Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Hücresel fonksiyonları üzerinde mikro moleküler bileşim etkileri ilgili bilgi sağlamak için bir kombinatoryal fonksiyonel tarama yöntemi tarif edilmektedir. Yöntemi hücre yapışması ve fonksiyonel analiz destekleyen tanımlı Kombinatoryal mikroçevrelerde diziler oluşturmak için varolan mikroarray tabanlı teknolojileri yararlanır.
Hücreler ve onların etrafındaki mikroçevrede arasındaki etkileşimler hücresel davranışı için fonksiyonel sonuçları vardır. Tek hücre düzeyinde, farklı mikroçevrelerde farklılaşma, göç ve proliferasyon fenotipleri empoze edebilir ve doku düzeyinde mikroçevrede morfolojilerinden tümörogenez 1 gibi karmaşık işler. Ancak içinde mikro etki hücrelerin hücre ve moleküler içeriği, ama böylece esneklik 2 ve doku geometrisi 3 kalmaz. Hücre-hücre,-ECM ve-çözünür faktör etkileşimlerinin toplamı olarak tanımlanan, fiziksel özelliklere ek olarak, mikro çevre karmaşıktır. Bir doku içindeki hücrelerin fenotiplerini onların genomik içeriği ve microenviroment ile kombinatoryal etkileşimleri kısmen, kısmen bağlıdır. Büyük bir meydan okuma farklı davranışları ile microenvironmental bileşenleri belirli kombinasyonları bağlamaktır. ent "> Burada, kombinatoryal mikroçevrelerde 4 etkileşimlerinin hücre tabanlı fonksiyonel tarama mikroçevrede mikroarray (MEArray) platformu sunmak. metodu moleküler yapısı ve elastik modülü eşzamanlı kontrolü sağlar ve yaygın olarak mevcut mikroarray kullanımı birleştiriyor ve micropatterning teknolojileri. MEArray ekranlarında yetişkin progenitör hücreler gibi nadir hücre tiplerinin fonksiyonel çalışmalar kolaylaştırır dizi başına 10.000 hücre kadar az ihtiyaç duyar. teknolojinin bir sınırlama olduğunu tüm doku mikroçevrelerde tamamen MEArrays üzerine değinmeyecek edilemez. Ancak, karşılaştırma çok sayıda ilgili mikro için aynı hücre tipi tepkiler, örneğin, belirli bir doku karakterize ECM proteinlerinin ikili kombinasyonlar, microenvironmental bileşenler doku-spesifik fonksiyonel fenotipleri temin nasıl anlaşılmasını sağlayacaktır.
MEArrays rekombinant Gro geniş bir yelpazede kullanarak basılabilirwth faktörleri, sitokinler, ve saflaştırılmış ECM proteinleri ve bunların bileşimleri. Bu platform, sadece belirli reaktiflerin bulunması ile sınırlıdır. MEArrays zaman lapsed analizi mükellef bulunmaktadır, ancak en sık floresan problar ile ölçülebilen hücresel fonksiyonları bitiş noktası analizleri için kullanılır. Örneğin, DNA sentezi, apoptoz, farklılaştırılmış devletlerin edinimi, ya da belirli gen ürünlerinin üretiminde yaygın olarak ölçülür. Kısaca, deney MEArray temel akış baskı alt katman ile kaplanmış slaytlara hazırlamak için ve basılacak olan proteinlerin ana plaka hazırlamaktır. Sonra diziler bir mikroarray robot ile basılır, hücreler, iliştirin kültüründe yetişen ve daha sonra kimyasal deney bitiş noktası ulaştığınızda giderilen izin verilir. Geleneksel mikroskoplar veya mikroarray tarayıcılar ile görüntülenebilir Floresan veya kolorimetrik deneyleri, ilgili moleküler ve hücre fenotipleri (Şekil 1) ortaya çıkarmak için kullanılır.
1. Baskı Substratlarla Hazırlık
(PA) polidimetilsiloksan (PDMS) kaplı veya poliakrilamid kaplı slaytları kullanma kararı deneysel tasarım önemli parametrelere bağlıdır. Hem polimerlerin elastik modülü PDMS baz / kür oranı ve PA akrilamid / bis-akrilamit oranını değiştirmeksizin farklı dokuların rijitliklerini taklit etmek ayarlanmış olabilir. PDMS 1-10MPa (örneğin, kıkırdak, kornea ve arter duvarları) aralığında sert dokuların taklit edebilir, ve PA 100Pa-100kPa (örneğin, meme, beyin, karaciğer, prostat) 5 aralığında yumuşak dokular taklit edebilir. PDMS hazırlamak için, ucuz kolaydır ve basılı özellikleri geometri baskı pim başlığı ile aynı olacaktır. Böylece özellikleri büyüklüğü ve şekli tam olarak farklı geometrilere sahip uç çiviler ile kontrol edilebilir. PDMS hücresi taşınması ve immunos sırasında bazı sorunlar neden olur, PA daha fazla hidrofobikadımlar temi, ve bazı hücre çizgilerinden ile uyumlu olabilir. PA hidrojel ve bir yerli olmayan kirlenme yüzey olduğundan, hücreler sadece destekleyen hücre adezyon proteinleri vardır noktalar eklenecektir. PA jeller üzerine yazdırılan özelliklerin geometri hassas iğne başı geometrisi uymayan; genellikle difüzyon nedeniyle çevreler, bağımsız kullanılan iğne başı geometrisi olur. Baskı temas süresi ve pim çapına parametreleri deneysel Pensilvanya jeller optimum özellik boyutu için belirlenebilir.
Polidimetilsiloksan (PDMS)
Poliakrilamid (PA)
İstenilen modülü (Pa) | Akrilamid% | Bis-akrilamid% | 40% stoktan Akrilamid (ml) | % 2 stok bis-akrilamid (ml) | Deiyonize su (ml) | APS (ul) | TEMED (ul) |
480 ± 160 | 3 | 0.06 | 0.75 | 0.3 | 8.95 | 100 | 10 |
4470 ± 1190 | 5 | 0.15 | 1.25 | 0.75 | 8 | 100 | 10 |
40400 ± 2390 | 8 | 0.48 | 2 | 2.4 | 5.6 | 100 | 10 |
6,7 den uyarlanmıştır.
2. Protein Usta Levha Hazırlama
3. MEArray Baskı
4. Fonksiyonel Analiz MEArrays ilgili ekimi Memeli Hücreleri
5. Temsilcisi Sonuçlar
Örneğine göre, protein birikimi bir örneği, bir baskılı PDMS-coasted Şekil 2 'de gösterilen bir mızrap pim mikro baskı robot üzerinde bir kare-uçlu silikon pimleri kullanarak MEArray. Baskılı çeşitli proteinlerin çökelmesi immünofloresan kullanarak antikorları (Şekil 2A) tarafından kontrol edilebilir. Ana plaka protein çözeltileri çözeltiler baskı katmanlarından yüzey (Şekil 2B) biriken miktarı (floresan yoğunluğu yansıtan vardır). Hücreler açık desenli bir şekilde (Şekil 2C) baskılı özellikler eklemek gerekir.
