Method Article
Granül hidrojellerin arayüzü içinde ve içine 3D hücre göçünün kantitatif değerlendirmesi için bir protokol burada sunulmaktadır.
Granül hidrojel iskeleler, rejeneratif tıpta önemli bir potansiyele sahiptir ve ya hücre iletimi için taşıyıcılar ya da doku entegrasyonu için arayüzler olarak işlev görür. Bu makale, granül hidrojeller içinde ve içine hücre göçünü ölçmek için iki yeni yaklaşım sunmakta ve bu iskelelerin farklı uygulamalarını vurgulamaktadır. İlk olarak, entegrasyon amacıyla granül hidrojellere doku büyümesini simüle eden bir hücre tek katmanlı arayüz testi sunulmaktadır. İkinci olarak, hidrojel matrisi içindeki hücre hareketini izlemek için tasarlanmış, özellikle hücre dağıtımını içeren uygulamalar için uygun olan sferoid bazlı bir test açıklanmaktadır. Her iki yöntem de hücre göçünün hassas ve kontrollü ölçümlerini mümkün kılarak, granül hidrojel iskeleleri kullanan araştırmacılar için kapsamlı bir araç seti sağlar. Bu yöntemlerin motivasyonu, belirli uygulamalarla uyum sağlamak için iskele içindeki hücre göçü üzerinde özel kontrol ihtiyacından kaynaklanmaktadır. Araştırmacılar, bu niceleme tekniklerini optimize ederek ve standartlaştırarak, granüler hidrojel özelliklerini yinelemeli olarak rafine edebilir ve çeşitli rejeneratif tıp bağlamlarında etkinliklerini sağlayabilirler. Bu sağlam kantitatif araç seti, granül hidrojel iskelelerini geliştirmek için yeni fırsatlar sunarak hem hücre iletimi hem de doku entegrasyon uygulamalarında kullanımlarını ilerletiyor.
Terapötik uygulamalar için biyomalzemeler, doku entegrasyonunu incelemek için daha karmaşık ve ilgili hücre ortamı modellerine doğru giderek daha fazla gelişmektedir. Biyomateryal iskeleler, hücre büyümesi için üç boyutlu (3D) bir yapı sağlar ve istenen bir dokuyu taklit etmeyi amaçlar 1,2. Üç boyutlu hücre kültürü modelleri, haptotaktik veya kemotaktik ipuçları yoluyla hücrelere daha fazla karmaşıklık sağlayan doğal matrisleri ve sentetik iskeleleri içerir 3,4. Geleneksel hidrojel iskeleler toplu olarak çapraz bağlanır ve küçük moleküllerin 5,6 difüzyonuna izin veren, ancak onarım ihtiyacı olan bir doku alanına hücre ölçeğinde göç için bozunma gerektiren nano gözenekli bir ağ verir7. Granül hidrojeller, biyouyumlulukları, düzensiz şekillere uyma yetenekleri ve çoğu durumda enjekte edilebilirlikleri nedeniyle klinik translasyon potansiyeli yüksek olan bir biyomateryal alt kümesidir 8,9. Yapı taşı yapıları, doku infiltrasyonu ve anjiyogenezi geliştirmek için hücre ölçeğinde gözenekliliğin yanı sıra modülerliği artırır, bu da hücre davranışı için heterojen ipuçlarının eklenmesine izin verir10,11,12. Bir 3D iskele içindeki hücre tepkisini ve hareketini anlamak, doku entegrasyonu için biyomalzemelerin kullanıldığı tüm uygulamalarda fizyolojik uygunluk için hayati önem taşır.
