Name: study of cell migration in microfabricated channels
Uploaded: 2014-02-21T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Study of Cell Migration in Microfabricated Channels at JoVE.com

Författarna erkänner kraftigt PICT IBiSA plattformen vid Institut Curie (CNRS UMR144). Detta arbete har finansierats med bidrag från: Europeiska forskningsrådet till AM.LD (Strapacemi 243103), Association Nationale pour la Recherche (ANR-09-piri-0027-PCVI), den InnaBiosanté stiftelsen (Micemico) till MP och AM. LD och ERC Strapacemi unga utredare bidrag till AM.LD.

Viktigt: Detta protokoll förutsätter att formen innehåller formen för de önskade mikrokanaler har redan gjorts. Ytterligare information om förberedelserna formen har redan publicerat 10. Detta protokoll förutsätter också att benmärgs DCs kulturen är känd. 1. Chip Fabrication <ol><li> Blanda PDMS olja och härdningsmedel i ett viktförhållande 10:01 i en plastkopp. Blanda båda föreningar ordentligt. </li><li> Lägg upp blandningen över formen lage...

<ol>
	<li>Lauffenburger, D. A., Horwitz, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+migration:+a+physically+integrated+molecular+process.">Cell migration: a physically integrated molecular process.</a> Cell. 84 (3), 359-369 (1996).</li><li>L&#228;mmermann, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+leukocyte+migration+by+integrin-independent+flowing+and+squeezing.">Rapid leukocyte migration by integrin-independent flowing and squeezing.</a> Nature. 453 (7191), 51-55 (2008).</li><li>Schor, S. L., Allen, T. D., Harrison, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+migration+through+three-dimensional+gels+of+native+collagen+fibres:+collagenolytic+activity+is+not+required+for+the+migration+of+two+permanent+cell+lines.">Cell migration through three-dimensional gels of native collagen fibres: collagenolytic activity is not required for the migration of two permanent cell lines.</a> J. Cell. Sci. 41, 159-175 (1980).</li><li>Steinman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decisions+about+dendritic+cells:+past,+present,+and+future.">Decisions about dendritic cells: past, present, and future.</a> Annu. Rev. Immunol. 30, 1-22 (2012).</li><li>Faure-Andr&#233;, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regulation+of+dendritic+cell+migration+by+CD74,+the+MHC+class+II-associated+invariant+chain.">Regulation of dendritic cell migration by CD74, the MHC class II-associated invariant chain.</a> Science. 322 (5908), 1705-1710 (2008).</li><li>Renkawitz, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptive+force+transmission+in+amoeboid+cell+migration.">Adaptive force transmission in amoeboid cell migration.</a> Nat. Cell Biol. 11 (12), 1438-1443 (2008).</li><li>Jacobelli, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Confinement-optimized+three-dimensional+T+cell+amoeboid+motility+is+modulated+via+myosin+IIA-regulated+adhesions.">Confinement-optimized three-dimensional T cell amoeboid motility is modulated via myosin IIA-regulated adhesions.</a> Nat. Immunol. 11 (10), 953-961 (2010).</li><li>Irimia, D., Charras, G., Agrawal, N., Mitchinson, T., Toner, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polar+stimulation+and+constrained+cell+migration+in+microfluidic+channels.">Polar stimulation and constrained cell migration in microfluidic channels.</a> Lab Chip. 7 (12), 1783-1790 (2007).</li><li>Moreau, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+in+situ+cytometry+uncovers+T+cell+receptor+signaling+during+immunological+synapses+and+kinapses+in+vivo.">Dynamic in situ cytometry uncovers T cell receptor signaling during immunological synapses and kinapses in vivo.</a> Immunity. 37 (2), 351-363 (2012).</li><li>Heuz&#233;, M. L., Collin, O., Terriac, E., Lennon-Dum&#233;nil, A. M., Piel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+migration+in+confinement:+a+micro-channel-based+assay.">Cell migration in confinement: a micro-channel-based assay.</a> Methods Mol. Biol. 769, 415-434 (2011).</li><li>Ren, K., Zhao, Y., Su, J., Ryan, D., Wu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Convenient+method+for+modifying+poly(dimethylsiloxane)+to+be+airtight+and+resistive+against+absorption+of+small+molecules.">Convenient method for modifying poly(dimethylsiloxane) to be airtight and resistive against absorption of small molecules.</a> Anal. Chem. 82 (14), 5965-5971 (2010).</li><li>Ren, K., Dai, W., Zhou, J., Su, J., Wu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whole-Teflon+microfluidic+chips.">Whole-Teflon microfluidic chips.</a> PNAS. 108 (20), 8162-8166 (2011).</li><li>Maiuri, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+first+World+Cell+Race.">The first World Cell Race.</a> Curr Biol. 22 (17), 673-675 (2012).</li></ol>

Här beskriver vi en enhet som består av mikrokanaler som en metod för att studera den flyttande egenskaperna hos ett stort antal celler i enskilda experiment. Detta experimentella system efterliknar de begränsade miljöbegränsningar som finns i vävnader genom endogena vandrande celler. Emellertid, genom att tvinga migration i en enda dimension, det underlättar automatisk spårning cell och utvinning av measurables (Figur 5). Vi visar också att vår enhet är kompatibel med fluorescensmikroskopi ...

Migration är en komplex cellulär funktion som är viktig för många fysiologiska processer i flercelliga organismer, inklusive utveckling, immunsvar, och vävnadsregenerering. Dessutom har vissa patologiska situationer såsom tumörinvasion och metastas är beroende av cellrörlighet 1. Av dessa skäl har cell migration blivit ett stort ämnesområde i samband med både grundläggande och translationell forskning. In vivo är de flesta vävnader kännetecknas av en rik extracellulär matrix och hög celltäthet. Cellmigration därför under fysiologiska förhållanden, förekommer i ett komplex begränsad miljö. Klassiskt, sannolikt på grund av historiska skäl och tekniska begränsningar, cellmigration har studerats i platta 2D-system som inte reproducerar många av miljöegenskaperna finns i vävnader, till exempel fångenskap. Dessutom faktorer såsom celladhesion, som är väsentliga för motilitet i 2D, har nyligen visat sig inte vara nödvändigtvisallt krävs för migration in vivo eller inuti geler, vilket tyder på att de mekanismer som styr cell locomotion i 2D och i andra miljöer är olika 2. Flera system har utvecklats för att efterlikna de komplexa egenskaperna hos vävnader, den mest kända är kollagengeler, som syftar till att rekapitulera egenskaperna för den extracellulära matrisen sammansättningen 3. Här föreslår vi mikrokanaler som en enkel komplementär metod som tillåter studiet cellmigration i en dimension inom en begränsad miljö. I detta system cellerna vandrar längs mikrokanaler i vilka de kommer in spontant. Flytt celler förvärva då formen på kanalerna, anta en tubulär geometri som troligen förstärker deras polaritet. Den linjära rörelsen av cellerna i kanalerna tillåter spårning automatisk cellen och utvinning av kvantitativa parametrar från experiment. Ur teknisk synvinkel är enkelt och flexibelt detta system. Den coating kanalväggarna kan manipuleras, storleken och formen hos kanalerna kan anpassas, och ett stort antal celler kan analyseras i enstaka experiment. Detta system kan också skalas upp för att göra mediet analys intervall skärm av molekyler som är involverade i cellmotilitet. Protokollet som beskrivs här har standardiserats med hjälp av dendritiska celler (DC) som en cellulär modell. Dessa celler är nyckeln till immunsystemet som de deltar i initiering och underhåll av specifika immunsvar 4. In vitro har DCs visats spontant vandrar i trånga miljöer och är därför en bra modell för att studera cellmotilitet i mikrokanaler 5,6 . Viktigt kan detta system utvidgas till att analysera migration av någon annan motila celltyp såsom T-lymfocyter, neutrofiler, eller tumörceller 7-9.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="947">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:273px;">PolyDimethylSiloxane (PDMS)</td>
			<td style="width:131px;">GE Silicones</td>
			<td style="width:139px;">RTV615</td>
			<td style="width:405px;">Package of 90% silicone base and 10% curing agent</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Core sample cutter</td>
			<td>Ted Pella Int.</td>
			<td>Harris Uni-Core&#160;</td>
			<td>Diameter 2,5 mm</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Glass-bottom dish</td>
			<td>WPI</td>
			<td>Fluorodish FD 35-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Ultrasonic cleaner</td>
			<td>Branson Ultrasonics</td>
			<td>Branson 200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Plasma cleaner</td>
			<td>Harrick Plasma</td>
			<td>PDC 32 G</td>
			<td>For small samples (35 dishes). A bigger version is also available</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Fibronectin from bovine plasma</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>F0895</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">PolyLysine grafted PEG (Pll-g-PEG)</td>
			<td>Susos</td>
			<td>PLL(20)-g[3.5]-PEG(5)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Hoechst 33342</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>B2261</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Y27632</td>
			<td>TOCRIS</td>
			<td>1254</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

study of cell migration in microfabricated channels

Den metod som beskrivs här tillåter studiet av cellmigration under inneslutning i en dimension. Den är baserad på användningen av mikrotillverkade kanaler, som ställer en polariserad fenotyp till celler av fysiska begränsningar. Väl inne kanaler, celler har bara två möjligheter: flytta framåt eller bakåt. Denna förenklade migration där riktverkan är begränsad underlättar automatisk spårning av celler och utvinning av kvantitativa parametrar för att beskriva cellrörelse. Dessa parametrar inkluderar cellhastighet, riktningsförändringar, och pauser under rörelse. Mikrokanaler är också kompatibla med hjälp av fluorescerande markörer och är därför lämpliga att studera lokalisering av intracellulära organeller och strukturer under cell migration med hög upplösning. Slutligen kan ytan av kanalerna funktionaliseras med olika substrat, vilket möjliggör kontroll av de vidhäftande egenskaperna hos kanalerna eller studiet av haptotaxis. Sammanfattningsvis, systemet here beskrivas är avsett att analysera migration av stora cellantal under förhållanden i vilka både geometrin och den biokemiska naturen av miljön kontrolleras, underlätta normaliseringen och reproducerbarhet oberoende experiment.

I varje experiment på ytan av PDMS är belagd med en molekyl som anpassas till det intresse av studien. Figur 2 visar kanaler belagda med en fluorescerande molekyl, PLL-g-PEG, före och efter tvättning (steg 2.4). Ett sådant experiment tillåter kontroll av homogeniteten hos beläggningen i kanalerna. Efter cellbelastning kan videomikroskopi utföras för att följa cellmigration. Figur 3A visar ett exempel på DC migrerar i mikrokanaler vid en densitet l...

Watch this Scientific Journal Video about Study of Cell Migration in Microfabricated Channels at JoVE.com

Study of Cell Migration in Microfabricated Channels

En kvantitativ metod för att studera spontan migration av celler i en en-dimensionell begränsas mikromiljö beskrivs. Denna metod drar fördel av mikrofabricerade kanaler och kan användas för att studera migrationen av stort antal celler under olika betingelser i enstaka experiment.

Studie av cellmigration i Mikrofabricerade kanaler

The method described here allows the study of cell migration under confinement in one dimension. It is based on the use of microfabricated channels, which ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Microfabricated Platforms for Mechanically Dynamic Cell Culture

Mikrofabricerade Plattformar för Mekaniskt Dynamic Cell Culture

The ability to systematically probe in vitro cellular response to combinations of mechanobiological stimuli for tissue engineering, drug discovery or ...

Creating Two-Dimensional Patterned Substrates for Protein and Cell Confinement

Att skapa två-dimensionell Mönstrad substrat för Protein och Cell inneslutning

Microcontact printing provides a rapid, highly reproducible method for the creation of well-defined patterned substrates.1  While microcontact printing ...

Electric Field-controlled Directed Migration of Neural Progenitor Cells in 2D and 3D Environments

Electric Field-kontrollerad Riktad Migration av neurala stamceller i 2D-och 3D-miljöer

Endogenous electric fields (EFs) occur naturally in vivo and play a critical role during tissue/organ development and regeneration, including that of the ...

Creating Adhesive and Soluble Gradients for Imaging Cell Migration with Fluorescence Microscopy

Skapa Lim och lösliga övertoningar för Imaging cellmigration med fluorescensmikroskopi

Cells can sense and migrate towards higher concentrations of adhesive cues such as the glycoproteins of the extracellular matrix and soluble cues such as ...

Simultaneously Capturing Real-time Images in Two Emission Channels Using a Dual Camera Emission Splitting System: Applications to Cell Adhesion

Samtidigt Fånga bilder i realtid i två Utsläpps Kanaler Med hjälp av en Dual Camera Emission Splitting System: Ansökningar till Cell Adhesion

Multi-color immunofluorescence microscopy to detect specific molecules in the cell membrane can be coupled with parallel plate flow chamber assays to ...

Using Microfluidics Chips for Live Imaging and Study of Injury Responses in Drosophila Larvae

Using Microfluidics Chips for Live Imaging and Study of Injury Responses in Drosophila Larvae

Att använda Mikrofluidik Chips för Live avbildning och studier av Skade svar i<em&gt; Drosophila</em&gt; Larver

Live imaging is an important technique for studying cell biological processes, however this can be challenging in live animals. The translucent cuticle of ...

Analysis of Cell Migration within a Three-dimensional Collagen Matrix

Analys av Cell Migration inom en tredimensionell kollagenmatris

The ability to migrate is a hallmark of various cell types and plays a crucial role in several physiological processes, including&#160;embryonic ...

Concentric Gel System to Study the Biophysical Role of Matrix Microenvironment on 3D Cell Migration

Concentric Gel system att studera den Biofysikalisk roll Matrix mikromiljö på 3D Cell Migration

The ability of cells to migrate is crucial in a wide variety of cell functions throughout life&#160;from embryonic development and wound healing&#160;to ...

Preparation of 3D Collagen Gels and Microchannels for the Study of 3D Interactions In Vivo

Preparation of 3D Collagen Gels and Microchannels for the Study of 3D Interactions In Vivo

Beredning av 3D koUagengeler och mikro för studien av 3D interaktioner<em&gt; In Vivo</em

Historically, most cellular processes have been studied in only 2 dimensions.  While these studies have been informative about general cell signaling ...

Polydimethylsiloxane-polycarbonate Microfluidic Devices for Cell Migration Studies Under Perpendicular Chemical and Oxygen Gradients

Polydimetylsiloxan-polykarbonat mikrofluidikanordningar för Cell Migration Studies Under Perpendicular Chemical och Oxygen övertoningar

This paper reports a microfluidic device made of polydimethylsiloxane (PDMS) with an embedded polycarbonate (PC) thin film to study cell migration under ...