Здесь мы представляем протокол для подготовки двух различных форм культуры субстратов использования типа коллагена. В зависимости от того, как обрабатывается коллагена молекул коллагена поддерживать двухмерный, неволокнистые формы или соберите в трехмерном, волосики форму. Пролиферация клеток на типа коллаген резко пострадавших от формирования волосики.
Тип I коллаген, полезные как субстрат для клеточной культуры, существует в двух формах: двухмерный, неволокнистые формы и объемно, волосики. Обе формы может быть подготовлен с той же типа коллагена. В общем неволокнистые форма способствует клеточной адгезии и распространения. Волосики форма (гели) обеспечивает более физиологических условиях во многих типах клеток; Таким образом культура гель является полезным для изучения физиологических поведение клеток, таких как эффективность препарата.
Исследователи могут выбрать подходящую форму согласно цели его использования. Например в случае кератиноцитов, использовалась на гель культуры как ранозаживляющее модель. FEPE1L-8, линии клеток кератиноцитов культивированный неволокнистые форму типа я коллагена, способствуют клеточной адгезии. В частности кератиноцитов распространение в форме фибриллярных медленнее неволокнистые формы. Протоколы для подготовки я коллагена для тип культуры клеток просты и имеют широкое применение в зависимости от потребностей в экспериментальной.
Интерстициальный соединительной ткани составляют трехмерной белка сеть разнородных композиции, в основном состоят из типа я фибрилл коллагена1. Фибрилл коллагена играют ключевую роль в качестве лески для клетки1,2,3 и взаимодействовать с другими белков внеклеточного матрикса (ECM)3. В пробирке, различные формы типа коллаген может использоваться как субстраты для культуры клеток в зависимости от обработки метода1,2,3,4. В кислых условиях, тип I коллаген поддерживает неволокнистые форма5. Покрытие поверхности культуры блюд с неволокнистые форма способствует ячейки адгезии и распространения6,7. В физиологических рН и температуры, типа молекул коллагена собрать в фибрилл, которые формируют гели, обладая трехмерной структуры1,2,3,4, 56,,,78. Существует несколько важных различий между волосики и неволокнистые форм типа я коллагена, включая матрицы жесткости и эффективность восстановления компонентов ECM клеток во время культуры1. Матрицы жесткости является одним из наиболее изученных регулирования факторов культуры клеток в1, 9. Однако сложных взаимодействий между субстратов и клетки еще предстоит уточнить. Для изучения сложного взаимодействия между клетками и экологические факторы, простая система является полезным. Сравнение клеточного поведения на двух различных форм коллагена может помочь упростить влияние экологических факторов. В зависимости от цели их использования, различные формы типа я коллагена может использоваться выборочно. Как правило кератиноциты находятся в контакте с базальной мембраны, но не с типа я коллагена. Однако во время заживления ран, кератиноциты переместить в кожных соединительной ткани, размножаться и залечить раны10.
Недавно, мы показали, что концентрации внеклеточного кальция имеет важное значение для распространения кератиноцитов линии клетки с помощью системы культуры на форме фибриллярных типа коллагена, имитируя кожный соединительной ткани11. Когда линии клеток кератиноцитов, FEPE1L-8 был культивированный на форме фибриллярных типа я коллагена, форма клеток была круглой и их разрастания были остановлены на концентрации внеклеточного кальция 30 мкм11. Когда концентрация кальция было увеличено до 1,8 мм, клеточный рост был восстановленные11. Клетки рос под обе концентрации кальция (30 мкм и 1,8 мм) при культивированный неволокнистые форму11, в то время как они были более чувствительны к концентрации экзогенных кальция при культивировали в форме волосики. FEPE1L-8 был создан через трансфекции с вирусом папилломы тип 16 преобразование генов E6 и E7 от человека рак шейки матки, опухолеобразования, подавляют неограниченное распространение с ограниченным дифференциация потенциал как нормальные кератиноцитов 12,13. FEPE1L-8 клеток может поддерживаться с помощью некоторых видов конкретных средний кератиноцитов, включая K110 тип-II с добавкой дополнение K-1 (K110)6. Здесь мы описываем протокол культуры человека кератиноцитов клеточной линии на неволокнистые и фибриллярных форм типа коллагена.
Некоторые компоненты ECM, включая тип I коллаген, формы трехмерных структур в естественных условиях1. Культивирование на такой трехмерный, субстрат гель обеспечивает более физиологических условиях в vitro чем на двухмерный, пластиковые поверхности1,2,3,4. Поступили многочисленные протоколы относительно метода культуры гель, например с помощью типа коллагена1,2,3,4,6,7, 11, тип IV коллаген14,15и16Matrigel. Тип I Коллаген является четко определенной и широко используется материал из-за его изобилия и простотой в обращении. Особенности очищенный типа я коллагена зависит от животных видов, возраст и очистки методы5,17. Тип I коллагена могут быть очищены с помощью уксусной кислоты или протеаз, например пепсин, папаин и proctase5,17. Кислотно растворимых коллагена утверждает, что амино telopeptides и протеаз растворимый коллаген, рассеченного амино telopeptides5,17. Защищены длина амино telopeptides зависит от типа протеаз, и присутствие telopeptides влияет на морфологию волосики и гель прочности5,17. Вязкость фибрилл коллагена кислотно растворимых больше, чем лечить протеазы коллагены17. В этом исследовании, мы использовали кислотно растворимых бычьего типа коллагена. Коллаген, пепсин солюбилизирован может также использоваться в настоящем Протоколе гель культуры; Однако прочность геля-слабее17. Эти различия в материалах может вызвать поведенческие различия клетки, но они в настоящее время не вполне понятны.
Протокол культуры гель, описанный в настоящем исследовании является очень простой. Было зарегистрировано много модификаций этого метода. Один из возможных изменений для культуры кератиноцитов заключается в том, чтобы имитировать базальной мембраны. Тип IV коллагеновые гели могут быть лучше сохранить структуру базальной мембраны как субстрат в vitro15,18. Однако длительный инкубационный период необходим для подготовки типа IV коллагеновые гели14,15,18. Вместо этого, смешивания коллаген типа IV, с I типа коллагеновые гели могут производить Роман культуры субстратов (тип I / тип IV коллагена гибридные гели)19. Эти гибридные гели легко обрабатывать, требуется некоторое время для гелеобразования и принести больше базальной мембраны как условия для кератиноцитов. На тип I / тип IV коллагена гибридные гели, кератиноциты выжить, формируют колонии и побудить терминала дифференциация19. Этот метод гибрид имеет универсальность применения.
Культура-гель с использованием типа коллаген влияет на раковые клетки. На форме фибриллярных типа коллаген, Akt активации и рост клеток Caco-2 (линия клетки рака толстой кишки), подавленные7. Кроме того рост человека меланомы клеток (M24met) в форме фибриллярных арестован на G1/S контрольно-пропускного пункта20. Кроме того заметно повысить уровень реактивнооксигенных видов наблюдаются в мышиных 3T3-L1 preadipocytes культивировали в форме волосики. Кроме того пролиферации и миграции стимулируются в противоположных направлениях неволокнистые и фибриллярных форм типа коллаген21.
The authors have nothing to disclose.
Мы благодарны доктор K. Секигучи (Институт исследований белков, Осакский университет), д-р м. Ямада (Институт исследований белков, Осакский университет), д-р T. Ikejima (Китай-Япония исследовательский институт медицинских и фармацевтических наук, колледж Wuya Инновации, Шэньян фармацевтический университет) и т. Хаяси (Китай-Япония исследовательский институт медицинских и фармацевтических наук, колледж Wuya инноваций, Шэньян фармацевтический университет) за полезные замечания.
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 |