牧羊:通过生物电刺激实现高通量,高分辨率和可编程控制细胞行为的通用平台
Yubin Lin1, Jeremy S Yodh2,3, Celeste Rodriguez4
1Department of Electrical and Computer Engineering, Princeton University.
bioRxiv : the preprint server for biology
|September 26, 2025
概括
需要新的工具来研究细胞迁移的直流 (DC) 生物电线索. 电生物反应器SCHEPHERD为DC刺激提供了可访问的基础设施,揭示了它对细胞运动和组织动态的控制.
科学领域:
- 生物电力是一种生物电力.
- 细胞生物学 细胞生物学
- 组织工程是组织工程.
背景情况:
- 直流 (DC) 生物电场影响关键的生物过程,如形态发生,免疫反应和通过电转动疗愈.
- 现有的标准化直流刺激和电转动试验基础设施有限,阻碍了研究.
- 开发可访问和可重复的工具对于推进DC生物电现象的研究至关重要.
研究的目的:
- 推出SCHEPHERD,一种新的,通用的电生物反应器,用于DC刺激和电转动测试.
- 为了证明SCHEPHERD在控制细胞迁移和组织组织方面的能力.
- 提高DC生物电线索研究的可访问性和可重复性.
主要方法:
- 开发了SCHEPHERD,这是一款具有8个刺激通道和模块化插件的电生物反应器,用于各种电转动测试 (细胞,单层,3D球体).
- 系统的参数扫描,以调查直流场对细胞迁移的影响.
- 现场共聚焦成像用于在电刺激下观察F-actin动态.
- 使用多极插件生成复杂的空间电气图案.
主要成果:
- 发现直流电场可以显著控制细胞迁移,作为"方向盘和加速度踏板".
- 使用实时共聚焦成像观察了电气重编程的F-actin动态.
- 工程组织动态被复杂的空间电气模式所重组,由多极插入产生的.
- SCHEPHERD在不同样本类型 (细胞,单层,球体) 中展示了多功能性.
结论:
- SCHEPHERD为直流生物电研究提供了一个标准化,可访问和多功能平台.
- 该研究强调了直流场在指导细胞迁移和组织动态方面的重要作用.
- SCHEPHERD的开源性质和模块化旨在扩大社区参与DC生物电现象研究.
