| Autor: |
Barmaki, Samineh |
| Přispěvatelé: |
University of Helsinki, Faculty of Medicine, Doctoral Programme in Biomedicine, Helsingin yliopisto, lääketieteellinen tiedekunta, Biolääketieteellinen tohtoriohjelma, Helsingfors universitet, medicinska fakulteten, Doktorandprogrammet i biomedicin, Kallio, Pasi, Kankuri, Esko, Jokinen, Ville, Saavalainen, Päivi, University of Helsinki, Faculty of Medicine, Pharmacology |
| Jazyk: |
angličtina |
| Rok vydání: |
2022 |
| Předmět: |
|
| Popis: |
The decreased oxygen availability activates the cells' hypoxia-inducible factor (HIF) pathway. HIF is a critical mediator of physiological responses in acute and chronic hypoxia. Conventional hypoxia chambers, which are widely employed to study hypoxia, are cumbersome and require large gas supply volumes. The high diffusivity of gases makes it impossible to control the local gaseous microenvironments in hypoxia chambers. In this study, microfluidic chips were utilized to create oxygen gradients in nano and micro scales to act as gaseous microenvironments for cell cultures. It was observed that by pumping an oxygen scavenger solution in the microfluidic channels, the hypoxia response increased in the adherent cells on the microchip system. A simultaneous cellular gaseous microenvironment for hypoxia and nitric oxide was created by utilizing a microfluidic channel architecture with two sets of microchannels. One of the channels was filled with the oxygen scavenger solution and the other with a nitric oxide donor (sodium nitroprusside, SNP). The channels then guided these treatments to selected areas of the cell culture. We showed that microfluidics could target the specific region in the chip and modify microenvironmental gases in the cells. At the same time, the other cultural area remained unchanged. A simultaneous cellular response to hypoxia and nitric oxide was obtained after 100 min pumping with a flowrate of 1.6 µl/min. Preeclampsia (PE) is a pregnancy disorder where hypoxia plays a crucial role in the pathophysiology. To mimic a preeclampsia (PE) microenvironment, an oxygen scavenger solution was pumped through the microfluidic channels of a Myogel-coated microchip on which JEG-3 choriocarcinoma cells were cultured as a human trophoblast model for 24h. RNAseq data of the cells from the microchip showed gene expression differences and pathways that were affected by hypoxia; among those were MYC targets, E2F targets, G2-M checkpoint, and the unfolded protein response. Based on our data, the hypoxia created by the microchip caused significant transcriptional changes in JEG-3 cells. Vähentynyt hapen saanti aktivoi solujen hypoksian indusoivan tekijän (HIF) säätelyreitin. HIF on tärkeä fysiologisten vasteiden välittäjä akuutissa ja kroonisessa hypoksiassa. Perinteiset hypoksiakammiot, joita käytetään laajasti hypoksia tutkimuksessa, ovat hankalia ja vaativat suurta kaasunsyöttömäärää. Kaasujen voimakas diffuusio tekee mahdottomaksi säädellä paikallisesti kaasumaisia mikroympäristöjä hypoksiakammioissa. Tässä tutkimuksessa mikrofluidistisilla siruilla luotiin happigradientteja nano- ja mikromittakaavassa, toimimaan kaasumaisena mikroympäristönä soluviljelmille. Havaitsimme, että pumppaamalla hapenpoistoliuosta mikrofluidistisiin kanaviin hypoksiavaste lisääntyi mikrosirujärjestelmän soluissa. Samanaikainen solun kaasumainen mikroympäristö hypoksialle ja typpioksidille luotiin käyttämällä mikrofluidistisia siruja kahdella mikrokanavasarjalla. Toinen kanavista täytettiin hapenpoistoliuoksella ja toinen typpioksidin luovuttajalla (natriumnitroprussidi, SNP). Kanavat kohdensivat sitten kaasujen muutokset soluviljelmän valituille alueille. Osoitimme, että mikrofluidistiikan avulla voi kohdistaa muutokset tietylle alueelle sirussa ja muokata mikroympäristön kaasuja soluissa. Samaan aikaan muut viljelmän olosuhteet säilyivät ennallaan. Samanaikainen soluvaste hypoksialle ja typpioksidille saatiin 100 minuutin pumppauksen jälkeen virtausnopeudella 1.6 µl/min. Pre-eklampsia (PE) on raskaushäiriö, jonka patofysiologiassa hypoksialla on ratkaiseva rooli. Pre-eklampsian mikroympäristön jäljittelemiseksi hapenpoistoliuosta pumpattiin Myogeeli-pinnoitetun mikrosirun mikrofluidististen kanavien läpi, joissa JEG-3 koriokarsinoomasoluja viljeltiin ihmisen trofoblastimallina 24 tunnin ajan. Mikrosirun solujen RNAseq-profilointi osoitti hypoksian vaikuttavan geenien ilmentymistasoihin ja säätelyreitteihin; näiden joukossa olivat MYC-kohteet, E2F-kohteet, G2-M-tarkastuspiste ja vaste laskostumattomille proteiineille. Tulosten perusteella mikrosirun tuottama hypoksia aiheutti merkittäviä transkription muutoksia JEG-3-soluissa. |
| Databáze: |
OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|
