Method Article
Adhesive Mikrostrukturen, dass zelluläre Architektur normalisieren kann die Empfindlichkeit in der Detektion von Arzneimittelwirkungen, die Verbesserung der Reproduzierbarkeit und vereinfachen automatisierte Bildaufnahme und-analyse werden. Eine solche Technologie profitieren Arzneimittel / siRNA Screening-Assays, auf konventionellen Zellkultur unterstützt durchgeführt und somit leidet übermäßige Zelle zu Zelle Variabilität.
Bis heute sind die meisten HCA (High Content Analysis) Studien mit adhärenten Zelllinien auf ein homogenes Substrat in Gewebekultur-behandelte Mikro-Platten gezüchtet durchgeführt. Unter diesen Bedingungen verbreiten Zellen teilen und in alle Richtungen, was zu einer inhärenten Variabilität in der Zellform, Morphologie und Verhalten. Die hohe Zell-Zell-Varianz der Gesamtbevölkerung behindert den Erfolg des HCA, vor allem für die Medikamentenentwicklung. Die Fähigkeit von Mikrostrukturen, die Form und der inneren Polarität von jeder einzelnen Zelle zu normalisieren bietet eine enorme Chance für die Lösung dieser kritischen Engpass 1-2.
Um den Zugang und die Nutzung der Mikrostrukturierung Technologie hat CYTOO eine Reihe von bereit Mikrostrukturen zu verwenden, in Deckglas und Mikrotiterplatten-Formate entwickelt. In diesem Video-Artikel bieten wir Ihnen ausführliche Protokolle über alle Verfahren von Zellaussaat auf CYTOOchip Mikrostrukturen, medikamentöse Behandlung, Fixierung und Färbung der automatisierten Erfassung, automatische Bildverarbeitung und abschließende Analyse der Daten. Mit diesem Beispiel zeigen wir, wie Mikrostrukturen können Zell-basierte Assays zu erleichtern. Veränderungen der Zelle Zytoskeletts sind nur schwer in Zellen auf homogenen Substraten kultiviert quantifizieren, aber die Kultivierung von Zellen auf Mikrostrukturen führt zu einem reproduzierbaren Organisation des Aktin-Geflecht durch systematische Positionierung der Zelladhäsion Kontakte in jeder Zelle. Solche Normalisierung der intrazellulären Architektur ermöglicht die Quantifizierung der auch kleine Effekte auf das Aktin-Zytoskelett, wie in diesen Satz von Protokollen über blebbistatin, einem Inhibitor der Aktin-Myosin-Interaktion gezeigt.
1. Cell Preparation und Seeding auf Mikrostrukturen
2. Blebbistatin Behandlung
3. Zell-Fixierung und Färbung von Actin
4. Mikroskop-Setup und Automated Image Acquisition
Zahlreiche Imaging-Software-Pakete gibt, die Steuerung des Mikroskops für eine schnelle automatisierte Bildaufnahme und Anzeige. In diesem Beispiel wird Metamorph Imaging-Software und automatische Übernahmen sind auf einem Nikon Eclipse Ti-Mikroskop mit einer CCD-Kamera und einem Hamamatsu Intensilight Quecksilber-Faser-Hilfslicht ausgestattet war. Bilder werden mit 20-facher Vergrößerung in drei Wellenlängen entsprechenden DAPI (Kernen), Cy-3 (Mikrostrukturen) und FITC-Phalloidin (Aktin) erworben. Die Zahl der Mikrostrukturen visualisiert pro Feld ist abhängig von der Kamera und Ziel-Setups. CYTOO Mikrostrukturen werden in festgelegten Intervallen von einander (100 oder 130 um) auf dem Chip erheblich erleichtern Akquisition positioniert.
5. Automatisierte Bildverarbeitung und-analyse
Viele Bildbearbeitungs-und Analyse-Software-Pakete gibt. Die nachfolgend beschriebenen Verfahren skizzieren Bildverarbeitung und-analyse Schritten von 2 maßgeschneiderte Makros für die Open-Source-Programm ImageJ geschrieben durchgeführt. Das erste Makro CellRef schafft eine Referenzzelle, die zweite Hypotenuse Maßnahmen Steifigkeit / Zusammenbruch der Zellmembran. Beide sind auf Anfrage erhältlich durch www.cytoo.com .
