A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
בסרטון הזה, אנחנו מדגימים את ניסיוני בטכניקות בשימוש לפברק תואם, תאי המטריצה (ECM) מצעים מצופה מתאים תרבית תאים, ואשר ניתנים במיקרוסקופ כוח המתיחה והתבוננות ההשפעות של קשיחות ECM על התנהגות התא.
הסדרת הידבקות הסלולר מטריקס תאית (ECM) חיונית נדידת תאים שיפוץ ECM. הידבקויות מרחק הם מכלולים macromolecular כי בני הזוג cytoskeleton כויץ F-אקטין ECM. חיבור זה מאפשר שידור של כוחות מכניים תאיים על פני קרום התא למצע הבסיסי. מחקר שנערך לאחרונה הוכיח את תכונות מכניות של ECM להסדיר הידבקות מוקד ו-F-אקטין מורפולוגיה, כמו גם תהליכים פיזיולוגיים רבים, כולל התמיינות תאים, חלוקה, הפצה והגירה. לפיכך, השימוש מצעים תרבית תאים הפכה שיטה נפוצה יותר ויותר בדיוק מלאה לווסת ECM תכונות מכניות.
כדי לכמת את כוחות המתיחה על הידבקויות מוקד בתא חסיד, מצעים תואם משמשים בשילוב עם הדמיה ברזולוציה גבוהה וטכניקות חישוביות בתוך שיטה מיקרוסקופית המכונה כוח המתיחה (TFM). טכניקה זו מתבססת על מדידות של עוצמת הכיוון המקומית של דפורמציות המצע המושרה על ידי התכווצות הסלולר. בשילוב עם מיקרוסקופ פלואורסצנטי ברזולוציה גבוהה של החלבונים המתויגים fluorescently, ניתן לתאם ארגון שיפוץ cytoskeletal עם כוחות המתיחה.
כאן אנו מציגים את פרוטוקול הניסוי מפורט להכנת דו מימדי, מטריצות תואם לצורך יצירת מצע תרבית תאים עם קשיחות, מאופיין היטב מכני מתכונן, אשר מתאים למדידת התכווצות הסלולר. פרוטוקולים אלה כוללים ייצור של הידרוג polyacrylamide, ציפוי של חלבונים ECM על ג'ל כזה, תאים ציפוי על ג'לים, ברזולוציה גבוהה מיקרוסקופיה confocal באמצעות תא זלוף. בנוסף, אנו מספקים מדגם מייצג של נתונים הוכחת המיקום ואת העוצמה של הכוחות באמצעות הסלולר מצוטט בפרוטוקולים TFM.
1. הפעלת משטח coverslip
2. הכנת polyacrylamide (PAA) ג'ל
3. צימוד תאי המטריצה (ECM) חלבונים הג'ל PAA
שלוש שיטות שונות שניתן להשתמש בהם כדי לצרף חלבון ECM או על פני השטח העליון של ג'ל PAA (3.1 ו -3.2) או שילוב של חלבון ECM בתוך נפח ג'ל (3.3). כאן, אנו דנים צימוד של פיברונקטין כדי ג'לים PAA לתוצאות בצפיפות משטח ליגנד כי הוא שווה ערך לסכום adsorbed על זכוכית לאחר דגירה עם 10 מיקרוגרם / מ"ל פיברונקטין פתרון לשעה 1. שיקולים בבחירת שיטת מפורטים בדיון.
צעדים אלה נערכות לאחר התאים כבר מותר להפיץ על מצע ECM מצופים בג'ל (~ 6-12 שעות). כדי להרכיב את תא confocal הדמיה (RC-30WA), כדאי להתייעץ באתר מכשירים וורנר להדרכה.
נציג תוצאות:
פרוטוקול לעיל מתאר את הליך הניסוי להכנת תואם ג'לים PAA ללימוד contractility התא מתוארת באיור 1. משטח ג'ל שהושגו עם פרוטוקול זה הוא שטוח יחסית וחלק, עם חרוזי ניאון מוטבע באופן שווה על פני (איור 2 א).
