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SCHEEPDOG: 動的に大規模な細胞の移動を群れさせるための電気的合図のプログラミング
SCHEEPDOG: Programming Electric Cues to Dynamically Herd Large-Scale Cell Migration.
PMID: 32684277 DOI: 10.1016/j.cels.2020.05.009.
抄録
誘導された細胞移動は、治癒から癌浸潤に至るまでの生物学的プロセスにおいて重要であるが、そのような移動をリアルタイムでインタラクティブに誘導することができるツールはまだ存在しない。我々は、電場勾配に沿ってエレクトロタクシス誘導された細胞移動を利用した新しいバイオリアクターを発表した-電場パターンを動的にプログラムするためにコンピュータ制御下で4つの独立した電極を統合し、したがって、細胞移動を操縦する。このプラットフォームを用いて、腎上皮と皮膚ケラチノサイトアンサンブルにおける複数の精密な二次元集団移動操作をプログラムし、特徴付けた。最初に、我々はオンデマンドで90度の集団旋回を実証した。次に、精密な角度旋回や完全な円周上の移動など、任意の二次元移動運動をプログラミングできる普遍的な電気刺激スキームを開発した。我々の刺激スキームは、細胞が電場の合図を効果的に時間平均化することを証明し、エレクトロタキシーにおける伝達のタイムスケールを解明するのに役立つ。この研究は、多くの種類の細胞の移動を制御するためのプラットフォームを可能にするものである。
Directed cell migration is critical across biological processes spanning healing to cancer invasion, yet no existing tools allow real-time interactive guidance over such migration. We present a new bioreactor that harnesses electrotaxis-directed cell migration along electric field gradients-by integrating four independent electrodes under computer control to dynamically program electric field patterns, and hence steer cell migration. Using this platform, we programmed and characterized multiple precise, two-dimensional collective migration maneuvers in renal epithelia and primary skin keratinocyte ensembles. First, we demonstrated on-demand, 90-degree collective turning. Next, we developed a universal electrical stimulation scheme capable of programming arbitrary 2D migration maneuvers such as precise angular turns and migration in a complete circle. Our stimulation scheme proves that cells effectively time-average electric field cues, helping to elucidate the transduction timescales in electrotaxis. Together, this work represents an enabling platform for controlling cell migration with broad utility across many cell types.
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