6. Repräsentative Ergebnisse
Beispiele von dem, was Zellen möchte auf Mikrostrukturen sofort schauen und mehrere Stunden nach der kritischen Waschschritten in 1,6 bis 1,8 beschrieben werden, sind in Abbildung 5 dargestellt. Nach 15 min auf CYTOOchips, sind rund HeLa-Zellen in gleichen Abständen darauf hinweist, dass sie auf die Fibronektin Mikrostrukturen (Abbildung 5a) eingehalten beobachtet. Die Haftung ist abgeschlossen, wenn die Zellen immobilisiert trotz leichtem Schütteln des Kulturgefäßes bleiben. Zur Minimierung der Anzahl der Mikrostrukturen von mehreren Zellen besetzt sind Chips dann mit PBS gespült, um Zellen schweben über dem cytophobic Bereichen zu entfernen. Nach mehreren Stunden werden die Zellen, die vollständig über die Mikrostrukturen sind gespannt, wie sie in Abb. 5b gezeigt aussehen.
Typische einzelne Zelle Bilder nach Inkubation von Zellen mit blebbistatin, Fixierung und Färbung von Aktin und Kerne sind in Abbildung 6 dargestellt. Nach automatisierte Übernahme von mehreren Bildern und Bildverarbeitung mit dem ImageJ CellRef Makro ist eine farbcodierte Frequenz Karte generiert, zeigt die Intensität der Aktin gemittelt über alle Zellen Bilder (Abb. 6c und 6f). Der Vergleich der Referenzzelle für unbehandelten und behandelten Bedingungen zeigt das Potenzial dieses Ansatzes für die einfache Beobachtung des Phänotyps unter Studium und ist besonders nützlich für die Erkundung zellulären Arzneimittelwirkungen.
Ein Beispiel für eine mögliche Analyse der Wirkung von blebbistatin auf Zellen ist in Abbildung 7 dargestellt. Die Zahl der Zusammenbruch Zellen (dh Zellen mit einem leeren Bereich bestehenden unter dem theoretischen Hypotenuse) in 50 Kontroll-Zellen erkannt und 50 Zellen mit 5 uM blebbistatin behandelt werden, als von der ImageJ Hypotenuse Makro erkannt wird, erscheint. Die erhöhte Anzahl von zusammengebrochen Zellen in der blebbistatin behandelten Population spiegelt Entspannung der Stress-Fasern und damit Spannung an der Membran durch blebbistatin Hemmung der actinomyosin kontraktilen Kräfte innerhalb der Zelle.
Abbildung 1. Vorgehensweise, um eine neue Zeitschrift mit Metamorph erstellen.
Abbildung 2. Flussdiagramm der automatischen Bildverarbeitung Verfahren.
Abbildung 3. Herausfiltern einzelner Zellen.
Abbildung 4. Building a Reference Cell.
Abbildung 5. Zellaussaat. A) Hela Zellen Mikrostrukturen nach dem Spülschritt (4-fache Vergrößerung) eingehalten B) HeLa-Zellen nach der vollständigen Verteilung auf L Mikrostrukturen (10fache Vergrößerung).
Abbildung 6. Vergleich nonpatterned und mikrostrukturierten Zellen in Kontroll-und Drogen behandelt Bedingungen. HeLa-Zellen wurden für 3 Stunden ausgesät und mit 5 uM blebbistatin für 1 Stunde (unteres Bild) oder unbehandelt (oberes Bild). In der Kontrollgruppe nonpatterned Zellen (a), montiert Aktin in mehrere Fasern, die sich unmerklich nach Behandlung mit 5 uM blebbistatin (d) zu demontieren. Auf L-Mikrostrukturen, Kontroll-Zellen eine dreieckige Form (b) erlassen und entwickeln eine große Aktin-Faser (Stress-Faser) zwischen den 2 Spitzen der L. Im Vergleich zu nonpatterned Zellen (d), induziert blebbistatin eine große phänotypische Veränderungen auf L-mikrostrukturierten Zellen (e). Direkte Visualisierung von Arzneimittelwirkungen und den Vergleich von Kontroll-und behandelten Bedingungen können sich schnell visualisiert werden mit der Referenzzelle Präsentation aus 20 Zellen aufgebaut. Ähnlich wie einzelne Zellen, ist eine klare und intensive Beanspruchung Faser, die zur Kontrolle Reference Cell (c), während blebbistatin Zellen kollabieren und den großen Stress Faser verschwindet (f) behandelt.
