המחברים מודים קרן Armenise-הרווארד, מארי קירי טרנטינו COFUND (ACS), המחוז האוטונומי של טרנטו (Ecomm), וCIBIO למימון.

1. הכנת תבנית ה-DNA <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטהר את הפלסמיד מזן מעבדה סטנדרטי של א &#39; coli, כגון א &#39; coli DH5a או נובה כחולה עם ערכה מסחרית. לחלופין, מוצר ה-PCR ליניארי יכול להיות מטוהר באופן דומה עם ערכה מסחרית. Elute DNA עם O H 2 בלבד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פנול, כלורופורם לחלץ את פתרון ה-DNA 26. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קבע את ריכוז ה-DNA ובטהרה, לדוגמה על ידי ספיגת קרינת UV או שיטות מתאימות אחרות. חשוב להשתמש בדנ&quot;א טהור ביותר ליעיל שעתוק-תרגום. </li></ol> 2. הכנת סרט יפידים הדק <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שוקל אבקת שומנים בדם היבשה ומתמוסס בממס. עבור 1-Palmitoyl-2-oleoyl-SN-glycero-3-phosphocholine (POPC), פתרונות מניות מוכנים בכלורופורם בריכוז של 40 מ&quot;ג / מ&quot;ל. הערה: ממסים אורגניים חייבים תמיד להיות מטופלים עם pipettes הזכוכית ובקבוקים. במילים אחרות, לא חייב להיות בשימוש פלסטיק. של החנותפתרונות טוק בבקבוקי אוויר חזק, ממס עמיד ענבר זכוכית ב -20 ° C, עדיף תחת ארגון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Aliquot μmol POPC 12 (220 μl של פתרון מניות מ&quot;ל 40 מ&quot;ג /) לתוך בקבוק תחתית עגול 5 מ&quot;ל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתאדות הממס עם מאייד סיבובי (איור 1) על מנת ליצור את סרט השומנים בדם הדק. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מאובטח לצרף בקבוק תחתית העגול לצינור הזיקוק עם קליפ מעגלי ולהתחיל את הסיבוב של הבקבוק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ליזום את זרימת מים דרך סליל המעבה. שימוש באמבט חום הוא לא הכרחי, כי כלורופורם יש נקודת רתיחה נמוכה של 61.2 מעלות צלזיוס בלחץ אטמוספרי רגיל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא כי המערכת אינו פתוחה לאטמוספרה על ידי בדיקת שהסתום פתוח. הפעל את משאבת הוואקום ולסגור את הברז כדי להחיל את הוואקום למערכת לאט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סרט שומנים דק מופקד על קירות בקבוקון תחתית העגול במהלך אידוי סיבובי ויוצר סרט אטוםכי הוא גלוי על ידי העין. בואו נמשיך לאידוי הסיבובי 0.5-2 שעות. כדי לעצור את התהליך, לאט לאט לשחרר את לחץ הוואקום, להפסיק את הסיבוב, ולהסיר את בקבוק תחתית העגול. </li></ol></li></ol> 3. Resuspension שומנים בדם והשלפוחיות Homogenization <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 1 מ&quot;ל 18.2 MΩ H 2 O לסרט השומנים הדק ישירות בבקבוק תחתית העגול. במרץ מערבולת הפתרון במהירות המרבית, כ 3,200 סל&quot;ד, עד שסרט השומנים מתנתק מהזכוכית, אשר נצפית על ידי העין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העבר את פיזור השומנים לתוך צינור microcentrifuge 2 מ&quot;ל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדרת טבעת עומדת להחזיק homogenizer עם טיפ 5 מ&quot;מ. הנח דוכן microcentrifuge מתחת homogenizer להחזיק היטב את פיזור השומנים בדם. יש לשטוף את אלמנט פיזור של homogenizer ידי טבילה בקצה 18.2 MΩ H 2 O והפעלתו במשך כמה שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את אלמנט פיזור ישירות לפיזור השומנים הבטחת הבקצה לא נוגע בחלק התחתון של צינור microcentrifuge. Homogenize דקות 1 ברמת העצמה 4 או 14,000 סל&quot;ד. </li></ol> 4. חול שלפוחית ​​וlyophilization <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להרכיב את החלקים של אגוז מקדמה כי בתים דו קרום טפלון פנימי תומך, שתי טבעות אטימות, ומסב טפלון אחד מיני מכבש (איור 2), אשר מורכב ממעטפת חיצונית ו. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את שתי טבעות האטימות לתוך החריצים של תומך בממברנה הפנימי. מסנני Prewet שני וקרום אחד 400 ננומטר. את המסננים יוצבו נגד הטפלון פנימי של טבעות O-עם הקרום ביניהם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את הקרום תומך למעטפת החיצונית מכבש עם הקרום מוקף בשני מסננים בין הטבעות האטימות. הנח את נושא הטפלון בתוך המעטפת ולצרף את האום המייצבת ולהדק ביד. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את שני מזרקים ולמלא אחד עם 18.2 MΩ מים. הכנס את מחטי המזרק לתוך שעות קטנותOles בטפלון על כל צד של ההרכבה מכבש. המחטים צריכה להחליק בקלות, אל תכריחו את המחטים. אבטח את מכבש עם המזרקים לתוך דיור מכבש ולהדק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להעביר את המים דרך מכבש על ידי דחיפת המים לאט ממזרק אחד לתוך השני. זה מייצג את מעבר אחד. חזור על פעולה עבור סכום כולל של שלושה קטעים להבטיח כי אין נזילות בהווה. הוצא את המזרק במים ולסלק את המים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מלא מזרק אחד עם המדגם, לצרף למכבש, ולהעביר את פתרון השלפוחית ​​לאט דרך הקרום כמתואר לעיל בשלב 4.3. חזור על 10x עבור סכום כולל של 11 קטעים. ככל שמתקדם תהליך שחול, המדגם יהיה פחות עכור ויותר קל לדחוף על פני הקרום. ירידה פתאומית בהתנגדות, לעומת זאת, בדרך כלל מצביעה על פקיעת של הקרום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעבירים את פתרון השלפוחית ​​הנמתח ולעשות 40 aliquots μl של שלפוחית ​​לצינורות microcentrifuge.פלאש להקפיא כל aliquot באו קרח יבש או בחנקן נוזלי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Lyophilize כל aliquot עם מאייד צנטריפוגלי לילה בשעה 30 ° C. אחסן את שלפוחית ​​ריקה lyophilized ב -20 ° C. </li></ol> 5. Encapsulating מכונות תמלול-תרגום <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים את המרכיבים של תגובת שעתוק-התרגום ולהוסיף 20 יחידות של מעכב RNase. דגירה על קרח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף את תבנית ה-DNA. לתגובת שליטה, 250 ng של mVenus קידוד פלסמיד או חלבון פלואורסצנטי דומה מאחורי אמרגן T7 תעתיק וא חזק אתר מחייב הריבוזום coli מומלץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להביא את הנפח הסופי ל -25 μl עם מים RNase חינם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מימה aliquot של שלפוחית ​​lyophilized (משלב 4.6) עם 10 μl של התגובה התאסף בשלב 5.3. מערבולת בקצרה את התערובת עד שהשלפוחית ​​היא resuspended. זה אמור לקחת פחות מ -30 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגירה התגובה על קרח 30 דקות, כדי לאפשר את שלפוחית ​​להתנפח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לדלל את תערובת השלפוחית ​​פי 20 לנפח סופי של 30 על ידי הוספת 1.5 μl μl של שלפוחית ​​ל27.0 μl של 50 מ&quot;מ טריס-HCl, 50 מ&quot;מ NaCl, pH 7.4 ו 1.5 μl של 20.2 מ&quot;ג / מיליליטר proteinase ק DNase וRNase ניתן גם להוסיף בשלב זה כאלטרנטיבה לproteinase K להשפיל חומר extravesicular. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגירה של לפחות 2.5 שעות ב 37 ° C. </li></ol> 6. מיקרוסקופיה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבחון את שלפוחית ​​ואת ההתקדמות של ייצור חלבון פלואורסצנטי בנקודות זמן שונים. שלפוחית ​​תהיה בקוטר גדול יותר מאשר 400 ננומטר נקבובית בגודל של קרום שלפוחית ​​משמש להבלטה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן מדגם קאמרי על ידי הצבת spacer מ&quot;מ 20 X 5 סיליקון לשקופית מיקרוסקופ רגיל. פיפטה μl 10 של שלפוחית ​​לתוך תא המדגם. במקום להחליק כיסוי זכוכית siliconized על קאמרי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים לב לשלפוחית ​​עם פיזור שמן o 63Xמטרה דומה על ידי R שדה בהיר ומיקרוסקופ פלואורסצנטי באמצעות מערכת הסינון המתאימה לחלבון פלואורסצנטי ניצלו. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Forster, A. C., Church, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+synthesis+of+a+minimal+cell.">Towards synthesis of a minimal cell.</a> Mol. Syst. Biol. 2, 1-10 (2006).</li><li>Noireaux, V., Maeda, Y. T., Libchaber, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+an+artificial+cell,+from+self-organization+to+computation+and+self-reproduction.">Development of an artificial cell, from self-organization to computation and self-reproduction.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108, 3473-3480 (2011).</li><li>Harris, D. C., Jewett, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell-free+biology:+Exploiting+the+interface+between+synthetic+biology+and+synthetic+chemistry.">Cell-free biology: Exploiting the interface between synthetic biology and synthetic chemistry.</a> Curr. Opin. Biotech. 23, (2012).</li><li>Nishikawa, T., Sunami, T., Matsuura, T., Yomo, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Directed+Evolution+of+Proteins+through+In+Vitro+Protein+Synthesis+in+Liposomes.">Directed Evolution of Proteins through In Vitro Protein Synthesis in Liposomes.</a> J. Nucleic Acids. 2012, 1-11 (2012).</li><li>Forlin, M., Lentini, R., Mansy, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellular+imitations.">Cellular imitations.</a> Curr. Opin. Chem. Biol. 16, 586-592 (2012).</li><li>Chiarabelli, C., Stano, P., Anella, F., Carrara, P., Luisi, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Approaches+to+chemical+synthetic+biology.">Approaches to chemical synthetic biology.</a> FEBS Lett. 586, 2138-2145 (2012).</li><li>Noireaux, V., Shin, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+cell-free+expression+with+the+endogenous+E.+Coli+RNA+polymerase+and+sigma+factor+70.">Efficient cell-free expression with the endogenous E. Coli RNA polymerase and sigma factor 70.</a> J. Biol. Eng. 4, 1-9 (2010).</li><li>Fujiwara, K., Nomura, S. -. i. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Condensation+of+an+Additive-Free+Cell+Extract+to+Mimic+the+Conditions+of+Live+Cells.">Condensation of an Additive-Free Cell Extract to Mimic the Conditions of Live Cells.</a> PLoS ONE. 8, e54155 (2013).</li><li>Shimizu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell-free+translation+reconstituted+with+purified+components.">Cell-free translation reconstituted with purified components.</a> Nat. Biotechnol. 19, 751-755 (2001).</li><li>Hosoda, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+Study+of+the+Structure+of+Multilamellar+Giant+Liposomes+As+a+Container+of+Protein+Synthesis+Reaction.">Quantitative Study of the Structure of Multilamellar Giant Liposomes As a Container of Protein Synthesis Reaction.</a> Langmuir. 24, 13540-13548 (2008).</li><li>Sunami, T., Matsuura, T., Suzuki, H., Yomo, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+Functional+Protiens+Within+Liposomes.">Synthesis of Functional Protiens Within Liposomes.</a> Methods Mol. Biol. 607, 243-256 (2010).</li><li>Murtas, G., Kuruma, Y., Bianchini, P., Diaspro, A., Luisi, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+synthesis+in+liposomes+with+a+minimal+set+of+enzymes.">Protein synthesis in liposomes with a minimal set of enzymes.</a> Biochem. Biophys. Res. Commun. 363, 12-17 (2007).</li><li>Pereira de Souza, T., Stano, P., Luisi, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Minimal+Size+of+Liposome-Based+Model+Cells+Brings+about+a+Remarkably+Enhanced+Entrapment+and+Protein+Synthesis.">The Minimal Size of Liposome-Based Model Cells Brings about a Remarkably Enhanced Entrapment and Protein Synthesis.</a> ChemBioChem. 10, 1056-1063 (2009).</li><li>Caschera, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Programmed+Vesicle+Fusion+Triggers+Gene+Expression.">Programmed Vesicle Fusion Triggers Gene Expression.</a> Langmuir. 27, 13082-13090 (2011).</li><li>Noireaux, V., Bar-Ziv, R., Godefroy, J., Salman, H., Libchaber, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+an+artificial+cell+based+on+gene+expression+in+vesicles.">Toward an artificial cell based on gene expression in vesicles.</a> Phys. Biol. 2, P1-P8 (2005).