Bununla birlikte, doku büyümesini üç boyutta incelemenin, kantitatif doğrulukla gerçekleştirilmesinin zor olduğu kanıtlanmıştır. Bir 3D ortamın genişletilmiş karmaşıklığı, yalnızca hücre davranışı hakkında bilgi sağlamakla kalmayıp aynı zamanda malzeme durumu optimizasyonu da sağlayabilen in vitro hücre göçü modelleri gerektirir. Daha önce yayınlanmış 3D granüler iskele hücre göçü raporları, hücre davranışını keşfetmek, gözenekli yapıya ve hücre morfolojisinesızmayı 13 ve diğerleri küresel filizlenmeyi 14,15 raporlamak, büyüme uzunluğunu ve filiz sayısını ölçmek için topikal tohumlamayı kullanmıştır. Topikal tohumlama göç uzunlukları, yerçekimi kuvvetlerinden eşit olmayan bir şekilde etkilenebilir ve mikroskopi sınırlamaları nedeniyle sonuçlar uzunlamasına olamaz. Küresel filizlenme yöntemi, kontrollü istila mekanizmasını yakalayamayan maksimal projeksiyon yoluyla 2D miktar tayini ile sınırlandırılmıştır. Her iki yöntem de, 3D hücresel hareketi ve iskele sızmasını tam olarak özetlemek için gerekli nüanstan yoksun olan bir xy düzleminde ölçülür.
Bu protokol, özellikle Mikro Gözenekli Tavlanmış Parçacık (MAP) iskeleleri 16,17,18,19 kullanılarak, gözenekli 3D granül hidrojel iskelelerine in vitro sızma gibi hücre göçünü ölçmek için iki yaklaşımı tanımlar. Aşağıdaki yöntemlerin amacı, üç boyutlu analiz için migrasyonlarının yönlülüğünü kontrol ederek granül jellerdeki hücre davranışını incelemektir. İlk, tek katmanlı tabanlı artan göç testi (MAMA) yaklaşımı, tek tip hücre-materyal etkileşimlerini gösteren ve hücrelerin granüler hidrojellerle arayüz oluşturduğu ilk ortamı temsil etmek ve iskelenin sızmasından önce bireysel davranışı izole etmek için bir platform görevi gören basitleştirilmiş bir endojen hücre entegrasyonu modelidir. Paralel katmanlı dışa doğru küresel migrasyon tahlili (PLOSMA) yöntemi olarak adlandırılan ikincisi, karmaşık bir iskele ortamı ile tamamen çevrelendiğinde hücre hareketini araştıran ve doğumdan sonra hücre hareketini modelleyen bir 3D hücre sferoid migrasyon testidir.
Her iki yöntem de 3D görüntü analizi ile ölçülebilir ve hücre hareketini teşvik etmenin veya kısıtlamanın tasarım kriterleri dahilinde olduğu rejeneratif tıp ve doku mühendisliği uygulamaları için uzunlamasına zaman noktalarını kullanarak malzeme-hücre etkileşimlerini incelemek ve optimize etmek için uygulanabilir. Ek olarak, bu yöntemler, tek tip çok kuyulu tahlil hazırlığı için plaka santrifüjlemesinden yararlanır.
Çalışmada kullanılan reaktiflerin ve ekipmanların detayları Malzeme Tablosunda listelenmiştir.
1. Granül hidrojel hazırlama
NOT: Bu protokol boyunca kullanılan MAP partikülleri, 45.88 mg / mL PEG-MAL (10 kDa), 0.82 mg / mL RGD, 8.06 mg / mL MethMal19 ve 5.62 mg / mL MMP-2 bozunur çapraz bağlayıcı ile ağırlıkça% 3.2 w / v jeldir. Jelin mekanik sertliği, dermal sertliğe17 uyacak şekilde 15-20 kPa'dır.
2. Tek Tabakalı Artan Migrasyon Testi (MAMA) yöntemi: Hücre kültürü ve görüntüleme
NOT: Hücreler FITC kanalı (488 nm) kullanılarak görüntülendi. Hücreler için kullanılan boya, 492 nm'de bir uyarılmaya ve 517 nm'de bir emisyona sahipti. 10x büyütme, 4x büyütmeye göre daha fazla ayrıntı sağlar, ancak her ikisi de kullanılabilir.
3. Tek Katmanlı Tabanlı Artan Migrasyon Testi (MAMA) yöntemi: 3D görüntü analizi
4. Paralel Katmanlı Dışa Doğru Küresel Migrasyon Testi (PLOSMA) yöntemi: 3D sferoidler için hücre kültürü ve asılı damlacık kültürü
NOT: Bu protokol, Nandi ve ark.14 tarafından yazılan protokolden uyarlanan hücre kültürünü ve asılı damla kültürünü tanımlar.
5. Paralel Katmanlı Dışa Doğru Küresel Migrasyon Testi (PLOSMA) yöntemi: Hücre sferoidlerinin granül hidrojel üzerine tohumlanması
NOT: Aşağıdaki işlem Şekil 4A'da özetlenmiştir.
6. Paralel Katmanlı Dışa Doğru Küresel Migrasyon Testi (PLOSMA) yöntemi: Sferoidlerin konfokal görüntülemesi
NOT: Görüntüleme kolaylığı, görüntüleme sistemine bağlıdır. Sferoidi kuyu içinde düşük maruz kalma süresinde bulun. Hücreler FITC kanalı (488 nm) kullanılarak görüntülendi. Hücreler için kullanılan boya, 492 nm'de bir uyarılmaya ve 517 nm'de bir emisyona sahipti. 10x büyütme, 4x büyütmeye göre daha fazla ayrıntı sağlar.
7. Paralel Katmanlı Dışa Doğru Küresel Migrasyon Testi (PLOSMA) yöntemi: 3D görüntü analizi
Bu protokol, iki yeni granüler iskele migrasyon testi için gerekli adımları detaylandırmayı amaçlamaktadır. MAMA yöntemi, bir doku arayüzünde hücresel infiltrasyonu değerlendirmek için kullanılabilir. Granül hidrojeller, toplu hidrojellerden daha karmaşık bir sistemdir ve bu nedenle, migrasyon için işlenmesi doğal olarak daha karmaşıktır 9,20. Şekil 1'de özetlenen adım adım süreci anlamak önemlidir. Her adım bir sonrakinin üzerine inşa edilir ve bu protokolde optimize edilmiştir. HDF'lerin 120.000 hücre/cm2 yoğunlukta tohumlanması, gece boyunca en az %80 birleşme ile sonuçlanacaktır (Şekil 1A) ve bu floresan olmayan hücreler, görüntüleme potansiyelini en üst düzeye çıkarmak için deney günü en iyi hücre izleme boyası ile etiketlenir (Şekil 1B). Bu protokol, hücre canlılığını korumak için HDF geçişinde kullanılan daha düşük merkezkaç kuvvetiyle eşleşir. Tek bir santrifüjleme aşaması için üretilen açı nedeniyle, kuyucukların alt yüzeyini tamamen kaplayacak şekilde jel kaymasını sağlamak için plakayı 180° çevirmek gerekir (Şekil 1C). Tavlamadan sonra hücrelerin inkübatörde 30 dakika boyunca iyileşmesine izin vermek (Şekil 1D), hücre canlılığını koruyacak ve optimal migrasyon ile sonuçlanacaktır (Şekil 1E). 96 oyuklu bir plakanın geniş bir alanı 4x objektifle görüntülenebilir ve hücre davranışını geniş çapta değerlendirmek için 0-24 saat zaman noktasından (Şekil 2A, B) eşleştirilebilir. Elde edilen z-stack görüntülerinin analiz yazılımında işlenmesi, kullanımı kolay bir arayüzde birden çok büyük veri kümesi için gelişmiş analizler sağlar. Bu protokol, Şekil 2B,C'deki temsili görüntülerle görselleştirilen her zaman noktasında hücre yüksekliği veya Z konumu için veri kümeleri oluşturma adımlarını özetler. İşlenen verilerin analizi Şekil 3A'da görülmüş, medyan yüksekliklerin ortalaması ve her bir zaman noktasının standart sapması kullanılarak görselleştirilmiştir ve t = 0 h'de göç etmeyen hücrelerden kat değişim yüksekliği Şekil 3B'de gösterilmiştir. Bu yöntemin temel verileri tipik olarak normal dağılım göstermez, bu nedenle medyanlar karşılaştırma için daha sağlam ölçümlerdir ve bu nedenle verileri özetlemek için kullanılır.
