創傷治癒アッセイ
遊走アッセイの一種である傷ベースの創傷治癒アッセイを実施するためのプロトコール。
その他のプロトコール
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In vitroスクラッチアッセイとしても知られる創傷治癒アッセイは、培養細胞単層における細胞の遊走および創傷閉鎖を測定するために広く使用されている方法です。 このプロトコールでは、コンフルエント細胞単層に創傷またはギャップを作成し、時間の経過とともにクリア領域への細胞の動きをモニタリングします。 これは、細胞運動性に関する定量的データを提供するシンプルで費用対効果の高い方法であり、薬物、成長因子、または遺伝子改変の効果を評価するのに最適です。 このアッセイにより、実験設定に応じて、集団移動および個々の細胞の遊走のための全細胞質量の分析が可能になります。 アブカムの標準化された創傷治癒アッセイプロトコールは、再現性と明瞭さを保証し、がん生物学、再生医療、創薬における研究者をサポートします。 このアッセイは、ImageJなどのイメージングソフトウェアと互換性があり、正確な創傷閉鎖解析が可能です。
はじめに
細胞の遊走は、発生、免疫応答、癌転移を含む多数の生理学的および病理学的プロセスにおいて重要な役割を果たしています。 創傷治癒アッセイは、この挙動をin vitroで評価するための簡単なアプローチを提供します。 細胞単層内の創傷をシミュレーションすることにより、研究者は細胞が損傷様状態にどのように反応するかを観察することができます。 このアッセイは、細胞の運動に影響を与える化合物のスクリーニングや、組織再生の根底にある分子メカニズムの研究において特に有用です。 アブカムのプロトコールは、このアッセイを一貫性を持って実施するための信頼性の高いフレームワークを提供し、細胞力学と治療介入を調査するラボにとって頼りになる方法です。
背景と原則
創傷治癒アッセイは、集団的な細胞の遊走の原理に基づいています。 これは、研究で使用されるいくつかの細胞の遊走アッセイの1つです。 スクラッチは接着細胞のコンフルエント単層に導入され、セルフリーゾーンを形成します。 時間が経つにつれて、このギャップに細胞の遊走が生じ、自然創傷治癒プロセスを模倣します。 創傷閉鎖の速度および程度は、細胞の遊走能力を示します。 このアッセイには特殊な装置は不要で、標準的な細胞培養ツールとイメージングシステムを使用して実施できます。 定量分析は、通常、ImageJのようなソフトウェアを使用して行われます。ImageJは、経時的な創傷幅の減少を測定し、さまざまな実験条件下での細胞挙動に関する洞察を提供します。
トランスウェル遊走法やボイデンチャンバー法と比較して、創傷治癒アッセイはよりシンプルで視覚的に直感的です。 創傷治癒アッセイは、細胞の遊走アッセイの一種であり、特に全細胞質量の集団遊走を測定するのに適しており、他のアッセイは個々の細胞遊走に焦点を当てることができます。 トランスウェルアッセイは膜を通る走化性遊走を測定しますが、スクラッチアッセイは表面を横切る集団的な横方向の動きに焦点を当てます。 細胞外マトリックスを通した動きを評価する3D侵襲アッセイとは異なり、創傷治癒アッセイは厳密に2次元です。 その主な利点は、セットアップの容易さ、低コスト、リアルタイムの可視化です。 しかし、複雑な環境での単細胞の遊走や侵襲的行動の研究にはあまり適していない可能性があります。 ハイスループットのニーズには、特殊なキットや自動イメージングシステムにより、スケーラビリティが強化される場合があります。
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ステージ1 - 方法
必要な資材
- コンフルエントフラスコまたは細胞プレート
- 12ウェル培養プレート
- 適切な増殖培地(特定の細胞タイプに必要な血清、増殖因子、低分子を含むもの)
- 酵素または化学的細胞剥離剤(接着細胞または半接着細胞の場合)
- 標準的な細胞培養用消耗品(セロロジカルピペット、ピペットチップ、遠心管、70%エタノール、滅菌PBSなど)
- 評価中の治療
- 標準的な細胞培養用機器(ピペットボーイ、ピペット、封じ込め設備、遠心分離機、光学顕微鏡、細胞計数器または血球計数装置など)
- デジタルカメラ付き光学顕微鏡
- 先端が細い油性マーカー
各ステップ
1
増殖血清を用いずに細胞と培養液を洗浄します
- コンフルエントプレートまたは細胞のフラスコを使用して、培地を吸引し、廃棄します。
- 適切な量のPBSを添加して細胞培養物が覆われるようにします。
- プレートを静かに回し、PBSを吸引して廃棄します。
- 適切な量の無血清培地(10-12 mL)を加え、細胞を24時間培養します。
2
細胞を洗浄して回収します。
- 培地を吸引し、廃棄します。
- 適切な量のPBSを添加して細胞培養物が覆われるようにします。
- プレートを静かに回し、PBSを吸引して廃棄します。
- 適切な剥離試薬を加え、細胞が剥離するまで37°Cでインキュベートします。
- 新鮮な培養培地を添加し、細胞懸濁液を遠心管に移します。
- 200-250 × gで5分間、遠心分離します。
- 培地を除去し、細胞ペレットを適切な量のPBSで再懸濁します。
- 200-250 × gで5分間、遠心分離します。
