單細(xì)胞技術(shù)主要研究內(nèi)容主要有:單細(xì)胞運(yùn)動,單細(xì)胞生化活性,細(xì)胞牽引力等,單細(xì)胞技術(shù)研究方法有哪些?下面小編帶你一起來探尋。
細(xì)胞遷移運(yùn)動的研究方法
細(xì)胞遷移在許多動態(tài)過程中至關(guān)重要,例如血管生成、胚胎發(fā)育、傷口愈合和疾病進(jìn)展。如前所述,當(dāng)前的大部分知識體系都是從總體研究中產(chǎn)生的。然而,就細(xì)胞運(yùn)動而言,只有選定的細(xì)胞才能進(jìn)行自由運(yùn)動,并且通常由單個(gè)細(xì)胞引導(dǎo),充當(dāng)向?qū)А_€表明,單細(xì)胞遷移模擬 3D 環(huán)境中的細(xì)胞運(yùn)動。
圖 1. 1D 單細(xì)胞遷移研究使用微接觸印刷軌道讓細(xì)胞附著并沿其移動 (A)。另一種方法是懸浮單根纖維狀纖連蛋白(任何纖維狀基質(zhì)蛋白都可以),為細(xì)胞附著和遷移創(chuàng)造一個(gè)偽 3D 環(huán)境 (B)。
有幾種方法可以研究單細(xì)胞遷移。一種流行的方法是使用微接觸印刷區(qū)域來創(chuàng)建“細(xì)胞軌跡”。這種方法可以輕松探索遷移的幾何限制。印刷區(qū)域可以具有多種形狀和圖案,以嚴(yán)格控制和探索廣泛的條件(圖 1A)。1D 軌跡研究已經(jīng)完成,表明細(xì)胞呈現(xiàn)出與天然 3D 基質(zhì)中的細(xì)胞非常相似的獨(dú)特形態(tài)和表型。為了充分探索這一現(xiàn)象,研究人員通過顯微打印創(chuàng)建了不同厚度的“軌跡”,然后涂上基質(zhì)蛋白纖連蛋白 (Fn) 。這一觀察結(jié)果在其他研究中得到了概括,包括在偽 3D 環(huán)境中對 Fn 的單纖維進(jìn)行的研究(圖 1B)。單纖維研究利用內(nèi)皮細(xì)胞,并證明了不同機(jī)械應(yīng)變纖維的明顯細(xì)胞附著和遷移差異。尖端細(xì)胞遵循 Fn 初步矩陣在血管生成和血管生成中創(chuàng)建血管系統(tǒng)。在傷口愈合、疾病進(jìn)展和發(fā)展的動態(tài)過程中,接受營養(yǎng)和其他關(guān)鍵生物成分的能力是必不可少的。 在單細(xì)胞遷移中的這一發(fā)現(xiàn)提出了與所有這些過程相關(guān)的定向遷移理論,以及由于 Fn中的配體密度而對 durotaxis 的機(jī)械洞察力。
通過利用微流體平臺運(yùn)行不同種類的單細(xì)胞遷移測定。創(chuàng)建通道系統(tǒng),細(xì)胞被困在某些區(qū)域,然后允許遷移穿過一部分。這些系統(tǒng)不僅過濾細(xì)胞,還允許遷移檢查。已經(jīng)在該系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行了癌癥研究,以確定癌細(xì)胞遷移能力的差異,以檢查轉(zhuǎn)移的根本原因。此外,該系統(tǒng)還有一個(gè)額外的好處,即能夠探索定向遷移,例如趨化性,還可以進(jìn)一步檢查具有遷移能力的細(xì)胞,以發(fā)現(xiàn)其他關(guān)鍵差異。已經(jīng)表明,與非轉(zhuǎn)移細(xì)胞相比,轉(zhuǎn)移細(xì)胞對趨化梯度的反應(yīng)更大,并且顯示出較更高水平的 GTP 酶標(biāo)記物。
跟蹤細(xì)胞遷移的傳統(tǒng)方法也可以應(yīng)用于單個(gè)細(xì)胞。單細(xì)胞遷移的關(guān)鍵因素是起初減少細(xì)胞與細(xì)胞的接觸。這可以通過將低密度的細(xì)胞電鍍到涂層表面來實(shí)現(xiàn)的。選擇用于涂覆表面的分子取決于研究參數(shù),就像體遷移研究一樣。由于細(xì)胞傾向于粘附,因此必須進(jìn)行徹底的篩選過程,以確保選定的遷移細(xì)胞具有相關(guān)且具有代表性的表型。
圖 2. FRET 生物傳感器通過將供體和受體熒光團(tuán)連接到感興趣的分子來發(fā)揮作用。當(dāng)分子相互作用并且供體足夠接近以激發(fā)受體熒光團(tuán)時(shí),就會發(fā)生 FRET。這導(dǎo)致強(qiáng)度信號從完全供體轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆荏w。
單細(xì)胞技術(shù)中的3D 遷移是一種較容易采用的技術(shù),因?yàn)樗Y(jié)合了單細(xì)胞分析的特點(diǎn),同時(shí)將細(xì)胞置于與其原生環(huán)境非常相似的環(huán)境中。膠原蛋白 3D 基質(zhì)現(xiàn)在可以在大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室中輕松生產(chǎn),這使得這些研究比以前在基質(zhì)凝膠上進(jìn)行的研究較容易獲得。盡管 2D 和 3D 遷移之間的運(yùn)動有相似之處,但正在生成更全面的細(xì)胞運(yùn)動圖像。細(xì)胞通過肌動蛋白聚合在 2D 中遷移,從而產(chǎn)生具有片狀偽足的前沿和滯后邊緣。然而,在 3D 中,有幾種遷移模式取決于前緣形狀和細(xì)胞-基質(zhì)粘附。此外,即使在 3D 中,細(xì)胞也會繼續(xù)對基質(zhì)的機(jī)械特性做出反應(yīng)。2D 和 3D 遷移之間有明顯的相似之處,但環(huán)境更加復(fù)雜和動態(tài),導(dǎo)致遷移趨勢多種多樣。3D 遷移的比較大的挑戰(zhàn)之一是使用顯微鏡可視化該過程以收集相關(guān)數(shù)據(jù),但先進(jìn)的成像技術(shù)和計(jì)算機(jī)算法使其成為可能。
圖 3.細(xì)胞牽引力通過細(xì)胞附著和變形支柱 (A) 或 Fn 涂層水凝膠 (B) 來計(jì)算。
生化活性測定
在單細(xì)胞技術(shù)水平研究生物過程可以擴(kuò)展許多以前的知識庫,方法是識別通常通過分析大量大細(xì)胞群而模糊的關(guān)鍵差異。然而,單細(xì)胞技術(shù)也適用于研究導(dǎo)致和驅(qū)動這些過程的根生化活動。Forester 或熒光共振能量轉(zhuǎn)移 (FRET) 是能量從供體到受體熒光團(tuán)的無輻射轉(zhuǎn)移 。轉(zhuǎn)移依賴于鄰近性,并且僅當(dāng)兩個(gè)相應(yīng)的熒光團(tuán)相距 1 到 10 納米時(shí)才會發(fā)生。在這些距離內(nèi),激發(fā)(供體)熒光團(tuán)發(fā)射一個(gè)虛擬質(zhì)子,該質(zhì)子被接收(受體)熒光團(tuán)吸收,引起相應(yīng)的激發(fā)。因此,結(jié)果被解釋為受體熒光的函數(shù)(圖 2)。FRET 允許對遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)顯微鏡分辨率的生物現(xiàn)象進(jìn)行可視化 。多種分子可以與供體和受體熒光團(tuán)結(jié)合,使 FRET 能夠探測許多生物過程。FRET 已成功用于探測蛋白質(zhì)折疊和構(gòu)象、DNA-DNA/RNA 相互作用、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用和配體-受體結(jié)合 。FRET 系統(tǒng)通常被稱為生物傳感器,除了能夠獨(dú)立生產(chǎn)新的傳感器之外,現(xiàn)在還可以直接通過商業(yè)的方式獲得。
生物傳感器用于較多地了解 GTP 酶的作用。使用多個(gè) FRET 傳感器產(chǎn)生了傳統(tǒng)生化方法無法獲得的時(shí)空 GTPase 活性數(shù)據(jù)。通過這些信息可以了解遷移以及與 GTPase Rho、Rac 和 Cyc42 的關(guān)系。已確定 Rac 對細(xì)胞遷移初始階段前沿的細(xì)胞伸長比較重要,而 Rho 和 Cyc42 對滯后端的回縮也重要。
細(xì)胞牽引力的測定
