Nous présentons ici un protocole pour la préparation de deux formes différentes de substrats de culture utilisant la collagène de type I. Selon comment le collagène est géré, les molécules de collagène maintiennent forme à deux dimensions, non fibreux ou remonter en trois dimensions, forme de fibrilles. Sur la prolifération des cellules de type I collagène est considérablement affectée par la formation de fibrilles.
J’ai du collagène type, utile comme un substrat pour la culture cellulaire, existe sous deux formes : la forme à deux dimensions, non fibreux et en trois dimensions, forme de fibrilles. Les deux formes peuvent être préparés avec le même collagène de type I. En général, la forme non fibreux favorise la prolifération et l’adhérence cellulaire. La forme de fibrilles (gels) fournit des conditions physiologiques plus dans de nombreux types de cellules ; gel de culture est donc utile pour l’examen des comportements physiologiques des cellules, telles que l’efficacité du médicament.
Les chercheurs peuvent sélectionner le formulaire approprié en fonction de l’objectif de son utilisation. Par exemple, dans le cas des kératinocytes, culture sur gel a servi comme un modèle de cicatrisation. FEPE1L-8, une lignée de cellules kératinocytes cultivés sur la forme non fibreux de type j’ai collagène, favoriser l’adhérence de la cellule. Notamment, la prolifération des kératinocytes est plus lente sur la forme de fibrilles que la forme non fibreux. Protocoles pour la préparation du collagène de type I pour culture cellulaire sont simples et ont de vastes applications selon les besoins expérimentaux.
Les tissus conjonctif interstitiels comprend trois dimensions réseau de protéines de composition hétérogène, principalement composés de type I de fibrilles de collagène1. Fibrilles de collagène jouent un rôle clé comme un échafaudage pour cellules1,2,3 et d’interagissent avec les autres protéines de la matrice extracellulaire (ECM)3. In vitro, différentes formes de type j’ai collagène peut servir de substrats pour la culture cellulaire selon la manipulation méthode1,2,3,4. Dans des conditions acides, de type I collagène maintient la forme non fibreux5. Revêtement de la surface des récipients de culture avec la forme non fibreux favorise cell adhesion et la prolifération de6,7. Au pH physiologique et de la température, les molécules de collagène de type I remonter en fibrilles qui forment des gels possédant une structure tridimensionnelle1,2,3,4, 5,6,7,8. Il y a plusieurs importantes différences entre les fibrilles et formes non fibreux de type j’ai collagène, y compris la matrice rigidité et l’efficacité de la reconstruction des composantes d’ECM par les cellules au cours de la culture1. Matrice raideur est un des facteurs réglementaires plus étudiées de cell culture1, 9. Cependant, les interactions complexes entre les substrats et les cellules restent à préciser. Pour examiner les interactions complexes entre les cellules et les facteurs environnementaux, un système simple est utile. Comparaison du comportement cellulaire sur les deux formes différentes de collagène peut aider à simplifier l’effet des facteurs environnementaux. Selon le but de leur utilisation, les différentes formes de type j’ai collagène peut être sélectivement utilisé. Normalement, les kératinocytes sont en contact avec la membrane basale, mais pas avec du collagène type I. Cependant, au cours de la cicatrisation, les kératinocytes se déplacent vers le tissu conjonctif dermique, prolifèrent et guérir la plaie10.
Récemment, nous avons démontré que la concentration de calcium extracellulaire est importante pour la prolifération des kératinocytes de cellules en utilisant le système de culture sur la forme de fibrilles de collagène imitant le tissu conjonctif cutané11de type I. Lorsque la lignée de cellules kératinocytes FEPE1L-8 a été cultivée sur la forme de fibrilles de collagène de type I, la forme des cellules est ronde et leurs proliférations ont été arrêtées à une concentration de calcium extracellulaire de 30 μM11. Lorsque la concentration de calcium a été augmentée à 1,8 mM, croissance cellulaire a été récupéré11. Les cellules a grandi sous les deux concentrations de calcium (30 μM et 1,8 mM) lorsqu’il est cultivé sur le formulaire non fibreux11, alors qu’elles étaient plus sensibles à la concentration de calcium exogènes lorsqu’il est cultivé sur la forme de fibrilles. FEPE1L-8 a été généré par le biais de transfection avec les papillomavirus type 16 transformation gènes E6 et E7 de carcinome cervical humain, non-tumorigènes, inhiber la prolifération illimitée avec différenciation limitée potentielle comme les kératinocytes normaux 12,,13. FEPE1L-8 cellules peuvent être maintenues à l’aide de certains types de support des kératinocytes, y compris K110 Type II avec additif supplément K-1 (K110)6. Ici, les auteurs décrivent le protocole de culture d’une lignée cellulaire des kératinocytes humains sur la non fibreux et formes de fibrilles de collagène de type I.
Certains composants de l’ECM, y compris collagène de type I, forme tridimensionnelle structures in vivo1. Culture sur ces trois dimensions, gel de substrat fournit des conditions physiologiques plus vitro que sur une surface à deux dimensions, en plastique,1,2,3,4. Nombreux protocoles concernant la méthode de culture de gel ont été signalés, comme l’utilisation de collagène1,2,3,4,6,7, de type I 11, collagène de type IV14,15et16de la Matrigel. J’ai taper le collagène est un matériau bien défini et largement utilisé en raison de son abondance et de la facilité de manipulation. Les caractéristiques de type purifié je collagène dépendent de l’animal espèces, l’âge et purification méthodes5,17. J’ai tapez collagène peut être purifiée à l’aide d’acide acétique ou protéases, telles que la pepsine, papaïne et proctase5,17. Collagène soluble dans l’acide soutient amino-télopeptides et collagène soluble-protéase sont clivés amino-télopeptides5,17. La longueur réservée des amino-télopeptides dépend du type de protéases, et la présence des télopeptides affecte la morphologie des fibrilles et gel force5,17. La viscosité des fibrilles de collagène acido-soluble est supérieure à celle des collagènes imprégnées de protéase17. Dans cette étude, nous avons utilisé acido-soluble bovine collagène de type I. Pepsine solubilisée collagène peut également être utilisé dans le présent protocole de culture de gel ; Cependant, la force de gel est plus faible17. Ces différences de matériaux peuvent entraîner des différences de comportement cellulaire, mais ils ne sont actuellement pas bien compris.
Le protocole de culture gel décrit dans cette étude est très simple. Beaucoup de modifications de cette méthode ont été signalés. Une seule modification possible pour la culture de kératinocytes consiste à mimer la membrane basale. Gels de collagène de type IV peuvent être préférable de garder une structure de la membrane basale comme substrat in vitro15,18. Cependant, une longue période d’incubation est nécessaire pour la préparation de type IV collagène gels14,15,18. Au lieu de cela, mélange de collagène de type IV avec j’ai tapez gels collagène peut produire des substrats de culture roman (de type I / type IV collagène hybride gels)19. Ces gels hybrides sont faciles à manipuler, nécessitent un peu de temps pour la gélification et le rendement plus conditions de membrane basale des kératinocytes. Suite de type I / type IV collagène hybride gels, kératinocytes survivent, forment des colonies et induisent la différenciation terminale19. Cette méthode hybride a de multiples applications.
À l’aide de la culture sur-gel de type I collagène affecte les cellules cancéreuses. Sur la forme de fibrilles de collagène de type I, l’activation d’Akt et la croissance des cellules Caco-2 (une lignée de cellules cancéreuses du colon) sont supprimés7. En outre, la croissance des cellules de mélanome humain (M24met) sur la forme de fibrilles est arrêtée au point de contrôle G1/S20. En outre, des niveaux nettement accrues d’espèces oxygénées réactives sont observées chez murine 3 t 3-L1 adipocytes cultivées sur la forme de fibrilles. En outre, migration et prolifération des cellules sont stimulées dans des directions opposées par le non fibreux et formes de fibrilles de collagène21de type I.
The authors have nothing to disclose.
Nous sommes reconnaissants à m. K. Sekiguchi (Institut de recherche de la protéine, Université d’Osaka), Dr. M. Yamada (Institut de recherche de la protéine, Université d’Osaka), Dr T. Ikejima (Chine-Japon recherche Institut de médecine et Sciences pharmaceutiques, Wuya College of Innovation, Université pharmaceutique de Shenyang) et T. Hayashi (China-Japan Research Institute of Medical et Sciences pharmaceutiques, Wuya College of Innovation, Université pharmaceutique de Shenyang) des commentaires utiles.
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 |