- PBSを吸引して廃棄します。
- 細胞ペレットを新鮮な増殖培地に再懸濁します。
培養容器に必要なコーティングは細胞を単離する前に行う必要があります。 最適な増殖条件については、レポジトリのプロトコールをご確認ください。 このプロトコールは、最も一般的な剥離剤(酵素)を使用する場合について作成されていますが、別の剥離剤や剥離法を利用することもできます。
3
新鮮な添加培養培地を用い、細胞を12ウェルプレートに播種します。
- 24時間後に細胞が約80%コンフルエントとなるように、必要な量の細胞を12ウェルプレートの各ウェルに移します。
- 無血清培地を必要量(1-2 mL)加え、細胞を24時間培養します。必要に応じてフラスコにラベルを貼付します。
- 前処理期間が必要な場合、この時点で、評価する薬剤を追加します。
4
細胞単層への創傷
- 200 µLのピペットチップを使用して、ウェルの直径全体に沿って中央のコンフルエントセルの単層をスクラッチします。
チップを固く押し付けないでください。チップからプレートにプラスチック残留物が移る可能性があります。
スクラッチの全長に沿って先端がプレートの底部に接触するようにします。
5
細胞の洗浄
- 各ウェルから培地を吸引し、廃棄します。
- 適切な量のPBSを静かに添加して細胞培養物が覆われるようにします。
- プレートを静かに回し、PBSを吸引して廃棄します。 剥がれた細胞や破片が取り除かれていることを確認します。
- 適切な量の培地(1-2 mL)を加えます。
- 前処理期間を必要としないとすれば、この時点で、評価中の治療を追加します。
6
複数のポイントでの創傷の画像化
- デジタルカメラを取り付けた光学顕微鏡を使用して、創部に焦点を合わせます。
- 創傷が中心にある状態で、細胞の単層の適切な領域が創傷の両側で見えるようにし、細胞の画像を取得します。
- 先の細い油性マーカーを使用して、画像が撮影された培養プレートの底部または上部に慎重に印を付けます。
- これを各ウェルで繰り返します。
- 細胞を培養インキュベーターに戻し、24時間培養します。
7
同じポイントでの創傷の再画像化
- デジタルカメラを取り付けた光学顕微鏡を使用して、前にマークした創傷部位に焦点を合わせます。
- 創傷が中心にある状態で、細胞の単層の適切な領域が創傷の両側で見えるようにし、細胞の画像を取得します。
- これを各ウェルで繰り返します。
- 創傷閉鎖を24時間以上観察する場合は、必要に応じて培地/薬剤を交換し、所定の期間培養インキュベーターおよび培養液に細胞を戻します。
- 必要に応じて撮像ステップを繰り返します。
- 評価が完了したら、現地のガイドラインおよび規制に従って細胞を廃棄してください。
8
創傷閉鎖の測定
- 取得したデジタル画像に適切な名前が付けられ、それに従ってファイルされていることを確認します。
- ImageJのようなツールを使用して、傷を付けた後に撮影した画像の傷の幅を測定します(a)。
- 創傷閉鎖を認めた後、同じウェルからの画像を使用して、閉鎖後の創傷の幅を測定します(b)。
- 創傷閉鎖の割合は、以下のように計算することができます。
- 創傷閉鎖率 = (a-b)/a x 100
アプリケーション
創傷治癒アッセイは、腫瘍細胞の転移性の可能性を評価するために、がん研究で広く使用されています。 それはまた、細胞運動性に対する薬理学的な薬剤の効果を研究するためのモデルとして機能します。 研究者は、増殖因子、サイトカイン、マトリックス・メタロプロテアーゼなどの遊走に関与するシグナル伝達パスウェイを調べるためにこれを使用します。 再生医療では、幹細胞や生体材料の治癒の可能性を評価するのに役立ちます。 また、このアッセイは、環境因子が細胞動態にどのように影響するかを評価する毒性学にも有用です。 その汎用性は、学術研究と製薬研究の両方の環境で定番となっています。
デメリット
その有用性にもかかわらず、創傷治癒アッセイにはいくつかの制限があります。 細胞外マトリックスの相互作用や三次元構造など、in vivo環境の複雑さが欠けています。 創傷の手動作成はばらつきをもたらし、適切にコントロールしないと細胞増殖が遊走測定を混乱させる可能性があります。 さらに、このアッセイは、非接着性または弱接着性の細胞タイプには理想的ではありません。 標準化されたプロトコールや自動化ツールなしでは、イメージングと解析は主観的になる可能性があります。 これらの問題を軽減するために、研究者はしばしば血清飢餓、有糸分裂阻害剤、または商業的挿入を使用して再現性を改善し、増殖効果から移動性行動を分離します。
トラブルシューティング
創傷治癒アッセイでよく見られる問題には、一貫性のないスクラッチ幅、不十分な細胞接着、および不明瞭な撮像が含まれます。 均一にキズがつくように、ピペットチップの角度と圧力を一定にします。 細胞が過剰に剥離する場合は、単層が完全にコンフルエントであり、傷があまり強くないことを確認します。 ぼやけた画像については、顕微鏡が適切にキャリブレーションされ、創傷領域が中央にあることを確認してください。 創傷閉鎖が速すぎるまたは遅すぎる場合は、血清レベルまたは治療濃度を調整します。 常にコントロールを含め、ウェルを複製して変動性を考慮します。 ImageJのような画像解析ソフトウェアを使用すると、測定を標準化し、データの信頼性を向上させることができます。