Micropatterned Yüzeyler Kanser Hücreleri ile Hyaluronik Asit Etkileşimleri Eğitim

Özet

Eksojen hyaluronik asit (HA) ile yüksek çözünürlüklü kanser hücre etkileşimleri analiz olanak sağlayan yeni bir yaklaşım açıklanmıştır. Desenli yüzeyleri carbodiimide kimya ve microcontact baskı birleştirerek imal edilir.

Özet

Kanser işgali ve ilerlemesi tümör mikroçevresinin içinde büyüme faktörleri / sitokinler ve hücre dışı matriks (ECM) bileşenleri karmaşık düzenleme altında bir hareketli hücre fenotipi içerir. Hyaluronik asit (HA), artırılması işgali, büyüme ve ^anjiyogenez 1 tümör ilerlemesini kolaylaştırmak için bilinen bir stromal ECM bileşeni . Etkileşim HA hücre yüzey reseptörü CD44, tümör hücre büyümesini, hayatta kalma ve göç teşvik olaylar böylece metastatik yayılmasını ^2-3 artan sinyalizasyon neden olur. HA, D-glukuronik asit ve DN-asetilglukozamin birimleri tekrar oluşan bir anyonik, nonsulfated glikozaminoglikan. Tekrarlayan disakkarit ünitelerinde karboksil ve hidroksil grupları, varlığı nedeniyle doğal HA büyük ölçüde hidrofilik ve sülfat photoreative immobilizasyon ^4-5 grupları tanıtmak kimyasal değişiklikler için uygun. Önceki çalışmalar yüzeyler üzerine HA immobilizations içeren ^6-7 yüzeylerinden hücre yapışmasını kontrol etmek HA bioresistant davranış ve sülfatlanmış türevi kullanmaktadır. Tercihen bu çalışmalar hücre adezyon-HA olmayan desenli bölgelerde oluşur.

Ekzojen HA ile hücresel etkileşimleri analiz etmek, kontrol edilebilir bir çalışma ve HA ile kanser hücre etkileşimleri yüksek çözünürlüklü görselleştirme sağlayan desenli Fonksiyonlu yüzeyler geliştirdiler. Biz cam yüzeyler üzerinde HA ayrık desenli bölgeleri tanımlamak için kullanılan microcontact baskı (UCP). HA hareketsiz carbodiimide bağlayan kimya uygulanan "bağlama" yaklaşımı ⁸ kullanıldı. Cam yüzeyler microcontact aminosilane ile basıldı ve EDC ve NHS desenli dizileri HA immobilizasyon sağlamak için optimize edilmiş oranları HA çözüm tepki gösterdi. Carbodiimide kimya MCP ile ekleme in vitro uygulamaları için uygun yüzeyler oluşturmak, tanımlanmış bölgelere HA immobilizasyon etkin. Her iki kolon kanseri hücreleri ve meme kanseri hücrelerinin dolaylı HA micropatterned yüzeyler ile etkileşim. Kanser hücre adezyon proliferasyonu ile 24 saat içinde 48 saat oluştu. HA micropatterned yüzeyler kullanarak, kanser hücre adezyon HA reseptörü CD44 üzerinden gerçekleşir gösterdi. Ayrıca, HA desenli yüzeyler, tarama elektron mikroskobu (SEM) ve kanser hücresi yapışkan çıkıntılar izin verilen yüksek çözünürlüklü görüntüleme ve kanser hücre hareketi analiz etmek için ekzojen HA HA desen yayılan ile uyumlu idi.

