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전기 세포 기판 임피던스 감지 시스템을 이용한 저산소성 뇌신경세포 손상의 실시간 분석
Real-time Monitoring of Hypoxic Cytotoxicity in Neuroblastoma Cells by Using Electric Cell-Substrate Impedance Sensing

충북의대학술지 2014년 24권 1호 p.49 ~ p.55

김훈(Kim Hoon) - 충북대학교 의과대학 응급의학교실
이석우(Lee Seok-Woo) - 충북대학교 의과대학 응급의학교실
박정수(Park Jung-Soo) - 충북대학교 의과대학 응급의학교실
민진홍(Min Jin-Hong) - 충북대학교 의과대학 응급의학교실
한규홍(Han Kyu-Hong) - 충북대학교 의과대학 응급의학교실
강준호(Kang Jun-Ho) - 충북대학교 의과대학 응급의학교실

Abstract

연구 목적: 전기세포 기판 임피던스 감지 시스템은 전기판에 세포의 부착 및 분화 정도에 따라 전류의 흐름에 대한 저항값을 분석함으로서 세포의 형태, 세포층 방어벽 기능, 세포 분열, 암 전이, 세포의 이동, 손상 회복 같은 생물학적 현상을 실시간으로 규명할 수 있는 최신 기술이다. 하지만 뇌신경세포에서 허혈성 저산소 손상에 의한 실시간 세포 손상에 대한 전기 세포 기판 임피던스 감지 시스템의 유용성에 대한 연구는 없는 상태이다. 이에 본 연구에서는 고전적인 분석법과 비교하여 이 신기술의 유용성
을 분석하고자 한다.

재료 및 방법: SK-N-H 신경암세포를 배양 후에 한 군은 정상배양기에 다른 군은 저산소 배양기에 넣고 일정 시간 동안 실시간으로 전기세포기판 임피던스 감지 시스템으로 세포의 변화를 관찰하였다.

결과: SK-N-H 신경암세포는 시간에 따라 저산소에 따른 손상 정도가 비례적으로 변하였다. 이러한 세포 독성에 의한 변화는 기존의 측정법인 MTT 분석법이나 현미경 관찰과 비슷한 패턴으로 실시간 전기세포기판 임피던스 감지 시스템에서 측정되었다.

결론: 본 연구를 통해 ECIS 시스템은 신경세포 손상의 실시간 정량적 분석 뿐만아니라 기존의 분석법으로 간과되었던 세포 변화까지도 이 기술을 통해 새로이 확인할 수 있었다.

Purpose: Cell death from neuronal ischemia-reperfusion injury is a dynamic process. In the minutes to days after an ischemia insult, cellular morphology has been progressively changed. To date, diverse assays, such as LDH assay, MTT assay, PI staining assay et al, have been used for cell viability and toxicity. However, these assays typically require harvesting cells or supernatants at multiple times post-ischemia. Arbitrary harvest intervals post-ischemia are often used based on previous studies or simple feasibility, which may yield to ignore or miss important results taking place between harvest intervals. As a new technique to observe cells in real-time, time lapse microscopy can be alternatively applied to monitor the neuronal ischemic damages. However, it limits quantitative analysis for cellular damages. Electric cell-substrate impedance sensing (ECIS) has been developed for real time monitoring of cell motion and morphological changes through measurements of the changing impedance properties of attached and spread cells that act as insulating particles on gold electrodes It is a technology which can not only produce quantitative data, is also able to monitor experiments in real-time. This study aims to evaluate the ischemia-reperfusion injury by ECIS.

Mathods: Culture dishes were randomly divided into two groups, one in a normoxic incubator and the other in a hypoxic chamber (1% O2: 94%N2: 5%CO2). For OGD insult, cells were washed twice by 1 x D-PBS and added by glucose-free buffer (116 mmol/L NaCl, 1 mM/L NaH2PO4, 5.4 mM/L KCl, 0.8 mM/L MgSO4, 1.8 mM/L CaCl, 26 mM/L Na2HCO3, pH 7.4) and then incubated in a hypoxic chamber for scheduled durations. After scheduled normoxic incubation, cells were assessed for neuronal injury via ECIS Monitoring and MTT assay.

Results: This hypoxia induced SK-N-H cell death in a time-dependent manner. The results obtained from our ECIS system correlated well with conventional in vitro assays such as MTT assays and microscopic findings.

Conclusions: Overall this study illustrates the convenience of ECIS for direct, continuous assessment of the cytotoxicity of Hypoxic injury in vitro. ECIS has the potential to become a useful, non-invasive analytical method for early evaluation of hypoxia injury.

키워드

실시간 전기세포기판 임피던스 감지시스템, 세포독성, 저산소

Electric cell-substrate impedance sensing (ECIS), Cell toxicity, Hypoxia

KMID : 0390320140240010049

원문 및 링크아웃 정보

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연구대상(Population)

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전기 세포 기판 임피던스 감지 시스템을 이용한 저산소성 뇌신경세포 손상의 실시간 분석 Real-time Monitoring of Hypoxic Cytotoxicity in Neuroblastoma Cells by Using Electric Cell-Substrate Impedance Sensing

Abstract

키워드

전기 세포 기판 임피던스 감지 시스템을 이용한 저산소성 뇌신경세포 손상의 실시간 분석
Real-time Monitoring of Hypoxic Cytotoxicity in Neuroblastoma Cells by Using Electric Cell-Substrate Impedance Sensing