Dimensionality of Rolled-up Nanomembranes Controls Neural Stem Cell Migration Mechanism

Nano Letters

Volumn 15, Issue 8, 2015, Pages 5530-5538

  Koch, Britta ^a   Meyer, Anne K ^a,b   Helbig, Linda ^a   Harazim, Stefan M ^a   Storch, Alexander ^b,c,d   Sanchez, Samuel ^a,e   Schmidt, Oliver G ^a,f,g  

^a IFW DRESDEN   (Germany)

^b DRESDEN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (Germany)

^c GERMAN CENTER FOR NEURODEGENERATIVE DISEASES DZNE   (Germany)

^d CENTER FOR REGENERATIVE THERAPIES DRESDEN   (Germany)

^e MAX PLANCK INSTITUTE FOR INTELLIGENT SYSTEMS   (Germany)

^f CHEMNITZ UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (Germany)

^g CENTER FOR ADVANCING ELECTRONICS DRESDEN CFAED   (Germany)

Author keywords

3D cell culture scaffold; cell migration; Nanomembranes; neural stem cells; rolled up nanotechnology; spatial confinement

Indexed keywords

CELL CULTURE; CELLS; CYTOLOGY; NANOSTRUCTURES; NANOTECHNOLOGY; SCAFFOLDS (BIOLOGY);

3-D CELL CULTURE; CELL MIGRATION; NANOMEMBRANES; NEURAL STEM CELL; SPATIAL CONFINEMENT;

STEM CELLS;

ARTIFICIAL MEMBRANE; GLASS; NANOMATERIAL;

ANIMAL; ARTIFICIAL MEMBRANE; CELL LINE; CELL MOTION; CHEMISTRY; CYTOLOGY; MOUSE; NANOTECHNOLOGY; NEURAL STEM CELL; TISSUE SCAFFOLD; ULTRASTRUCTURE;

ANIMALS; CELL LINE; CELL MOVEMENT; GLASS; MEMBRANES, ARTIFICIAL; MICE; NANOSTRUCTURES; NANOTECHNOLOGY; NEURAL STEM CELLS; TISSUE SCAFFOLDS;

EID: 84939246218     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b02099     Document Type: Article

References (68)

1. Friedl, P.; Brocker, E. B. Cell. Mol. Life Sci. 2000, 57, 41-64 10.1007/s000180050498
2. Baker, B. M.; Chen, C. S. J. Cell Sci. 2012, 125, 3015 10.1242/jcs.079509
3. Doyle, A. D.; Petrie, R. J.; Kutys, M. L.; Yamada, K. M. Curr. Opin. Cell Biol. 2013, 25, 642-649 10.1016/j.ceb.2013.06.004
4. Webb, D. J.; Horwitz, A. F. Nat. Cell Biol. 2003, 5, 690-692 10.1038/ncb0803-690
5. Even-Ram, S.; Yamada, K. M. Curr. Opin. Cell Biol. 2005, 17, 524-532 10.1016/j.ceb.2005.08.015
6. Beningo, K. A.; Dembo, M.; Wang, Y.-l. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004, 101, 18024-18029 10.1073/pnas.0405747102
7. Doyle, A. D.; Wang, F. W.; Matsumoto, K.; Yamada, K. M. J. Cell Biol. 2009, 184, 481-490 10.1083/jcb.200810041
8. Hakkinen, K.; Harunaga, J.; Doyle, A.; Yamada, K. Tissue Eng., Part A 2011, 17, 713-724 10.1089/ten.tea.2010.0273
9. Miron-Mendoza, M.; Seemann, J.; Grinnell, F. Biomaterials 2010, 31, 6425-6435 10.1016/j.biomaterials.2010.04.064
10. Grinnell, F.; Ho, C.-H.; Tamariz, E.; Lee, D. J.; Skuta, G. Mol. Biol. Cell 2003, 14, 384-395 10.1091/mbc.E02-08-0493
11. Pathak, A.; Kumar, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012, 109, 10334-10339 10.1073/pnas.1118073109
12. Kaiser, J.-P.; Reinmann, A.; Bruinink, A. Biomaterials 2006, 27, 5230-5241 10.1016/j.biomaterials.2006.06.002
13. Balzer, E. M.; Tong, Z.; Paul, C. D.; Hung, W. C.; Stroka, K. M.; Boggs, A. E.; Martin, S. S.; Konstantopoulos, K. FASEB J. 2012, 26, 4045-56 10.1096/fj.12-211441
14. Hawkins, R. J.; Piel, M.; Faure-Andre, G.; Lennon-Dumenil, A. M.; Joanny, J. F.; Prost, J.; Voituriez, R. Phys. Rev. Lett. 2009, 102, 058103 10.1103/PhysRevLett.102.058103
15. Ghibaudo, M.; Trichet, L.; Le Digabel, J.; Richert, A.; Hersen, P.; Ladoux, B. Biophys. J. 2009, 97, 357-368 10.1016/j.bpj.2009.04.024
16. Olsen, M. H.; Hjortø, G. M.; Hansen, M.; Met, O.; Svane, I. M.; Larsen, N. B. Lab Chip 2013, 13, 4800-4809 10.1039/c3lc50930c
17. Schneider, J.; Bachmann, T.; Franco, D.; Richner, P.; Galliker, P.; Tiwari, M. K.; Ferrari, A.; Poulikakos, D. Macromol. Biosci. 2013, 13, 973-983 10.1002/mabi.201200416
18. Knight, T.; Basu, J.; Rivera, E. A.; Spencer, T.; Jain, D.; Payne, R. Cell Adh Migr 2013, 7, 267-274 10.4161/cam.24351
19. Lin, J.-y.; Lin, W.-j.; Hong, W.-h.; Hung, W.-c.; Nowotarski, S. H.; Gouveia, S. M.; Cristo, I.; Lin, K.-h. Soft Matter 2011, 7, 10010-10016 10.1039/c1sm05371j
20. Bergert, M.; Chandradoss, S. D.; Desai, R. A.; Paluch, E. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012, 109, 14434-14439 10.1073/pnas.1207968109
21. Wolf, K.; te Lindert, M.; Krause, M.; Alexander, S.; te Riet, J.; Willis, A. L.; Hoffman, R. M.; Figdor, C. G.; Weiss, S. J.; Friedl, P. J. Cell Biol. 2013, 201, 1069-1084 10.1083/jcb.201210152
22. Sahai, E.; Marshall, C. J. Nat. Cell Biol. 2003, 5, 711-719 10.1038/ncb1019
23. Yamazaki, D.; Kurisu, S.; Takenawa, T. Oncogene 2009, 28, 1570-1583 10.1038/onc.2009.2
24. Wolf, K.; Mazo, I.; Leung, H.; Engelke, K.; von Andrian, U. H.; Deryugina, E. I.; Strongin, A. Y.; Bröcker, E.-B.; Friedl, P. J. Cell Biol. 2003, 160, 267-277 10.1083/jcb.200209006
25. Friedl, P.; Wolf, K. Nat. Rev. Cancer 2003, 3, 362-374 10.1038/nrc1075
26. Liu, Y.-J.; Le Berre, M.; Lautenschlaeger, F.; Maiuri, P.; Callan-Jones, A.; Heuzé, M.; Takaki, T.; Voituriez, R.; Piel, M. Cell 2015, 160, 659-672 10.1016/j.cell.2015.01.007
27. Yoshida, K.; Soldati, T. J. Cell Sci. 2006, 119, 3833-3844 10.1242/jcs.03152
28. Smith, L. A.; Aranda-Espinoza, H.; Haun, J. B.; Dembo, M.; Hammer, D. A. Biophys. J. 2007, 92, L58-L60 10.1529/biophysj.106.102822
29. Lämmermann, T.; Sixt, M. Curr. Opin. Cell Biol. 2009, 21, 636-644 10.1016/j.ceb.2009.05.003
30. Friedl, P.; Wolf, K. J. Cell Biol. 2010, 188, 11-19 10.1083/jcb.200909003
31. Koch, B.; Sanchez, S.; Schmidt, C. K.; Swiersy, A.; Jackson, S. P.; Schmidt, O. G. Adv. Healthcare Mater. 2014, 3, 1753-8 10.1002/adhm.201300678
32. Xi, W.; Schmidt, C. K.; Sanchez, S.; Gracias, D. H.; Carazo-Salas, R. E.; Jackson, S. P.; Schmidt, O. G. Nano Lett. 2014, 14, 4197-204 10.1021/nl4042565
33. Wade, A.; McKinney, A.; Phillips, J. J. Biochim. Biophys. Acta, Gen. Subj. 2014, 1840, 2520-5 10.1016/j.bbagen.2014.01.017
34. Noctor, S. C.; Martinez-Cerdeno, V.; Ivic, L.; Kriegstein, A. R. Nat. Neurosci. 2004, 7, 136-144 10.1038/nn1172
35. Haubensak, W.; Attardo, A.; Denk, W.; Huttner, W. B. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004, 101, 3196-201 10.1073/pnas.0308600100
36. Miyata, T.; Kawaguchi, A.; Saito, K.; Kawano, M.; Muto, T.; Ogawa, M. Development 2004, 131, 3133-3145 10.1242/dev.01173
37. Liu, X.; Hashimoto-Torii, K.; Torii, M.; Haydar, T. F.; Rakic, P. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008, 105, 11802-11807 10.1073/pnas.0805180105
38. Lyu, J.; Hu, Y. n.; Xu, X.; Zhang, H. J. Cell. Biochem. 2013, 114, 1744-1759 10.1002/jcb.24517
39. Meyer, A. K.; Jarosch, A.; Schurig, K.; Nuesslein, I.; Kissenkotter, S.; Storch, A. Brain Res. 2012, 1474, 8-18 10.1016/j.brainres.2012.07.034
40. Harazim, S. M.; Xi, W.; Schmidt, C. K.; Sanchez, S.; Schmidt, O. G. J. Mater. Chem. 2012, 22, 2878-2884 10.1039/C1JM14800A
41. Farooque, T. M.; Camp, C. H., Jr; Tison, C. K.; Kumar, G.; Parekh, S. H.; Simon, C. G., Jr Biomaterials 2014, 35, 2558-2567 10.1016/j.biomaterials.2013.12.092
42. Ochsner, M.; Dusseiller, M. R.; Grandin, H. M.; Luna-Morris, S.; Textor, M.; Vogel, V.; Smith, M. L. Lab Chip 2007, 7, 1074-1077 10.1039/b704449f
43. Ochsner, M.; Textor, M.; Vogel, V.; Smith, M. L. PLoS One 2010, 5, e9445 10.1371/journal.pone.0009445
44. Pampaloni, F.; Reynaud, E. G.; Stelzer, E. H. K. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2007, 8, 839-845 10.1038/nrm2236
45. Englund, C.; Fink, A.; Lau, C.; Pham, D.; Daza, R. A. M.; Bulfone, A.; Kowalczyk, T.; Hevner, R. F. J. Neurosci. 2005, 25, 247-251 10.1523/JNEUROSCI.2899-04.2005
46. Gotz, M.; Huttner, W. B. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2005, 6, 777-788 10.1038/nrm1739
47. Okamoto, M.; Namba, T.; Shinoda, T.; Kondo, T.; Watanabe, T.; Inoue, Y.; Takeuchi, K.; Enomoto, Y.; Ota, K.; Oda, K.; Wada, Y.; Sagou, K.; Saito, K.; Sakakibara, A.; Kawaguchi, A.; Nakajima, K.; Adachi, T.; Fujimori, T.; Ueda, M.; Hayashi, S.; Kaibuchi, K.; Miyata, T. Nat. Neurosci. 2013, 16, 1556-1566 10.1038/nn.3525
