Name: mitoception: transferring isolated human msc mitochondria to glioblastoma stem cells
Uploaded: 2017-02-22T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about MitoCeption: Transferring Isolated Human MSC Mitochondria to Glioblastoma Stem Cells at JoVE.com

Vi takker Andrea Parmeggiani (L2C og DIMNP, Montpellier), Benoit Charlot (IES, Montpellier) samt medlemmer av laboratoriet for nyttige diskusjoner, Christophe Duperray for hjelp med FACS analysen, Montpellier RIO bildeanlegg (MRI) for å gi tilstrekkelig miljø for FACS og konfokalmikroskopi. BNM ble støttet av en utdannet fellesskap fra LABEX startet Numev (convention ANR-10-LabX-20). AB ble støttet av en lavere fellesskap fra Universitetet i Warszawa og europeiske union (n ° POKL.04.01.02-00-221 / 12). MLV er en stab forsker fra Nasjonalt senter for vitenskapelig forskning (CNRS).

Dag 1 1. Merking av Mesenchymale Stem Cell (MSC) Mitokondrier (valgfritt) <ol><li> To dager før den mitokondriene fremstillingen, frø humane MSC i en 100 mm kulturskål, i 10 ml aMEM / FBS 10%, slik som å ha 4 x 10 5 MSC i kultur på dag en. </li><li> Skyll MSC med PBS (4 ml) og tilsett 4 ml aMEM / FBS 1% (forvarmet til 37 ° C). </li><li> Legge til den nødvendige mengde av mitokondrier vitale fargestoff og inkubere cellene i 30 min i 37 ° C inkubator. </li><li> Fjern mitokond...

<ol>
	<li>Vafai, S. B., Mootha, V. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+disorders+as+windows+into+an+ancient+organelle.">Mitochondrial disorders as windows into an ancient organelle.</a> Nature. 491 (7424), 374-383 (2012).</li><li>Nunnari, J., Suomalainen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondria:+in+sickness+and+in+health.">Mitochondria: in sickness and in health.</a> Cell. 148 (6), 1145-1159 (2012).</li><li>Chandel, N. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondria+as+signaling+organelles.">Mitochondria as signaling organelles.</a> BMC Biol. 12 (1), 34 (2014).</li><li>Schulze, A., Harris, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+cancer+metabolism+is+tuned+for+proliferation+and+vulnerable+to+disruption.">How cancer metabolism is tuned for proliferation and vulnerable to disruption.</a> Nature. 491 (7424), 364-373 (2012).</li><li>Peiris-Pages, M., Martinez-Outschoorn, U. E., Pestell, R. G., Sotgia, F., Lisanti, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cancer+stem+cell+metabolism.">Cancer stem cell metabolism.</a> Breast Cancer Res. 18 (1), 55 (2016).</li><li>LeBleu, V. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PGC-1alpha+mediates+mitochondrial+biogenesis+and+oxidative+phosphorylation+in+cancer+cells+to+promote+metastasis.">PGC-1alpha mediates mitochondrial biogenesis and oxidative phosphorylation in cancer cells to promote metastasis.</a> Nat Cell Biol. 16 (10), 992-1003 (2014).</li><li>Liu, S., Feng, M., Guan, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+DNA+sensing+by+STING+signaling+participates+in+inflammation,+cancer+and+beyond.">Mitochondrial DNA sensing by STING signaling participates in inflammation, cancer and beyond.</a> Int J Cancer. 139 (4), 736-741 (2016).</li><li>Islam, M. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+transfer+from+bone-marrow-derived+stromal+cells+to+pulmonary+alveoli+protects+against+acute+lung+injury.">Mitochondrial transfer from bone-marrow-derived stromal cells to pulmonary alveoli protects against acute lung injury.</a> Nat Med. 18 (5), 759-765 (2012).</li><li>Pasquier, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preferential+transfer+of+mitochondria+from+endothelial+to+cancer+cells+through+tunneling+nanotubes+modulates+chemoresistance.">Preferential transfer of mitochondria from endothelial to cancer cells through tunneling nanotubes modulates chemoresistance.</a> J Transl Med. 11, 94 (2013).</li><li>Plotnikov, E. Y., Khryapenkova, T. G., Galkina, S. I., Sukhikh, G. T., Zorov, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cytoplasm+and+organelle+transfer+between+mesenchymal+multipotent+stromal+cells+and+renal+tubular+cells+in+co-culture.">Cytoplasm and organelle transfer between mesenchymal multipotent stromal cells and renal tubular cells in co-culture.</a> Exp Cell Res. 316 (15), 2447-2455 (2010).</li><li>Spees, J. L., Olson, S. D., Whitney, M. J., Prockop, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+transfer+between+cells+can+rescue+aerobic+respiration.">Mitochondrial transfer between cells can rescue aerobic respiration.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 103 (5), 1283-1288 (2006).</li><li>Liu, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mesenchymal+stem+cells+rescue+injured+endothelial+cells+in+an+in+vitro+ischemia-reperfusion+model+via+tunneling+nanotube+like+structure-mediated+mitochondrial+transfer.">Mesenchymal stem cells rescue injured endothelial cells in an in vitro ischemia-reperfusion model via tunneling nanotube like structure-mediated mitochondrial transfer.</a> Microvasc Res. 92, 10-18 (2014).</li><li>Bukoreshtliev, N. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+block+of+tunneling+nanotube+(TNT)+formation+inhibits+intercellular+organelle+transfer+between+PC12+cells.">Selective block of tunneling nanotube (TNT) formation inhibits intercellular organelle transfer between PC12 cells.</a> FEBS Lett. 583 (9), 1481-1488 (2009).</li><li>Gurke, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tunneling+nanotube+(TNT)-like+structures+facilitate+a+constitutive,+actomyosin-dependent+exchange+of+endocytic+organelles+between+normal+rat+kidney+cells.">Tunneling nanotube (TNT)-like structures facilitate a constitutive, actomyosin-dependent exchange of endocytic organelles between normal rat kidney cells.</a> Exp Cell Res. 314 (20), 3669-3683 (2008).</li><li>Vallabhaneni, K. C., Haller, H., Dumler, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vascular+smooth+muscle+cells+initiate+proliferation+of+mesenchymal+stem+cells+by+mitochondrial+transfer+via+tunneling+nanotubes.">Vascular smooth muscle cells initiate proliferation of mesenchymal stem cells by mitochondrial transfer via tunneling nanotubes.</a> Stem Cells Dev. 21 (17), 3104-3113 (2012).</li><li>Wang, X., Gerdes, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transfer+of+mitochondria+via+tunneling+nanotubes+rescues+apoptotic+PC12+cells.">Transfer of mitochondria via tunneling nanotubes rescues apoptotic PC12 cells.</a> Cell Death Differ. 22 (7), 1181-1191 (2015).</li><li>Plotnikov, E. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell-to-cell+cross-talk+between+mesenchymal+stem+cells+and+cardiomyocytes+in+co-culture.">Cell-to-cell cross-talk between mesenchymal stem cells and cardiomyocytes in co-culture.</a> J Cell Mol Med. 12 (5A), 1622-1631 (2008).</li><li>Acquistapace, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+mesenchymal+stem+cells+reprogram+adult+cardiomyocytes+toward+a+progenitor-like+state+through+partial+cell+fusion+and+mitochondria+transfer.">Human mesenchymal stem cells reprogram adult cardiomyocytes toward a progenitor-like state through partial cell fusion and mitochondria transfer.</a> Stem Cells. 29 (5), 812-824 (2011).</li><li>Hase, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=M-Sec+promotes+membrane+nanotube+formation+by+interacting+with+Ral+and+the+exocyst+complex.">M-Sec promotes membrane nanotube formation by interacting with Ral and the exocyst complex.</a> Nat Cell Biol. 11 (12), 1427-1432 (2009).</li><li>Phinney, D. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mesenchymal+stem+cells+use+extracellular+vesicles+to+outsource+mitophagy+and+shuttle+microRNAs.">Mesenchymal stem cells use extracellular vesicles to outsource mitophagy and shuttle microRNAs.</a> Nat Commun. 6, 8472 (2015).</li><li>Ahmad, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Miro1+regulates+intercellular+mitochondrial+transport+&amp;+enhances+mesenchymal+stem+cell+rescue+efficacy.">Miro1 regulates intercellular mitochondrial transport &amp; enhances mesenchymal stem cell rescue efficacy.</a> Embo J. 33 (9), 994-1010 (2014).