כאן, אנו מציגים את פרוטוקול עבור הכנת בשתי צורות שונות של תרבות סובסטרטים ניצול מסוג קולגן. בהתאם דרך הטיפול קולגן, קולגן מולקולות לשמור על צורה דו-ממדית, הלא-סיבית או להרכיב מחדש לצורה תלת ממדי, fibril. התפשטות תאים על סוג הקולגן מושפע באופן משמעותי היווצרות fibril.
מסוג קולגן, שימושי כמו מצע תא תרבות, קיים בשתי צורות: הטופס דו מימדי, שאינם סיבי תלת ממדי, טופס fibril. שתי הצורות ניתן להכין עם אותו סוג הקולגן. באופן כללי, הטופס סיבית מקדם הידבקות תאים והתפשטות. הטופס fibril (ג’ל) מספק יותר מצבים פיזיולוגיים סוגים רבים של תאים; לכן, תרבות ג’ל הוא שימושי עבור בחינת התנהגויות פיזיולוגיים של תאים, כגון יעילות התרופה.
החוקרים יכולים לבחור את הטופס המתאים בהתאם לצורך השימוש שלה. לדוגמה, במקרה של keratinocytes, שימש בג’ל תרבות כמו פצע ריפוי מודל. FEPE1L-8, קו תא תקין תרבותי בטופס סיבית מסוג אני קולגן, לקדם את התא אדהזיה. ראוי לציין, התפשטות תקין הוא איטי בטופס fibril מאשר הטופס סיבית. פרוטוקולים עבור הכנת מסוג קולגן כי תרבית תאים פשוטים, יש יישומים רחב בהתאם לצרכים ניסיוני.
רקמות החיבור בין המרכיבים תלת ממדי חלבון meshwork של הרכב הטרוגנית, מורכב בעיקר סוג אני קולגן הסיבים1. קולגן הסיבים לשחק תפקיד מפתח בדומה לפיגום עבור תאים1,2,3 , אינטראקציה עם חלבונים אחרים מטריצה חוץ-תאית (ECM)3. במבחנה, שונה צורות מסוג קולגן יכול לשמש בשם דיאלקטריים תרבית תאים בהתאם הטיפול בשיטה1,2,3,4. בתנאים חומציים, מסוג קולגן שומרת על טופס סיבית5. ציפוי המשטח של תרבות מנות עם הטופס שאינם סיבי מקדמת תא אדהזיה והתפשטות6,7. -פיזיולוגיים pH, טמפרטורה, סוג הקולגן מולקולות להרכיב מחדש לתוך הסיבים בצורת ג’ל אחזקת המבנה התלת-ממדי1,2,3,4, 5,–6,–7,–8. ישנם כמה חשוב הבדלים בין fibril לבין צורות סיבית מסוג אני קולגן, כולל מטריקס נוקשות ועל היעילות של שחזור של רכיבי ה-ECM על ידי התאים במהלך תרבות1. מטריצת קשיחות הוא אחד הגורמים רגולטוריות הכי נחקרות תא תרבות1, 9. עם זאת, הגומלין המורכבים בין סובסטרטים התאים נשארים הבהרה. כדי לבחון את מורכבות האינטראקציות בין תאים לבין גורמים סביבתיים, מערכת פשוטה היא שימושית. השוואה של ההתנהגות הסלולר על שתי צורות שונות של קולגן עשוי לעזור כדי לפשט את השפעת גורמים סביבתיים. בהתאם, מטרת השימוש בהם, צורות שונות מסוג קולגן באופן סלקטיבי ניתן. בדרך כלל, keratinocytes נמצאים בקשר עם קרום המרתף אבל לא עם מסוג קולגן. עם זאת, במהלך ריפוי הפצע, keratinocytes לעבור רקמת חיבור עורי, להתרבות, לרפא את הפצע.10.
לאחרונה, אנחנו הראו כי ריכוז סידן חוץ-תאית חשוב עבור הפצת תקין שורת תאים באמצעות מערכת התרבות של הטופס fibril מסוג קולגן מחקה את רקמת חיבור עורי11. כאשר הקו תא תקין FEPE1L-8 היה תרבותי של הטופס fibril מסוג קולגן, צורת התאים היה עגול, proliferations שלהם היו עצר של ריכוז סידן חוץ-תאית μM 3011. כאשר ריכוז הסידן הוגדל ל 1.8 מ”מ, גדילת התאים היה התאושש11. התאים גדל תחת שני ריכוזי סידן (30 μM ו 1.8 מ”מ) כאשר תרבותי טופס שאינם סיבי11, ואילו הם היו רגישים יותר ריכוז הסידן אקסוגני כאשר תרבותי בטופס fibril. FEPE1L-8 נוצר באמצעות תרביות תאים עם וירוס הפפילומה סוג 16 הפיכת הגנים E6, E7 מן האנושי קרצינומה בצוואר הרחם, שאינם tumorigenic, לעכב את התפשטות ללא הגבלה עם פוטנציאל כמו נורמלי keratinocytes מוגבלת בידול 12,13. FEPE1L-8 תאים יכול להישמר באמצעות סוגים מסוימים של מדיום מסוים תקין, כולל סוג K110-II עם תוספת מוספים K-1 (K110)6. כאן, אנו מתארים פרוטוקול תרבות של הקו תא אנושי תקין-שאינו-סיבית, צורות fibril מסוג קולגן.
כמה רכיבים ECM, כולל מסוג קולגן, טופס תלת ממדי מבני ויוו1. Culturing על כזה תלת ממדי, ג’ל המצע מספק יותר מצבים פיזיולוגיים vitr בo מאשר על משטח דו מימדי פלסטיק1,2,3,4. פרוטוקולים רבים בנוגע לשיטת תרבות ג’ל דווחו, כגון שימוש מסוג קולגן1,2,3,4,6,7, 11, הסוג הרביעי קולגן14,15Matrigel16. סוג הקולגן הוא חומר מוגדרים היטב והשימוש בהם נפוץ בשל שפע קלות הטיפול. התכונות של סוג מטוהרים אני קולגן תלוי בבעלי חיים מינים, גיל, טיהור שיטות5,17. סוג הקולגן יטוהר באמצעות חומצה אצטית ו/או פרוטאזות, כגון פפסין, פפאין ו proctase5,17. חומצה-מסיסים קולגן שומרת על telopeptides אמינו קולגן פרוטאז מסיסים הם cleaved אמינו-telopeptides5,17. אורך שמורות אמינו-telopeptides תלוי בסוג של פרוטאזות, ואת הנוכחות של telopeptides משפיע על מורפולוגיה fibril ג’ל חוזק5,17. צמיגות של הסיבים מסיסים חומצה קולגן הוא גדול יותר מזה של collagens שטופלו פרוטאז17. במחקר זה, השתמשנו חומצה-מסיסים שור מסוג קולגן. קולגן פפסין-solubilized יכול לשמש גם בפרוטוקול תרבות זו ג’ל ‘; אולם, הכוח ג’ל הוא חלש יותר17. הבדלים אלה חומרים יכולים לגרום הבדלים התנהגותיים התא, אך הם כיום אינם מובנים היטב.
פרוטוקול תרבות ג’ל המתוארים במחקר זה היא פשוטה מאוד. בשינויים רבים בשיטה זו דווחו. שינוי אפשרי אחד לתרבות של keratinocytes היא לחקות את קרום המרתף. ג’לים קולגן סוג IV ייתכן שעדיף לשמור על מבנה דמוי קרום המרתף המצע חוץ גופית15,18. עם זאת, תקופת הדגירה ארוכה נדרש על פי סוג IV קולגן ג’לים14,15,18. במקום זאת, ערבוב קולגן סוג IV עם מסוג קולגן ג’לים יכול לייצר תרבות הרומן מצעים (מסוג I / סוג IV קולגן היברידית ג’לים)19. ג’לים היברידית אלה הן קל לטפל, דרוש זמן קצר עבור gelation, תשואה יותר תנאים כמו קרום המרתף keratinocytes. על סוג / סוג IV קולגן היברידית ג’ל, keratinocytes לשרוד, יוצרים מושבות, זירוז התמיינות סופנית19. שיטה זו היברידית כולל מיכלים.
