Hier presenteren we een protocol voor de voorbereiding van twee verschillende vormen van cultuur substraten met behulp van controletype I collageen. Afhankelijk van hoe collageen wordt afgehandeld, collageen moleculen onderhouden twee-dimensionale, niet-vezelig vorm of Monteer in driedimensionale, fibril formulier. Celproliferatie op typ ik collageen wordt drastisch beïnvloed door de vorming van de fibril.
Controletype I collageen, nuttig als een substraat voor de cultuur van de cel, bestaat in twee vormen: de vorm van twee-dimensionale, niet-vezelig en driedimensionale, fibril vorm. Beide formulieren kunnen bereid worden met hetzelfde type I collageen. In het algemeen, bevordert de niet-vezelig vorm cel adhesie en proliferatie. De fibril vorm (gels) biedt meer fysiologische omstandigheden in vele soorten cellen; gel cultuur is dus nuttig voor de behandeling van fysiologische gedrag van cellen, zoals drug werkzaamheid.
Onderzoekers kunnen selecteren van de juiste vorm volgens het doel van het gebruik ervan. Bijvoorbeeld in het geval van keratinocyten, is op-gel cultuur gebruikt als een wond genezing model. FEPE1L-8, een cellijn Keratinocyt gekweekt op het niet-vezelig formulier van type I collageen, cel adhesie te bevorderen. Keratinocyt proliferatie is met name langzamer op het fibril-formulier dan de niet-vezelig vorm. Protocollen voor de bereiding van type I collageen voor cultuur van de cel zijn eenvoudige en brede toepassingen afhankelijk van de experimentele behoeften.
Interstitiële bindweefsels bestaat uit een driedimensionale eiwit Zitschalen van heterogene samenstelling, voornamelijk samengesteld uit type I collageen fibrillen1. Collageen fibrillen spelen een belangrijke rol als een steiger voor cellen1,2,3 en interactie met andere extracellulaire matrix (ECM) eiwitten3. In vitro, verschillende vormen van controletype I collageen kan worden gebruikt als substraten voor de cultuur van de cel afhankelijk van de behandeling methode1,,2,,3,4. Typ onder zure omstandigheden, ik collageen onderhoudt de niet-vezelig formulier5. Coating het oppervlak van cultuur gerechten met de niet-vezelig vorm bevordert cel adhesie en proliferatie6,7. Bij fysiologische pH en temperatuur, typ ik collageen moleculen herassembleren in fibrillen die vormen gels bezitten een driedimensionale structuur1,2,3,4, 5,6,7,8. Er zijn verscheidene belangrijke verschillen tussen de fibril en niet-vezelig vormen van type I collageen, met inbegrip van matrix stijfheid en de efficiëntie van de wederopbouw van ECM componenten door de cellen tijdens de cultuur1. Stijfheid van de matrix is één van de meest bestudeerde regelgevende factoren van1, 9van de cultuur van de cel. De complexe interacties tussen substraten en cellen moeten echter nog worden verduidelijkt. Om de complexe interacties tussen cellen en milieufactoren te onderzoeken, is een eenvoudig systeem handig. Vergelijking van het gedrag van de cellulaire op de twee verschillende vormen van collageen kan bijdragen tot vereenvoudiging van het effect van milieufactoren. Afhankelijk van het doel van hun gebruik, de verschillende vormen van type I kan collageen worden selectief gebruikt. Normaal gesproken keratinocyten zijn in contact met het membraan van de kelder, maar niet met type I collageen. Echter tijdens de wondgenezing, keratinocyten verplaatsen naar de dermale bindweefsel, vermenigvuldigen, en genezen van de wond10.
Onlangs, we aangetoond dat de concentratie van de extracellulaire calcium belangrijk voor de verspreiding van Keratinocyt is lijn cellen met behulp van het systeem van de cultuur op de fibril vorm van controletype I collageen, het nabootsen van de dermale bindweefsel11. Toen de Keratinocyt cellijn FEPE1L-8 werd gekweekt op het formulier fibril van type I collageen, de vorm van de cellen was ronde en hun proliferations werden tegengehouden bij een concentratie van de extracellulaire calcium van 30 μM11. De concentratie van calcium werd verhoogd tot 1,8 mM, toen celgroei herstelde11. De cellen groeide onder beide concentraties van de calcium (30 μM en 1,8 mM) wanneer gekweekt op de niet-vezelig formulier11, terwijl ze gevoeliger zijn voor de concentratie van de exogene calcium wanneer gekweekt op het formulier fibril. FEPE1L-8 werd gegenereerd door middel van transfectie met het papillomavirus type 16 transformerende genen E6 en E7 van menselijke cervicale carcinoom, niet-tumorigene, remmen onbeperkt proliferatie met beperkte differentiatie potentiële zoals normale keratinocyten 12,,13. FEPE1L-8 cellen kunnen worden gehandhaafd door het gebruik van bepaalde soorten Keratinocyt specifieke medium, met inbegrip van K110 Type-II met additieve supplement K-1 (K110)6. Hier beschrijven we het protocol van de cultuur van de menselijke Keratinocyt cellijn op de niet-vezelig en fibril vormen van controletype I collageen.
