علينا أن نظهر طريقة جديدة لبناء المستندة إلى خلية مفردة ثلاثي الأبعاد (3D) جمعية دون سقالة اصطناعية.
هندسة الأنسجة والطب التجديدي توفر العديد من المزايا لعلاج الأمراض المستعصية، وقد أثبتت العديد من الدراسات أهمية ثلاثية الأبعاد (3D) جمعيات الخلوية في هذه الميادين. غالباً ما استخدمت السقالات اصطناعية بناء تجميعات الخلوية 3D. ومع ذلك، السقالات المستخدمة لبناء التجميعات الخلوية السامة في بعض الأحيان وقد تتغير خصائص الخلايا. وهكذا، سيكون مفيداً وضع طريقة غير سامة لتيسير الاتصال خلية خلية. في هذه الورقة، نقدم طريقة جديدة لبناء التجميعات الخلوية مستقرة باستخدام ملاقط بصرية مع ديكستران. ومن مزايا هذا الأسلوب أن ينشئ مستقرة خلية إلى خلية الاتصال في غضون دقائق قليلة. هذا الأسلوب الجديد يسمح بناء التجميعات الخلوية ثلاثية الأبعاد في بوليمر ماء طبيعي، ومن المتوقع أن تكون مفيدة لبناء التجميعات خلية واحدة 3D الجيل القادم في ميادين الطب التجديدي، وهندسة الأنسجة.
بينما تتألف من عدة جمعيات من خلايا الأنسجة البشرية ويمكن أن تساعد على الحفاظ على التوازن للجسم، الخلايا المفردة بحد ذاتها أيضا أدواراً هامة عبر التفاعل خلية بخلية. ولذلك، من المهم توضيح كيف يمكن حفز الخلايا المفردة بإشارات خارجية وكيف أنها تنقل هذه الإشارات إلى الخلايا الأخرى ملتصقة. لهذا الغرض، تم إنشاء العديد من الطرق لبناء التجميعات (3D) ثلاثي الأبعاد المستندة إلى خلية مفردة1،2،3،،من45،6 ،،من78. ومع ذلك، يمكن لا يزال تحسين المواد التي يتم استخدامها لإنشاء تجميعات الخلوية. على سبيل المثال، المواد الهلامية الاصطناعية والبوليمرات بما في ذلك البولي إثيلين غليكول (شماعة) تمتلك بعض الخصائص الفيزيائية الكيميائية وقد تؤثر على الخلايا المستهدفة (علىسبيل المثال، السمية).
نحن ذكرت مؤخرا نظام رواية التي يمكن إنشاء تجميع 3D المستندة إلى خلية واحدة من الخلايا باستخدام ديكستران (DEX) بإنشاء خلية مستقرة-خلية الاتصال9. نحن نعتبر أن هذه التكنولوجيا يمكن أن تكون مفيدة في العديد من المجالات البحثية، بما في ذلك الطب التجديدي، وحتى سرطان علم الأحياء. وفي هذا التقرير، يصف لنا كيف يمكننا التعامل مع الخلايا المفردة وبناء ثلاثي الأبعاد (3D) جمعيات الخلوية حضور بيوماكروموليكوليس ماء مختلفة بما في ذلك التنفيذ المباشر دون سقالة اصطناعية.
هذه الدراسة يظهر تطبيق ملموس لدينا9،التقارير الأخيرة11 على استخدام البوليمرات القابلة للذوبان لبناء 3D خلية واحدة التجميعات. ستابلي تتشكل هذه الجمعيات في حل الجزء الأكبر عند العدد الخلايا تصل إلى 10، ويمكن أن يعقد بشعاع ليزر واحدة. التجميعات يعجل على سطح الزجاج عندما يكون هناك أكثر من 10 خلايا. ورغم أن التجارب لا تزال في مرحلة بدائية، ونتوقع أن المنهجية الجديدة التي يمكن أن تكون أداة قوية لبناء التجميعات خلية واحدة 3D الجيل القادم، التي لا غنى عنها للتقدم في مجالات البيولوجيا الخلية و الطب التجديدي.
في محلول يحتوي على لا البوليمر، صد الخلايا بعضها البعض بسبب التنافر الالكتروستاتيكي الناشئة عن تهمة السطحية وقوة التنافر ترطيب، أثر النفور جليكوكاليكس وتموج الغشاء. وأظهرت دراستنا السابقة أن أزواج خلية يمكن أن تكون مستقرة لفترة طويلة عندما تعامل الخلايا مع الوتد. الأهم من ذلك، تقترح النقل الناجح لزوج الخلية إلى منطقة بدون شماعة، بعد عقد الخلايا في الاتصال لمدة 5 دقائق في الوتد، المحافظة على الاتصال الخلوية بطريقة مستقرة. ويفسر هذا أيضا فيما يتعلق بتأثير استنفاد11، وأساساً نفس الآلية ينطبق على الجمعيات الخلوية التي تم إنشاؤها باستخدام التنفيذ المباشر9. لدينا النتائج الحالية تشير إلى أنه يمكن أيضا استخدام أنواع أخرى من الجزيئات الطبيعية لبناء التجميعات الخلوية 3D مستقرة.
للنقل السريع للخلايا، من المهم تركيز البوليمر. عموما، تزيد لزوجة الحل جذريا عند حل البوليمر أعلاه تركز التداخل. تحت هذه الظروف، من الصعب التعامل مع الخلايا باستخدام ملاقط بصرية. ومن ثم، ينبغي أن تجري التجربة دون تركيز التداخل. لحل التنفيذ المباشر، هو تركيز التداخل ca. 50 ملغ/مل (اللزوجة الحركية 5.5 ملم/2ق). كما هو موضح في الرقم 9، لوحظ جمعية خلوية مستقرة عند تركيز التنفيذ المباشر 10 ملغ/مل إلى 40 مغ/مل. هذه النتيجة تشير إلى أن تأثير استنفاد كبيرة بما فيه الكفاية للحفاظ على الاتصال خلية-خلية مستقرة حتى عند تركيز التنفيذ المباشر أقل من تركيز التداخل. فقد ثبت أن إضافة التنفيذ المباشر لا يؤثر على بقاء الخلية تصل إلى 40 مغ/مل 9.
إنشاء أسلوب لبناء التجميعات الخلوية ثلاثية الأبعاد الهامة في مجال الطب التجديدي، منذ يقلد في فيفو المكروية الخلوية بهيكلة الخلايا المفردة قد ييسر الأنسجة المستمدة من الخلايا الجذعية تشكيل. حتى الآن، فقد استخدمنا هذا البروتوكول لبناء التجميعات الخلوية باستخدام خلايا Neuro2A9 بالإضافة إلى خلايا نمومج. ونأمل أن وضع منهجية تجريبية لبناء التجميعات الخلوية ثلاثية الأبعاد لعدد أكبر من خلايا مورفولوجيس مختلفة. النظام ملاقط بصرية طورتها اشيكاوا et al. 13 تطبق لهذا الغرض حيث يمكن التحكم باتجاه الخلايا. وينبغي المزيد من التجارب على هذا المنوال واعدة.
The authors have nothing to disclose.
يشكر المؤلفون هاشيموتو شو، يوشيدا المنظمة العربية للتصنيع، واوتا تايكو في جامعة دوشيشا لمساعداتها السخية مع الإعداد التجريبية. وأيد هذا العمل كاكينهي (ح 15 02121، 15 ك 05400، 25103012، 50587441)، والبرنامج ميكستسوبورتيد عن “مؤسسة الأبحاث الاستراتيجية” في الجامعات الخاصة. هذه الدراسة أيضا تدعمها منحة بولندية من معرفته (قيادة المركز القومي للبحوث) العلمية الكونسورتيوم “الحيوان صحية – الغذاء المأمون”، قرار وزارة العلوم والتعليم العالي رقم 05-1/KNOW2/2015…
Microscope IX71 | Olympus | IX71 | |
Dextran(200,000; molecular biology-grade) | Wako | CAS.NO 9004-54-0 | |
Laser Trapping System (NanoTracker 2) | JPK Instruments | S/N T-05-0200 | |
Upper Objective Lens | Olympus | LUMPLFLN60XW | |
Lower Objective Lens | Olympus | UPLSAPO60XW | |
Top Cover Glass | MATUNAMI | C022401 | |
Intermediate Cover Glass (Spacer) | MATUNAMI | – | custom-made (size = 10mm×10mm, thickness = 0.17mm) |
Bottom Cover Glass | MATUNAMI | C030401 | |
Camera | The Imaging Source | DFK 31AF03 | |
Software | JPK Instruments | NanoTracker2 PFM software | |
NMuMG cells | RIKEN BRC | RCB2868 | |
PBS | Wako | 166-23555 | |
Cell banker | Nippon Zenyaku Kogyo | ZR621 | |
D-MEM | Wako Pure Chem. Ind., Japan | 044-29765 | |
FBS | Cell Culture Biosci., Nichirei Biosci. Inc., Japan | 172012-500ML | |
Trypsin | Thermo Fisher Scientific | 25200056 | |
Penicillin-Streptomycin | Wako Pure Chem. Ind., Japan | 161-23181 |