</li><li>Shin, J., Noireaux, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+E.+coli+Cell-Free+Expression+Toolbox:+Application+to+Synthetic+Gene+Circuits+and+Artificial+Cells.">An E. coli Cell-Free Expression Toolbox: Application to Synthetic Gene Circuits and Artificial Cells.</a> ACS Synth. Biol. 1, 29-41 (2012).</li><li>Kobori, S., Ichihashi, N., Kazuta, Y., Yomo, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+controllable+gene+expression+system+in+liposomes+that+includes+a+postive+feedback+loop.">A controllable gene expression system in liposomes that includes a postive feedback loop.</a> Mol. Syst. Biol. 9, 1282-1285 (2013).</li><li>Martini, L., Mansy, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell-like+Systems+with+Riboswitch+Controlled+Gene+Expression.">Cell-like Systems with Riboswitch Controlled Gene Expression.</a> Chem. Commun. 47, 10734-10736 (2011).</li><li>Noireaux, V., Bar-Ziv, R., Libchaber, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Principles+of+cell-free+genetic+circuit+assembly.">Principles of cell-free genetic circuit assembly.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 100, 12672-12677 (2003).</li><li>Sunami, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+of+Association+and+Fusion+of+Giant+Vesicles+Using+a+Fluorescence-Activated+Cell+Sorter.">Detection of Association and Fusion of Giant Vesicles Using a Fluorescence-Activated Cell Sorter.</a> Langmuir. 26, 15098-15103 (2010).</li><li>Saito, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-Resolved+Tracking+of+a+Minimum+Gene+Expression+System+Reconstituted+in+Giant+Liposomes.">Time-Resolved Tracking of a Minimum Gene Expression System Reconstituted in Giant Liposomes.</a> ChemBioChem. 10, 1640-1643 (2009).</li><li>Lentini, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescent+Proteins+and+in+Vitro+Genetic+Organization+for+Cell-Free+Synthetic+Biology.">Fluorescent Proteins and in Vitro Genetic Organization for Cell-Free Synthetic Biology.</a> ACS Synth. Biol. , (2013).</li><li>Du, L., Villarreal, S., Forster, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multigene+Expression+In+Vivo:+Supremacy+of+Large+Versus+Small+Terminators+for+T7+RNA+Polymerase.">Multigene Expression In Vivo: Supremacy of Large Versus Small Terminators for T7 RNA Polymerase.</a> Biotechnol. Bioeng. 109, 1043-1050 (2011).</li><li>Trochilin, V. P., Weissig, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Liposomes: A Practical Approach. , (2003).</li><li>Walde, P., Cosentino, K., Engel, H., Stano, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Giant+vesicles:+preparations+and+applications.">Giant vesicles: preparations and applications.</a> ChemBioChem. 11, 848-865 (2010).</li><li>Sambrook, J., Russell, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Molecular Cloning. , (2001).</li><li>Noireaux, V., Libchaber, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+vesicle+bioreactor+as+a+step+toward+an+artificial+cell+assembly.">A vesicle bioreactor as a step toward an artificial cell assembly.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 101, 17669-17674 (2004).</li><li>Yu, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+Functional+Protein+in+Liposome.">Synthesis of Functional Protein in Liposome.</a> J. Biosci. Bioeng. 92, 590-593 (2001).</li><li>Caschera, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stable+vesicles+composed+of+monocarboxylic+or+dicarboxylic+fatty+acids+and+trimethylammonium+amphiphiles.">Stable vesicles composed of monocarboxylic or dicarboxylic fatty acids and trimethylammonium amphiphiles.</a> Langmuir. 27, 14078-14090 (2011).</li><li>Pereira de Souza, T., Steiniger, F., Stano, P., Fahr, A., Luisi, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spontaneous+crowding+of+ribosomes+and+proteins+inside+vesicles:+a+possible+mechanism+for+the+origin+of+cell+metabolism.">Spontaneous crowding of ribosomes and proteins inside vesicles: a possible mechanism for the origin of cell metabolism.</a> ChemBioChem. 12, 2325-2330 (2011).</li><li>Niederholtmeyer, H., Xu, L., Maerkl, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-Time+mRNA+Measurement+during+an+in+Vitro+Transcription+and+Translation+Reaction+Using+Binary+Probes.">Real-Time mRNA Measurement during an in Vitro Transcription and Translation Reaction Using Binary Probes.</a> ACS Synth. Biol. 10, (2012).</li><li>St&#246;gbauer, T., Windhager, L., Zimmer, R., R&#228;dler, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experiment+and+mathematical+modeling+of+gene+expression+dynamics+in+a+cell-free+system.">Experiment and mathematical modeling of gene expression dynamics in a cell-free system.</a> Integr. Biol. 4, 494-501 (2012).</li><li>Lazzerini-Ospri, L., Stano, P., Luisi, P., Marangoni, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+the+emergent+properties+of+a+synthetic+quasi-cellular+system.">Characterization of the emergent properties of a synthetic quasi-cellular system.</a> BMC Bioinformatics. 13, 1-10 (2011).</li><li>Shin, J., Jardine, P., Noireaux, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genome+Replication,+Synthesis,+and+Assembly+of+the+Bacteriophage+T7+in+a+Single+Cell-Free+Reaction.">Genome Replication, Synthesis, and Assembly of the Bacteriophage T7 in a Single Cell-Free Reaction.</a> ACS Synth. Biol. 1, 408-413 (2012).</li><li>Zhu, T. F., Szostak, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+Large+Monodisperse+Vesicles.">Preparation of Large Monodisperse Vesicles.</a> PLoS ONE. 4, 1-4 (2009).</li></ol>

המחברים אין לחשוף.

למרות שביולוגיה סינטטי ללא תא היא עדיין בחיתוליו, התקדמות הניחה בסיס שממנו ניתן לבצע מערכות כמו תאים מורכבות יותר ויותר. הכינון מחדש של מכונות שעתוק-תרגום מוגדר באופן מלא בתוך 9 רכיבים של שלפוחית ​​28 היה משמעותי במיוחד בקידום מאמצים מאוחרים יותר בבנייה מלאכותית מגיב לסביבה cells17, 18. כמו כן, נעשו שימוש במחקרים בתאים מלאכותיים כדי לחקור תהליכים אבולוציוניים 4,29,30, הפרטים מכניסטית של RNA והסינתזה של חלבוני 22,31, את ההשפעות של load32 חילוף חומרים, בת 33, ואת ההרכבה של חלקיקים נגיפיים 34. חשוב מכך, קיים כיום מספיק ידע שהתפקוד הבסיסי של התא ניתן מחדש פנימי של שלפוחית ​​במעבדה בעקבות דוחות קודמים אלו ואת הפרוטוקולים שתוארו במסמך זה. בנוסף להיותו קל, אנקפסולציה תאר יחסי הציבוריש ocedure מספר יתרונות. לדוגמה, רבים aliquots שלפוחית ​​ריק, lyophilized יכול להתבצע מראש ומאוחסן ב -20 ° C לשימוש מאוחר יותר. הפרוטוקול עושה מולקולות ביולוגיות אינו כפופות לממסים אורגניים, שינויי טמפרטורה קיצוניות, או תקופות ארוכות של דיאליזה. אנו מצפים כי עדינותו של הנוהל תאפשר שילוב של רכיבים נוספים לפי צורך. יש לנו גם לא נצפו תופעות לוואי לשינוי בהרכב השומנים של הקרום על אנקפסולציה או יעילות שעתוק-תרגום. לכן, שומנים נוחים יותר לשילוב של חלבונים בממברנה, מורפולוגיות ספציפיות, או להדמיה יכולים להעלות על הדעת ניתן לנצל. המגבלה העיקרית של השיטה היא שתארה את שלפוחית ​​כתוצאה מכך הם אינם הומוגני בגודל או lamellarity. עבור יישומים רבים, הקשיים אלה לא מפריעים לפרשנות של נתונים. עם זאת, במידת הצורך, ניתן לשלב בצעדים נוספים ל הצרההתפלגות גודל הדואר ולהקטין את השכבות של ממברנות, כגון סבב נוסף של חול לאחר אנקפסולציה, הקפאת הפשרה, או דיאליזה 35. אין ספק ששיטות טובות יותר לעקוף בעיות אלה ואחרות תפותח. עד אז, אנו מוצאים את הפרוטוקול מתואר כאן כדי להיות מתאים גם לבניית מחקה סלולרי.

ללא תא, במבחנה תגובות שעתוק-תרגום והדור של שלפוחית ​​משומנים סינטטיים אינם דבר חדש. עם זאת, שילוב של שתיים לתוך הסלולר לחקות הוא באופן משמעותי יותר challenging1-6. א תמציות סלולריים coli עם או בלי RNA פולימראז T7 יכולות לשמש כמקור של מכונות שעתוק-תרגום 7,8. תמציות סלולריים נהנות מהנוכחות של רכיבים סלולריים נוספים שיכול להקל ביטוי חלבון ומתקפל. לחלופין, שילוב של RNA בנפרד מטוהר ומולקולות חלבון, כלומר את מערכת PURE 9, יכול לשמש כדי לתווך סינתזת חלבון intravesicular 4,10-14. מערכת PURE מאפשרת לבניית מחקה סלולרי שהוגדר באופן מלא ואינו סובלת מפעילות nuclease מצאה בתמציות סלולריים. מבחינה מעשית, זה אומר שנדרש הרבה פחות תבנית ה-DNA, ובכך להקל על תהליכים עם יעילות נמוכה אנקפסולציה 11 </sup&gt;. למרות ששימוש בתדירות נמוך יותר, ניתן לבנות מחקה סלולרי עם תמציות תאים שמקורם מcells15 אוקריוטים. עד כה, דווחו מפלים כמוס מקודדים גנטי ומחק סלולריים שלחוש את סביבת 16-18. הדרך הפשוטה כדי לעקוב אחר תגובות שעתוק-תרגום היא למדוד את הקרינה או הארה של אלמנטים גנטי מקודדים. בדרך כלל, גחלילית לוציפראז 19 או GFP משמשים, אם כי במבחנה תגובות נמדדות לעתים קרובות על ידי radiolabeling. גילוי הקרינה בנוסף הוא מאפשר ניטור של אוכלוסיות של שלפוחית ​​20,21 באמצעות שיטות מבוססות cytometry, ובכך מציע כמה תובנות לגבי האופי האקראי של תהליכים דמויי ביולוגיים. שיטות ניטור אלה כבר משמשים להגדרת קבוצה קטנה של כללי עיצוב וספרייה של חלקים ממנו ניתן לבנות, כולל אוסף של חלבוני ניאון התואמים אותיn מבחנת שעתוק-תרגום 22, בהשפעת הארגון על ביטוי גנטי 22, הפעילות של גורמי סיגמא 16, ואת היעילות של Terminators תעתיק 23. עם זאת, יש עדיין הרבה דברים שצריך לעשות כדי להגדיל את היכולת של הבנייה צפויה במבחנה, מכשירים מקודדים גנטי. ישנן שיטות רבות זמינות כדי להפוך שלפוחית. השיטות הנפוצות ביותר תלויות בדור של שומנים בדם סרט דק על משטח זכוכית ואחריו resuspension בsolution24 המימית. אם התמיסה המימית מכילה מכונות שעתוק-תרגום, למשל, אז חלק של שלפוחית ​​שנוצר היה להכיל את כל מרכיבים הדרושים לייצור חלבון. עם זאת, את היעילות של אנקפסולציה שיטות כאלה היא נמוכה, כלומר, רק אחוז קטן של שלפוחית ​​הם פעיל. רבים מהשיטות החלופיות מאופיינים EFF אנקפסולציה הרבה יותר גבוהiciency לנצל את ההמרה של טיפות מים בתחליב שמן לשלפוחית. אמנם סביר להניח כי שיטות כאלה תהיה דבר שבשגרה בעתיד, כיום שיטות אלה סובלים מהצורך של ציוד מיוחד ולתת לי שלפוחית ​​עם קרום קומפוזיציות שהשתנו 25. יתרון בולט מים בתוך שמן של שיטות לשלפוחית ​​הוא הפוטנציאל לשלוט lamellarity הממברנה. השיטה המתוארת במסמך זה מבוססת על פרוטוקול סרט שומנים בדם הדק שתואר על ידי Yomo 11 המעבדה עם שינויים קלים ביניהם צעד homogenization נוסף. שיטה זו היא קלה, זולה, ונותנת שלפוחית ​​חזקה גם מתאימה לאנקפסולציה של מכונות שעתוק-תרגום.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="745">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Quick Spin Mini-prep kit</td>
			<td style="width:243px;">Qiagen</td>
			<td style="width:119px;">27104</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Spectrometer</td>
			<td style="width:243px;">NanoDrop 1000</td>
			<td style="width:119px;">NDB767ND</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">POPC</td>
			<td>Avanti Polar Lipids</td>
			<td style="width:119px;">770557</td>
			<td style="width:167px;">MW 760 g/mol 
			Transition Temp -2 &#176;C 
			CAS# 26853-31-6</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Ethanol</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">459836</td>
			<td>Anhydrous, &#62;99.5%</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Phenol-choloroform-isoamyl alcohol 25:24:1, for molecular biology use</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">P3803-100mL</td>
			<td>Saturated with 10 mM Tris, pH 8.0, 1 mM EDTA</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Chloroform</td>
			<td>Biotech Grade Fluka</td>
			<td style="width:119px;">496189-1L</td>
			<td>Contain ethanol at 0.5-1.0% v/v as stabilizer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Brown amber glass bottles</td>
			<td>VWR</td>
			<td>89043-518</td>
			<td>55X 48 mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Rotary evaporator</td>
			<td>Buchi Rotovapor R-210/Sigma</td>
			<td>Z563846EU-1EA</td>
			<td>With jack and water bath, 29/32 joint 240 V</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Analog vortex mixer</td>
			<td style="width:243px;">VWR</td>
			<td style="width:119px;">945300</td>
			<td>Speed 1,000-3,200 rpm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Homogenizer</td>
			<td>IKA T10 Basic Ultra-Turbax</td>
			<td style="width:119px;">3420000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Mini-extruder</td>
			<td>Avanti Polar Lipids</td>
			<td style="width:119px;">610020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Extruder filters</td>
			<td>Whatman</td>
			<td style="width:119px;">610014</td>
			<td>drain disc 10 mm&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Extruder polycarbonate membrane 400 nm</td>
			<td>Whatman</td>
			<td style="width:119px;">61007</td>
			<td>nuclepore polycarbonate&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Speed vacuum</td>
			<td>Labconco</td>
			<td style="width:119px;">7970011</td>
			<td>Centritrap DNA concentrator</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">PURExpress kit</td>
			<td style="width:243px;">New England Biolabs</td>
			<td style="width:119px;">NRM #E6800S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">RNAse inhibitor (40,000 U/ml)</td>
			<td style="width:243px;">New England Biolabs</td>
			<td style="width:119px;">#M0307S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Proteinase K (20.2 mg/ml)</td>
			<td style="width:243px;">Fermentas</td>
			<td style="width:119px;">#EO0491</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;"></td>
			<td style="width:243px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Microscope</td>
			<td height="42" style="height:42px;width:243px;">Zeiss Observer Z1with a AxioCam MRm camera</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">RealTime</td>
			<td style="width:243px;">CFX96 Real time PCR Detection System (Biorad)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Silicon press to seal&#160;&#160;-Molecular Probe</td>
			<td style="width:243px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:119px;">P18174</td>
			<td>Resistant from&#160; -25-30 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Siliconized glass circle cover slides</td>
			<td style="width:243px;">Hampton Research</td>
			<td style="width:119px;">HR3-231</td>
			<td>&#160;&#160; Diameter= 22 mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">ImageJ</td>
			<td style="width:243px;">NIH&#160;</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

