VersaLive 플랫폼은 다양한 응용 분야를 위한 미세유체 포유류 세포 배양을 가능하게 합니다.

커뮤니케이션 생물학 5권, 기사 번호: 1034(2022) 이 기사 인용

1853년 액세스

2 인용

15 알트메트릭

측정항목 세부정보

이 기사에 대한 저자 수정 사항은 2022년 10월 13일에 게시되었습니다.

이 기사가 업데이트되었습니다.

미세유체 기반 세포 배양은 미세 환경의 정확한 시공간 조절, 라이브 세포 이미징 및 생리학적 조건의 더 나은 요약을 허용하는 동시에 시약 소비를 최소화합니다. 유용성에도 불구하고 대부분의 미세 유체 시스템은 하나의 특정 응용 분야를 염두에 두고 설계되었으며 일반적으로 작동을 위해서는 특수 장비와 전문 지식이 필요합니다. 이러한 모든 요구 사항은 미세유체 기반 세포 배양이 널리 채택되는 것을 방해합니다. 여기에서는 표준 피펫만 필요한 여러 응용 분야(VersaLive)를 위한 다용도의 사용하기 쉬운 관류 세포 배양 미세유체 플랫폼을 설계하고 구현했습니다. 여기서는 포유류 세포주 및 일차 세포에서 VersaLive의 다양한 용도(예: 저속 촬영 라이브 세포 이미징, 면역염색, 세포 회수, 세포 용해, 플라스미드 형질감염)를 소개합니다. VersaLive는 여러 응용 분야에서 표준 세포 배양 형식을 대체하여 비용을 절감하고 실험실 전체의 재현성을 높일 수 있습니다. 레이아웃, 문서 및 프로토콜은 오픈 소스이며 https://versalive.tigem.it/에서 온라인으로 사용할 수 있습니다.

표준 포유류 세포 배양에서는 충족하기 어렵거나 완전히 불가능한 실험 요구 사항을 수용하도록 마이크로 규모 시스템을 설계할 수 있습니다1,2,3. 일반적으로 세포 배양에 미세유체를 사용하면 외부 요인(예: 영양소, 약물 처리, 시료 감금)을 정밀하게 제어하는 ​​동시에 생리학적 조건을 더 잘 모방할 수 있습니다4,5,6,7. 감소된 부피 덕분에 미세유체공학은 값비싼 화학물질의 소비를 최소화할 수 있습니다. 실험 조건에 대한 제어 수준이 높을수록 결과가 운영자 기술에 더 많이 의존하는 프로토콜의 신뢰성이 높아집니다. 예를 들어, 최근 몇 년 동안 미세유체 시스템의 사용은 면역조직화학 바이오마커 분석8,9,10을 표준화함으로써 더 나은 암 진단을 촉진하는 데 가능성을 보여주었습니다. 포유류 세포에서 미세유체의 최근 주요 응용 분야로는 높은 처리량의 단일 세포 시퀀싱11,12, 병렬 약물 스크리닝13, 치료의 시간적 변조14 및 생물학적 과정의 자동화된 피드백 제어15가 있습니다.

미세유체 플랫폼은 일반적으로 특정 단일 응용 분야(예: 세포 배양4, 단일 세포 전사체학11, 고정 조직의 면역 염색9)를 위해 설계되었으며 대부분의 경우 복잡한 다층 미세 가공 프로세스가 포함됩니다. Kolniket al. 두 가지 입력과 모든 혼합 비율을 사용하여 배양된 세포를 동적으로 자극할 수 있는 라이브 세포 이미징을 위한 미세유체 플랫폼을 개발했습니다. 이 플랫폼은 다층 마스터 제작이 필요하고 복잡한 셀 로딩 프로토콜을 사용하며 보조 장비(예: 스테퍼 모터, 외부 컨트롤러) 및 긴 연결 튜브를 사용해야 하므로 매우 미세유체 칩의 실제 부피를 초과하는 데드 볼륨을 부과합니다. . 반면에 Gagliano et al. 인간 체세포의 다능성 재프로그래밍 과정의 효율성을 높이기 위해 단일층 및 독립형 미세유체 장치를 활용했습니다4. 이 플랫폼은 단순한 기하학적 구조와 제작이라는 장점이 있지만 가능한 적용을 제한하는 유일한 정적 세포 배양의 단점이 있습니다. Kolnik et al. 및 Gaglianoet al. 플랫폼은 배양된 세포의 간단한 복구에 최적화되어 있지 않습니다.

이 연구에서 우리는 표준 실험실 피펫을 사용하여 세포 배양, 면역 염색, 생세포 이미징 및 세포 검색을 포함하는 부착 포유류 세포에 대한 여러 프로토콜을 적용할 수 있도록 VersaLive라는 다목적 미세유체 장치를 설계하고 개발했습니다. VersaLive의 광범위한 채택을 촉진하고 표준 실험 프로토콜을 미세유체학으로 쉽게 전송할 수 있도록 VersaLive를 간단한 미세 가공 절차를 통해 복제하고 칩의 모든 작업을 표준 피펫팅으로 수행할 수 있도록 설계했습니다. 우리는 세포주와 일차 세포의 배양과 면역염색부터 플라스미드 형질감염 및 세포 용해까지 다양한 프로토콜의 적용을 시연했습니다.