपरोक्त चुनौतियों के जवाब में, ध्वनिक द्रव्य विधि 10,11,12,13,14 पर आधारित एक सेल यांत्रिकी माप प्रणाली विकसित की गई है। चैनल की चौड़ाई ध्वनिक आधा तरंग दैर्ध्य से मेल खाती है, इस प्रकार माइक्रोचैनल की मध्य रेखा पर एक स्थायी तरंग नोड बनाती है। ध्वनिक विकिरण बल की कार्रवाई के तहत, कोशिकाएं या मानक मोती ध्वनिक दबाव नोड में जा सकते हैं। चूंकि मानक मोतियों (आकार, घनत्व और संपीड़न) के भौतिक गुणज्ञात हैं, ध्वनिक ऊर्जा घनत्व निर्धारित किया जा सकता है। फिर, ध्वनिक क्षेत्र में कोशिकाओं के गति प्रक्षेपवक्र को रिकॉर्ड करके सेल संपीड़ितता प्राप्त की जा सकती है। निलंबन अवस्था में कोशिकाओं के गैर-विनाशकारी उच्च-थ्रूपुट माप को प्राप्त किया जा सकता है। यह पेपर माइक्रोफ्लुइडिक चिप के डिजाइन, सिस्टम की स्थापना और माप चरणों का परिचय देगा। विधि की सटीकता को सत्यापित करने के लिए विभिन्न प्रकार की ट्यूमर कोशिकाओं का मापन किया गया है। इस पद्धति के अनुप्रयोग दायरे को पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक की अनुनाद आवृत्ति और माइक्रोचैनल की चौड़ाई को समायोजित करके उपकोशिकीय संरचनाओं (जैसे नाभिक) तक बढ़ाया गया था। इसके अलावा, विभिन्न खुराक के साथ दवा-प्रेरित ईएमटी या एक्स-रे विकिरण के बाद सेल संपीड़न में परिवर्तन की जांच की गई थी। परिणाम जैव रासायनिक परिवर्तनों और सेलुलर यांत्रिक गुणों के बीच सहसंबंध का अध्ययन करने के लिए एक शक्तिशाली उपकरण के रूप में इस पद्धति की व्यापक प्रयोज्यता को प्रदर्शित करते हैं।
Protocol
Representative Results
Discussion
आमतौर पर इस्तेमाल सेल यांत्रिकी माप विधियां एएफएम, माइक्रोपिपेट आकांक्षा, माइक्रोफ्लुइडिक्स विधियां, समानांतर-प्लेट तकनीक, ऑप्टिकल चिमटी, ऑप्टिकल स्ट्रेचर और ध्वनिक विधियांहैं। माइक्रोफ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस अध्ययन को चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (अनुदान संख्या 12075330 और U1932165) और गुआंग्डोंग प्रांत, चीन के प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (अनुदान संख्या 2020A151515010270) द्वारा समर्थित किया गया था।
Materials
| 0.25% trypsin(1x) | GIBCO | 15050-065 | |
| 502 glue | Evo-bond | cyanoacrylate glue | |
| A549 | ATCC | CCL-185 | lung adenocarcinoma |
| Cytonucleoprotein and cytoplasmic protein extraction kit | Beyotime | P0027 | Contains cytoplasmic protein extraction reagents A and B |
| Dulbecco’s modified Eagle medium (DMEM) | corning | 10-013-CVRC | |
| Fetal Bovine Srum(FBS) | AUSGENEX | FBS500-S | |
| HCT116 | ATCC | CCL247 | colorectal carcinoma |
| Heat-resistant glass | Pyrex | ||
| Leibovitz’s L-15 medium | GIBCO | 11415-064 | |
| MCF-7 | ATCC | HTB-22 | breast Adenocarcinoma |
| MDA-MB-231 | ATCC | HTB-26 | breast Adenocarcinoma |
| Minimum Essential Medium (MEM) | corning | 10-010-CV | |
| Penicillin-Streptomycin | GIBCO | 15140-122 | |
| Phosphate buffer | corning | 21-040-cvc | |
| PMSF | Beyotime | ST506 | 100mM |
| Polybead Polystyrene Red Dyed Microsphere | polysciences | 15714 | The diameter of microshpere is 6.00µm |
| propidium iodide(PI) | Sigma-Aldrich | P4170 | |
| SYLGARD 184Silicone ELASTOMER | Dow-Corning | 1673921 | Contains prepolymers and curing agents |
| Trypan Blue | Beyotime | C0011 |
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