سیستم میکروفلوئیدیک خودکار برای تحریک دینامیک و ردیابی تک سلول ها
تاریخ انتشار: جمعه 02 شهریور 1397
| امتیاز:
محیط های دینامیک سرنوشت و عملکرد سلول ها را تعیین می کنند. درک ارتباط بین سیگنال های بیرونی روی پاسخ های سلولی و سرنوشت سلول نیازمند توانایی برای تغییر دادن دینامیک ورودی های محیطی در شرایط آزمایشگاهی است، و این درحالی است که سلول های منفرد باید به طور پیوسته و طی یک دوره زمانی گسترده مشاهده می شوند. این امر برای سلول های غیر چسبنده مانند سلول های بنیادی و پیش ساز خون ساز چالش برانگیز است، زیرا جریان محیط چنین سلول های را جابجا و پراکنده می کند و مانع از کشت و ردیابی تک سلول ها می شود. در این جا ما یک سیستم میکروفلوئیدیک قابل برنامه ریزی را برای کشت طولانی مدتی و تصویر برداری زمانی سلول های غیر چسبنده در شرایط کشت سلول به طور دینامیک تغییر کننده را طراحی می کنیم که شرایط را برای ردیابی تک سلول ها فراهم می کند. طراحی دینامیک، کنترل شونده با یک شیر فلکه(valve) اجازه کشت سلول ها برای نزدیک به 48 ساعت به طور مستقل از اتاقک های کشت کنترل شده را می دهد و هر کدام فضای کافی را برای تکثیر طولانی مدت کلونی های سلولی را می دهد. تغییر محیط بر مبنای انتشار، به سرعت اتفاق می افتد و جابجایی سلول ها را به حداقل می رساند و استرس سلولی را حذف می کند. چیپ با موفقیت با کشت طولانی مدت و ردیابی سلول های بنیادی و پیش ساز خون ساز اولیه و سلول های بنیادی جنینی موشی تست شد. این سیستم کاربردهای مهمی برای آنالیز ورودی های سیگنالینگ دینامیک کنترل کننده سرنوشت سلول خواهد داشت.
Anal Chem. 2018 Jul 30. doi: 10.1021/acs.analchem.8b00312. [Epub ahead of print]
Automated Microfluidic System for Dynamic Stimulation and Tracking of Single Cells.
Dettinger P1, Frank T1, Etzrodt M1, Ahmed N1, Reimann A1, Trenzinger C1, Loeffler D1, Kokkaliaris KD1, Schroeder T1, Tay S1,2.
Abstract
Dynamic environments determine cell fate decisions and function. Understanding the relationship between extrinsic signals on cellular responses and cell fate requires the ability to dynamically change environmental inputs in vitro, while continuously observing individual cells over extended periods of time. This is challenging for nonadherent cells, such as hematopoietic stem and progenitor cells, because media flow displaces and disturbs such cells, preventing culture and tracking of single cells. Here, we present a programmable microfluidic system designed for the long-term culture and time-lapse imaging of nonadherent cells in dynamically changing cell culture conditions without losing track of individual cells. The dynamic, valve-controlled design permits targeted seeding of cells in up to 48 independently controlled culture chambers, each providing sufficient space for long-term cell colony expansion. Diffusion-based media exchange occurs rapidly and minimizes displacement of cells and eliminates shear stress. The chip was successfully tested with long-term culture and tracking of primary hematopoietic stem and progenitor cells, and murine embryonic stem cells. This system will have important applications to analyze dynamic signaling inputs controlling fate choices.
PMID: 30059208