細(xì)胞牽引力 (CTF) 是許多生物過程(如遷移)的驅(qū)動力。作為細(xì)胞運(yùn)動的調(diào)節(jié)劑,它們在血管生成和血管發(fā)生、發(fā)育、傷口愈合和疾病進(jìn)展等動態(tài)過程中有著重要作用。細(xì)胞產(chǎn)生的機(jī)械力也有助于通過涉及機(jī)械信號的反饋回路調(diào)節(jié)細(xì)胞形狀和體內(nèi)平衡。細(xì)胞通過附著點(diǎn)產(chǎn)生牽引力到稱為粘著斑的細(xì)胞外基質(zhì)。當(dāng)施加力時(shí),它會導(dǎo)致 ECM 發(fā)生變化,通過這種粘附感測到,并導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生相應(yīng)的變化。細(xì)胞也可以通過這些力相互作用。
CTF 的測量需要三個(gè)步驟:打印力陣列、零力陣列測量和施力陣列測量。CTF 測量的主要方法是將小柱打印到柔性聚丙烯酰胺凝膠 (PG) 上,并用細(xì)胞外基質(zhì)蛋白涂覆它們以形成粘著斑 (圖 3A)。這些支柱起到懸臂的作用,變形或彎曲它們所需的力可以通過支柱的已知物理特征來計(jì)算。支柱的參數(shù)和它們印刷的圖案是根據(jù)相關(guān)應(yīng)用確定的。參數(shù)的變化已被用于確定粘著斑數(shù)量對 CTF的影響。
細(xì)胞外基質(zhì)蛋白可以直接打印到靈活的 PG 表面(圖 3B)。與柱子一樣控制間距和圖案。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是可以以不同的分布和模式打印多種蛋白質(zhì),以探索基于粘附基材的 CTF 的差異。這種方法已經(jīng)證明,細(xì)胞遷移與 Fn 形成粘著斑,而不是白蛋白或?qū)诱尺B蛋白。此外,這項(xiàng)技術(shù)還提供了 CTF 的實(shí)時(shí)分析,并可以同時(shí)確定電池的機(jī)械性能。
CTF 提供了對粘附和遷移過程的機(jī)械洞察。內(nèi)皮細(xì)胞 CTF 的研究證實(shí)了細(xì)胞遷移的滯后模型,并且還表明細(xì)胞運(yùn)動取決于細(xì)胞附著點(diǎn)的密度。形態(tài)也受到細(xì)胞粘附和 CTF 的影響,導(dǎo)致細(xì)胞呈現(xiàn)出與粘著斑數(shù)相關(guān)的不同表型。對細(xì)胞遷移機(jī)制的透徹理解主要應(yīng)用于傷口愈合、轉(zhuǎn)移和細(xì)胞發(fā)育研究中。
更多 單細(xì)胞技術(shù),單細(xì)胞生物,單細(xì)胞測序技術(shù),單細(xì)胞,干細(xì)胞技術(shù),流式細(xì)胞技術(shù),單細(xì)胞分析等相關(guān)問題,可以進(jìn)入 蘇州阿爾法生物網(wǎng)站了解,0512-62956104或18934597460.
蘇州阿爾法生物實(shí)驗(yàn)器材有限公司成立于2008年,位于蘇州園區(qū)生物納米園(Biobay)A5幢301室。公司管理團(tuán)隊(duì)專注于科學(xué)儀器行業(yè)十四年,擁有專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)與完善的售后服務(wù)體系,目前已為300余家實(shí)驗(yàn)室提供優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品和服務(wù),涵蓋各大高校、檢測中心、科研機(jī)構(gòu)、制藥企業(yè)等13個(gè)群體。提供的實(shí)驗(yàn)室儀器主要包括振蕩培養(yǎng)箱,恒溫恒濕培養(yǎng)箱、二氧化碳培養(yǎng)箱、生化培養(yǎng)箱、霉菌培養(yǎng)箱、PCR儀,瑞寧移液器,生物反應(yīng)器,發(fā)酵罐,超低溫冰箱,液氮罐,高壓滅菌器,超純水機(jī),天平,離心機(jī),離心濃縮儀、研磨機(jī)、葡萄糖乳酸分析儀等。廠商企業(yè)授權(quán)包括知楚儀器、朗基、中科美菱,梅特勒,樂楓,搏旅、NEST、天根、奧盛在內(nèi)的80個(gè)余廠家。
本文標(biāo)簽: 細(xì)胞生物學(xué)-單細(xì)胞技術(shù)-研究方法
咨詢熱線
0512-62956104