48. Nobes, C. D.; Hall, A. J. Cell Biol. 1999, 144, 1235-1244 10.1083/jcb.144.6.1235
49. Surviladze, Z.; Waller, A.; Strouse, J. J.; Bologa, C.; Ursu, O.; Salas, V.; Parkinson, J. F.; Phillips, G. K.; Romero, E.; Wandinger-Ness, A.; Sklar, L. A.; Schroeder, C.; Simpson, D.; Noth, J.; Wang, J.; Golden, J.; Aube, J. A Potent and Selective Inhibitor of Cdc42 GTPase. In Probe Reports from the NIH Molecular Libraries Program; National Center for Biotechnology Information: Bethesda, MD, 2010.
50. Nolen, B. J.; Tomasevic, N.; Russell, A.; Pierce, D. W.; Jia, Z.; McCormick, C. D.; Hartman, J.; Sakowicz, R.; Pollard, T. D. Nature 2009, 460, 1031-1034 10.1038/nature08231
51. Suraneni, P.; Rubinstein, B.; Unruh, J. R.; Durnin, M.; Hanein, D.; Li, R. J. Cell Biol. 2012, 197, 239-251 10.1083/jcb.201112113
52. Vignjevic, D.; Kojima, S.-i.; Aratyn, Y.; Danciu, O.; Svitkina, T.; Borisy, G. G. J. Cell Biol. 2006, 174, 863-875 10.1083/jcb.200603013
53. Machesky, L. M.; Insall, R. H. Curr. Biol. 1998, 8, 1347-1356 10.1016/S0960-9822(98)00015-3
54. Salbreux, G.; Charras, G.; Paluch, E. Trends Cell Biol. 2012, 22, 536-545 10.1016/j.tcb.2012.07.001
55. Charras, G.; Paluch, E. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2008, 9, 730-736 10.1038/nrm2453
56. Mejillano, M. R.; Kojima, S.-i.; Applewhite, D. A.; Gertler, F. B.; Svitkina, T. M.; Borisy, G. G. Cell 2004, 118, 363-373 10.1016/j.cell.2004.07.019
57. Mattila, P. K.; Lappalainen, P. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2008, 9, 446-454 10.1038/nrm2406
58. Takagi, H.; Sato, M. J.; Yanagida, T.; Ueda, M. PLoS One 2008, 3, e2648 10.1371/journal.pone.0002648
59. Boissonnas, A.; Fetler, L.; Zeelenberg, I. S.; Hugues, S.; Amigorena, S. J. Exp. Med. 2007, 204, 345-56 10.1084/jem.20061890
60. Lim, F. Y.; Koon, Y. L.; Chiam, K.-H. Comput. Methods Biomech. Biomed. Eng. 2013, 16, 1085-1095 10.1080/10255842.2012.757598
61. Friedl, P.; Sahai, E.; Weiss, S.; Yamada, K. M. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2012, 13, 743-747 10.1038/nrm3459
62. Chang, Stephanie S.; Guo, W.-h.; Kim, Y.; Wang, Y.-l. Biophys. J. 2013, 104, 313-321 10.1016/j.bpj.2012.12.001
63. Doyle, A. D.; Kutys, M. L.; Conti, M. A.; Matsumoto, K.; Adelstein, R. S.; Yamada, K. M. J. Cell Sci. 2012, 125, 2244-2256 10.1242/jcs.098806
64. Huang, B.; Lu, M.; Jolly, M. K.; Tsarfaty, I.; Onuchic, J.; Ben-Jacob, E. Sci. Rep. 2014, 4, 6449 10.1038/srep06449
65. Solon, J.; Levental, I.; Sengupta, K.; Georges, P. C.; Janmey, P. A. Biophys. J. 2007, 93, 4453-4461 10.1529/biophysj.106.101386
66. Martinez-Cisneros, C. S.; Sanchez, S.; Xi, W.; Schmidt, O. G. Nano Lett. 2014, 14, 2219-2224 10.1021/nl500795k
67. Harazim, S. M.; Bolanos Quinones, V. A.; Kiravittaya, S.; Sanchez, S.; Schmidt, O. G. Lab Chip 2012, 12, 2649-2655 10.1039/c2lc40275k
68. Smith, E. J.; Xi, W.; Makarov, D.; Monch, I.; Harazim, S.; Bolanos Quinones, V. A.; Schmidt, C. K.; Mei, Y.; Sanchez, S.; Schmidt, O. G. Lab Chip 2012, 12, 1917-1931 10.1039/c2lc21175k