Protokol

1. Micropatterned Damga Fabrikasyon Standart Fotolitografi

1. Etanol ile yeni bir silikon yonga hava akışı ile durulayın ve kurulayın. Gofret ele almak ve tüm süreç boyunca yüzey hasarları önlemek için forseps kullanın.
2. Lak spin ve SU-2025 negatif fotorezist gofret yüzeyini kaplayan gofret aktarın. Paslanmaz çeliğin en az% 80 gofret örtün. 3000rpm 30 saniye takip 600rpm az 10 saniye süreyle Spin kat. Fotorezist fotosensitivite nedeniyle, bu noktadan itibaren oda ışıkları kapatın.
3. 95 ° C'de 3 dakika boyunca "yumuşak fırında" sıcak levha kaplamalı silikon gofret fotorezist aktarın. Sıcak levha çıkar ve 1 dakika soğumasını bekleyin.
4. Fotorezist kaplı silikon gofret üstüne istenilen desen prefabriklerin maske koyun ve 20 saniye için ultraviyole (UV) ışınları (350-450 nm) maruz bırakmayın.
5. Sıcak levha "sabit fırında" için 110 ° C 6 dakika Transfer silikon gofret.
6. Işıkları açın ve sıcak plaka gofret kaldırmak. Farklı desenleri bu noktada görünür olmalıdır.
7. SU-8 fotorezist geliştirici ile silikon gofret dikkatlice yıkayın. 3 geliştirici çözümü ile çalkalama sonra, etanol ile yıkayın. Herhangi bir beyaz kalıntı varsa, paslanmaz çeliğin geliştirici çözümü ile durulayın tekrar, ya da sadece batığın gofret geliştirici çözüm ve 2 dakika süreyle yıkayın etanol ile tekrar devam edebilir. Su ve kuru hava ile yıkayın.
8. Mix polidimetilsiloksan (PDMS) 10:1 ağırlık oranı elastomer çözüm ve sertleştirici. Hava kabarcıklarını çıkarmak için 5 dakika için 900 RPM santrifüjleyin.
9. Place Petri kabındaki gofret desenli PDMS ve silikon yonga üzerine dökün. Birkaç dakika için mevcut kabarcıkları, desicator yer ve vakum varsa kabarcıkları kayboluncaya kadar.
10. Tamamlayıcı bir elastomerik damgası oluşturmak için oda sıcaklığında (RT) bir gecede kurtulun. PDMS tamamen 60 ° C'de 30 dakika fırında, yerde 12 saat, sonra tedavi değil ise.
11. Dikkatle silikon gofret PDMS çıkarın. Istediğiniz boyuta damga kesmek için bıçak kenar kullanın. 15 dakika boyunca etanol içinde sonikasyon. Gofret yeni elastomerik pullar oluşturmak için birden fazla kez kullanılabilir.

2. HA Micropatterning

1. Plazma temiz bir cam, 5 dakika boyunca slaytlar. 5 dakika boyunca oda ve vakum tüm slaytlara yerleştirin. Sonra odasına girmek için düşük oksijen akışına izin verir. 5 dakika boyunca plazma temizleyici açın. Plazma temizleyici ve forseps kullanarak bir Petri kabındaki yerden çıkarın.
2. Plazma temizlik sırasında, 15 dakika boyunca etanol PDMS pulları sonikasyon.
3. 15 ml santrifüj tüpüne% 95 v / v etanol 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS) taze% 3 v / v çözüm hazırlayın. Tepki silanolle formu RT az 5 dakika izin ver.
4. Yeri PDMS damga dönmeye coater Chuck desen ve kapak yüzeyi desenli APTMS çözüm. 30 saniye için 3500 Spincoat. PDMS damga, sadece iki tarafın damga yüzeyine dokunmayın.
5. Desenli yan bir ucunu aşağı bakacak şekilde set mühür ve 1 dakika için cam yüzeyi ile temas halinde tamamen yavaşça PDMS basarak kayma: Transfer plazma APTMS çözüm cam yüzeyler temizlenmelidir.
6. PDMS hafifçe damga çıkarın ve buzlu cam slayt RT 30 dakika boyunca inkübe izin. Desenli yüzeyler etanol ve kuru hava ile durulayın. Sonikasyon PDMS aşırı APTMS kaldırmak için 15 dakika boyunca damgası.
7. 115 1 saat fırında veya sıcak plaka üzerinde Isı yüzeyler ° C Etanol ile çalkalayın ve kuru hava ile.
8. [Metoksi (polyethyleneoxy) propil] toluende trimethoxysilane - taze polietilen glikol (PEG) silan% 20 v / v 2 çözüm hazırlayın. Bu desen çevreleyen yapışkan olmayan bir bölge olarak hizmet verecek.
9. 75 az 45 dakika boyunca bir bardak PEG-silan çözüm Petri kabı ve inkübe Transfer buzlu cam slayt ° C sıcak bir plaka. Toluen, su ve hava ile kuru ile durulayın.
10. Biyolojik güvenlik kabini UV antiseptik ışınlama kullanarak 1 saat süreyle sterilize edin. Biyolojik güvenlik kabini kısırlık korumak için bu noktadan devam edin.
11. Sulu steril HA çözeltisi hazırlayın.
    1-Etil-3-(3-Gaz sistemlerinde) carbodiimide (EDC), 10mM
    N-hydroxysuccinimide, 5mM
    50μg / ml flöresein etiketli HA
12. Steril koşullar HA çözüm buzlu cam yüzeye uygulayın ve ışıktan korunmalıdır. Desenli yüzeylerde 16-24 saat boyunca rahatsız olmalıdır.
13. HA kapalı aspire çözüm, bol suyla yıkayın fosfat tamponlu salin (PBS), ve 1 saat süreyle PBS (BSA)% 1 sığır serum albümini ile yüzeyini kaplayacak. Yüzeyi hücre kültürü için hazırdır.

