Подготовка и структурная оценка монослоев эпителиальных клеток в физиологически размерном микрофлюидном культуральном устройстве

Резюме

Представленный протокол описывает разработку и использование метода окрашивания нитчато-актинового лактина на основе фаллоидина с помощью конфокальной лазерной сканирующей микроскопии (CLSM) для визуализации структуры адгезивного клеточного слоя в микрофлюидных динамических культурных каналах и традиционных стационарных камерах статического культивирования. Этот подход помогает оценить слияние клеточного слоя, образование монослоя и однородность толщины слоя.

Аннотация

Микрофлюидные эксперименты in vitro обладают большим потенциалом для раскрытия многих идей о микрофизиологических явлениях, происходящих при таких состояниях, как острый респираторный дистресс-синдром (ОРДС) и вызванное искусственной вентиляцией легких повреждение легких (ВИЛИ). Тем не менее, исследования микрофлюидных каналов с размерами, физиологически относящимися к терминальным бронхиолам легких человека, в настоящее время сталкиваются с рядом проблем, особенно из-за трудностей в установлении соответствующих условий культивирования клеток, включая скорость потока среды, в данной среде культивирования. Представленный протокол описывает основанный на изображениях подход к оценке структуры эпителиальных клеток легких человека NCI-H441, культивируемых в кислородонепроницаемом микрофлюидном канале с размерами, физиологически соответствующими терминальным бронхиолам легкого человека. Используя филлоидное окрашивание на основе филлоидина, цитоскелетные структуры клеток выявляются с помощью конфокальной лазерной сканирующей микроскопии, что позволяет визуализировать как отдельные, так и слоистые клетки. Последующая количественная оценка определяет, производят ли используемые условия культивирования клеток однородные монослои, пригодные для дальнейших экспериментов. Протокол описывает методы оценки клеточных культур и слоев в микрофлюидных каналах и традиционных средах с фиксированными лунками. Это включает в себя построение канала, культуру клеток и необходимые условия, фиксацию, пермеабилизацию и окрашивание, конфокальную микроскопическую визуализацию, обработку изображений и анализ данных.

Введение

Острый респираторный дистресс-синдром (ОРДС) - это острое состояние, возникающее в результате инсульта и распространения повреждения паренхимы легкого, что приводит к отеку альвеол легких, недостаточному газообмену и последующей гипоксемии¹. Это инициирует цикл высвобождения провоспалительных цитокинов, рекрутирования нейтрофилов, высвобождения токсического медиатора и повреждения тканей, что само по себе вызывает дальнейшую воспалительную реакцию². Кроме того, легочный сурфактант, который стабилизирует дыхательные пути и предотвращает повреждение, вызванное повторяющимся набором/дерекрутированием (R/D), может быть инакт....

протокол

Для настоящего исследования была использована линия эпителиальных клеток легких человека NCI-H441 (см. Таблицу материалов).

1. Культура клеток в микрофлюидном канале

1. Изготовьте микрофлюидный канал и выполните предварительную обработку, выполнив следующие действия.
   1. Получите одноканальный массив потока (см. Таблицу материалов) и отделите верхнюю часть от опорной плиты из поликарбоната.
   2. Получите прямоугольное покровное стекло #1.5 (толщина 0.17 мм) с размерами 60 мм x 22 мм. Очистите поверхности покровного стекла в ультразвуковой ванне и обработайте одну сторону рас....

Результаты

Представленный способ позволяет визуализировать слои эпителиальных клеток, культивируемых в каналах микрофлюидных культур, и использует демонстрацию в традиционных средах культивирования клеток с фиксированной лункой в качестве валидации. Полученные изображения будут существоват.......

Обсуждение

В представленном протоколе описаны культивирование, сшивание, фиксация, окрашивание, пермеабилизация и конфокальная микроскопическая визуализация эпителиальных клеток легких человека NCI-H441 в динамической среде одноканального микрофлюидного проточного массива, а также в статическо?.......

Материалы

Name	Company	Catalog Number	Comments
A1R HD25 Confocal Microscope System	Nikon	A1R HD25	https://www.microscope.healthcare.nikon. com/products/confocal-microscopes/a1hd25-a1rhd25/specifications
ActinGreen 488 ReadyProbes Reagent (AlexaFluor 488 phalloidin)	Invitrogen	R37110	https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/R37110
Adhesive Transfer Tape Double Linered	3M	468MP	https://gizmodorks.com/3m-468mp-adhesive-transfer-tape-sheet-5-pack/
Air-Tite HSW Soft-Ject Disposable Syringes	Air-Tite RL5	14-817-53	https://www.fishersci.com/shop/products/air-tite-hsw-soft-ject-disposable-syringes-6/1481753#?keyword=syringe%20leur%20locking%205ml
BAISDY 4 mil (0.1 mm) Thick Mylar Sheet	BAISDY	AS022	https://www.amazon.ca/Stencil-Perfect-Silhouette-Machines-BAISDY/dp/B07RJJ9BNC
Branson Ultrasonics M Series Ultrasonic Cleaning Bath	Branson Ultrasonics	15-336-100	https://www.fishersci.com/shop/products/m-series-ultrasonic-cleaning-bath/15336100
Corning Fibronectin, Human	Fisher Scientific	CB-40008	https://www.fishersci.com/shop/products/corning-fibronectin-human-3/CB40008?keyword=true
DPBS, calcium, magnesium	Gibco	14040133	https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/14040133?SID=srch-srp-14040133
ECIS Cultureware Disposable Electrode Arrays 8 x 10 ECIS Flow Array	Applied BioPhysics	1F8x10E PC	https://www.biophysics.com/cultureware.php#1F8x10E
Enterprise Technology Solutions UV Sterilizer Cabinet, White	Enterprise Technology Solutions	50-211-1163	https://www.fishersci.com/shop/products/uv-sterilizer-cabinet-white/502111163
Fetal Bovine Serum (FBS)	Gibco	26140079	https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/26140079
Finnpipette F2 Variable Volume Pipettes	Thermo Scientific	4642090	https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/4642090
Fisherbrand 50mL Easy Reader Plastic Centrifuge Tubes	Fisher Scientific	06-443-21	https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-higher-speed-easy-reader-plastic-centrifuge-tubes-8/p-193269
Fisherbrand Cover Glasses: Rectangles (#1.5)	Fisher Scientific	12-544-GP	https://www.fishersci.com/shop/products/cover-glasses-rectangles-promo-22/12544GP#coverglass
Fisherbrand Sterile Syringes for Single Use	Fisher Scientific	14-955-458	https://www.fishersci.com/shop/products/sterile-syringes-single-use-12/14955458
Gibco RPMI 1640 Medium	Gibco	11875093	https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/11875093
Image-iT Fixative Solution (4% formaldehyde, methanol-free)	Invitrogen	FB002	https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/FB002
ImageJ Fiji	ImageJ	ImageJ Fiji	https://imagej.net/downloads
Immersion Oil F 30 cc	Nikon	MXA22168	https://www.microscope.healthcare.nikon. com/products/accessories/immersion-oil/specifications
Large-Capacity Reach-In CO2 Incubator, 821 L, Polished Stainless Steel	Thermo Scientific	3950	https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/3950
Laxco LMC-3000 Series Brightfield Compound Microscope System	Laxco	LMC3BF1	https://www.fishersci.com/shop/products/lmc-3000-series-brightfield-compound-microscope-system-8/LMC3BF1
Masterflex Fitting, Nylon, Straight, Male Luer Lock to Hose Barb Adapters, 1/16" ID; 25/PK	Masterflex	ZY-45505-31	https://www.masterflex.com/i/masterflex-fitting-nylon-straight-male-luer-lock-to-hose-barb-adapters-1-16-id-25-pk/4550531?PubID=ZY&persist=true&ip=no& gclid=Cj0KCQiA3rKQBhCNARIsAC UEW_Zb5yXy1em6bGs0a9KFOk5k pdlkHCvAEslHumdqcnlwSN0MdR0 udmwaAuDHEALw_wcB
Microsoft Excel	Microsoft	0016	https://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=56547
National Target All-Plastic Disposable Syringes	Thermo Scientific	03-377-24	https://www.fishersci.com/shop/products/national-target-all-plastic-disposable-syringes/0337724#tab8
NCI-H441 Human Epithelial Lung Cells	American Type Culture Collection (ATCC)	HTB-174	https://www.atcc.org/products/htb-174
NE-1600 Six Channel Programmable Syringe Pump	New Era Pump Systems	NE-1600	https://www.syringepump.com/NE-16001800.php
NIS Elements AR	Nikon	NIS Elements AR	https://www.microscope.healthcare.nikon. com/products/software/nis-elements/nis-elements-advanced-research
NucBlue Live ReadyProbes Reagent (Hoechst 33342)	Invitrogen	R37605	https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/R37605?SID=srch-srp-R37605
Nunc Lab-Tek Chambered Coverglass	Thermo Scientific	155411	https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/155361
Parafilm M Wrapping Film	Fisher Scientific	S37441	https://www.fishersci.com/shop/products/parafilm-m-wrapping-film-3/S37441
PendoTech 3-Way Stopcock, Polysulfone, Male/Female Luer Inlet x Female Luer Branch	PendoTech	ZY-19406-49	https://www.masterflex.com/i/pendotech-3-way-stopcock-polysulfone-male-female-luer-inlet-x-female-luer-branch/1940649
Phosphate Buffered Solution (PBS), pH 7.4	Gibco	10010023	https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/10010023
Poly-D-Lysine	Gibco	A3890401	https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/A3890401#/A3890401
Reynolds Aluminum Wrap Foil	Reynolds	458742928317	https://www.amazon.com/Reynolds-Wrap-Aluminum-Foil-Square/dp/B00UNT0Y2M
Saponin	Millipore Sigma (Sigma Aldrich)	47036	https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/sigma/47036
SlowFade Glass Soft-set Antifade Mountant	Invitrogen	S36917-5X2ML	https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/S36917-5X2ML
Thermo Scientific 1300 Series Class II, Type A2 Biological Safety Cabinet Package	Thermo Scientific	13-100-752PM	https://www.fishersci.com/shop/products/1300-series-class-ii-type-a2-biological-safety-cabinet-package-promo/p-9049003#?keyword=biosafety%20hood
Tygon Transfer Tubing, BioPharm Platinum-Cured Silicone, 1/16" ID x 1/8" OD; 50 Ft	Cole-Parmer	EW-95702-01	https://www.coleparmer.com/i/tygon-transfer-tubing-biopharm-platinum-cured-silicone-1-16-id-x-1-8-od-50-ft/9570201?searchterm=95702-01