</li><li>Zhang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=iPSC-MSCs+with+High+Intrinsic+MIRO1+and+Sensitivity+to+TNF-a+Yield+Efficacious+Mitochondrial+Transfer+to+Rescue+Anthracycline-Induced+Cardiomyopathy.">iPSC-MSCs with High Intrinsic MIRO1 and Sensitivity to TNF-a Yield Efficacious Mitochondrial Transfer to Rescue Anthracycline-Induced Cardiomyopathy.</a> Stem Cell Reports. 7 (4), 749-763 (2016).</li><li>Takeda, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+intergeneric/interspecies+mitochondrial+injection;+parthenogenetic+development+of+bovine+oocytes+after+injection+of+mitochondria+derived+from+somatic+cells.">Influence of intergeneric/interspecies mitochondrial injection; parthenogenetic development of bovine oocytes after injection of mitochondria derived from somatic cells.</a> J Reprod Dev. 58 (3), 323-329 (2012).</li><li>Takeda, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microinjection+of+cytoplasm+or+mitochondria+derived+from+somatic+cells+affects+parthenogenetic+development+of+murine+oocytes.">Microinjection of cytoplasm or mitochondria derived from somatic cells affects parthenogenetic development of murine oocytes.</a> Biol Reprod. 72 (6), 1397-1404 (2005).</li><li>Van Blerkom, J., Sinclair, J., Davis, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+transfer+between+oocytes:+potential+applications+of+mitochondrial+donation+and+the+issue+of+heteroplasmy.">Mitochondrial transfer between oocytes: potential applications of mitochondrial donation and the issue of heteroplasmy.</a> Hum Reprod. 13 (10), 2857-2868 (1998).</li><li>Ishikawa, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ROS-generating+mitochondrial+DNA+mutations+can+regulate+tumor+cell+metastasis.">ROS-generating mitochondrial DNA mutations can regulate tumor cell metastasis.</a> Science. 320 (5876), 661-664 (2008).</li><li>Kaipparettu, B. A., Ma, Y., Wong, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+effects+of+cancer+mitochondria+on+energy+metabolism+and+tumorigenesis:+utility+of+transmitochondrial+cybrids.">Functional effects of cancer mitochondria on energy metabolism and tumorigenesis: utility of transmitochondrial cybrids.</a> Ann N Y Acad Sci. 1201, 137-146 (2010).</li><li>Wu, T. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+Transfer+by+Photothermal+Nanoblade+Restores+Metabolite+Profile+in+Mammalian+Cells.">Mitochondrial Transfer by Photothermal Nanoblade Restores Metabolite Profile in Mammalian Cells.</a> Cell Metab. 23 (5), 921-929 (2016).</li><li>Masuzawa, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transplantation+of+autologously+derived+mitochondria+protects+the+heart+from+ischemia-reperfusion+injury.">Transplantation of autologously derived mitochondria protects the heart from ischemia-reperfusion injury.</a> Am J Physiol Heart Circ Physiol. 304 (7), H966-H982 (2013).</li><li>Kitani, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+human+mitochondrial+transfer:+a+novel+concept+based+on+the+endosymbiotic+theory.">Direct human mitochondrial transfer: a novel concept based on the endosymbiotic theory.</a> Transplant Proc. 46 (4), 1233-1236 (2014).</li><li>Caicedo, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MitoCeption+as+a+new+tool+to+assess+the+effects+of+mesenchymal+stem/stromal+cell+mitochondria+on+cancer+cell+metabolism+and+function.">MitoCeption as a new tool to assess the effects of mesenchymal stem/stromal cell mitochondria on cancer cell metabolism and function.</a> Sci Rep. 5, 9073 (2015).</li><li>Kesner, E. E., Saada-Reich, A., Lorberboum-Galski, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characteristics+of+Mitochondrial+Transformation+into+Human+Cells.">Characteristics of Mitochondrial Transformation into Human Cells.</a> Sci Rep. 6, 26057 (2016).</li><li>Lathia, J. D., Mack, S. C., Mulkearns-Hubert, E. E., Valentim, C. L., Rich, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cancer+stem+cells+in+glioblastoma.">Cancer stem cells in glioblastoma.</a> Genes Dev. 29 (12), 1203-1217 (2015).</li><li>Osswald, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain+tumour+cells+interconnect+to+a+functional+and+resistant+network.">Brain tumour cells interconnect to a functional and resistant network.</a> Nature. 528 (7580), 93-98 (2015).</li><li>Shinojima, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=TGF-beta+mediates+homing+of+bone+marrow-derived+human+mesenchymal+stem+cells+to+glioma+stem+cells.">TGF-beta mediates homing of bone marrow-derived human mesenchymal stem cells to glioma stem cells.</a> Cancer Res. 73 (7), 2333-2344 (2013).</li><li>Velpula, K. K., Dasari, V. R., Rao, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+homing+of+human+cord+blood+stem+cells+to+sites+of+inflammation:+unfolding+mysteries+of+a+novel+therapeutic+paradigm+for+glioblastoma+multiforme.">The homing of human cord blood stem cells to sites of inflammation: unfolding mysteries of a novel therapeutic paradigm for glioblastoma multiforme.</a> Cell Cycle. 11 (12), 2303-2313 (2012).</li><li>Guichet, P. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+death+and+neuronal+differentiation+of+glioblastoma+stem-like+cells+induced+by+neurogenic+transcription+factors.">Cell death and neuronal differentiation of glioblastoma stem-like cells induced by neurogenic transcription factors.</a> Glia. 61 (2), 225-239 (2013).</li><li>Lyons, E. A., Scheible, M. K., Sturk-Andreaggi, K., Irwin, J. A., Just, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+high-throughput+Sanger+strategy+for+human+mitochondrial+genome+sequencing.">A high-throughput Sanger strategy for human mitochondrial genome sequencing.</a> BMC Genomics. 14, 881 (2013).</li></ol>

Et økende antall studier viser at cellene kan utveksle mitokondrier og at disse mitokondriene har dyptgripende virkninger på målcellen metabolisme og funksjoner. Derfor er det vesentlig å beherske verktøy til kvantitativt å overføre mitokondrier fra donorcellene på disse målcellene for å muliggjøre en nøyaktig undersøkelse av deres biologiske virkninger. Protokollen er beskrevet her var opprinnelig utarbeidet for å overføre mitochondria isolert fra humane stamceller til tilhen...

Mitokondrier er organeller som finnes i eukaryote celler der de spiller en sentral rolle i næringsopptak, samt i energi og metabolitt produksjon. Disse organeller inneholde sirkulært mitokondrie DNA (mtDNA), 16,6 kb langt, som koder for proteiner av elektrontransportkjeden komplekser, tRNA og rRNAs 1. Funksjonaliteten av disse organeller er kritisk for celle homeostase og flere patologier som er forbundet med mitokondrier dysfunksjon 1, 2, 3. Mitokondriene status er for eksempel blitt koblet til betennelse, infeksjonssykdommer og kreft, i dette sistnevnte tilfellet med konsekvenser for metastasering og motstand mot terapi 4, 5, 6, 7. Mitokondrier vise bemerkelsesverdig kapasitet<html> bli overført mellom &quot;donor&quot; og &quot;mål&quot; celler. Dette fører til endringer i den energetiske metabolismen av målcellene, så vel som i andre funksjonelle modifikasjoner som vevsreparasjon og motstand mot kjemoterapeutiske midler, som nylig vist ved forskjellige laboratorier 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 , 16. De humane stamceller (MSC) for å vise denne evne til å overføre mitokondriene til et bredt utvalg av målceller, inkludert kardiomyocytter, endotelceller, pulmonare alveolare epitelceller, renale tubulære celler og kreftceller, som fører til modifikasjoner av de funksjonelle egenskapene til disse cellene 8,&gt; 9, 10, 12, 17, 18. Mitokondrier utveksling fremstår nå som en mye brukt mekanisme som gjør at en rekke forskjellige celletyper for å kommunisere med hverandre og modifisere deres biologiske egenskaper. Dette mitokondrier utveksling kan skje gjennom tunneling nanorør (TNT) formasjon, som involverer connexin 43-holdige gap veikryss 8 eller M-Sec / TNFaip2 og exocyst komplekse 19. Alternativt mitokondriene overføringen ble også vist å være formidlet av arrestin domene-inneholdende protein 1-medierte mikrovesikler (ARMMs) 20. Interessant nok var effekten av mitokondriene overføring knyttet til uttrykket hastigheten av Rho GTPase en MIRO1 21, en nøkkelfaktor for å forklare forskjellene i mitokondriene overførings efficacies mellom iPSC-MSC og voksen BM-MSC 22. Til tross for denne enorme mengder data om celle-til-celle-mitochondria