Iki mikroçevresindeki protein ters dilüsyonları bir insan meme epitelyal multipotent p bir protein konsantrasyona bağımlı bir şekilde spesifik olarak keratin ifade profilleri yol açtığını gösteren bir MEArray deney bir örneğirogenitor hücre hattı (D920 hücreleri), Şekil 3 'de gösterilmiştir. Kabarcık araziler belirli fenotipleri bir dilüsyon serileri tekrarında özellikleri hücreleri dayatılan olup olmadığının belirlenmesinde yararlıdır. Bir mikro içinde, belirli bir molekülün farklı bir fenotip neden Örneğin, eğer, bir kez öğretici bileşen fenotip değiştirmek ya da kaybolur nötr bir ECM'in alındığım bildiren bir arka plan için yeterli miktarda seyreltik edilmiştir. Keratin 8 ve keratin 14 ara filament proteinlerin immünofloresan algılamanın bir Akson 4200A (Moleküler Cihazlar) mikroarray tarayıcı ile yapıldı. Oniki çoğaltmak dilüsyon serileri her MEArray basılmış, ve keratin 14 keratin 8 günlük 2 oranı floresan yoğunluğu sinyal değişimi ve tekrarlanabilirliği gerçekçi bir fikir vermek için bir kabarcık komplo olarak grafikle edildi demek edildi. Gösterilen hücre bağlı olduğu ve bağlanmamış hücreleri (Şekil 3A) uzağa yıkandı, sonra sabit bir MEArray verileri, ve cultu 24 saat sonrare (Şekil 3B). Bu göreceli olarak küçük analiz için, bir tek-yönlü varyans analizi iki-kuyruklu t-testi belirlemek için kullanıldı, her zaman noktasındaki ortalama sinyal dan varyans belirlemek için kullanılır, ve iki gruba ayrıldı olup olmadığını tip I kolajen farklı seyreltiklerde ve rekombinant insan P- cadherin keratin ifadesinde değişikliğe yol açmıştır. Sadece ek sonra özellikleri hücreler arasındaki ortalama hiçbir varyasyon yoktu, ancak hücreler arasındaki keratin ifadede önemli farklılıklar farklı mikroçevrelerde maruz kalma 24 saat sonra vardı. T-testleri doğrulandı yüksek tip I Yüksek P-kaderin konsantrasyonları 24 saat sonra güçlü bir keratin 14 sinyal elicited ise kollajen konsantrasyonları, yüksek keratin 8 ifadesi ortaya çıkardı. Bu sonuç, P-kaderin içeren mikroçevrelerde iki güçlü meme progenitör hücreler 4 K14-ifade myoepitelyal fenotip empoze edeceği önceki raporlar ile uyumlu idi.
Bütün bir scanne bir örneği, 40,000 Pa PA jel üzerinde basılı d MEArray Şekil 4 'de gösterilmiştir.
Şekil 1. MEArray prosedürünün bir akış şeması. Birincisi, baskı katmanlarından PDMS ya da PA ile ya da hazırlanır. İkincisi, ana plakalar bir veritabanında hazırlanmış ve açıklamalı vardır. Üçüncüsü, MEArrays baskılı ve seri numaraları ile kodlanır. Dördüncü, kültür odalarına bağlı, yüzeyleri blok ve / veya çalkalanmalı, sonra da hücre eklemek için izin verilir ve ilişkisiz hücreleri yıkandıktan vardır. Beşinci olarak, hücrelerin deney tasarımı göre kuluçka döneminden sonra boyama ya da biyo-tahlil ile tedavi edilebilir. Nihayet, MEArray Görüntüler elde edilen ve uygun tarayıcı ve yazılım ile analiz edilebilir.
Şekil 2. Deposbaskılı proteinlerin ition ve göreceli bolluk hücre eki öncesinde immünboyama ile kontrol edilebilir. A) tip IV kollajen tanınan ve laminin-111 bir MEArray basılı özellikleri kendi varlığını doğrulamak için kullanılan antikorlar. B) NIH ImageJ yazılım, 200 ug / ml bir protein solüsyonu başlangıç dilüsyonu, bir dizi karşısında iki proteinin nispi bolluk içinde bir ortalama piksel yoğunluk analizi özelliği kullanılarak, niteliksel olarak değerlendirilebilir. Basılı bir PDMS kaplı MEArray kare biçimli özelliklere bağlı D920 hücreleri C) Faz mikrografı.
Şekil 3,. Zaman ve mikroçevresinin bir fonksiyon olarak bir multipotent projenitör hücre hattı içinde keratin ifade değişiklikleri kullanarak MEArray analizinin bir örneği. Her kabarcık keratin 8 ve keratin oranları bir fea bağlı 10-15 hücrelerden 14 protein düzeyi temsilBir MEArray yılında Ture. İfade immünofloresan probları ile belirlenmiştir. A) sadece eki sonra hücreleri keratin oranı gösterir, ve B) paralel kaplandı bir dizide 24 saat sonra keratin oranlarını göstermektedir. Her iki protein maksimum konsantrasyonu 200 ug / ml seyreltilmiş ve 2-kat olmuştur. Bir kabarcık çapı keratin 8 ve keratin 14 ortalama yoğunluğu günlük 2 oranın büyüklüğünü temsil eder ve turuncu ve beyaz renkli kodlama sırasıyla değerleri> 0 ve <0 gösterir. Tek yönlü ANOVA ve T-testi ve kıyasla nüfus tespit oklarla parantez P-değerleri için F-değerleri gösterilmektedir.
Şekil 4. Bir MEArray tarama örneği konfokal mikroskop tarama bir lazer üzerinde kiremitli edinimi modunu kullanarak satın aldı. Bu tespit önce 4 saat için DNA analog edu birleştirmek için izin HCC1569 hücreleri.DAPI (mavi) ve Edu (kırmızı) gösterilir.
Burada sunulan MEArray yöntemi hücre ve kombinatoryal mikroçevresindeki etkileşimleri 4 fonksiyonel analiz sağlar. MEArray analizi temel micropatterning teknolojileri, hücre biyolojisi ve mikroarray baskı robotlar ve birçok çok kullanıcılı tesisleri mevcuttur analiz cihazları kullanımı birleştiriyor. Serumsuz ortam formülasyonlar ek artırmak BSA ya da <% 1 serum dahil etmek için bazı durumlarda ayarlanması gerekebilir rağmen MEArray ekranlar, en yapışık hücre tipleri ile uyumludur...
Çıkar çatışması ilan etti.
ML NIA (R00AG033176 ve R01AG040081) tarafından ve Laboratuvar Yönetmen Araştırma ve Geliştirme, # DE-AC02-05CH11231 Enerji sözleşme ABD tarafından desteklenmektedir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reaktif Adı | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar (isteğe bağlı) |
Cam 25 mm x 75 mm slaytlar | VWR | 48311-600 | |
Cam lamelleri (no.1) 24 mm x 50 mm | VWR | 48393-241 | |
Boyama çanak (veya COPLAN jar) | VWR | 25461-003 | |
Petri kapları (15 cm) | BD Falcon | 351058 | |
NaOH (1.0N) | Sigma-Aldrich | S2567 | |
Maymunlar (>% 98 (3-Aminopropil) triethoxysilane) | Sigma-Aldrich | A3648 | |
Glutaraldehit | Sigma-Aldrich | G7651 | Su içinde% 50 |
APS (>% 98 Amonyum Persülfat) | Sigma-Aldrich | A3678 | GKD 2 O ile% 10 çalışma çözeltisi hazırlayın |
TEMED (N, N, N ', N'-Tetramethylethylenediamine) | Sigma-Aldrich | T9281 | |
Akrilamid (% 40) | Sigma-Aldrich | A4058 | |
Bis-akrilamid (% 2 w / v) | Fisher BioReagents | BP1404-250 | |
0.45 mikron Şırınga filtresi 4-mm naylon | Nalgene | 176-0045 | |
FITC | Sigma-Aldrich | F4274 | |
PDMS (polidimetilsiloksan) | Dow Corning | 3097358-1004 | Ellsworth Yapıştırıcılar aracılığıyla Sylgard 184 Elastomer kiti |
2 odacıklı slaytlar | NUNC | 177380 | |
Pluronic F108 | BASF | 30089186 | |
AquArium mastik | Dow Corning | DAP 00688 | |
Fluormount-G | Güney Biotech | 0100-01 | |
Tek kullanımlık plastik bardaklar | |||
Abeslang | |||
Nitril eldivenler | |||
Plastik mikroskop lamı kutuları | |||
Spin coater | WS-400B-6NPP/LITE | Laurell Technologies Corporation | |
Fırın | |||
Dijital hotplate | |||
384-kuyucuklu levhalar | Mikroarray robot için uygun bir marka | ||
Mikroarray baskı robot | |||
Ters faz ve floresan mikroskop | |||
Akson mikroarray tarayıcılar | Molecular Devices | Çoklu konfigürasyonları mevcut |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır