נדגים שיטה לבניית אסיפה מבוססת על תא בודד (3D) תלת-ממדי ללא לגרדום מלאכותי.
רפואה רגנרטיבית ו הנדסת רקמות מציעים מספר יתרונות לטיפול של מחלות עיקשות, מספר מחקרים הראו את החשיבות של תלת-ממדי (3D) הרכבות הסלולר בתחומים אלה. פיגומים מלאכותי שימשו לעיתים קרובות כדי לבנות הרכבות סלולרית תלת-ממד. אולם, פיגומים נהגו לבנות הרכבות הסלולר לפעמים רעילים, עשויים לשנות את המאפיינים של התאים. לכן, זה יהיה מועיל להקים שיטה רעיל להקלה על קשר תא-תא. במאמר זה, נסקור שיטה לבניית הרכבות הסלולר יציבה באמצעות מלקחיים אופטיים עם לתוספי. אחד היתרונות של שיטה זו הוא כי היא מקימה קשר יציב-לתא בתוך דקות ספורות. שיטה חדשה מאפשרת הבנייה של הרכבות הסלולר 3D פולימר הידרופילית טבעי, צפוי להיות שימושי עבור בניית הדור הבא הרכבות תא בודד 3D בתחומים של רפואה רגנרטיבית, הנדסת רקמות.
בעוד ברקמות אנושיות מורכבים מספר מכלולים של תאים שיכולים לסייע לך לשמור על הומאוסטזיס של הגוף, תאים בודדים בכוחות עצמם גם לשחק תפקידים חשובים באמצעות אינטראקציה לתא. לכן, חשוב להבהיר כיצד תאים בודדים יכול להיות מגורה על ידי אותות חיצוניים וכיצד הם להעביר אותות כאלה אחרים תאים חסיד. למטרה זו, הוקמו מספר שיטות להקמת מבוססת על תא בודד את תלת-ממדי הרכבות (3D)1,2,3,4,5,6 7, ,8. עם זאת, החומרים בהם נעשה שימוש כדי לבנות הרכבות הסלולר עדיין ניתן לשפר. לדוגמה, ג’לים סינתטי, פולימרים כולל פוליאתילן גליקול (PEG) בעלי מאפיינים physicochemical כימיים מסוימים, עלולה להשפיע על התאים היעד (למשל, רעילות).
לאחרונה דיווחנו מערכת הרומן שיכול ליצור אסיפה 3D מבוססת על תא בודד של תאים באמצעות לתוספי (דקס) על-ידי יצירת קשר יציב תא תא9. אנחנו נחשבים כי טכנולוגיה זו יכול להיות שימושי במספר שדות מחקר, כולל רפואה רגנרטיבית ו אפילו וביולוגיה של סרטן. בדו ח זה, אנו מתארים איך לתפעל תאים בודדים ולבנות תלת-ממדי (3D) הרכבות הסלולר בנוכחות שונים הידרופילית ובמקרו-מולקולות ביולוגיות לרבות דקס לגרדום מלאכותי.
המחקר הנוכחי מראה יישום בטון שלנו9,האחרונות דוחות11 על השימוש של פולימרים מסיסים לבנייה של הרכבות בתא יחיד תלת-ממד. הרכבות כזה stably נוצרים הפתרון בכמות גדולה כאשר הוא עד 10 מספר התאים, יכולים להיות מוחזקים על ידי קרן לייזר בודד. הרכבות לזרז על משטח זכוכית, כאשר ישנם יותר מ- 10 תאים. למרות הניסויים הם עדיין בשלב הפרימיטיבי, אנו מצפים כי המתודולוגיה רומן יכול להיות כלי רב עוצמה עבור הבנייה של מכלולים תא בודד 3D הדור הבא, אשר הכרחית להתקדמות בתחומים של ביולוגיה של התא, רפואה רגנרטיבית.
בפתרון המכיל פולימר לא, תאים להדוף את אחד את השני בשל אלקטרוסטטית חדירה והדיפ ה הנובעים משטח הטעינה, הכוח סלידה הידרציה, אפקט דחיה glycocalyx ו גליות ממברנה. שלנו מחקר קודם הראה כי זוגות התא יכול להיות יציבה במשך זמן רב כאשר התאים מטופלים עם פג. וחשוב מכך, התעבורה מוצלחת של זוג תא לאזור ללא פג, לאחר התאים הוחזקו במתקן קשר למשך 5 דקות בפג, עולה כי נשמר קשר סלולרי בצורה יציבה. זה טוב מוסבר במונחים של השפעה דלדול11, ומחילה בעצם באותו המנגנון ההרכבות הסלולר שנוצר באמצעות דקס9. התוצאות הנוכחיות שלנו מראים כי סוגים אחרים של מקרומולקולות טבעי גם יכול לשמש כדי לבנות יציב הרכבות סלולרית תלת-ממד.
למשלוח מהיר של תאים, חשוב הריכוז של פולימר. באופן כללי, צמיגות של הפתרון מגדילה באופן דרסטי הפולימר הוא נמס מעל הריכוז חפיפה. בתנאים האלה, קשה לתמרן תאים באמצעות מלקחיים אופטיים. לפיכך, הניסוי צריכה להתבצע מתחת הריכוז חפיפה. פתרון דקס, ריכוז חפיפה היא ca. 50 מ”ג/מ”ל (צמיגות קינטי הוא 5.5 מ מ2/s). כפי שמוצג הפניה למעורר 9, אסיפה הסלולר יציב נצפתה כאשר הריכוז של דקס היה 10 מ”ג/מ”ל עד 40 מ”ג/מ”ל. תוצאה זו עולה כי השפעת המחסור הוא גדול מספיק לשמור על קשר יציב תאים תאים גם כאשר הריכוז דקס הוא נמוך יותר מאשר הריכוז חפיפה. הוכח, כי התוספת של דקס אינה משפיעה על יכולת הקיום של התא עד 40 מ”ג/מ”ל 9.
הקמת שיטה לבנייה של הרכבות סלולרית תלת-ממד חשוב בתחום של רפואה רגנרטיבית, מאז מחקה של ויוו microenvironment תאית על ידי מבנה תאים בודדים יכולים להקל רקמת תאי גזע-derived צורה. עד כה השתמשנו בפרוטוקול הנוכחי כדי לבנות הרכבות הסלולר באמצעות תאים Neuro2A9 בנוסף NMuMG תאים. אנו מקווים ליצור מתודולוגיה ניסיוני עבור בניית 3D הסלולר מכלולים של מספר גדול יותר של תאים של מורפולוגיות שונות. מלקחיים אופטיים המערכת שפותחה על ידי. Ichikawa et al. 13 יהיה רלוונטי למטרה זו מאז הכיוון של התאים ניתנים לשליטה. ניסויים נוספים לאורך שורות אלה צריך להיות מבטיח.
The authors have nothing to disclose.
המחברים תודה שו השימוטו, Aoi יושידה, של והטה טאאקו באוניברסיטת Doshisha על תרומתם הנדיבה עם הגדרת ניסיוני. עבודה זו נתמכה על ידי KAKENHI (15H. 02121, 15 05400 K, 25103012, 50587441) על ידי התוכנית MEXT-Supported עבור קרן מחקר אסטרטגי באוניברסיטאות הפרטי. מחקר זה גם נתמך על ידי מענק הפולני של קונסורציום מדעי ידע (מוביל מרכז המחקר הלאומי) “חיה – בטוח אוכל בריא”, החלטה של משרד המדע, השכלה גבוהה מס 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 |