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Ensayo de cicatrización de heridas

Experimento de ensayo de cicatrización de heridas por rasguño de rabdomiosarcoma , una línea celular cancerosa.

Un ensayo de cicatrización de heridas es una técnica de laboratorio que se utiliza para estudiar la migración celular y la interacción entre células . También se denomina ensayo de raspado porque se realiza raspando una monocapa de células y capturando imágenes a intervalos regulares mediante un microscopio de lapso de tiempo. [1] [2]

Se trata específicamente de un método de migración celular en 2D para medir de forma semicuantitativa la migración celular de una lámina de células. [3] Este rasguño se puede realizar mediante diversos métodos, como daño mecánico, térmico o químico. [4] El propósito de este rasguño es producir un área libre de células con la esperanza de inducir a las células a migrar y cerrar el espacio. La prueba del rasguño solo es ideal para los tipos de células que migran como láminas epiteliales colectivas y no es útil para las células no adherentes. [3] En concreto, este ensayo no es ideal para estudios de quimiotaxis . [5]

Ventajas y desventajas

Esta técnica de laboratorio tiene varias ventajas. En primer lugar, estas pruebas son relativamente baratas, relativamente sencillas y permiten realizar mediciones en tiempo real. [3] Además, las condiciones de prueba se pueden ajustar fácilmente para adaptarse a diferentes objetivos experimentales. [2] Este enfoque también permite una fuerte respuesta migratoria direccional, lo que simplifica la cuantificación de los datos. [2]

Una limitación de este ensayo es que podría haber inconsistencias con la profundidad y el tamaño del rasguño. Cuando el rasguño se hace manualmente, es susceptible a bordes "irregulares", lo que dificulta el análisis de los datos. [6] Además, el daño podría dañar físicamente las células adyacentes a la herida y crear áreas de tamaño de herida inexactas. [3] Esta limitación se está convirtiendo lentamente en un problema menor con las tecnologías automatizadas. Los ensayos de detección de impedancia celular eléctrica se utilizan para prevenir el daño a las células en la matriz extracelular subyacente que probablemente pueda ocurrir con los enfoques de rascado manual. [3] Además, el Woundmaker realiza heridas rápidas y uniformes en varias opciones de placas de pocillos numerados (96 o 384) y permite un cribado de alto rendimiento, lo que es una gran ventaja para varios estudios de investigación médica. [3]

A pesar de la nueva tecnología que está aumentando la precisión y eficacia de este ensayo, todavía hay factores de confusión que pueden distorsionar los resultados del ensayo, como el "hacinamiento" de células, los efectos de adhesión célula-célula y los efectos de matriz. [5] Además, todavía se menciona el problema de la acumulación de células en el borde del rasguño, lo que hace que las densidades celulares sean desiguales. [7]

Hay algunos escépticos que piensan que el rasguño creado para el ensayo no es una representación muy precisa de una herida real. [2] Esto es muy probable que sea cierto, ya que las heridas reales son inherentemente más complejas, pero este ensayo permite movimientos celulares colectivos en condiciones experimentales definidas para proporcionar cierta información. [2]

A pesar de que se describe como sencilla, la técnica ha sido criticada debido a inconsistencias en su aplicación de un experimento a otro. [8] [2]

Protocolo estándar de laboratorio

Se describe un enfoque estándar para llevar a cabo este ensayo sin tecnología avanzada: [5]

  1. Coloque las células seleccionadas en un medio de cultivo en una placa de imágenes de células vivas o en un portaobjetos. Es importante asegurarse de que se forme una monocapa, ya que los grumos proporcionarán resultados inexactos debido a una densidad celular desigual. Es necesario titular las células para determinar la densidad de cultivo óptima.
  2. Cuando la confluencia de las células sea ideal, utilice la punta de una pipeta para hacer una herida en todo el centro del pocillo. Como se mencionó anteriormente, aquí es donde entra en juego la posible inconsistencia con este ensayo. Si la herida se hace manualmente, es importante asegurarse de que sea visible en ambos lados del campo de visión y que tenga un ancho de alrededor de 0,5 mm.
  3. Luego las células pueden colocarse en un microscopio con un objetivo relativo de 20x.
  4. Comience la microscopía time-lapse y ajuste los parámetros según la variedad de células que se estén estudiando. Las células de crecimiento rápido pueden requerir intervalos de tiempo más cortos para obtener una velocidad celular más precisa.

Aplicaciones

Métricas para cuantificar la migración celular

Tasa de migración celular: [2]

dónde
R M = Tasa de migración celular
W I = Ancho inicial de la herida
W f = Ancho final de la herida
t = duración de la migración

Densidad relativa de heridas: [2]

dónde
w t = Densidad del área de la herida en el tiempo t
c t = Densidad del área celular en el tiempo t

Las anteriores son métricas básicas que se pueden medir con este ensayo. Sin embargo, aún se están realizando esfuerzos para mejorar la interpretación de este ensayo. Se han evaluado tres mediciones diferentes: promedio de tasa directa, promedio de tasa de regresión y promedio de tasa de regresión de distancia. [9] El promedio de tasa directa y el promedio de tasa de regresión de distancia fueron más resistentes a los valores atípicos, mientras que el promedio de tasa de regresión fue más sensible a los valores atípicos. [9]

Migración celular

El ensayo de rascado es una gran herramienta para estudiar la migración celular , ya que este mecanismo está involucrado en muchos aspectos fisiológicos diferentes. [7] La ​​migración celular juega un papel muy importante en la reepitelización de la piel y, por lo tanto, el estudio de la migración celular puede proporcionar avances en la comprensión de las heridas que no cicatrizan. [7] La ​​migración celular también es fundamental en procesos de desarrollo como la gastrulación y la organogénesis. [9] La migración celular también está involucrada en las respuestas inmunes y las metástasis del cáncer. [7]

Biología del cáncer

Con los avances tecnológicos, este ensayo se está volviendo muy beneficioso, especialmente en el ámbito de la biología del cáncer. Se realizó un estudio para comprender mejor el papel que desempeña la claudina-7, una familia de proteínas de unión estrecha, en la migración celular en un tipo de células de cáncer de pulmón humano. [10] Debido a la tasa de migración más lenta de las células con claudina-7 inactivada, esto respalda la idea de que esta proteína es importante en la migración celular y la capacidad de una célula para hacer metástasis. [10] Las células experimentan una migración en láminas debido a una multitud de señales y mecanismos cuando intentan cerrar una herida, lo que se cree que es similar a los mecanismos subyacentes involucrados en la metástasis. [4]

Alternativas al ensayo de cicatrización de heridas

Se ha demostrado que, mediante el uso de dispositivos de obtención de imágenes de células vivas sin etiquetas basados ​​en imágenes de fase cuantitativa , la motilidad celular está altamente correlacionada con la cicatrización de heridas y los resultados del ensayo Transwell. La ventaja de este enfoque totalmente automatizado es que la cuantificación de la motilidad celular no requiere una preparación específica de la muestra, lo que permite cuantificar simultáneamente también la proliferación celular . [11] [12]

Referencias

  1. ^ Rodríguez LG, Wu X, Guan JL (2005). "Ensayo de cicatrización de heridas". Migración celular . Métodos en biología molecular. Vol. 294. págs. 23–9. doi :10.1385/1-59259-860-9:023. ISBN. 1-59259-860-9. Número de identificación personal  15576902.
  2. ^ abcdefghijk Grada A, Otero-Vinas M, Prieto-Castrillo F, Obagi Z, Falanga V (febrero de 2017). "Técnicas de investigación simplificadas: análisis de la migración celular colectiva mediante el ensayo de cicatrización de heridas". The Journal of Investigative Dermatology . 137 (2): e11–e16. doi : 10.1016/j.jid.2016.11.020 . PMID  28110712.
  3. ^ abcdef Burrows A, Pearson HB, Pouliot N (2013). Investigación de la metástasis mediante plataformas in vitro. Landes Bioscience.
  4. ^ ab Jonkman JE, Cathcart JA, Xu F, Bartolini ME, Amon JE, Stevens KM, Colarusso P (octubre de 2014). "Una introducción al ensayo de cicatrización de heridas utilizando microscopía de células vivas". Adhesión celular y migración . 8 (5): 440–51. doi :10.4161/cam.36224. PMC 5154238 . PMID  25482647. 
  5. ^ abc Cory G (2011). "Ensayo de raspado de heridas". Migración celular . Métodos en biología molecular. Vol. 769. págs. 25-30. doi :10.1007/978-1-61779-207-6_2. ISBN 978-1-61779-206-9. Número de identificación personal  21748666.
  6. ^ De Ieso ML, Pei JV (octubre de 2018). "Un método alternativo preciso y rentable para medir la migración celular con el ensayo de cierre de heridas circulares". Bioscience Reports . 38 (5): BSR20180698. doi :10.1042/BSR20180698. PMC 6209583 . PMID  30232234. 
  7. ^ abcd Vang Mouritzen M, Jenssen H (agosto de 2018). "Ensayo de rayado optimizado para pruebas in vitro de migración celular con una cámara óptica automatizada". Journal of Visualized Experiments (138). doi :10.3791/57691. PMC 6126681. PMID  30148500. 
  8. ^ Jonkman JE, Cathcart JA, Xu F, Bartolini ME, Amon JE, Stevens KM, Colarusso P (septiembre de 2014). "Introducción al ensayo de cicatrización de heridas mediante microscopía de células vivas". Adhesión celular y migración . 8 (5): 440–51. doi :10.4161/cam.36224. PMC 5154238. PMID  25482647 . 
  9. ^ abc Dhillon PK, Li X, Sanes JT, Akintola OS, Sun B (junio de 2017). "Comparación de métodos para analizar las tasas de cicatrización de heridas". Bioquímica y biología celular . 95 (3): 450–454. doi :10.1139/bcb-2016-0163. hdl : 1807/78300 . PMID:  28177756.
  10. ^ ab Kim DH, Lu Q, Chen YH (marzo de 2019). "Claudin-7 modula la adhesión célula-matriz que controla la migración celular, la invasión y la adhesión de las células de cáncer de pulmón humano HCC827". Oncology Letters . 17 (3): 2890–2896. doi :10.3892/ol.2019.9909. PMC 6365970 . PMID  30854065. 
  11. ^ Zhang, Yuntian; Judson, Robert L. (noviembre de 2018). "Evaluación de aplicaciones de motilidad del citómetro de imágenes holográficas Holomonitor M4". Cytometry Part A . 93 (11): 1125–1131. doi : 10.1002/cyto.a.23635 . PMC 7819361 . PMID  30343513. 
  12. ^ Zeng, Hanlin; Jorapur, Aparna; Shain, A. Hunter; Lang, Ursula E.; Torres, Rodrigo; Zhang, Yuntian; McNeal, Andrew S.; Botton, Thomas; Lin, Jue; Donne, Matthew; Bastian, Ingmar N.; Yu, Richard; North, Jeffrey P.; Pincus, Laura; Ruben, Beth S.; Joseph, Nancy M.; Yeh, Iwei; Bastian, Boris C.; Judson, Robert L. (julio de 2018). "La pérdida bialélica de CDKN2A inicia la invasión del melanoma a través de la activación de BRN2". Cancer Cell . 34 (1): 56–68.e9. doi : 10.1016/j.ccell.2018.05.014 . PMC 6084788 . PMID  29990501.