Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Burada, mitokondriyal izleme, mezenkimal kök hücrelerin (MSC'ler) ve retinal pigment epitel hücrelerinin (ARPE19) doğrudan ko-kültür prosedürlerinin yanı sıra, MSC'ler ve ARPE19 hücreleri arasındaki TNT'ler yoluyla mitokondriyal alışverişi karakterize etmek için tünelleme nanotüpleri (TNT) oluşumunu ve mitokondriyal transferi gözlemleme ve istatistiksel olarak analiz etme yöntemlerini içeren bir protokol sunuyoruz.
Mitokondriyal transfer, çeşitli hücre türleri arasında yaygın olarak meydana gelen normal bir fizyolojik olgudur. Bugüne kadar yapılan çalışmada, mitokondriyal taşıma için en önemli yol, tünelleme nanotüplerinden (TNT'ler) geçmektedir. Mezenkimal kök hücrelerin (MSC'ler) mitokondriyi TNT'ler aracılığıyla diğer hücrelere aktarabildiğini bildiren birçok çalışma yapılmıştır. Bununla birlikte, az sayıda çalışma çift yönlü mitokondriyal transfer olgusunu göstermiştir. Burada, protokolümüz, MSC'ler ve retinal pigment epitel hücreleri arasındaki mitokondriyal transfer fenomenini in vitro olarak iki mitokondriyal izleme yöntemiyle incelemek için deneysel bir yaklaşımı açıklamaktadır.
Mito-GFP ile transfekte edilmiş MSC'leri mito-RFP ile transfekte edilmiş ARPE19 hücreleri (bir retinal pigment epitel hücre hattı) ile 24 saat boyunca birlikte kültürledik. Daha sonra tüm hücreler falloidin ile boyandı ve konfokal mikroskopi ile görüntülendi. ARPE19 hücrelerinde yeşil floresanslı mitokondri ve MSC'lerde kırmızı floresanslı mitokondri gözlemledik, bu da MSC'ler ve ARPE19 hücreleri arasında çift yönlü mitokondriyal transferin gerçekleştiğini gösteriyor. Bu fenomen, mitokondriyal taşınmanın, MSC'ler ve ARPE19 hücreleri arasında da meydana gelen normal bir fizyolojik fenomen olduğunu ve MSC'lerden ARPE19 hücrelerine mitokondriyal transferin, tersinden çok daha sık meydana geldiğini göstermektedir. Sonuçlarımız, MSC'lerin mitokondriyi retina pigment epiteline aktarabildiğini ve benzer şekilde MSC'lerin gelecekte retina pigment epitelinde mitokondriyal taşıma yoluyla terapötik potansiyellerini yerine getirebileceğini tahmin ettiğini göstermektedir. Ek olarak, ARPE19 hücrelerinden MSC'lere mitokondriyal transfer daha fazla araştırılmayı beklemektedir.
Mitokondri, çoğu hücre tipi için birincil enerji kaynağı olarak hizmet eder ve mitokondriyal disfonksiyon özellikle retina1 gibi yüksek enerji gerektiren dokuları etkiler. Retinadaki metabolik değişiklikler biyoenerjetik bir krizi tetikleyebilir ve sonuçta fotoreseptörlerin ve / veya RPE hücrelerininölümüyle sonuçlanabilir 2. Mezenkimal kök hücre (MSC) bazlı tedaviler, oküler dejenerasyonun tedavisinde etkinlik göstermiştir ve MSC'lerin retina dokuları üzerindeki yararlı etkilerinin altında yatan kesin mekanizmalardan biri, fonksiyonel mitokondriyal transfere bağlanabilir 3,4,5,6. 2004 yılında, Rustom ve ark. ilk olarak, tünelleme nanotüpleri (TNT'ler) tarafından kolaylaştırılan yeni bir hücreden hücreye etkileşim yoluyla mitokondriyal transfer fenomenini bildirdi7.
2D kültürde, tünelleme nanotüpleri (TNT'ler), substrat üzerinde asılı kalan ve iki veya daha fazla homotipik ve heterotipik hücre arasında doğrudan bağlantı kurabilen, onlarca ila yüzlerce nanometre uzunluğunda değişen ince (20-700 nm) membran çıkıntıları ile tanımlanır. Bu yapılar özellikle F-aktin açısından zenginleştirilmiştir ve mitokondri gibi kargoların hücreler arasında taşınmasını kolaylaştırır. Ek olarak, TNT'lerin her iki ucunda açıklıklar bulunur ve bu da birbirine bağlı hücreler arasındaki sitoplazmik içeriğin sürekliliğini sağlar8.
TNT aracılı mitokondriyal transferi tespit etmek zordur in vivo yoğun hücresel düzenleme ve mitokondrinin izlenmesindeki zorluklar nedeniyle. Hücre ko-kültürü ve mitokondriyal izleme tekniklerini kullanan in vitro deneyler, TNT oluşumunun ve mitokondriyal transferingözlemlenmesine olanak tanır 8,9. Ayrıca, MSC'leri ve retinal pigment epitel hücrelerini in vitro10'da birlikte kültürleyerek TNT aracılı mitokondriyal transfer fenomenini de gözlemledik.
Önceki birçok çalışma, MSC'lerden diğer hücreleresadece tek yönlü mitokondriyal transfer gözlemlemiştir 3,4,5,6. Daha önce, sırasıyla mito-tracker yeşil ve mito-tracker kırmızı ile etiketlenmiş iki tür hücre kullanarak çift yönlü mitokondriyal transferi analiz etmeye çalıştık, ancak boyaların karışması deneysel sonuçlara müdahale etti. Mitokondriyal çift yönlü transferi daha kesin bir şekilde incelemek için, burada, lentiviral transfeksiyon tekniğini kullanarak farklı mitokondriyal floresansa sahip iki hücre hattı oluşturduk ve daha sonra, in vitro olarak doğrudan ko-kültür ile TNT oluşumu ve mitokondriyal çift yönlü transfer fenomenlerini gözlemledik ve analiz ettik.
Kısacası, burada mitokondrinin nasıl izleneceği, MSC'lerin ARPE19 hücreleri ile nasıl birlikte kültürleneceği ve TNT oluşumu ve mitokondriyal transferin nasıl analiz edileceği ile ilgili adım adım ve eyleme geçirilebilir bir protokol açıklanmaktadır. Bu deneyin sonuçları, TNT aracılı çift yönlü mitokondriyal transferi gösterdi, bu sadece mitokondriyal taşınmanın yaygın bir fizyolojik fenomen olduğunu kanıtlamakla kalmadı, aynı zamanda MSC'lerin retina hücreleri üzerindeki potansiyel terapötik yeteneğini de gösterdi.
1. MSC-mito-GFP ve ARPE19-mito-RFP hücre hatlarının oluşturulması
2. MSC ve ARPE19 hücrelerinin doğrudan ko-kültürü
NOT: Bu ko-kültür sisteminde, MSC-mito-GFP hücreleri donör hücreler olarak görev yaparken, ARPE19-mito-RFP hücreleri alıcı hücreler olarak işlev görecektir. Donör ve alıcı hücreleri ayırt etmek için alıcı hücreleri izledik.
3. Bir transwell sisteminde MSC ve ARPE19 hücrelerinin dolaylı ko-kültürü
4. Hücre iskeleti boyama
NOT: Deney boyunca ışıktan koruyunuz.
5. Konfokal görüntüleme
NOT: Konfokal görüntüleme kullanım kılavuzuna göre yapılır ve mikroskoplar arasında farklılık gösterebilir. Burada sadece bazı önemli adımları veriyoruz.
6. Veri analizi
Mezenkimal kök hücrelerin (MSC) ve ARPE19 hücrelerinin doğrudan ko-kültürünü gösteren şematik diyagram Şekil 1'de gösterilmiştir. Donör hücreler olarak mito-GFP'yi eksprese etmek üzere tasarlanmış MSC'ler ve alıcı hücreler olarak menekşe işaretli sitoplazmik membranlara sahip ARPE19-mito-RFP hücreleri 1: 1 oranında birlikte kültürlendi. 24 saatlik bir ko-kültür periyodundan sonra, hücreler falloidin için boyandı ve konfokal mi...
Çok sayıda çalışma, TNT aracılı mitokondriyal transfer olgusunun, çeşitli doku hücrelerinde yaygın bir fizyolojik süreç olduğunu göstermiştir 10,11,12,13. MSC'lerden mitokondriyal disfonksiyonu olan hücrelere fonksiyonel mitokondriyal bağış, güçlü terapötik potansiyel sergiler 3,...
Yazarlar, çatışan hiçbir çıkarları olmadığını beyan ederler.
Guangzhou CSR Biotech Co. Ltd'ye ticari süper çözünürlüklü mikroskop (HIS-SIM), veri toplama, SR görüntü yeniden yapılandırma, analiz ve tartışma ile görüntüleme için teşekkür ederiz. Bu çalışma kısmen Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (82125007,92368206) ve Pekin Doğa Bilimleri Vakfı (Z200014) tarafından desteklenmektedir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.25% Trypsin-EDTA | Gibco | 25200-056 | |
4% paraformaldehyde | Solarbio | P1110 | |
6-well plate | NEST | 703001 | |
15 mL centrifuge tube | BD Falcon | 352097 | |
24-well plate | NEST | 702001 | |
ARPE19 cells | ATCC | CRL-2302 | Cell lines |
Bovine serum albumin (BSA) | Beyotime | ST025 | |
CellTrace violet | Invitrogen | C34557 | |
Cover slide | NEST | 801007 | |
DMSO | sigma | D2650 | |
DPBS | Gibco | C141905005BT | |
DMEM/F-12-GlutaMAX | Gibco | 10565-042 | |
Fetal Bovine Serum (FBS) | VivaCell | C04002-500 | |
FluorSave Reagent | Millipore | 345789 | |
MSCs | Nuwacell | RC02003 | Cell lines |
ncMission | Shownin | RP02010 | |
Pen Strep | Gibco | 15140-122 | |
pCT-Mito-GFP | SBI | CYTO102-PA-1 | Plasmid; From https://www.systembio.com/mitochondria-cyto-tracer-pct-mito-gfp-cmv |
Puromycin | MCE | HY-B1743A | |
Pipette | Axygen | TF-1000-R-S | |
Phalloidin | Invitrogen | A22287 | |
Triton X-100 | Solarbio | T8200 | |
Transwell plate | Corning | 3470 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır