The effect of the substrate elasticity on morphology and Walker carcinosarcoma cells WC 256 migration

Intensywny rozwój interdyscyplinarnej dziedziny inżynierii biomateriałów pozwala szerzej spojrzeć na technikę hodowli komórkowych in vitro. Komórki stanowią fundamentalne składowe strukturalne oraz funkcjonalne organizmów wielokomórkowych oddziałujące z otaczającym je mikrośrodowiskiem, rozumianym w kontekście właściwości materii organicznej np. macierzy zewnątrzkomórkowej i sygnałów pochodzących od innych komórek. Wielowymiarowy charakter biologicznych układów implikuje potrzebę stworzenia bardziej fizjologicznych warunków do hodowli komórek in vitro odzwierciedlających te, panujące w żywym organizmie. Biomimetyka konkretnych tkanek przyczyniła się do opracowania metody wytwarzania elastycznych, porowatych, usieciowanych podłoży polisacharydowych do hodowli komórek in vitro.Celem przedłożonej pracy była charakterystyka heterogenności populacji adherentnych komórek szczurzego mięsakoraka Walkera 256 poprzez zbadanie wpływu elastyczności podłoża poliakryloamidowego na morfologię i migrację tej linii komórek nowotworowych.Analizę kształtu komórek oraz ich strategii migracji przeprowadzono na podstawie wyników uzyskanych z poklatkowej rejestracji ruchu komórek wykonanej przy użyciu mikroskopu odwróconego Axio Observer.Z1.Wykazano, że nie bez znaczenia dla zdolności komórek do adhezji jest wartość modułu Younga syntetycznych podłoży poliakryloamidowych, co rzutuje na rodzaj wykształcanych przez komórki wypustek i warunkuje typ ich ruchu. W przeciwieństwie do standardowej techniki hodowli komórek in vitro wykorzystującej plastikowe bądź szklane naczynia hodowlane, podłoża polimerowe odkształcają się pod działaniem zależnych od cytoszkieletu komórkowych aktywności. Ponadto pozwalają na oddzielenie odczuwanych przez komórki bodźców chemicznych od mechanicznych i dają możliwość rozwoju badań komórkowych in vitro.

The research conducted in the field of biomaterial engineering allows to take a broader view at in vitro cell culture technology. Cells are fundamental structural and functional components of multicellular organisms interacting with the surrounding microenvironment perceived in the context of organic material properties such as extracellular matrix and signals acquired from other cells. The multidimensional character of biological systems implicates the need for in vitro cultures specifications to be close to the physiological conditions existing in the living organisms.The purpose of this thesis was to present the heterogeneous character of rat Walker carcinosarcoma cells WC 256 by testing the effect of polyacrylamide matrix elasticity on morphology and migration of this tumour cell line.The cell shapes and migration strategies were analysed on the basis of the results obtained from the time lapse recorded cell movement executed with the use of the Axio Observer.Z1 inverted microscope.It has been proved that Young’s modulus value of synthetic polyacrylamide substrates has an important influence on the ability of cell adhesion as well as the type and movement of the cellular protrusions developed. In contrast to the standard in vitro technique in which glass or synthetic laboratory vessels are utilised, polymer substrates undergo deformations due to cytoskeletal - dependent activity. Furthermore, the application of the polymer substrates allows to separate the chemical and mechanical stimuli received by cells, which gives an opportunity for further development in the field of in vitro cell culture technology.