Benzer şekilde, PLOSMA yöntemi, bir 3D granül hidrojel iskelesi içinde verilen hücrelerin motilitesini değerlendirmek için kullanılabilir. Şekil 4A, PLOSMA yönteminin adımlarını özetlemektedir ve sferoidin kuyunun ortasına tohumlanması özellikle önemlidir. Kürenin görüş alanında merkezlenmesi önerilir ancak mikroskobun yeteneklerine bağlıdır. Şekil 4B, FITC kanalında (0 nm) 10x büyütmede çekilen t = 24 saat ve t = 488 saat için küresel yayılmanın temsili görüntülerini göstermektedir. Yazılımda, bir orijin referans çerçevesi oluşturulabilir ve her bir z-yığınına göre ayarlanabilir (Şekil 5A,B). Yazılım, bu başlangıç referans çerçevesinden radyal mesafeyi izleyebilir ve bunu istenen veri kümesi olarak dışa aktarabilir (Şekil 5C). Şekil 6A, t = 24 h sferoidin 3B görüntüsünün temsili bir görüntüsünü gösterirken, Şekil 6B, yazılımın Noktalar işlevini gösterir. İşlenen verilerin bir örneği Şekil 7'de gösterilmiştir. Şekil 7A, Gün 0 mesafelerine normalize edilmiş merkezden kat edilen ortalama mesafeyi temsil eder. Şekil 7B, PLOSMA yönteminin incelemeyi amaçladığı yön olduğu için sadece z-düzleminde kat edilen mesafeleri izole eder.
Şekil 1: Tek Tabakalı Artan Migrasyon Testi hücre kültürü ve görüntüleme. MAMA için hücre ve jel işlemedeki ana adımların şeması. (A) Hücreler gece boyunca birleşecek şekilde büyütülür ve (B) granül jel ilavesinden hemen önce hücre izleme boyası eklenir. İskele, (C) plaka santrifüjleme ile monte edilir ve (D) foto-çapraz bağlama ile stabilize edilir. Birden fazla zaman noktasında görüntüleme, yukarı doğru hücre göçünün (E) görselleştirilmesini sağlar. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: MAMA görüntü işleme. Görüntü işlemenin temsili görüntüleri. 4x büyütmede FITC kanalında (A) t = 0 ve (B) t = 24 saatte ham konfokal görüntülerin üstten ve yandan görünüm karşılaştırması. (B) (C) t = 0 ve (D) t = 24 h'de işlenmiş hücre konumu Z yüksekliklerinin üstten ve yandan görünüm karşılaştırması. 24 saat için işleme, medyan göç etmeyen z-yüksekliklerinin çıkarılmasını içerir. Ölçek çubukları = 500 μm. Kısaltmalar: MAMA = Tek Katmanlı Tabanlı Artan Migrasyon Testi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: MAMA hücre migrasyonu çıktı analizi. (A) t = 0 (27.0 μm ve 1.4 μm) ve t = 24 saat (46.6 μm ±± 10.8 μm) zaman noktalarında her bir kopyada (n = 6) medyan pozisyon Z ve hücre yüksekliklerinin standart sapması. (B) Hücrelerin 24 saatte göçü 0 saate normalize edildi ve kat değişikliği olarak rapor edildi (1.8 ± 0.4). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: Paralel Katman Dışa Doğru Küresel Migrasyon Testi (PLOSMA) hücre kültürü ve görüntüleme. (A) İskele katmanlama adımlarını açıklayan şematik. (B) 0 ve 24 saatte alınan sferoidin maksimum yoğunluk projeksiyonları. Görüntüler konfokal floresan mikroskobu ile FITC kanalında (488 nm) 10x büyütmede çekildi. Ölçek çubukları = 200 μm. Kısaltmalar: PLOSMA = Paralel Katman Dışa Doğru Küresel Migrasyon Testi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5: Yeni bir orijin referans çerçevesi oluşturma. (A) Kırmızı bir kutu ile çevrelenen yeni başlangıç referans çerçevesi düğmesi. (B) Yeni orijin, her üç boyutta da sferoidin merkezinde olacak şekilde ayarlanmıştır. (C) Gösterilen çıktı metrikleri, hücrelerin merkezden ne kadar uzağa göç ettiğini açıklayan kaynak referans çerçevesinden hücre yüzeylerinin uzaklıklarıdır. Ölçek çubuğu = 120 μm. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 6: Gömülü sferoidin 24 saatteki 3D görüntüleri. (A) 3D uzayda işlenmiş sferoid. (B) Aynı sferoidin merkezi, IMARIS'teki orijin referans çerçevesi fonksiyonu kullanılarak belirlendi ve hücre yayılımı, orijinden uzaklığa göre renk kodludur. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 7: PLOSMA için örnek çıktılar. (A) μm cinsinden kat edilen mesafeyi gösteren örnek PLOSMA sonuçları. Kat edilen ortalama mesafe 240.8 μm ± 36.87 μm idi. (B) Küresel filizlenmenin Z-yükseklik kıvrım değişimi (tf / t0). Ortalama kat değişimi 3.82 ± 1.495 idi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Bu protokol, yara iyileşmesi ve doku entegrasyonu için 3D hücre göçünü karakterize etmek için iki in vitro modeli tanımlar. İlk model, tek katmanlı tabanlı migrasyon testi, uygun şekilde bağlanmış ve birleştirilmiş hücrelere dayanır. Bu protokol bir fibroblast hücre tipi ile geliştirilmiş ve 1.20.000 hücre/cm2 tohumlama yoğunluğunda optimize edilmiştir. Bu yoğunluk, hücrelerin gece boyunca kuyu plakasının dibinde eşit şekilde en az% 80 birleşmeye kadar büyümesine izin verir. Bu adım, en az 24 saat içinde z yönünde göç sağlar; Jel tabakasının eklenmesi üzerine birleşme çok düşükse, hücreler doku kültürü plastiğine ve jele yayılmaya devam edebilir, bu da optimizasyon sırasında gözlemlenen homojen olmayan, yavaşlamış bir göç paterni ile sonuçlanır. Eşit olmayan göç yükseklikleri, daha az yoğun hücrelerin bulunduğu alanlarda,% 80 birleşmede bile gözlenebilir. İyi kopyalar, bu hücre davranışlarının gürültüsünü azaltacaktır. Aşırı birleşik hücreler, santrifüjleme süresi boyunca hücrelerin kaldırılmasına ve potansiyel olarak hücre ölümüne neden olabilir. Bu değişkenlik, tutarlı sayıda hücrede tohumlama ve uygun veri karşılaştırmalarına izin vermek için tutarlı bir görüntü alanı yakalayarak ele alınır. Yazarın bilgisine göre, jel düzleştirme için plaka santrifüjlemesi yayınlanmamıştır, ancak santrifüjleme, hücre geçişi ve biyomaddenin işlenmesi için yaygın olarak kullanılmaktadır21,22. Hızı geçiş hızlarına uyacak şekilde ayarlamak, daha fazla optimum hücre işleme için hücre canlılığını koruyacaktır.
