3.2K Views
•
13:21 min
•
April 6th, 2022
DOI :
April 6th, 2022
•0:04
Introduction
0:48
Preparing Micro-Patterned Agarose Coated Tissue Culture Plate
2:27
Preparing Oxygen Probe-Loaded Spheroids
3:50
Spheroids Bioprinting Procedure
5:48
Preparation of Spheroids for Live Imaging Analysis
7:10
Image Acquisition and Presentation
10:22
Results: Kinetic Study of Oxygen Probe and Comparative Analysis of Spheroids
12:18
Conclusion
Transcript
Vores protokol hjælper med at afbilde iltning af multicellulære sfæroider ved hjælp af et konventionelt fluorescensmikroskop. Ved hjælp af denne metode kan man producere tusindvis af iltsondefarvede sfæroidmikrotiser og efterfølgende bruge dem i 3D-udskrivningsapplikationer. For eksempel vaskulariserede knoglevævstransplantater.
nær-infrarød iltsonde er kompatibel med brugen af andre farvestoffer såsom grøn fluorescensfarvning af I sidste ende giver dette mulighed for levende og multiparameter langsigtet analyse. Overfør mikromønstrede PDMS-stempler fra et opbevaringshætteglas til en steril petriskål og lufttør med den glatte overflade op under de sterile laminære luftstrømsforhold i 10 minutter. Sæt hvert frimærke midt i brønden på en 12-brønds steril vævskulturplade.
Lufttør i et til to minutter med et åbent låg. Forbered 50 ml 3% homogen agaroseopløsning og tilsæt straks ca. to ml varm agaroseopløsning til hver brønd af pladerne med 12 brønde for at dække det indsatte PDMS-stempel. Størkne agarose i 20 minutter ved at inkubere den under steril luftstrøm.
Brug en steril spatel til at vende agarose med det indlejrede PDMS-stempel på hovedet i hver brønd. Tilsæt ca. 200 mikroliter sterilt vand på stemplets glatte overside. Fjern det fra agarose med en spatel og fjern det fra brønden.
Der tilsættes en milliliter tilsvarende sterile cellekulturmedier til agarosestemplerne til direkte brug. Dæk pladen med låget og inkuber natten over ved fire grader Celsius. Før brug opvarmes agarose mikromønstrede plader i en time ved 37 grader Celsius i en kuldioxidinkubator.
Skyl 70% til 90% sammenløbscellekultur med forvarmet PBS. Tilsæt dissocierende enzymopløsning og inkuber i tre til fem minutter ved 37 grader Celsius. Senere neutraliseres trypsin med komplette cellekulturmedier indeholdende 10% FBS.
For at opnå en enkeltcellesuspension dissocieres celleaggregater ved hjælp af en 1.000 mikroliter pipettespids på toppen af den serologiske pipette. Brug et tællekammer til at tælle antallet af celler pr. Milliliter af cellesuspensionen. Fortynd cellesuspensionen til 500.000 celler pr. Milliliter og tilsæt koncentreret iltsondeopløsning til den.
Fjern gamle medier fra mikromønstrede brønde i den 12-brønds agarosebelagte cellekulturplade, og tilsæt en milliliter af den forberedte cellesuspension til brøndene. Kultur sfæroiderne i en kuldioxid inkubator i to til fem dage i kontinuerlig tilstedeværelse af iltsonden for at sikre, at den indlæses under sfæroiddannelse og komprimering. Luk enden af en steril tre kubikcentimeter patron med en spidshætte og fyld med bioblæk ved pipettering.
Indsæt et stempel i patronen, og hold det på hovedet. Fjern tiphætten, og skub stemplet mod bioblækket, indtil al luft fra patronen er fjernet. Afkøl bioblækket i bioprinterens varme kappe ved 23 grader Celsius.
Sprøjt bioprinteren med 70 % ethanol og tør den med absorberende papir. Skru en trykadapter i på toppen af patronen. Monter en 22 gauge konisk polyethylennål på patronen.
Installer patronen i varmekappen på det ekstruderingsbaserede skrivehoved. Sæt tryktilslutningsslet i, og åbn klemmen på indstået. Indlæs G-kodefilen for dit design i udskrivningssoftwaren.
Start måling af nålelængde. Reguler tryktrykket ved at dispensere lidt bioblæk i en steril petriskål. Installer en plade med seks brønde, åbn brøndpladen, luk emhætten og udskriv.
Efter udskrivning skal stilladserne være fysisk tværbundet i 10 minutter ved fem grader Celsius. Bestråle de trykte stilladser i 60 sekunder med en ultraviolet LED-lampe. Tilsæt straks de tilsvarende vækstmedier indeholdende dobbelt antibiotikaopløsning til alle brønde med bioprintede gitter.
Kultur stilladserne ved 37 grader Celsius i en kuldioxid inkubator. Til mikroskopiobservation skal du overføre et trykt vaffelgitter til et mikroskopi-paraboldæksel med billedmedier. Brug en pipette på en milliliter til forsigtigt at vaske iltsonden forfarvede sfæroider ud af agarosemikrobrøndene og overføre dem til et 15 ml konisk bundrør.
For at sikre indsamling af alle sfæroider fra en mikromønstret brønd skylles brønden en til tre gange med den ekstra en milliliter kulturmedie og kombinerer alle sfæroidsuspensioner i et hætteglas. Lad hætteglasset være lodret i op til 10 minutter for at lade sfæroiderne slå sig ned på bunden. Fjern forsigtigt medierne fra røret og lad sfæroiderne være uforstyrrede.
Tilsæt et friskkulturmedium, der vil være tilstrækkeligt til mindst 20 sfæroider pr. prøveskål, og resuspend forsigtigt sfæroiderne ved pipettering. Tilsæt straks et lige stort volumen sfæroidsuspension til hver forbelagt mikroskopibrønde. Lad sfæroiderne stå i en time ved 37 grader Celsius for at fastgøre dem til overfladen af mikroskopibrønden.
Fjern mediet fra mikroskopibrønden, og skyl en gang med billedmedier. Føj den nøjagtige mængde billedmedier til prøven. Opsæt mikroskopibrønden med farvede sfæroider på mikroskopitrinnet.
Brug 10X-forstørrelsesmålet til at forhåndsvise prøven i transmissionslys. Gør foreløbig fokus på sfæroider, find dem i midten af billedet og bring målet med den krævede høje forstørrelse til arbejdsstillingen. Fokus på transmissionslystilstand i sfæroidens ækvatoriale tværsnit.
Juster indstillingerne for opsamling af fluorescens- eller fosforescenssignaler fra reference og følsomme spektralkanaler i iltsonden, og start billeddannelsesprocessen. Åbn vsi-filen med iltsondeintensitetsdata fra reference og følsomme spektralkanaler i flettet tilstand. Åbn vinduet med funktionen til analyse af forhold fra målemenuen.
Vælg referencekanalens intensitet som tæller og intensiteten af den følsomme kanal som nævner til R-beregning. I vinduet forholdsanalyse skal du anvende tilsvarende intensitetstærskelindstillinger på hver spektralkanal for at trække baggrunden fra det flettede intensitetsbillede. ROI-masker, der anvendes på sfæroidbilleder, bestemmer sfæroidgrænser.
Forøg tærskelværdierne, indtil billedbaggrunden er ensartet sort. I vinduet med forholdsanalyse skal du justere skaleringsfaktoren til forholdsbilledet, indtil eksempelbilledet giver den ønskede opløsning af R-gradienten. Billedet af intensitetsforholdsfordelingen tilføjes som et lag til det originale flerkanalsbillede.
I vinduet på flerkanalsbilledet skal du aktivere laget med en falsk farvebjælke. Bestem manuelt grænserne for sammenkædning og afkobling af et forholdsfordelingshistogram ved hjælp af indstillingen Fast skalering i visningsvinduet Juster. Åbn det tilsvarende transmissionslysbillede af sfæroider.
Vælg lineær linealfunktion og mål diameteren af sfæroider. Eksportér data som en regnearkstabelfil. Vælg ROI af den krævede størrelse og form og anvend den på periferien og hypoxisk kerne af sfæroiden.
Transformer ROI til måleobjektet for at analysere den gennemsnitlige R inden for det valgte ROI. Eksportér data i et regnearkskompatibelt tabelformat. Anvend målinger på hver mikroskopi sektion af sfæroider for at opnå datasættet af sfæroiddiametre RC og RP for at udføre yderligere beregninger og statistisk sammenligning.
Kombiner alle data i én regnearksfil. MMIR1-sonden har lav fotoblegning og er velegnet til realtidsundersøgelse af hurtig respiratorisk respons i hDPSC-sfæroider til forskellige mitokondrier stimuli. FCCP viste kun en mild afkoblingseffekt i nogle områder og derefter lidt nedsat cellerespiration.
På den anden side hæmmede rotenon stærkt åndedrættet, hvilket førte til sfæroid reoxygenering og spredning af periferi-til-kerne iltgradienter inden for ca. 80 sekunder efter stimulering. Ved hjælp af den automatiserede protokol for pixel efter pixelintensitetsforholdsberegninger, der leveres af billeddannelsessoftwaren, visualiseres realtidsdetekterede periferi-til-kerne iltgradienter i alle sfæroidtyper med den iltede periferi og hypoxiske nicher i midten. Graferne heri viser forholdsprofiler af de ækvatoriale sfæroidtværsnit for forskellige sfæroidtyper.
Sammenlignet med homocellulære hDPSC-sfæroider havde heterocellulære hDPSC til HUVEC-sfæroider signifikant stejlere gradienter. Den perifere-til-kerne iltgradient i heterocellulære sfæroider genereres sandsynligvis af hDPSC i deres sammensætning ifølge hDPSC-sfæroider iltning med stærk respirationsaktivitet. Graferne viser, at bioprintede hDPSC-sfæroider havde en signifikant iltet periferi end sfæroider målt før bioprint, mens deres kerneiltning havde lignende værdier.
Hvis lejlighedsvis sondenedbør forstyrrer ensartet sfæroiddannelse, filtreres eller centrrigeres sondeopløsningen med høj hastighed før brug. Korrigering af nålelængdemåling og trykregulering er vigtige trin for at matche bioprinthastigheden og stiverdiameteren og bioprintmikroaggregaterne i et porøst stillads. Vælg mikroskopiindstillingerne for iltfølsom sondebilleddannelse i betragtning af deres virkning på sondefotostabiliteten.
Oxygenbilleddannelse er kompatibel med mange typer levende mikroskopimålinger. Efter billeddannelse kan man også udføre immunofluorescens, udtrække proteiner til western blotting eller udføre genekspressionsanalyse.
Protokollen beskriver sfæroidgenerering med høj gennemstrømning til bioprint ved hjælp af den multiparametriske analyse af deres iltning og celledød på et standard fluorescensmikroskop. Denne tilgang kan anvendes til at kontrollere sfæroidernes levedygtighed og udføre standardisering, hvilket er vigtigt i modellering af 3D-væv, tumormikromiljø og vellykket (mikro) vævsbiofabrikation.
ABOUT JoVE
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved