Study of influence of functionalization of elastic substrates on the cytoskeleton

Celem przedstawionej pracy było pokazanie różnic spowodowanych zmianami właściwości fizykochemicznych podłoży elastycznych na cytoszkielet aktynowy prawidłowych komórek fibroblastów mysich linii MEF 3T3 hodowanych na hydrożelach akrylamidowych funkcjonalizowanych roztworami fibronektyny o stężeniu 20, 10, 5 i 1 μg/ml. Zarówno migracja jaki morfologia komórek zależna jest od cytoszkieletu aktynowego, dlatego poza obrazowaniem samej aktyny przy pomocy mikroskopii konfokalnej wykorzystano również mikroskopię szerokopolową co pozwoliło na rejestrowanie zachowania komórek w czasie. Dodatkowo w analizie wyników uwzględniono heterogenność komórek. Jest to zjawisko biofizyczne, które niedawno zaczęto brać pod uwagę w badaniach, głównie w kontekście komórek zmienionych nowotworowo. Polega ono na występowaniu różnic w morfologii i strategiach migracji komórek, które jak udało się pokazać w tej pracy, występują nie tylko w przypadku komórek rakowych, ale również komórek prawidłowych. W tej pracy pokazano także wpływy zmian w stężeniu roztworu białek użytego do pokrycia nimi podłoża na parametry biofizyczne komórek. Pokazano, że również największe podobieństwo parametrów komórkowych do komórek hodowanych na podłożach szklanych występuje przy funkcjonalizacji podłoży elastycznych roztworem fibronektyny o stężeniu 10μg/ml. Zaobserwowano nie tylko zmiany w parametrach morfologicznych i prędkości migracji, ale również różnice w rozkładzie subpopulacji dla podłoży różnie sfunkcjonalizowanych. Mimo to nie udało się zaobserwować większych zmian w strukturze cytoszkieletu widocznego na zdjęciach z mikroskopii konfokalnej.

The aim of this study was to show the differences caused by changes in the physico chemical properties of elastic substrates on the actin cytoskeleton of normal mouse fibroblast cells of the MEF 3T3 line grown on acrylamide hydrogels functionalized with fibronectin solutions at concentrations of 20, 10, 5, and 1 μg/ml. Both cell migration and morphology depend on the actin cytoskeleton, therefore, in addition to imaging actin itself using confocal microscopy, bright-field microscopy was also used, which allowed the behavior of cells to be recorded over time.In addition, cell heterogeneity was considered in the analysis of the results. This is a biophysical phenomenon that has recently begun to be considered in research, mainly in the context of cancerous cells. It consists of differences in cell morphology and migration strategies, which, as shown in this study, occur not only in cancer cells but also in normal cells. This study also shows the effect of changes in the concentration of the protein solution used to coat the substrate on the biophysical parameters of cells. It was shown that the greatest similarity of cellular parameters to cells grown on glass substrates occurs when elastic substrates are functionalized with a fibronectin solution at a concentration of 10 μg/ml. Not only changes in morphological parameters and migration speed were observed but also differences in the distribution of subpopulations for differently functionalized substrates. Nevertheless, no major changes in the cytoskeletal structure visible in confocal microscopy images were observed