High-throughput microfluidic micropipette aspiration device to probe time-scale dependent nuclear mechanics in intact cells
Notice bibliographique
Résumé
Abstract The mechanical properties of the cell nucleus are increasingly recognized as critical in many biological processes. The deformability of the nucleus determines the ability of immune and cancer cells to migrate through tissues and across endothelial cell layers, and changes to the mechanical properties of the nucleus can serve as novel biomarkers in processes such as cancer progression and stem cell differentiation. However, current techniques to measure the viscoelastic nuclear mechanical properties are often time consuming, limited to probing one cell at a time, or require expensive, highly specialized equipment. Furthermore, many current assays do not measure time-dependent properties, which are characteristic of viscoelastic materials. Here, we present an easy-to-use microfluidic device that applies the well-established approach of micropipette aspiration, adapted to measure many cells in parallel. The device design allows rapid loading and purging of cells for measurements, and minimizes clogging by large particles or clusters of cells. Combined with a semi-automated image analysis pipeline, the microfluidic device approach enables significantly increased experimental throughput. We validated the experimental platform by comparing computational models of the fluid mechanics in the device with experimental measurements of fluid flow. In addition, we conducted experiments on cells lacking the nuclear envelope protein lamin A/C and wild-type controls, which have well-characterized nuclear mechanical properties. Fitting time-dependent nuclear deformation data to power law and different viscoelastic models revealed that loss of lamin A/C significantly altered the elastic and viscous properties of the nucleus, resulting in substantially increased nuclear deformability. Lastly, to demonstrate the versatility of the devices, we characterized the viscoelastic nuclear mechanical properties in a variety of cell lines and experimental model systems, including human skin fibroblasts from an individual with a mutation in the lamin gene associated with dilated cardiomyopathy, healthy control fibroblasts, induced pluripotent stem cells (iPSCs), and human tumor cells. Taken together, these experiments demonstrate the ability of the microfluidic device and automated image analysis platform to provide robust, high throughput measurements of nuclear mechanical properties, including time-dependent elastic and viscous behavior, in a broad range of applications.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».