utveksling, er forholdsvis lite kjent om den metabolske og biologisk resultat av dette mitokondrier overføringen. Derfor det fullt garanterer å sette opp de riktige verktøyene for å vurdere biologiske effekter av denne overføringen fullt. Gjennom årene har flere tekniske tilnærminger overføre mitokondrier fra donor til akseptor-celler har vært foreslått. Dette omfatter direkte injeksjon av mitokondrier i oocytter 23, 24, 25, cellefusjon for å generere transmitochondrial cybrids 26, 27 og, mer nylig, overføring av isolerte mitokondrier som bruker fototermiske nanoblades 28. Vi og andre tidligere vist kapasiteten av isolert mitochondria å bli internalisert av levende celler, som observert både in vitro og in vivo 29, 30, 31, gjennom mekanismer foreslått å involvere macropinocytosis 32. Vi utviklet ytterligere en fremgangsmåte, kalt MitoCeption, til kvantitativt å overføre isolerte mitokondrier (fra MSC) til målceller, som eksemplifisert med (adherente) MDA-MB-231 brystkreftcellelinje 31. Denne protokollen ble tilpasset her for overføring av isolerte humane MSC mitokondriene til glioblastoma stamceller (GSCs). Glioblastom er aggressive maligne svulster i hjernen som raskt blir resistente mot behandling, hovedsakelig på grunn av glioblastom stamceller (GSC) til stede i svulsten 33. Disse GSCs vokse som neurosfærer in vitro og generere tumorer i xenograft-modeller. Kreftceller innenfor glioblastom harkapasitet til å gjøre celle-til-celle-forbindelser, slik som vist nylig for astrocytic hjernetumorceller som sammenkoblings via utvidet mikrorør, gjennom hvilke mitokondrier (så vel som kalsium- og cellekjerner) kan migrere, noe som resulterer i radioterapi fast astrocytom nettverk 34. Glioblastom kan rekruttere mange forskjellige celler i tumoren mikromiljøet, inkludert MSC 35, 36. Vi viste at MSC kan gjøre celle-celle forbindelser med GSCs i coculture og overføre sine mitokondrier (data ikke vist), noe som forventes å endre GSC funksjonelle egenskaper. Den nåværende protokollen beskriver hvordan MitoCeption teknikken kan brukes til å overføre mitokondriene, isolert på forhånd fra menneskelige MSC, menneskelige GSCs med det formål å bestemme deres funksjonelle biologiske utfallet. Den multipotent og svært tumorgene GB4 GSC linje 37 ble anvendt i denne studien.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Mitochondria Isolation Kit for Tissue&#160;</td>
			<td>Fisher Scientific&#160;</td>
			<td>10579663</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-2 Supplement (100X)</td>
			<td>Fisher Scientific&#160;</td>
			<td>11520536</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B-27 Supplement W/O VIT A (50X)</td>
			<td>Fisher Scientific&#160;</td>
			<td>11500446</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HBSS w/o Ca2+ w/o Mg2+</td>
			<td>&#160;Sigma</td>
			<td>H4385</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>poly Heme&#160;</td>
			<td>Sigma&#160;</td>
			<td>P3932</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>aMEM w/o glutamine</td>
			<td>Ozyme</td>
			<td>BE12-169F</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM/F-12 without glutamine,&#160;</td>
			<td>Fisher Scientific&#160;</td>
			<td>11540566</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>L-Glutamine&#160;</td>
			<td>Invitrogen&#160;</td>
			<td>25030-024&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose&#160;</td>
			<td>Sigma&#160;</td>
			<td>G7021</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Insuline&#160;</td>
			<td>Sigma&#160;</td>
			<td>I 1882&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#160;Human&#160;bFGF&#160;</td>
			<td>R&#38;D Systems</td>
			<td>233-FB-025</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Human EGF&#160;</td>
			<td>Peprotech&#160;</td>
			<td>AF-100-15&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heparin</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>H3149&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaCl2</td>
			<td>MERCK</td>
			<td>2382</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsine Inhibitor&#160;</td>