Abbildung 7. Beispiel für eine Analyse der Auswirkungen von blebbistatin auf Zellen mit dem Makro Hypotenuse. Während 25% der Kontroll-Zellen wurden zusammengebrochen, das 3-fache auf 75% erhöht in den 5 uM blebbistatin behandelten Zellen spiegelt die geschwächte actinomyosin kontraktilen Netz (n = 50 Zellen).
Wahl der Mikrostruktur
Während die Wirkungen von 5 uM blebbistatin kaum nachweisbar auf Standard-Kultur unterstützt werden, ist eine effiziente Quantifizierung auf Mikrostrukturen, die Aktin-Konzentration in einem einzigen großen Stress Faser möglich. Dies verbessert die Visualisierung des Aktin-Zytoskeletts Beihilfe genaue Quantifizierung der blebbistatin Auswirkungen auf die Zelle. Die Wahl der Mikrostruktur Form ist entscheidend bei der Gestaltung des Tests und ist nach der phänotypischen Veränderung in der Studie hervorgehoben werden entwickelt.
Schlussfolgerungen
Mikrostrukturen erleichtern die Visualisierung und Quantifizierung von Arzneimittelwirkungen, vor allem bei niedrigen Konzentrationen. Der Ersatz von homogenen ebenen Substraten mit Klebstoff Mikrostrukturen für die Zell-basierte Assays verbessert die Genauigkeit, Empfindlichkeit und Qualität der produzierten Daten. In Folge werden weniger Zellen für die Analyse notwendig, um zu erreichen robusten statistischen Ergebnisse 3. Adhesive Mikrostrukturen bieten eine echte Chance für die Verbesserung der funktionellen Studien und die Erforschung phänotypische Veränderungen bei niedrigeren Wirkstoffkonzentrationen, um zu vermeiden toxische oder indirekten Arzneimittelwirkungen. Wenn adäquate Screening-Plattformen verwendet werden, können Mikrostrukturen erfüllen die Anforderungen der Pharma-Unternehmen zur Verbesserung der Gen / Wirkstoff-Screening-Anwendungen. Einige weitere Beispiele für aktuelle Publikationen, die Mikrostrukturen ausgebeutet haben für die Analyse und Quantifizierung von zellulären Phänomen sind unten 3-13 zitiert.
Name | Company | Catalog Number | Comments | |
Name des Reagenzes | Firma | Katalog-Nummer | Kommentare | |
Zellkultur | ||||
CYTOOchips 20x20 LM-FN | CYTOO | 10-114 | CYTOOchips sind für die Adsorption des Proteins Ihrer Wahl | |
PBS 1x | Gibco | 14040-091 | ||
Zählkammer (Kova Folie) | Prolabo | 71287,01 | ||
DMEM/F-12 + Glutamax-I | Gibco-Invitrogen | 25300-054 | ||
FBS (f tal Rinderserum) | PAA | 31331-028 | ||
Penicillin & Streptomycin | PAA | A15-101 | ||
6 Vertiefungen-Platte | Dutscher | 353046 | ||
Zentrifuge | Fisher Scientific | M65838 | ||
Mikroskop | Nikon | |||
Drogen, Fixierung und Immunfärbung | ||||
Zytoskelett Buffer 1X (CB) | Sigma | MES: M8250 KCl: I2636 MgCl: M2393 EGTA: E3889 | 10 mM MES pH 6,1, 138mm KCl, 3 mM MgCl, 2mM EGTA | |
Sucrose | Sigma | S2395 | ||
PFA 32% | Electron Microscopy Sciences | 15714 | ||
PFA 5% | Mix 10 ml PFA 32% mit 54 ml CB 1.185X | |||
Triton-X100 | Sigma | T9284 | ||
PBS-Tabletten | Gibco-Invitrogen | 18912-014 | ||
Bovin Serumalbumin (BSA) | Sigma | A7806 | ||
Phallodin-FITC | Sigma | P5282 | ||
Hoescht | Invitrogen | H3570 | ||
Blebbistatin | Euromedex | BN0640 | ||
DMSO | Sigma | D8418 | ||
NH 4 Cl 0,1 M | Sigma | M11209 | ||
Image Acquisition | ||||
Epifluoreszenz-Mikroskop | Nikon | Eclipse-Ti | ||
CCD-Kamera | TBC | TBC | ||
ImageJ Software | http://rsbweb.nih.gov/ij/ |
Genehmigung beantragen, um den Text oder die Abbildungen dieses JoVE-Artikels zu verwenden
Genehmigung beantragenThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. Alle Rechte vorbehalten