Мы продемонстрировать новый метод для построения одной cell-based 3-мерные (3D) Ассамблея без искусственных лесов.
Регенеративной медицины и тканевая инженерия предлагают несколько преимуществ для лечения сложных заболеваний, и несколько исследований продемонстрировали важность 3-мерной сотовых сборках (3D) в этих областях. Искусственные леса часто используются для создания 3D сотовых сборках. Однако строительные леса, используемые для построения клеточных сборки иногда токсичны и могут изменять свойства клеток. Таким образом было бы полезно разработать метод не токсичен для облегчения контактов ячеек. В этой статье мы представляем новый метод для построения стабильных клеточных сборок с помощью Оптический пинцет с декстрана. Одним из преимуществ данного метода является, что он устанавливает стабильный контакт к ячейке в течение нескольких минут. Этот новый метод позволяет строительство 3D сотовых сборках в естественной гидрофильного полимера и, как ожидается, будет полезным для построения нового поколения 3D одноклеточных сборок в области регенеративной медицины и тканевой инженерии.
В то время как ткани человека состоит из нескольких сборок клеток и может помочь сохранить гомеостаз организма, отдельные клетки сами по себе важную роль играют также через взаимодействие к ячейке. Таким образом важно выяснить, как отдельные клетки могут стимулироваться внешних сигналов и как они передают такие сигналы других адэрентных клеток. Для этой цели были созданы несколько методов для строительства одно cell-based 3-мерные (3D) сборки1,2,3,4,5,6 ,,78. Однако материалы, которые используются для построения клеточных сборки все еще может быть улучшено. Например синтетические гели и полимеров, включая полиэтиленгликоля (PEG) обладают некоторые химические физико-химических свойств и могут влиять на клетки-мишени (например, токсичность).
Недавно мы сообщили Роман системы, которая может генерировать один cell-based 3D Ассамблеи клеток с помощью декстрана (DEX) путем создания стабильных ячеек контакт9. Мы считали, что эта технология может быть полезным в нескольких областях исследований, включая регенеративной медицины и даже биологии рака. В настоящем докладе мы описываем, как мы манипулировать единичных клеток и построить 3-мерной сотовой сборки (3D) в присутствии различных гидрофильные биомакромолекулах, включая DEX без искусственных лесов.
Настоящее исследование показывает конкретное применение наших недавних докладах9,11 на использование растворимых полимеров для строительства 3D одноклеточных сборок. Такие сборки стабильно образуются в основной раствор когда количество клеток до 10 и может нести один лазерный луч. Сборки осадок на поверхности стекла, когда есть более чем 10 клеток. Хотя эксперименты в примитивные стадии, мы ожидаем, что новая методология может быть мощным инструментом для строительства нового поколения 3D одноклеточных сборок, которые являются необходимым условием для прогресса в области клеточной биологии и регенеративной медицины.
В раствор, содержащий не полимера клетки отталкивать друг друга за счет электростатического отталкивания, вытекающих из поверхности заряд, сила отталкивания гидратации, Гликокаликс отталкивания эффект и волнистость мембраны. Наши предыдущие исследования показали, что пар клеток может быть стабильным долгое время когда клетки лечат PEG. Что еще более важно успешной перевозки пару клеток в регион без ПЭГ, после того, как клетки были проведены в контакте на 5 минут в КОЛЫШЕК, свидетельствует о том, что сотовой контакты в стабильно. Это хорошо объяснить с точки зрения истощения эффект11, и по сути тот же механизм применяется к сотовой сборок, созданных с помощью DEX9. Наши текущие результаты показывают, что другие виды естественных макромолекул также может использоваться для построения стабильной 3D сотовых сборках.
Для быстрого транспорта клеток концентрации полимера имеет важное значение. Как правило вязкость раствора резко возрастает, когда полимер растворяется выше концентрация перекрытия. При этом условии трудно манипулировать клеток с использованием Оптический пинцет. Таким образом ниже концентрации перекрытие должно выполняться эксперимент. Для решения DEX, перекрытие концентрация составляет ОК. 50 мг/мл (кинетическая вязкость — 5,5 мм2/s). Как показано в ссылка 9, стабильной сотовой Ассамблеи было отмечено, когда концентрация DEX было 10 мг/мл, 40 мг/мл. Этот результат свидетельствует о том, что эффект истощения является достаточно большим, чтобы поддерживать стабильный ячеек контакт даже тогда, когда концентрация DEX находится ниже, чем концентрация перекрытия. Было показано, что добавление DEX не влияет на жизнеспособность клеток до 40 мг/мл 9.
Создание метода для строительства 3D сотовой сборок имеет важное значение в области регенеративной медицины, поскольку передразнивать в естественных условиях сотовой микроокружения путем структурирования единичных клеток может облегчить стволовых клеток ткани формирование. Пока мы использовали настоящий протокол для построения клеточных сборок с помощью Neuro2A клетки9 дополнение к NMuMG клеток. Мы надеемся создать экспериментальную методологию для построения 3D сотовых сборках большего числа клеток различных морфологии. Оптический пинцет система, разработанная Ichikawa и др. 13 будет применяться для этой цели после ориентации клетки можно управлять. Дальнейшие испытания вдоль этих линий должны быть перспективными.
The authors have nothing to disclose.
Авторы благодарят за их щедрую помощь с экспериментальной установки Шу Хасимото, Aoi Yoshida и Taeko Охта в Дошиша университете. Эта работа было поддержано KAKENHI (15H 02121, 15K 05400, 25103012, 50587441) и программой MEXT-Supported Фонд стратегических исследований в частных университетах. Это исследование было также поддержано польского грант от знать (ведущий Национальный научно-исследовательский центр) научного консорциума «Здорового животного – безопасные продукты», решение министерства науки и высшего образования № 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 |