אם מדידת התכווצות ג'ל במיקום של הידבקויות מוקד, הדמיה של התא (איור 3A) משטח ג'ל (איור 3B) צריך להיעשות על המטוס אופטי confocal של הידבקויות מוקד. התכווצות של ג'ל ניתן דמיינו ידי עקירה של חרוזי ניאון מוטבע (איור 3B) על פני ג'ל כאשר תאים חסיד (מתוחים) לעומת מנותקת (unstrained). השימוש אלגוריתמים חישוביים יכול להניב המתיחה מדגיש הקשורים עקירה חרוז מודולוס אלסטיות המקביל ג'ל (איור 3C ו 3D) (Sabass et al. 2008). אם הדמיה מתרחש עמוק בתוך הג'ל, אז התקות חרוז יהיה קטן ולא מייצג של כוחות המתיחה המופעל על הידבקויות מוקד.
באיור 1. איור סכמטי של הגדרת הניסוי. המטרה הכללית של הליך זה היא ליצור מטריצות תואם לצורך לימוד התכווצות הסלולר. השלב הראשון של הליך הניסוי היא להפעיל coverslips על ידי טיפול amino-silane/glutaraldehyde לצורך עיגון ג'לים polymerized. הצעד השני הוא לפלמר ג'ל polyacrylamide, המכיל חרוזי ניאון, על coverslip הופעל. השלב השלישי כולל את כימי cross-linking של ליגנד תאיים על פני השטח של הג'ל polyacrylamide, באמצעות אחת משלוש שיטות צימוד רשום בשלב 3. תאים הם מצופה אז על הג'ל ואיפשר לדבוק ולהתפשט. תחת התכווצות הסלולר פעיל, חרוזים מוטבע הג'ל לעקור.
איור 2. פרוסת confocal אופטי של המשטח העליון של PAA ג'ל, כמו דמיינו ידי (א) חרוזי ניאון 40nm מוטבע בתוך ג'ל ו (ב) immunofluorescence פיברונקטין.
איור 3. תוצאה נציג לצורך הניסוי כוח המתיחה. (א) הידבקויות מיקוד בתא אוסטאוסרקומה U2OS האדם מarked על ידי ה-GFP-paxillin ו (ב) עמדות של חרוזי ניאון מוטבע הג'ל PAA הבסיסית הידבקויות מוקד של מתח (ירוק) ו unstrained (אדום) מדינות. החצים מצביעים על דוגמאות של עקירה חרוז. (ג) מתח גרירה וקטורים (ד ') המפה המתאימה חום בהיקף של המתיחה מדגיש נגזר התכווצות של ג'ל, באמצעות אלגוריתמים חישוביים (Sabass et al. 2008). בר סולם = 5 מיקרומטר.
טבלה 1:
דוגמה במלאי ועבודה PAA פתרונות (נתונים בטבלה 1 הושג הראשון Yeung et. Al. ואישר באופן עצמאי במעבדה שלנו.)
