قياس التغيرات في سلامة الحاجز البطاني الدماغي باستخدام مستشعرين حيويين قائمين على المعاوقة استجابة للخلايا السرطانية والسيتوكينات

Summary

نوضح هنا تقنية استخدام أجهزة الاستشعار الحيوية القائمة على المعاوقة: ECIS و cellZscope ، لقياس قوة الحاجز البطاني للدماغ. نحن بالتفصيل إعداد وتقنية إضافة محفزات مختلفة إلى نموذج في المختبر من بطانة الدماغ. نحن نقيس ونسجل ونقدم تحليلا تمثيليا للنتائج.

Abstract

يحمي الحاجز الدموي الدماغي (BBB) حمة الدماغ من مسببات الأمراض الضارة في الدم. يتكون BBB من وحدة الأوعية الدموية العصبية ، التي تضم pericytes ، وعمليات القدم النجمية ، والخلايا البطانية الملتصقة بإحكام. هنا ، تشكل الخلايا البطانية للدماغ الخط الأول من الحاجز ضد مسببات الأمراض المنقولة بالدم. في حالات مثل السرطان والتهاب الأعصاب ، يمكن للعوامل المنتشرة في الدم أن تعطل هذا الحاجز. يؤدي تطور المرض إلى تفاقم اضطراب ما بعد الحاجز بشكل كبير ، مما يسمح بالوصول إلى مناطق الدماغ أو ضعفها. هذا يؤدي إلى تفاقم التوقعات بشكل كبير ، لا سيما بسبب خيارات العلاج المحدودة المتاحة على مستوى الدماغ. ومن ثم ، تهدف الدراسات الناشئة إلى التحقيق في العلاجات المحتملة التي يمكن أن تمنع هذه العوامل الضارة في الدم من التفاعل مع الخلايا البطانية في الدماغ.

تقيس أجهزة استشعار مقاومة الخلايا والركيزة الكهربائية (ECIS) وأدوات cellZscope المتاحة تجاريا المقاومة عبر الطبقات الخلوية أحادية الطبقة ، مثل بطانة BBB ، لتحديد قوة حاجزها. هنا نوضح بالتفصيل استخدام كل من أجهزة الاستشعار الحيوية في تقييم سلامة الحاجز البطاني للدماغ عند إضافة محفزات مختلفة. بشكل حاسم ، نسلط الضوء على أهمية قدرتها عالية الإنتاجية للتحقيق المتزامن للمتغيرات المتعددة والعلاجات البيولوجية.

Introduction

تتناول هذه المقالة الاتجاهات الحالية في تقييم خلايا الأوعية الدموية الدقيقة. نحن نوضح بالتفصيل على وجه التحديد استخدام منصتين متاحتين تجاريا لقياس خصائص الحاجز الواقي للخلايا البطانية الوعائية الدقيقة الدماغية. الخلايا البطانية هي خلايا مواجهة للدم، وتبطن جدار الوعاء الدموي. ومع ذلك ، فإن الأوعية الدقيقة الدماغية فريدة من نوعها لأنها تساعد في تشكيل الحاجز الدموي الدماغي الواقي (BBB) ^1،2،3. يعمل BBB على تنظيم نقل الجزيئات من الدم إلى الدماغ. ترتبط الأمراض الطرفية التي تؤثر على الجهاز العصبي المركزي (CNS) عادة بالفشل الوظيفي ل BBB ^4,5

Protocol

1. استخدام ECIS لمراقبة التغيرات في سلامة الحاجز البطاني للدماغ استجابة للعلاجات المختلفة

1. إعداد البرنامج ومحطة الصفيف والجهاز
   1. قم بتوصيل محطة الصفيف المكونة من 96 بئرا بالجهاز. ضع محطة المصفوفة في كيس بلاستيكي وضعها في الحاضنة قبل 1 ساعة على الأقل من الفحص للسماح لها بالاحماء. قم بإزالة الكيس البلاستيكي مباشرة قبل التجربة.
   2. بمجرد أن تصبح جاهزا ، قم بتشغيل الجهاز وافتح البرنامج المقابل على الكمبيوتر. اضغط على الزر إعداد ( Setup ) ضمن علامة التبويب تجميع البيانات . سيكمل البرنامج فحص الاتصال ، والذي سيكتشف نوع المحول المرفق (على سبيل المثال ، محطة صفيف 96 بئرا) ويعرض الآبار الحمراء في خر....

النتائج

تفسير بيانات مقاومة ECIS

فهم الظروف التجريبية المثلى
هنا يمكن عرض البيانات مباشرة باستخدام البرنامج (الشكل 2 أ) أو تصديرها للتحليل ورسم الرسم البياني (الشكل 2 ب). يوضح الشكل 2 أ مثالا للبيانات المعروضة على.......

Discussion

يجب أن تأخذ الدراسات العلاجية حول الأمراض التي تؤثر على BBB في الاعتبار أهمية سلامة وتنظيم الحاجز البطاني للدماغ. على سبيل المثال ، يتم التحقيق بشكل حاسم في اضطراب الحاجز البطاني للدماغ في ورم خبيث من السرطان إلى الدماغ من مواقع تشريحية أخرى. وذلك لأن بطانة الدماغ تشكل الحاجز الأول ضد الخلا.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
aMEM	Gibco	12561072	Melanoma cell base media
cellZscope array	nanoAnalytics	cellZscope2; software v4.3.1	TER measuring biosensor array
Collagen I—rat tail	Gibco	A1048301	ECM substrate for coating
dibutyryl-cAMP	Sigma-Aldrich	D0627	Brain endothelial media supplement
ECIS array	Applied Biophysics	ECIS ZΘ; software v1.2.163.0	Rb/Alpha measuring biosensor array
ECIS plate	Applied Biophysics	96W20idf	96-well biosensor plate
FBS	Sigma-Aldrich	12203C-500ML
GlutaMAX	Gibco	305050-061	Brain endothelial media supplement
hCMVEC	Applied Biological Materials	T0259	Brain endothelial cell line
hEGF	PeproTech	PTAF10015100	Brain endothelial media supplement
Heparin	Sigma-Aldrich	H-3393	Brain endothelial media supplement
hFGF	PeproTech	PTAF10018B50	Brain endothelial media supplement
Hydrocortison	Sigma-Aldrich	H0888	Brain endothelial media supplement
IL-1β	PeproTech	200-01B	Cytokine
Insulin-Transferrin-Sodium Selenite	Sigma-Aldrich	11074547001	Melanoma cell media supplement
M199	Gibco	11150-067	Brain endothelial cell base media
MilliQ water			Deionized water
PBS 1x	Gibco	10010-023
TNFα	PeproTech	300-01A	Cytokine
Transwell insert	Corning	CLS3464	Porous membrane insert
TrypLE Express Enzyme	Gibco	12604021	Dissociation reagent