Hochdurchsatz-Kontraktionsmessungen von Hydrogel-eingebetteten intakten Muskelfasern der Maus mit einem optikbasierten System

Die In-vitro-Zellkultur ist ein leistungsfähiges Werkzeug, um zelluläre Prozesse zu beurteilen und therapeutische Strategien zu testen. Für die Skelettmuskulatur sind die gebräuchlichsten Ansätze entweder die Differenzierung myogener Vorläuferzellen in unreife Myotuben oder die kurzfristige ex vivo Kultur isolierter einzelner Muskelfasern. Ein wesentlicher Vorteil der Ex-vivo-Kultur gegenüber der In-vitro-Kultur ist die Beibehaltung der komplexen zellulären Architektur und der kontraktilen Eigenschaften. In dieser Arbeit beschreiben wir ein experimentelles Protokoll für die Isolierung von intakten Muskelfasern des Flexor digitorum brevis aus Mäusen und deren anschließende ex vivo Kultur. Bei diesem Protokoll werden die Muskelfasern in ein Hydrogel auf Fibrinbasis und Basalmembranmatrix eingebettet, um die Fasern zu immobilisieren und ihre kontraktile Funktion aufrechtzuerhalten. Anschließend beschreiben wir Methoden zur Beurteilung der kontraktilen Funktion der Muskelfaser mit Hilfe eines optikbasierten Hochdurchsatz-Kontraktilitätssystems. Die eingebetteten Muskelfasern werden elektrisch stimuliert, um Kontraktionen zu induzieren, woraufhin ihre funktionellen Eigenschaften, wie Sarkomerverkürzung und Kontraktionsgeschwindigkeit, mit Hilfe einer optischen Quantifizierung bewertet werden. Die Kopplung der Muskelfaserkultur mit diesem System ermöglicht Hochdurchsatztests der Auswirkungen pharmakologischer Wirkstoffe auf die kontraktile Funktion und Ex-vivo-Studien zu genetischen Muskelerkrankungen. Schließlich kann dieses Protokoll auch angepasst werden, um dynamische zelluläre Prozesse in Muskelfasern mit Hilfe der Lebendzellmikroskopie zu untersuchen.