초파리 배아에 구슬 없는 광학 핀셋으로 셀 역학 조사

배아 개발 기간 동안 세포와 조직 미래 동물 모양 변형 매우 재현 과정 이다. 같은 개 악 셀 수준^1,2에서 세력의 적극적인 세대를 요구 하도록 표시 되었습니다. 세포와 조직 그들의 모양을 변경 하는 전체적 프로세스 이해, 그것은 따라서 키 참여, 세포의 기계적 특성을 평가 하 고 과정^3,4 동안 조직 내의 힘을 측정 하 . 특히 초파리, 상피 레이어 인해 그들의 유사 2D 형상 및 그들의 쉬운 조작에 널리 공부 되었습니다.

다양 한 기술 따라서 우리가 다른 사람에 의해 개발 중 상피 역학에 vivo에서 평가 하기 위해 개발 되었습니다. 우리는 상피 조직에서 사용 하는 세 가지 주요 기술에 대 한 빠른 개요를 줄 것 이다. 레이저 제거, 널리 사용 되는 방법은 로컬 기계적 스트레스 세포 접속점^5,6,,78 또는 더 큰 규모^{9,10,11 허용} 로컬 인하 대상의 기계적 무결성 중단을 수행 하 여. 오프닝 컷 다음의 역학 관계와 조직^12,13의 유동성 스트레스 이전 절제에 정보를 제공 합니다. 레이저 절제의 단점은 그것이 침략, 셀 피 로컬 중단을 필요로입니다. 하나 조직의 무결성을 유지 하 고 싶은 경우에 따라서, 하나만 제한 된 수의 제거를 수행할 수 있습니다. 또 다른 단점은 오프닝 속도 점성 마찰, 일반적으로 알려져 있지에 따라 달라 집니다 이후 제거 셀 연락처에서 긴장의 상대 견적 제공. 마그네틱 조작 개발 고 초파리, ferrofluids¹⁴ 의 사용 또는 ultramagnetic 리¹⁵포함 사용 또한 있다. 그들은 절대 측정^16,17을 제공할 수 있습니다 하지만 그들은 원하는 위치에 프로브의 주입 필요로 하는 의미에서 침략 적 있습니다. 이것은 항상 정확한 주사 의무가 시스템에 따라 매우 어려울 수 있습니다. 세 번째 기술은, 완전히 비-침략 적, 힘 유추^18,,1920이다. 힘 유추 트리플 포인트 (tricellular 접합, 또는 정점)에서 기계적 평형의 가정에 그리고 셀 연락처 (그리고, 모든 셀에 압력)에 의해 역 문제 해결 전혀 긴장을 유추할 수 있습니다. 긴장, 각 꼭지점 두 식을 (X 및 Y)를 제공합니다. 이 셀의 모든 접촉에서 긴장을 평가 하기 위해 몇 가지 조건 하에서 반전 될 수 있는 선형 방정식의 큰 시스템을 생성 합니다. 세그먼트 이미지를 아무런 추가 실험 또는 설치만 요구 하는 때이 방법은 매우 매력적인, 동안 그것의 정확도 아직 결정, 그리고 다시만 제공 상대 값, 절대 교정 측정 수행 하지 않는 한.

이러한 한계 들을 극복 하기 위해 우리 소개이 문서에서는 광학 족집게의 설치 제어 세력 초파리 melanogaster의 배아 상피에 셀 규모에 적용할 빛 시트 현미경에 결합. 광학 핀셋 단일 단백질 및 세포와 세포²¹의 조작에 측정을 포함 하 여 수많은 생물 학적 응용에 대 한 사용 되었습니다. 여기, 우리가 작은 몇 다스 pN의 범위에서 적용 된 힘을 보고 아직 셀 연락처의 로컬 변형 유발 하 고 vivo에서기계 측정을 수행 하기에 충분. 일반적으로, 셀 연락처, kymographs의 분석을 통해 모니터링의 수직 편향 사용 하 여 변형 힘 관계. 중요 한 것은, 우리의 설치 광학 핀셋 직접 셀 연락처에 힘을 발휘할 수 있는 조직에서 원하는 위치에 구슬의 주입을 요구 하지 않는다. 빛 시트 현미경 광학 족집게의 결합 수의 조명부터 매우 감소 된 phototoxicity와 짧은 시간 스케일에서 기계적인 분석에 대 한 감지할 수 있는 빠른 영상 (초당 몇 프레임)을 수행 하는 샘플 영상²²의 비행기로 제한 됩니다.

전반적으로, 광학 족집게는 셀 연락처 초파리 태아에서 vivo에서에서 제어 힘을 적용 하 고 경직과 긴장 셀 연락처²³, 유 변 학적 특성 ^{기계 정보를 추출 하는 비-침략 적 방법 24}, 그리고 그라데이션 또는 긴장²³의 이방성.