במלאי פתרון PAA | ||||
שאר מודולוס של PAA ג'ל (אבא) | 230 | 2833 | 8640 | 16344 |
40% Acrylamide (מ"ל) | 1.25 | 3.12 | 2.34 | 2.50 |
2% Bis-Acrylamide (מ"ל) | 0.50 | 0.83 | 1.88 | 0.60 |
מים (מ"ל) | 3.25 | 1.04 | 0.78 | 1. 90 |
סה"כ נפח (מ"ל): | 5 | 5 | 5 | 5 |
עבודה פתרון PAA | ||||
במלאי פתרון משומשים (אבא) | 230 | 2833 | 8640 | 16344 |
פתרון נפח במלאי (μL) | 150 | 150 | 200 | 300 |
מים (μL) | 341.75 | 341.75 | 291.75 | 191.75 |
חרוזים (μL) | 5 | 5 | 5 | 5 |
TEMED (μL) | 0.75 | 0.75 | 0.75 | 0.75 |
APS 10% (μL) | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 |
הנפח הכולל (μL): | 500 | 500 | 500 | 500 |
Acrylamide הסופי% | 3 | 7.5 | 7.5 | 12 |
% סופי Bis-Acrylamide | 0.06 | 0.1 | 0.3 | 0.15 |
טבלה 2:
שאר מודולוס של PAA מצעים של acrylamide הסופי שונים bis-acrylamide באחוזים
12% Acrylamide | 7.5% Acrylamide | |||
Bis-% Acrylamide | שאר מודולוס (אבא) | Bis-% Acrylamide | שאר מודולוס (אבא) | |
0.145 | 16344 | 0.01 | 689 | |
0.28 | 30067 | 0.03 | 1535 | |
0.45 | 34263 | 0.05 | 2286 | |
0.55 | 42375 | 0.075 | 2833 | |
0.575 | 50873 | 0.1 | 4069 | |
0.6 | 55293 | 0.2 | 5356 | |
0.3 | 8640 | |||
5% Acrylamide | 3% Acrylamide | |||
Bis-% Acrylamide | שאר מודולוס (אבא) | Bis-% Acrylamide | שאר מודולוס (אבא) | |
0.05 | 430 | 0.02 | 1.3 | |
0.075 | 600 | 0.04 | 54 | |
0.1 | 1431 |
ההליך המתואר כאן להתקנה של מיקרוסקופ כוח המתיחה (TFM) ניסוי, יחד עם יישום שגרת מעקב חישובית (Sabass et al., 2008), מאפשרת כימות של כוחות הסלולר עם רזולוציה מיקרון בקנה מידה מרחביים. כדי לייעל את פרוטוקול הניסוי, חיוני ליצירת מצע ג'ל טהור ואחיד עם ציפוי אחיד של ליגנד ECM. אנו ?...
אנו מודים במעבדה של אולריך שוורץ עבור תוכנת מעקב חישובית המשמש כימות של כוחות המתיחה הסלולר (Sabass et al. 2008). עבודה זו נתמכה על ידי פרס בורוז קריירה Wellcome ופרס פיוניר NIH של מנהל (DP10D00354) כדי ML Gardel רפואי המדען השירות הלאומי לחקר פרס (5 T32 GM07281) חורף SP.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
3-aminopropyltrimethyoxysilane | Aldrich | 28, 177-8 | |
40% Acrylamide | Bio-Rad | 161-0140 | |
2% Bis-acrylamide | Fisher Scientific | BP1404 | |
TEMED | Fisher Scientific | BP 150-20 | |
Ammonium persulfate | Fisher Scientific | BP179 | |
40nm fluorescent micro-spheres | Invitrogen | F8789 | |
Sulfo-SANPAH | Pierce, Thermo Scientific | 22589 | |
Confocal imaging chamber (RC-30) | Warner Instruments | 64-0320 | |
Coverslip spinner | Home made | NA | |
Ultraviolet lamp CL1000 | UVP Inc. | 95-0228-01 | |
Stainless steel rack | Electron Microscopy Sciences | 72239-04 | |
acryloyl-X, SE (6-((acryloyl)amino)hexanoic acid) | Invitrogen | A-20770 | |
Hydrazine hydrate | Sigma-Aldrich | 225819 | |
Sodium meta-periodate | Thermo Fisher Scientific, Inc. | 20504 | |
Isopropanol | Fisher Scientific | A416-4 | |
Fibronectin | Sigma-Aldrich | F2006 | |
Collagen | BD Biosciences | 354236 | |
Coverslips (#1.5) | Corning | 2940‐224 | |
Glutaraldehyde | Electron Microscopy Sciences | 16120 | |
Rain-X | SOPUS Products | www.rainx.com | |
Acetic Acid | Acros Organics | 64-19-7 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved