신경과 같은 조직을 위한 Murine 피질 성상 세포의 3D 생물 인쇄

요약

여기서 우리는 중추 신경계에 있는 성상세포의 기능 및 신경질 세포와 관련시키는 기계장치를 연구하기 위하여 신경같이 조직을 biofabricating을 위한 3D 생물 인쇄 murine 피질 성상 세포의 방법을 보고합니다.

초록

성상 세포는 중추 신경계 (CNS)에서 필수적인 역할을하는 신경 교세포이며 신경 지원 및 기능을 포함합니다. 이 세포는 또한 신경 상해에 반응하고 퇴행성 사건에서 조직을 보호하기 위하여 행동합니다. 성상 세포 '기능의 체외 연구에서 이러한 이벤트에 관련 된 메커니즘을 해명 하 고 신경 장애를 치료 하는 치료 개발에 기여 하는 것이 중요 하다. 이 프로토콜은 3D 바이오프린팅 성상세포-라덴 바이오잉크에 의해 성상세포가 풍부한 신경과 같은 조직 구조를 바이오패브릭화하는 방법을 설명합니다. 압출 기반 3D 바이오 프린터는이 작업에 사용되었고, 성상 세포는 C57Bl/6 마우스 새끼의 뇌 코르티체에서 추출되었다. 바이오잉크는 3번 통로까지 피질 성상세포를 젤라틴, 젤라틴-메타크라이로일(GelMA), 피브리노겐으로 구성된 생체재료 용액에 혼합하여 최적의 생체 인쇄 조건을 제시하였다. 3D 바이오프린팅 조건은 세포 스트레스를 최소화하여, 74.08%± 세포가 생체 인쇄 직후 실행 가능했던 공정 중 성상세포의 높은 생존가능성에 기여했습니다. 인큐베이션 1주 후, 성상세포의 생존가능성은 3.00%± 83.54%로 크게 증가하여 3D 구조가 세포 성장에 적합한 미세환경을 나타낸다는 것을 나타낸다. 생체 물질 조성은 세포 부착을 허용하고 성상체 행동을 자극, 세포는 특정 성상 세포 마커 신경교 세동 산성 단백질을 표현 (GFAP) 전형적인 성상체 형태를 소유. 이 재현 가능한 프로토콜은 세포의 기본 미세 환경과 유사한 성상 세포가 풍부한 3D 신경과 유사한 조직을 생체 제작하는 귀중한 방법을 제공하며, 성상세포기능및 신경질환과 관련된 메커니즘과의 관계를 이해하는 것을 목표로 하는 연구자들에게 유용합니다.

서문

성상 세포는 중추 신경계에서 가장 풍부한 세포 유형 (CNS) 뇌 항상성에 중요한 역할을한다. 지속적인 신경 지원 이외에, 성상 세포는 신경 전달 물질 섭취량을 조절에 대 한 책임, 혈액-뇌 장벽 무결성유지,신경 시 냅 토 발생^1,2조절. 성상 세포는 또한 CNS 염증에 필수적인 역할을, 점성 반응 성 반응성 점성구체^3,4로이어지는 과정에서 뇌에 부상에^반응,퇴행성 에이전트에 건강한 조직 박람회를 방지하는 신경교 흉터를 형성^5. 이 이벤트는 성상세포의 유전자 발현, 형태학 및 기능^6,7의변화를 초래한다. 따라서, 성상 세포 ' 기능을 관련 된 연구는 신경 질환을 치료 하는 치료의 개발에 대 한 도움이 됩니다.

체외 모델은 신경 상해와 관련된 메커니즘을 연구하는 데 매우 중요하며, 피질 성상세포의 성공적인 격리 및 2차원 (2D) 문화가 확립되었지만

프로토콜

동물과 관련된 모든 절차는 연구 (http://www.iclas.org)에서 동물 사용에 대한 국제 지침을 따랐으며 대학 연방 드 상파울루 (CEUA 2019 / 9292090519)의 연구 윤리위원회의 승인을 받았습니다.

1. 마우스 뇌 해부

1. 차가운 행크스 버퍼드 솔트 솔루션(HBSS)을 100mm 배양 접시에 10mL, 1mL을 1.5mL 마이크로튜브로 옮춥니다. 동물당 마이크로튜브 1개를 준비합니다.
   참고: 문화 접시와 마이크로튜브는 모두 얼음 위에 보관해야 합니다.
2. DMEM F12 + 10% 태아 소 혈청(FBS), 2% 글루타민, 1% 페니실린-연쇄절제술(P/S)을 사용하여 성상세포 배양 배지를 준비한다. 0.2 μm 필터를 사용하여 필터링하여 매체를 살균합니다.
3. C57Bl/6 마우스 새끼 (산후 일 1) 날카로운 작동 가위를 사용하여 참수하여 안락사. 집게를 사용하여 피부를 당기고 두개골을 노출시하십시오. 가위와 집게를 70% 에탄올로 살균할 수 있도록 하십시오.
4. 날카로운 곡선 팁 가위를 사용하여 두개골을 머리 꼭대기로 잘라냅니다.
   참고: 뇌조직이 손상되지 않았는지 확인하십시오.
5. 이전에 에탄올 70%로 살균된 주걱을 사용하여 두개골 ....

결과

이 작품은 3D 바이오 프린팅 기술을 사용하여 층별 1차 성상세포-라덴 젤라틴/GelMA/fibrinogen bioink를 증착하는 것을 목표로 했습니다. 성상세포는 생생물성분에 첨가된 마우스새끼(도 1)의대뇌 피질으로부터 추출및 분리되어 살아있는 3D 구조의 생체 제작을 가능하게 하였다.

컴퓨터 지원 설계(CAD)는 G-code(보충파일)를1mm의 기공을 가진 정사각형 .......

토론

3D 바이오프린팅 기술은 구조적으로 생리적으로^뇌(23)를포함한 토착^{조직(22)과}유사한 정제 된 구조의 엔지니어링을 허용하는 생체 제작 대안으로 부상했습니다. 신경과 같은 조직의 생체 제조는 CNS ^11에영향을 미치는 많은 질병의 개발 및 치료와 관련된 세포 및 분자 메커니즘을 이해하는 중요한 도구인 체외 네이티브 미세 환경 모델링?.......

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
3D Bioprinter	3D Biotechnology Solutions		Extrusion-based bioprinter
Blunt-tip forceps	Integra Miltex	6--30	Forceps for brain dissection previously sterilized
Bovine serum albumin	Sigma-Aldrich	9048-46-8	Protease free, fatty acid free, essentially globulin free
CaCl2	Sigma-Aldrich	10043-52-4
Cell culture flask	Fisher Scientific	156340	Culture flask T25
Cell strainer	Corning Incorporated	352340	Cell strainer 40 µm
Confocal microscope	Leica		Confocal TCS SP8 microscopy coupled with an Olympus FluoView 300 confocal system
Conical tubes	Thermo Scientific	339651, 339652	Sterile tubes of 15 mL and 50 mL
DAPI	Abcam	ab224589	DAPI staining solution
DMEM/F12	Gibco; Life Technologies Corporation	12500062	DMEM/F-12 50/50, 1X (Dulbecco's Mod. Of Eagle's Medium/Ham's F12 50/50 Mix) with L-glutamine
Dyalisis tubing	Sigma-Aldrich	D9527	Molecular weight cut-off = 14 kDa
Ethanol	Fisher Scientific	64-15-5	Reagent grade
Fetal Bovine Serum	Gibco; Life Technologies Corporation	12657011	Research Grade
Fibrinogen	Sigma-Aldrich	9001-32-5	Fibrinogen cristalline powder from bovine plasma
Gelatin	Sigma-Aldrich	9000-70-8	Gelatin powder from porcine skin
Glycine	Sigma-Aldrich	56-40-6	Glycine powder
Hanks Buffered Salt Solution (HBSS)	Gibco; Life Technologies Corporation	14175095	No calcium, no magnesium, no phenol red
L-Glutamine	Sigma-Aldrich	56-85-9	L-Glutamine crystalline powder
Laminin	Sigma-Aldrich	114956-81-9	Laminin 1-2 mg/mL L in 50 mM Tris-HCl
Live dead kit cell imaging kit	Thermo Scientific	R37601	Green fluorescence in live cells (ex/em 488 nm/515 nm). Red fluorescence in dead cells (ex/em 570 nm/602 nm)
Methacrylic anhydride	Sigma-Aldrich	760-93-0	For GelMA preparation
Microtubes	Corning Incorporated	MCT-150-C	Microtubes of 1,5 mL
NaCl	Sigma-Aldrich	7647-14-5
Needle 22G	Fisher Scientific	NC1362045	Sterile blunt needle
Operating scissor	Integra Miltex	05--02	Sharp scissor for brain dissection previously sterilized
Paraformaldehyde	Sigma-Aldrich	30525-89-4	Paraformaldehyde powder
Penicillin/Streptomycin	Gibco; Life Technologies Corporation	15070063	Pen Strep (5,000 Units/ mL Penicillin; 5,000 ug/mL Streptomycin)
Petri dish	Corning Incorporated	430591, 430588	Sterile petri dishes of 35 and 100 mm
Phalloidin	Abcam	ab176753	iFluor 488 reagent
Photoinitiator	Sigma-Aldrich	106797-53-9	2-Hydroxy-4′-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone
Phosphate buffer saline (PBS)	Gibco; Life Technologies Corporation	10010023	PBS 1 x, culture grade, no calcium, no magnesium
Poly-L-lysine	Sigma-Aldrich	25988-63-0	Poly-L-lysine hydrobromide mol wt 30,000-70,000
Primary antobody	Abcam	ab4674	Chicken polyclonal to GFAP
Secondary antibody	Abcam	ab150176	Alexa fluor 594 anti-chicken
Spatula	Miltex	V973-70	Number 24 cement spatula previously sterilized
Stereomicroscope	Fisherbrand	3000038	Microscope for brain dissection
Syringe 5 mL	BD	1222C84	Sterile syringe
Syringe filter 2 µm	Fisher Scientific	09-740-105	Polypropylene filter for sterilization
Thrombin	Sigma-Aldrich	9002--04-4	Thrombin cristalline powder from bovine plasma
Triton X-100	Sigma-Aldrich	9002-93-1	Laboratory grade
Trypsin-EDTA	Gibco; Life Technologies Corporation	15400054	Trypsin no phenol red 1 x diluted in PBS
Versene solution	Gibco; Life Technologies Corporation	15040066	Versene Solution (0.48 mM) formulated as 0.2 g EDTA(Na4) per liter of PBS
Well plate	Thermo Scientific	144530	Sterile 24-well plate