the encapsulation of cell-free transcription and translation machinery in vesicles for the construction of cellular mimics

כמשמרות ריבית ממולקולות בודדות למערכות של מולקולות, מספר גדל והולך של מעבדות ביקשו לבנות מלמטה למעלה מחקה סלולרי שמייצגים טובים יותר את המורכבות של חיים תאיים. נכון להיום יש מספר המסלולים שניתן לנקוט כדי לבנות מחקה סלולרי ממודר, כולל ניצול של תחליבים מים בשמן, התקני microfluidic, ושלפוחית. כל אחת מהאפשרויות הזמינות יש יתרונות וחסרונות מסוימים. לדוגמה, תחליבים מים בשמן לתת יעילות גבוהה אנקפסולציה אבל לא לחקות היטב את מחסום החדירות של תאי חיים. היתרון העיקרי של השיטות שתוארו במסמך זה הוא שהם כולם קלים וזולים ליישום. מכונות תמלול-תרגום היא כמוסות פנימית של שלפוחית ​​פוספוליפידים באמצעות תהליך המנצל את המכשור משותף, כגון מאייד הצנטריפוגלי ומכבש. תגובות מנוטרות על ידי הקרינה ספקטרוסקופיה. הפרוטוקולים יכול להיות מותאם לביטוי חלבון רקומביננטי, הבנייה מחקה סלולרי, החקירה של דרישות המינימום לחיים הסלולר, או ההרכבה של מעגלים גנטיים.

מיקרוסקופ פלואורסצנטי מגלה הקרינה שנצפתה רק החלק פנימי של שלפוחית, כי החומר הוא extravesicular enzymatically מושפל (איור 3). לביטוי של mVenus, intravesicular הקרינה מתחילה להיות שנצפתה לאחר 1.5 שעות על 37 מעלות צלזיוס ומגיעה לעוצמת הקרינה המרבית בתוך 6 שעות. הטמפרטורה האופטימלית וזמן דגירה יכולות להשתנות בהתאם למבנים הספציפיים בשימוש. לדוגמה, חלבוני ניאון שונים להבשיל באופן שונה לגמרי באופן תלוי בטמפרטורה. במילים אחרות, ההתבוננות של ייצור חלבון היא לא תלויה אך ורק על סינתזה של חלבונים וקיפול, אלא גם על היווצרות chromophore. סינתזה של חלבון באופן כללי יכולה להיות מוגברת על ידי שילוב של חלבון קרום נקבוביות כדי לאפשר לזרם של רכיבים מדולדלים הדרושים לשעתוק ותרגום 27. מומלץ לבצע שעתוק-תרגומים מקבילים<html> תגובת tion בהעדר שלפוחית ​​כדי להבטיח שהמבנה הגנטי ניצלו הוא פונקציונלי. תגובת שליטה זו היא פיקוח בקלות רבה יותר על ידי הקרינה ספקטרוסקופיה ולא מיקרוסקופית. איור 4 מראה בתגובת שעתוק-תרגום חוץ גופית של mVenus קידוד לבנות. תגובות unencapsulated לתת הרבה יותר גבוה עוצמות הקרינה הכולל יותר מאשר תגובות intravesicular דומות. זאת בשל יעילות אנקפסולציה וכי סך נפח intravesicular הוא הרבה פחות מאשר נפח extravesicular (כלומר אפקט דילול). <img alt="איור 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51304/51304fig1.jpg" width="600px" /> איור 1. המאייד הסיבובי ומשאבת ואקום. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51304/51304fig1highres.jpg" target="_blank">לחצו כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> עבור: לשמור-together.within עמודים = &quot;תמיד&quot;&gt; <img alt="איור 2" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51304/51304fig2.jpg" width="600px" /> איור 2. הדיור ובחלקים מהמכבש מוצגים בנפרד. משמאל לימין, מזרק, אגוז שכר טרחה, ועליו טפלון, הקרום פנימי תומך עם טבעות אטימות שחורות פונות אחד לשני, מעטפת חיצונית מכבש, ומזרק שני. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51304/51304fig2highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> <img alt="איור 3" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51304/51304fig3.jpg" width="600px" /> איור 3. תמונות הקרינה של ייצור חלבון בmVenus יפוזומים וC:.. תמונות שדה בהירות של שלפוחית ​​multilamellar לאחר 1.5 שעות ו -2.5 שעות B ו &amp;# 160; D: הייצור של mVenus הוא דמיינו ידי (בצבע הירוק), לאחר 1.5 ו -2.5 שעות, בהתאמה פלואורסצנטי. בר סולם הוא 20 מיקרומטר. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51304/51304fig3highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> <img alt="איור 4" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51304/51304fig4.jpg" width="600px" /> איור 4. בתגובה שליטה במבחנה של nonencapsulated בשעתוק במבחנה ותרגום של mVenus. עוצמת הקרינה שנמדדה בכל 5 דקות במשך 4 שעות. הנתונים נרכשו עם מכשיר Real-Time PCR. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51304/51304fig4highres.jpg" target="_blank">לחצו כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a>

Watch this Scientific Journal Video about The Encapsulation of Cell-free Transcription and Translation Machinery in Vesicles for the Construction of Cellular Mimics at JoVE.com

The Encapsulation of Cell-free Transcription and Translation Machinery in Vesicles for the Construction of Cellular Mimics

בזאת אנו מתארים שיטות פשוטות להכנה של שלפוחית, אנקפסולציה של שעתוק ותרגום מכונה, והניטור של ייצור חלבון. מערכות תא ללא כתוצאה מכך יכולות לשמש כנקודת התחלה שממנו ניתן לבנות מחקה סלולרי מורכב יותר ויותר.

Encapsulation של תמלול נטול סלולרי ומכונות בתרגום לשלפוחית ​​לבניית מחקה סלולרי

As interest shifts from individual molecules to systems of molecules, an increasing number of laboratories have sought to build from the bottom up ...

the-encapsulation-cell-free-transcription-translation-machinery

Research

JoVE Journal

Bioengineering

15.0K Views.  University of Trento.  בזאת אנו מתארים שיטות פשוטות להכנה של שלפוחית, אנקפסולציה של שעתוק ותרגום מכונה, והניטור של ייצור חלבון. מערכות תא ללא כתוצאה מכך יכולות לשמש כנקודת התחלה שממנו ניתן לבנות מחקה סלולרי מורכב יותר ויותר. 

Video: The Encapsulation of Cell-free Transcription and Translation Machinery in Vesicles for the Construction of Cellular Mimics

A Method for Ovarian Follicle Encapsulation and Culture in a Proteolytically Degradable 3 Dimensional System

The ovarian follicle is the functional unit of the ovary that secretes sex hormones and supports oocyte maturation. In vitro follicle techniques provide a tool to model follicle development in order to investigate basic biology, and are further being developed as a technique to preserve fertility in the clinic1-4. Our in vitro culture system employs hydrogels in order to mimic the native ovarian environment by maintaining the 3D follicular architecture, cell-cell interactions and paracrine signaling that direct follicle development 5. Previously, follicles were successfully cultured in alginate, an inert algae-derived polysaccharide that undergoes gelation with calcium ions6-8. Alginate hydrogels formed at a concentration of 0.25% w/v were the most permissive for follicle culture, and retained the highest developmental competence 9. Alginate hydrogels are not degradable, thus an increase in the follicle diameter results in a compressive force on the follicle that can impact follicle growth10. We subsequently developed a culture system based on a fibrin-alginate interpenetrating network (FA-IPN), in which a mixture of fibrin and alginate are gelled simultaneously. This combination provides a dynamic mechanical environment because both components contribute to matrix rigidity initially; however, proteases secreted by the growing follicle degrade fibrin in the matrix leaving only alginate to provide support. With the IPN, the alginate content can be reduced below 0.25%, which is not possible with alginate alone 5. Thus, as the follicle expands, it will experience a reduced compressive force due to the reduced solids content. Herein, we describe an encapsulation method and an in vitro culture system for ovarian follicles within a FA-IPN. The dynamic mechanical environment mimics the natural ovarian environment in which small follicles reside in a rigid cortex and move to a more permissive medulla as they increase in size11. The degradable component may be particularly critical for clinical translation in order to support the greater than 106-fold increase in volume that human follicles normally undergo in vivo .

A new method for ovarian follicle encapsulation in a 3D fibrin-alginate interpenetrating network is described. This system combines structural support with proteolytic degradation to support the development of immature follicles to produce mature oocytes. This method may be applied to culture cell aggregates to maintain cell-cell contacts without limiting expansion.

שיטה Encapsulation השחלות זקיק ותרבות מערכת 3 מתכלה Proteolytically מימדי

The ovarian follicle is the functional unit of the ovary that secretes sex hormones and supports oocyte maturation. In vitro  follicle techniques provide ...

Describing a Transcription Factor Dependent Regulation of the MicroRNA Transcriptome

While the transcription regulation of protein coding genes was extensively studied, little is known on how transcription factors are involved in transcription of non-coding RNAs, specifically of microRNAs. Here, we propose a strategy to study the potential role of transcription factor in regulating transcription of microRNAs using publically available data, computational resources and high throughput data. We use the H3K4me3 epigenetic signature to identify microRNA promoters and chromatin immunoprecipitation (ChIP)-sequencing data from the ENCODE project to identify microRNA promoters that are enriched with transcription factor binding sites. By transfecting cells of interest with shRNA targeting a transcription factor of interest and subjecting the cells to microRNA array, we study the effect of this transcription factor on the microRNA transcriptome. As an illustrative example we use our study on the effect of STAT3 on the microRNA transcriptome of chronic lymphocytic leukemia (CLL) cells.

Herein we propose a strategy to study the effect of a transcription factor of interest on the microRNA transcriptome using publically available data, computational resources and high throughput data from microRNA arrays after transfecting cells with small hairpin (sh)RNA targeting a transcription factor of interest.

בתארו תקנה Dependent גורם שעתוק של transcriptome MicroRNA

While the transcription regulation of protein coding genes was extensively studied, little is known on how transcription factors are involved in ...

Construction of Modular Hydrogel Sheets for Micropatterned Macro-scaled 3D Cellular Architecture

Hydrogels can be patterned at the micro-scale using microfluidic or micropatterning technologies to provide an in vivo-like three-dimensional (3D) tissue geometry. The resulting 3D hydrogel-based cellular constructs have been introduced as an alternative to animal experiments for advanced biological studies, pharmacological assays and organ transplant applications. Although hydrogel-based particles and fibers can be easily fabricated, it is difficult to manipulate them for tissue reconstruction. In this video, we describe a fabrication method for micropatterned alginate hydrogel sheets, together with their assembly to form a macro-scale 3D cell culture system with a controlled cellular microenvironment. Using a mist form of the calcium gelling agent, thin hydrogel sheets are easily generated with a thickness in the range of 100 - 200 &#181;m, and with precise micropatterns. Cells can then be cultured with the geometric guidance of the hydrogel sheets in freestanding conditions. Furthermore, the hydrogel sheets can be readily manipulated using a micropipette with an end-cut tip, and can be assembled into multi-layered structures by stacking them using a patterned polydimethylsiloxane (PDMS) frame. These modular hydrogel sheets, which can be fabricated using a facile process, have potential applications of in vitro drug assays and biological studies, including functional studies of micro- and macrostructure and tissue reconstruction.

We describe the fabrication of micropatterned hydrogel sheets using a simple process, which can be assembled and manipulated in a freestanding form. Using these modular hydrogel sheets, a simple macro-scaled 3D cell culture system can be generated with a controlled cellular microenvironment.

בנייה של גיליונות מודולרי Hydrogel לאדריכלות סלולרית 3D המוקטן מאקרו micropatterned

Hydrogels can be patterned at the micro-scale using microfluidic or micropatterning technologies to provide an in vivo-like three-dimensional (3D) tissue ...

Repressing Gene Transcription by Redirecting Cellular Machinery with Chemical Epigenetic Modifiers

Regulation of chromatin compaction is an important process that governs gene expression in higher eukaryotes. Although chromatin compaction and gene expression regulation are commonly disrupted in many diseases, a locus-specific, endogenous, and reversible method to study and control these mechanisms of action has been lacking. To address this issue, we have developed and characterized novel gene-regulating bifunctional molecules. One component of the bifunctional molecule binds to a DNA-protein anchor so that it will be recruited to an allele-specific locus. The other component engages endogenous cellular chromatin-modifying machinery, recruiting these proteins to a gene of interest. These small molecules, called chemical epigenetic modifiers (CEMs), are capable of controlling gene expression and the chromatin environment in a dose-dependent and reversible manner. Here, we detail a CEM approach and its application to decrease gene expression and histone tail acetylation at a Green Fluorescent Protein (GFP) reporter located at the Oct4 locus in mouse embryonic stem cells (mESCs). We characterize the lead CEM (CEM23) using fluorescent microscopy, flow cytometry, and chromatin immunoprecipitation (ChIP), followed by a quantitative polymerase chain reaction (qPCR). While the power of this system is demonstrated at the Oct4 locus, conceptually, the CEM technology is modular and can be applied in other cell types and at other genomic loci.

Regulation of the chromatin environment is an essential process required for proper gene expression. Here, we describe a method for controlling gene expression through the recruitment of chromatin-modifying machinery in a gene-specific and reversible manner.

הדחקת שעתוק גנים על ידי ניתוב מחדש מכונות הסלולר עם המגבילים Epigenetic כימי

Regulation of chromatin compaction is an important process that governs gene expression in higher eukaryotes. Although chromatin compaction and gene ...

Flash NanoPrecipitation for the Encapsulation of Hydrophobic and Hydrophilic Compounds in Polymeric Nanoparticles

The formulation of a therapeutic compound into nanoparticles (NPs) can impart unique properties. For poorly water-soluble drugs, NP formulations can improve bioavailability and modify drug distribution within the body. For hydrophilic drugs like peptides or proteins, encapsulation within NPs can also provide protection from natural clearance mechanisms. There are few techniques for the production of polymeric NPs that are scalable. Flash NanoPrecipitation (FNP) is a process that uses engineered mixing geometries to produce NPs with narrow size distributions and tunable sizes between 30 and 400 nm. This protocol provides instructions on the laboratory-scale production of core-shell polymeric nanoparticles of a target size using FNP. The protocol can be implemented to encapsulate either hydrophilic or hydrophobic compounds with only minor modifications. The technique can be readily employed in the laboratory at milligram scale to screen formulations. Lead hits can directly be scaled up to gram- and kilogram-scale. As a continuous process, scale-up involves longer mixing process run time rather than translation to new process vessels. NPs produced by FNP are highly loaded with therapeutic, feature a dense stabilizing polymer brush, and have a size reproducibility of &#177; 6%.

Flash NanoPrecipitation (FNP) is a scalable approach to produce polymeric core-shell nanoparticles. Lab-scale formulations for the encapsulation of hydrophobic or hydrophilic therapeutics are described.

פלאש NanoPrecipitation בשביל העטיפה של תרכובות הידרופוביות, הידרופילית חלקיקים פולימרים

The formulation of a therapeutic compound into nanoparticles (NPs) can impart unique properties. For poorly water-soluble drugs, NP formulations can ...

Measuring Global Cellular Matrix Metalloproteinase and Metabolic Activity in 3D Hydrogels

Three-dimensional (3D) cell culture systems often more closely recapitulate in vivo cellular responses and functions than traditional two-dimensional (2D) culture systems. However, measurement of cell function in 3D culture is often more challenging. Many biological assays require retrieval of cellular material which can be difficult in 3D cultures. One way to address this challenge is to develop new materials that enable measurement of cell function within the material. Here, a method is presented for measurement of cellular matrix metalloproteinase (MMP) activity in 3D hydrogels in a 96-well format. In this system, a poly(ethylene glycol) (PEG) hydrogel is functionalized with a fluorogenic MMP cleavable sensor. Cellular MMP activity is proportional to fluorescence intensity and can be measured with a standard microplate reader. Miniaturization of this assay to a 96-well format reduced the time required for experimental set up by 50% and reagent usage by 80% per condition as compared to the previous 24-well version of the assay. This assay is also compatible with other measurements of cellular function. For example, a metabolic activity assay is demonstrated here, which can be conducted simultaneously with MMP activity measurements within the same hydrogel. The assay is demonstrated with human melanoma cells encapsulated across a range of cell seeding densities to determine the appropriate encapsulation density for the working range of the assay. After 24 h of cell encapsulation, MMP and metabolic activity readouts were proportional to cell seeding density. While the assay is demonstrated here with one fluorogenic degradable substrate, the assay and methodology could be adapted for a wide variety of hydrogel systems and other fluorescent sensors. Such an assay provides a practical, efficient and easily accessible 3D culturing platform for a wide variety of applications.

Here, a protocol is presented for encapsulating and culturing cells in poly(ethylene glycol) (PEG) hydrogels functionalized with a fluorogenic matrix metalloproteinase (MMP)-degradable peptide. Cellular MMP and metabolic activity are measured directly from the hydrogel cultures using a standard microplate reader.

מדידת הסלולר העולמי מטריקס מטאלו-פרוטאינאז ופעילות מטבולית Hydrogels תלת-ממד

Three-dimensional (3D) cell culture systems often more closely recapitulate in vivo cellular responses and functions than traditional two-dimensional (2D) ...

Evaluation of the Storage Stability of Extracellular Vesicles

Extracellular vesicles (EVs) are promising targets in current research, to be used as drugs, drug-carriers, and biomarkers. For their clinical development, not only their pharmaceutical activity is important but also their production needs to be evaluated. In this context, research focuses on the isolation of EVs, their characterization, and their storage. The present manuscript aims at providing a facile procedure for the assessment of the effect of different storage conditions on EVs, without genetic manipulation or specific functional assays. This makes it possible to quickly get a first impression of the stability of EVs under a given storage condition, and EVs derived from different cell sources can be compared easily. The stability measurement is based on the physicochemical parameters of the EVs (size, particle concentration, and morphology) and the preservation of the activity of their cargo. The latter is assessed by the saponin-mediated encapsulation of the enzyme beta-glucuronidase into the EVs. Glucuronidase acts as a surrogate and allows for an easy quantification via the cleavage of a fluorescent reporter molecule. The present protocol could be a tool for researchers in the search for storage conditions that optimally retain EV properties to advance EV research toward clinical application.

Here we present a readily applicable protocol to assess the storage stability of extracellular vesicles, a group of naturally occurring nanoparticles produced by cells. The vesicles are loaded with glucuronidase as a model enzyme and stored under different conditions. After storage, their physicochemical parameters and the activity of the encapsulated enzyme are evaluated.

הערכת יציבות האחסון של שלפוחיות ומסחטות

Extracellular vesicles (EVs) are promising targets in current research, to be used as drugs, drug-carriers, and biomarkers. For their clinical ...

Preparing Protein Producing Synthetic Cells using Cell Free Bacterial Extracts, Liposomes and Emulsion Transfer

The bottom-up assembly approach for construction of synthetic cells is an effective tool for isolating and investigating cellular processes in a cell mimicking environment. Furthermore, the development of cell-free expression systems has demonstrated the ability to reconstitute the protein production, transcription and translation processes (DNA&#8594;RNA&#8594;protein) in a controlled manner, harnessing synthetic biology. Here we describe a protocol for preparing a cell-free expression system, including the production of a potent bacterial lysate and encapsulating this lysate inside cholesterol-rich lipid-based giant unilamellar vesicles (GUVs) (i.e., stable liposomes), to form synthetic cells. The protocol describes the methods for preparing the components of the synthetic cells including the production of active bacterial lysates, followed by a detailed step-by-step preparation of the synthetic cells based on a water-in-oil emulsion transfer method. These facilitate the production of millions of synthetic cells in a simple and affordable manner with a high versatility for producing different types of proteins. The obtained synthetic cells can be used to investigate protein/RNA production and activity in an isolated environment, in directed evolution, and also as a controlled drug delivery platform for on-demand production of therapeutic proteins inside the body.

This protocol describes the method, materials, equipment and steps for bottom-up preparation of RNA and protein producing synthetic cells. The inner aqueous compartment of the synthetic cells contained the S30 bacterial lysate encapsulated within a lipid bilayer (i.e., stable liposomes), using a water-in-oil emulsion transfer method.

הכנת חלבון הפקת תאים סינתטיים באמצעות שולפת תא חינם בקטריאלי, ליפוזומים והעברת אמולסיה

The bottom-up assembly approach for construction of synthetic cells is an effective tool for isolating and investigating cellular processes in a cell ...

Finite Element Modelling of a Cellular Electric Microenvironment

Clinical studies show electrical stimulation (ES) to be a potential therapy for the healing and regeneration of various tissues. Understanding the mechanisms of cell response when exposed to electrical fields can therefore guide the optimization of clinical applications. In vitro experiments aim to help uncover those, offering the advantage of wider input and output ranges that can be ethically and effectively assessed. However, the advancements in in vitro experiments are difficult to reproduce directly in clinical settings. Mainly, that is because the ES devices used in vitro differ significantly from the ones suitable for patient use, and the path from the electrodes to the targeted cells is different. Translating the in vitro results into in vivo procedures is therefore not straightforward. We emphasize that the cellular microenvironment's structure and physical properties play a determining role in the actual experimental testing conditions and suggest that measures of charge distribution can be used to bridge the gap between in vitro and in vivo. Considering this, we show how in silico finite element modelling (FEM) can be used to describe the cellular microenvironment and the changes generated by electric field (EF) exposure. We highlight how the EF couples with geometric structure to determine charge distribution. We then show the impact of time dependent inputs on charge movement. Finally, we demonstrate the relevance of our new in silico model methodology using two case studies: (i) in vitro fibrous Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate) (PEDOT-PSS) scaffolds and (ii) in vivo collagen in extracellular matrix (ECM).

This paper presents a strategy for building finite element models of fibrous conductive materials exposed to an electric field (EF). The models can be used to estimate the electrical input that cells seeded in such materials receive and assess the impact of changing the scaffold's constituent material properties, structure or orientation.

מידול אלמנט סופי של מיקרו-סביבה חשמלית תאית

Clinical studies show electrical stimulation (ES) to be a potential therapy for the healing and regeneration of various tissues. Understanding the ...

Labeling of Extracellular Vesicles for Monitoring Migration and Uptake in Cartilage Explants

Extracellular vesicles (EVs) are used in different studies to prove their potential as a cell-free treatment due to their cargo derived from their cellular source, such as platelet lysate (PL). When used as treatment, EVs are expected to enter the target cells and effect a response from these. In this research, PL-derived EVs have been studied as a cell-free treatment for osteoarthritis (OA). Thus, a method was set up to label EVs and test their uptake on cartilage explants. PL-derived EVs are labeled with the lipophilic dye PKH26, washed twice through a column, and then tested in an in vitro inflammation-driven&#160;OA model for 5 h after particle quantification by nanoparticle tracking analysis (NTA). Hourly, cartilage explants are fixed, paraffined, cut into 6 &#181;m sections to mount on slides, and observed under a confocal microscope. This allows verification of whether EVs enter the target cells (chondrocytes) during this period and analyze their direct effect.

Here, we present a protocol to label platelet lysate-derived extracellular vesicles to monitor their migration and uptake in cartilage explants used as a model for osteoarthritis.

Encapsulation של תמלול נטול סלולרי ומכונות בתרגום לשלפוחית ​​לבניית מחקה סלולרי

Encapsulation של תמלול נטול סלולרי ומכונות בתרגום לשלפוחית לבניית מחקה סלולרי