באמצעות התרבות בג’ל מסוג קולגן משפיע על תאים סרטניים. של הטופס fibril מסוג קולגן, Akt ההפעלה ואת הצמיחה של קאקו-2 תאים (קו תא קולון סרטן) הם מודחקים7. בנוסף, הצמיחה של תאים מלנומה אנושיים (M24met) על גבי טופס fibril נעצר בקו ה G1/S במחסום20. יתר על כן, רמות גבוהות במידה ניכרת של מינים חמצן תגובתי הם נצפו preadipocytes מאתר 3T3-L1 תרבותי בטופס fibril. יתר על כן, התפשטות תאים והעברה הם גירוי בכיוונים מנוגדים על ידי אי-סיבית, צורות fibril מסוג קולגן21.
The authors have nothing to disclose.
אנו מודים על ד ר ק’! סגיקוצ’י (מכון למחקר חלבון, באוניברסיטת אוסקה), ד ר מ’ יאמאדה (מכון למחקר חלבון, באוניברסיטת אוסקה), ד ר טי Ikejima (סין-יפן מחקר מכון הרפואה, מדעי הרוקחות, מכללת Wuya חדשנות, שניאנג התרופות האוניברסיטה) ו ט הייאשי (סין-יפן מחקר מכון הרפואה, מדעי הרוקחות, מכללת Wuya של חדשנות, שניאנג התרופות האוניברסיטה) עבור הערות מועילות.
Albumin, from bovine serum (BSA) | Merck KGaA | A4503 | |
1 % BSA | Merck KGaA | A4503 | Dissolve 1 g of BSA powder in 100 mL of PBS (-) and filtrate |
Cell Counting Kit-8 | Dojindo Molecular Technologies, Inc. | 347-07621 | tetrazolium salt, 2-(2-methoxy-4-nitrophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-(2,4-disulfophenyl)-2H tetrazolium, monosodium salt (WST-8) |
Collagen type I (Acid soluble collgen) | Nippi Inc. | ASC-1-100-20 | from bovine (any other species available, concentration is 3.0 mg/mL |
disposable membrane filter unit DISMIC cellulose acetate | ADVANTEC Co., LTD. | 25CS020AS | 0.2 µm pore size |
human keratinocyte line cell FEPE1L-8 | Donated Dr.W.G. Carter (Fred Hutchinson Cancer Research Center, Seattle, WA) | ||
K-1 | Kyokuto Seiyaku Inc. | 28204 | additive supplement with 500 mg of BSA, 500 mg of bovine pituitarybody extracts, 2.5 mg of insulin, 0.05 µg of h-EGF and 5 mg of heparin |
K110 Type-II medium | Kyokuto Seiyaku Inc. | 28204 | keratinocyte basal culture medium |
K110 Type-II medium with K-1 and Penicillin-Streptomycin (K110) | Kyokuto Seiyaku Inc. | 28204 | Add 5 mL of Penicillin-Streptomycin and 10 mL of additive supplement (K-1) in 500 mL of K110 type-II keratinocyte basal culture medium |
PBS (-) | Merck KGaA | P-5368 | Dissolve 1 pouch of PBS (-) powder in 1000 mL of deionized water and filtrate |
10x PBS (-) | Merck KGaA | P-5368 | Dissolve 1 pouch of PBS (-) powder in 100 mL of deionized water and filtrate |
Penicillin-Streptomycin | MP Biomedicals, LLC | 1670049 | 10000 units/mL of penisillin G and 10,000μg/mL of streptmycin sulfate in physiological saline |
Phosphate bufferred saline BioPerformance CertiCertified, pH 7.4 | Merck KGaA | P-5368-10 pack | |
Trypsin from porcine pancreas | Merck KGaA | T4799 | |
0.05 % trypsin | Merck KGaA | T4799 | Dissolve 0.25 g of trypsin and 0.186 g of EDTA.2Na in 500 mL of PBS (-) and filtrate |
Trypsin inhibitor from soybean | FUJIFILM Wako Pure Chemical corporation | 202-20123 | |
Trypsin inhibitor | FUJIFILM Wako Pure Chemical corporation | 202-20123 | Dissolve 50 mg of trypsin inhibitor and 500 mg of BSA in 500 mL of PBS (-) and filtrate |