Bu yöntemdeki birincil zorluk, en iyi analizi sağlamak için görüntüleme süresini en aza indirirken görüntüleme çözünürlüğünü ve derinliğini en üst düzeye çıkarmaktır. Yeşil hücre izleme boyası, 5 μm veya daha az adım boyutuna ve 1000 ms'ye kadar maruz kalma süresine sahip 96 oyuklu bir görüntüyü görüntülemek için yeterince parlaktır. Maruz kalma süresinin düşürülmesi, hücrelerin inkübasyon koşullarında olmadığı süreyi azaltır, aynı zamanda çözünürlüğü de azaltır. Bu parametreler bireysel mikroskop temelinde optimize edilmelidir, ancak tüm görüntülerin tek bir çalışmada aynı ayarlarla yakalanmasını sağlayarak değişkenlik azaltılır.
MAMA'ların analizi için önemli bir not, istatistiksel testler için yalnızca göç eden hücrelerin dikkate alındığından emin olmak için hücrelerin tek tabaka yüksekliğinde veya altında ortadan kaldırılmasını gerektirmesidir. Buna göre, replikasyon kuyularının medyanları, filtrelemeden sonra hücre pozisyonlarının Gauss olmayan dağılım doğası nedeniyle rapor edilir. Gruplar arasındaki karşılaştırma bir histogram ile görselleştirilebilir ve medyanlar parametrik olmayan bir test ile istatistiksel olarak analiz edilebilir.
Bu zorluklara rağmen, tek katmanlı tabanlı yukarı doğru göç yöntemi, en basit haliyle, gözenekli iskelelerin 3D hücre sızması için tekrarlanabilir bir testtir. Hücre göçünün mekanik etkilerini incelemek için, parametrelerin incelenen hücre tipine uygun olduğundan emin olun. Bu, jel içinde veya ortamda kemotaktik veya haptotaktik bileşenlerin eklenmesini içerebilir. İnsan dermal fibroblast tam ortamı göçmen kemokinleri içerir, ancak daha spesifik ipuçları kullanan diğer hücre tipleri, testin buna göre uyarlanmasını gerektirir. Bu tahlil, birden fazla değişken türünü test etmeye elverişlidir; Ancak bunların kapsamı bu protokolde yer almamaktadır. MAMA, toplu dokudan in vivo olarak enjekte edilen gözenekli bir hidrojele hücre hareketine benzer fizyolojik olarak ilgili bir ortam sağlar.
PLOSMA yönteminde, sferoidlerin iskelenin merkezine yerleştirilmesi, üç boyutta başarılı görüntüleme ve anlamlı hücre göçü için kritik öneme sahiptir. Jelin merkezindeki sferoidin tam tohumlanması kullanıcıya bağlıdır. Bu amaçla, pipeti kullanıcının baskın olmayan eliyle namluda sabitlemek, merkezlemeye yardımcı olur ve tohumlama pozisyonunun etkinliği, parlak alan veya floresan mikroskobu kullanılarak doğrulanabilir. Merkez dışı bir sferoid, aynı iskele üzerinde veya yeni bir iskele üzerinde yeni bir sferoid ile ikinci bir denemeyle giderilebilir. Bu nedenle yazarlar gereğinden fazla sferoid oluşturulmasını ve gereğinden fazla MAP jeli hazırlanmasını önermektedir.
İkinci katman santrifüjleme adımı, sferoidin (1) jel tarafından eşit şekilde kaplanmasını ve (2) jelin içine eşit şekilde yukarı ve aşağı doğru yayılmasını sağlar, bu da verilen hücrelerin incelenmesi için çok önemlidir. Santrifüjleme ayrıca sferoidin merkezden kuyunun kenarlarına doğru hareket etmesine neden olabilir ve bu protokol, santrifüjleme adımlarını ve her katman için kullanılan jelin hacmini (15 μL) eşit dağılım için optimize ederek bu fenomeni sınırlarken, hareketini tamamen ortadan kaldırmaz. Küresel hareketi azaltmak için gereken tam santrifüjleme hızı ve zamanlamasının, santrifüj modeline göre ayarlanması gerekebilir; Bununla birlikte, bu protokolde açıklanan spesifikasyon, bireysel optimizasyon için bir kıyaslama olarak kullanılabilir. Başka bir yaklaşım, ikinci jel tabakasını eklemeden önce sferoidlerin 2 saatlik inkübasyon süresinin iskeleye yapışmasına izin vermektir. Spheroid hareketi, her iki strateji de uygulandığında özellikle iyi bir şekilde hafifletilir. Son olarak, çok aşamalı santrifüjleme işlemi nedeniyle, bu yöntem daha az dayanıklı hücre hatları için uygun olmayabilir.
PLOSMA yönteminde sferoidlerin kaplanması lojistiğinin yanı sıra, görüntü elde etme sırasında sınırlamalar vardır. Küre, 4x veya 10x büyütme kullanılarak görüntülenebilir, ancak en iyi sonuçlar için en az 10x büyütme kullanın ve z-yığınlarının adım boyutunu 2-5 μm'ye düşürün. Büyütme çalışma boyunca tutarlı olmalıdır. Görüntüleme süresi daha yüksek çözünürlükle artar, bu nedenle inkübatörün dışındaki süreyi en aza indirmek için her bir kuyucuk plakasındaki numune sayısını (plaka başına 4-8 kuyu) sınırlayın. Canlı görüntüleme kurulumu, izlemeyi de iyileştirebilir ve daha fazla bilgi sağlayabilir.
Granül hidrojeller, doğal hacim, gözeneklilik, mekanik mukavemet ve bazı durumlarda biyoaktiviteyi içeren benzersiz topolojiye ve tasarım parametrelerine sahip olduğundan, bu yönlerle ilgili olarak hücre davranışını mümkün olduğunca aslına uygun olarak incelemek gerekir. PLOSMA yöntemi, doğumdan sonra veya hücreler granüler bir jele tamamen girdikten sonra hücre hareketini modellemek için tasarlanmıştır. Hücreler, granüler hidrojel geometrisinin doğasında bulunan gözeneklerden geçmeye zorlandığından, PLOSMA yöntemi, hücre davranışı üzerinde bir etki olarak gözenekliliği etkili bir şekilde izole eder. Bu test için potansiyel uygulamalar, yerinde hücre iletimi ve özellikle yara iyileşme alanında granüler bir iskele içinde doku entegrasyonudur23.
Her iki protokol de doku onarımı ve yeniden şekillenmesinde fibroblast migrasyonunun rolü nedeniyle primer insan dermal fibroblastları ile geliştirilmiştir 4,24, bununla birlikte, herhangi bir yapışık hücrenin göç davranışı, gözenekli iskelenin değişmesine yanıt olarak ölçülebilir - büyüme faktörlerinin eklenmesi ve jelin yüzey / toplu bileşimi dahil. Bu değişiklikler, kayda değer sonuçlar için bu tahlillerin uyarlanmasını gerektirebilir. Daha fazla optimizasyon gerektiren parametreler arasında hücre tohumlama yoğunluğu, deney süresi ve/veya analiz boru hattı bulunur. IMARIS, hücre göçü analizi için kullanılan güçlü bir görüntüleme analiz aracıdır ve seçilen bir 'Yüzey' içindeki tüm nesneleri, yüzey alanı, hacim, yoğunluk ve oluşturulan diğer yüzeylerden uzaklık gibi çeşitli özelliklere dayalı olarak kümeler halinde sınıflandırmayı içeren, burada belirtilenin ötesinde yeteneklere sahiptir. Daha fazla analiz yöntemini belirlemek için birçok çevrimiçi kaynak vardır.