3. HA Micropatterned Yüzeylerde Hücre Kültürü

1. Expand MDA-MB-231 üreticinin talimatlarına göre insan meme kanseri hücreleri ve LS174T kolorektal karsinom hücreleri.
2. 0.4 ve 1x10 arasındaki yoğunlukları ile kanser hücrelerinin Tohum tek hücre süspansiyonları ^{6 kanser hücrelerinin 18,75 cm 2 cam yüzey alanı başına ve HA üzerine yüzeyler immobilize. % 5 CO ₂ ile korunur ortamlarda nemlendirilmiş inkübatör (37 ° C) inkübe edin. Hücre adezyon 24 saat içinde ortaya çıkar ve ters ışık mikroskobu kullanılarak görülebilir}
3. Hücre kültürü yüzeyleri standart inkübatör koşullarında 5 gün kadar muhafaza edilebilir. Her gün medya değiştirin. Hücre morfolojisi ve büyüme ters ışık mikroskobu kullanılarak görülebilir. Ek hücre deneyleri HA yüzeye yanıtları analiz etmek için uygulanabilir.

4. Temsilcisi Sonuçlar:

Kovalent APTMS buzlu cam slaytlara HA hareketsiz kullanılan carbodiimide kimya Şekil 1A gösterilmiştir. EDC HA karboksil grupları ile reaksiyona girer amin-reaktif ara oluşturmak için sıfır uzunlukta bir çapraz bağlanma ajandır. Bu ara hidroliz duyarlı olarak, NHS carbodiimide reaksiyon verimi artırmak için eklenir. HA çözüm APTMS micropatterns, HA ATPMS, orta ve primer amin arasında istikrarlı bir amid bağı formları ile etkileşim. HA desenli yüzeyinin bir örnek gösterilmiştir (Şekil 1B-C) bir floresan mikroskop ve bir ImageJ floresan analizi kullanarak HA desenli immobilizasyon göstermek görüntülendi.

HA micropatterned yüzeyler expgenous HA ile kanser hücre etkileşimleri çalışma sağlar. Her ikisi de MDA-MB-231 insan meme ve LS174t insan kolon kanseri hücre dizilerinde tercihen HA micropatterned bölgeleri (Şekil 2) için uygun. Taramalı elektron mikroskobu kullanılarak yüksek çözünürlüklü görüntüleme HA hareketsiz yüzeyler (Şekil 3) ile kültür hücreleri etkileşimlerini analiz etmek için kullanılabilir.

Şekil 1 HA micropatterned yüzeyler anlatan HA fonksiyonel yüzeyler geliştirme (A) Şematik, (B) floresein floresan (yeşil) etiketli HA micropatterned yüzey. (C) 3D piksel dağılım haritası ayrık HA desen gösteren ImageJ yazılımı kullanarak. Ölçek çubuğu = 100μm. Elsevier izin ^{9 -} Modifiye.

Şekil 2 HA micropatterned yüzeylerde Kanser hücre adezyon. Kolon (A) ve meme Her ikisi de (B) karsinom tercihen 24 saat kültür ile HA yamaları üzerine yapıştırılır. Elsevier izin ^{9 -} Modifiye.

Şekil 3 HA ile Kanser hücrelerinin etkileşimi. (A), kolon kanseri hücrelerinin HA yüzeylerde düşük büyütme (solda) ve yüksek büyütmede (sağ, sol tarafta kareler) gösterilen (A) kültürlü elektron mikroskobu görüntüleri, meme kanseri hücrelerinin Tarama ve (B) gösterilen HA yüzeylerinin kültüre düşük büyütme (solda) ve yüksek büyütmede (sağ, sol tarafta kareler).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Tartışmalar

Ekzojen HA HA micropatterning yöntemi ile hücre etkileşimleri çalışma sağlar. HA ¹ kanserinin ilerlemesini önemli bir rol oynadığı bilinmektedir ancak iki boyutlu HA desenli yüzeyler üzerinde kanser hücrelerinin etkileşimi araştıran sınırlı sayıda çalışma yapılmış ve yapılmaktadır . Ekzojen HA micropatterns denetlenebilir bir çalışmada, kanser hücre adezyon, büyüme, göç ve yüksek çözünürlüklü görselleştirme sağlar ve kanser daha fazla temellerini aydınlatmak ola...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
SU-2025 photoresist	MicroChem Corp.	Y111069
SU-8 developer	MicroChem Corp.	Y020100
Sylgard 184	Dow Corning
3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS)	Sigma-Aldrich	281778
2- [methoxy(polyethyleneoxy) propyl] trimethoxysilane (Peg-silane)	Gelest Inc.	SIM6492.7
1-Ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide	Thermo Fisher Scientific, Inc.	22980
N-hydroxysuccinimide (NHS)	Thermo Fisher Scientific, Inc.	24500
Fluorescein labeled hyaluronic acid (FL-HA)	Sigma-Aldrich	F1177	Reconstitute with 10ml of DI water
MDA-MB-231 breast carcinoma cells	ATCC	HTB-26
LS174t colon carcinoma cells	ATCC	Cl-188