Sommige ECM-componenten, met inbegrip van type I collageen, formulier driedimensionale structuren in vivo1. Kweken op dergelijke een driedimensionale, gel substraat biedt meer fysiologische omstandigheden in vitro dan op een twee-dimensionale, kunststof oppervlak1,2,3,4. Talrijke protocollen met betrekking tot de methode van de cultuur van de gel zijn gemeld, zoals het gebruik van type I collageen1,2,3,4,6,7, 11, type IV collageen14,15pt16van de Matrigel. Controletype I collageen is een welomschreven en gebruikte materiaal vanwege de overvloed en gebruiksgemak. De functies van gezuiverde type I collageen is afhankelijk van de dierlijke soorten, leeftijd en zuivering methoden5,17. Controletype I collageen gezuiverd kan worden met behulp van azijnzuur en/of proteasen, zoals pepsine, papaïne en proctase5,17. In zuur oplosbaar collageen onderhoudt amino-telopeptides en protease-oplosbare collageen zijn gekloofd amino-telopeptides5,17. De gereserveerde lengte van amino-telopeptides hangt af van het soort proteasen, en de aanwezigheid van telopeptides beïnvloedt fibril morfologie en gel sterkte5,17. De viscositeit van zuur oplosbaar collageen fibrillen is groter dan die van protease-behandeld collagens17. In deze studie, gebruikten we in zuur oplosbaar runderen controletype I collageen. Pepsine-ontbindend collageen kan ook worden gebruikt in dit gel cultuur protocol; de kracht van de gel is echter zwakker17. Deze verschillen in materialen veroorzaken cel gedrags verschillen, maar ze zijn momenteel niet goed begrepen.
Het gel cultuur protocol beschreven in deze studie is zeer eenvoudig. Veel wijzigingen van deze methode zijn gemeld. Een eventuele wijziging van de cultuur van keratinocyten is om na te bootsen de kelder-membraan. Type IV collageen gels wellicht beter om te houden van de structuur van een kelder membraan-achtige substraat in vitro15,18. Een lange incubatietijd is echter vereist voor de bereiding van type IV collageen gels14,15,18. In plaats daarvan, het mengen van type IV collageen met controletype I collageen gels kunnen produceren roman cultuur substraten (typ ik / type IV collageen hybride gels)19. Deze hybride gels zijn gemakkelijk te verwerken, vereisen een korte tijd voor gelering, en meer kelder membraan-achtige voorwaarden keratinocyten opleveren. Op typ ik / type IV collageen hybride gels, keratinocyten overleven, vormen van kolonies, en veroorzaken terminal differentiatie19. Deze hybride methode heeft veelzijdige toepassingen.
Met behulp van de op-gel cultuur controletype I collageen is van invloed op kankercellen. Op het formulier fibril van type I collageen, Akt activering en groei van Caco-2 cellen (de cellijn van een dikke darm-kanker) zijn onderdrukt7. Daarnaast wordt de groei van menselijke melanoom cellen (M24met) op het fibril-formulier bij de G1/S checkpoint20gearresteerd. Bovendien zijn aanzienlijk verhoogde niveaus van reactieve zuurstof soorten waargenomen in lymfkliertest 3T3-L1 preadipocytes gekweekt op het formulier fibril. Anderzijds celproliferatie en -migratie worden gestimuleerd in tegengestelde richtingen door de niet-vezelig en fibril vormen van controletype I collageen21.
The authors have nothing to disclose.
Wij zijn dankbaar aan Dr. K. Sekiguchi (Instituut voor eiwit Research, Osaka University), Dr. M. Yamada (Instituut voor eiwit Research, Osaka University), Dr. T. Ikejima (China-Japan onderzoek instituut van medische en farmaceutische wetenschappen, Wuya College van Innovatie, Shenyang farmaceutische Universiteit) en T. Hayashi (China-Japan onderzoek instituut van medische en farmaceutische wetenschappen, Wuya College van innovatie, Shenyang farmaceutische Universiteit) voor nuttige opmerkingen.
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 |