Burada özetlenen iki yöntem, yalnızca granüler bir materyale fizyolojik bir şekilde doku girişinin ilk durumunu değil, aynı zamanda materyalin içine tamamen gömüldüğünde sonraki hücre tepkisini de ele alır. Tüm migrasyon tahlillerinde olduğu gibi, mevcut hücreler harekete paralel olarak çoğalabilir, ancak açıklanan tahlillerin tasarımı proliferasyonu bozmaz ve bu nedenle analiz üzerinde gereksiz bir etki olmamasını sağlar. Her iki yöntem de hücre iskeleti, kollajen birikimi, proliferasyon ve daha fazlası gibi ölçümleri tespit etmek için PFA fiksasyonunu kullanan uzunlamasına görüntülemeye ek olarak uç nokta boyama ile uyumludur. Ana hatlarıyla belirtilen yöntemlerin kullanımı, önceki yöntemlerin aksine hücre sızmasını ölçülebilir bir parametre olarak kullanan 3B hücre göçünün daha doğru bir uzaysal-zamansal temsiline doğru ilerler 1,6,14,15,25,26,27.
Yazarların açıklanacak herhangi bir çıkar çatışması yoktur.
Bu çalışmanın finansmanı, ABD Ulusal Sağlık Enstitüleri Yüksek Öncelikli, Kısa Vadeli Proje Ödülü (1R56DK126020-01) ve Kurtin Vakfı'ndan hayırsever bir hediye aracılığıyla kısmen desteklendi. JT, Ulusal Bilim Vakfı Lisansüstü Araştırma Bursu tarafından finanse edildi. BioRender.com ile oluşturulan şekil şemaları.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Alexa Fluor 647 Phalloidin | ThermoFisher | A22287 | |
Bovine Serum Albumin | VWR International | 332 | |
CellTracker Green CMFDS Dye, 1 mg | ThermoFisher | C2925 | 20 x 50 ug units, 492/517 nm |
Centrifuge | ThermoFisher | 75016085 | ST Plus Series |
Clear 96 well plate | MilliPore Sigma | CLS3997-50EA | |
Dimethyl Sulfoxide | Fisher Scientific | MT-25950CQC | 250 mL |
Fibroblast Basal Medium | ATCC | PCS-201-030 | 480 mL, phenol-red-free |
Fibroblast Growth Kit - Low Serum | ATCC | PCS-201-041 | 7.5 mM L-glut,5 ng/mL rh FGF basic, 5 ug/mL rh Insulin, 1 ug/mL Hydrocortisone, 50 ug/mL Ascorbic acid, 2% FBS |
FIJI (ImageJ) | NIH | Public access download | |
Human Dermal Fibroblasts | ATCC | PCS-201-012 | Adult human dermal fibroblasts |
ImageXpress Micro Confocal | Molecular Devices | Spinning Disc confocal microscope with 4x, 10x magnifications | |
IMARIS | Oxford Instruments | 3/4D Imaged Visualizaiton and Analysis Software, Proprietary | |
Incubator | ThermoFisher | Finnpipette F2 Variable volume Pipettes | HeraCell Vios 160i CO2 Incubator, 165L |
M-20 Microplate Swinging Bucket Rotor | ThermoFisher | 75003624 | |
Methylcellulose | Fisher Scientific | 9004-67-5 | Lab grade, powder form |
Microcentrifuge tube | Fisherbrand | 05-408-129 | 1.5 mL microcentrifuge tubes |
Paraformaldehyde (4%) | Alfa Aesar | AAJ19943K2 | For fixing |
Petri dish | Corning | 08-757-100A | Bacteriological Petri Dishes with Lid 35 x 10 mm |
Pipettes | ThermoFisher | 4642080 | Finnpipette F2 Variable volume Pipettes |
Sterile PBS | Gibco | 10010-023 | |
Triton-X | Fisher Scientific | 327371000 |
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