			<td>Sigma&#160;</td>
			<td>T9003</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DNase I</td>
			<td>SIGMA&#160;</td>
			<td>10104159001</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsine 0.25% /EDTA 1 mM</td>
			<td>Invitrogen&#160;</td>
			<td>25200056</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin</td>
			<td>Gibco&#160;</td>
			<td>15090-046</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Protease inhibitors EDTA free</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>4693159001</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ciprofloxacine&#160;</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>17850-5G-F</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fungine&#160;</td>
			<td>Invivogen</td>
			<td>ant-fn-1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fungizone&#160;</td>
			<td>Thermofisher</td>
			<td>15290018</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gentamycin</td>
			<td>Euromedex</td>
			<td>EU0410</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#160;MitoTracker Green FM</td>
			<td>Molecular Probes</td>
			<td>M7514</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#160;MitoTracker Red CMXRos</td>
			<td>Molecular Probes</td>
			<td>&#160;M7512</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MitoTracker Deep Red FM</td>
			<td>Molecular Probes</td>
			<td>&#160;M22426&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#160;CellTracker Green CMFDA</td>
			<td>Molecular Probes</td>
			<td>C7025</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#160;CellTracker Blue CMF2HC</td>
			<td>Molecular Probes</td>
			<td>C12881</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RIPA</td>
			<td>Santa Cruz</td>
			<td>sc-24948</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FluoroDish Sterile Culture Dish</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>FD35-100</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hemacytometer</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>267110</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FACS tubes</td>
			<td>Beckman Coulter</td>
			<td>2,523,749</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FACS apparatus</td>
			<td>Gallios&#160;</td>
			<td>&#160;3L 10C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LC FAST START DNA MASTER PLUS&#160;</td>
			<td>Roche</td>
			<td>3515885001</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

mitoception: transferring isolated human msc mitochondria to glioblastoma stem cells

Mitokondrier spiller en sentral rolle for celle metabolisme, energiproduksjon og kontroll av apoptose. Utilstrekkelig mitokondriefunksjon har blitt funnet ansvarlig for meget forskjellige sykdommer, som strekker seg fra neurologiske sykdomstilstander til kreft. Interessant, mitokondrier har nylig blitt vist å vise evne til å bli overført mellom celletyper, særlig fra humane stamceller (MSC) til kreftceller i coculture forhold, med metabolske og funksjonelle konsekvenser for mitokondriene mottakercellene, noe som ytterligere forbedrer den aktuelle for de biologiske egenskapene til disse organeller. Evaluere effekten av det overførte MSC mitokondriene i målcellene er av primær betydning for å forstå den biologiske resultatet av slike celle-celle interaksjoner. Den MitoCeption Protokollen er beskrevet her muliggjør overføringen av mitokondriene isolert på forhånd fra donorcellene til målcellene, ved hjelp av MSC mitokondrierog glioblastom stamceller (GSC) som et modellsystem. Denne protokollen har tidligere vært brukt til å overføre mitokondriene, isolert fra MSC, til adherente MDA-MB-231 kreftceller. Dette mitokondrier overføringsprotokoll er tilpasset her for GSCs som presenterer den spesifikke spesielle ved vokser som neurosfærer in vitro. Overføringen av de isolerte mitokondrier kan etterfølges av fluorescens-aktivert cellesortering (FACS) og konfokal avbildning ved hjelp mitokondrier vitale fargestoffer. Bruken av mitokondrier donor og målceller med forskjellige haplotyper (SNPs) muliggjør også påvisning av de overførte mitokondriene basert på konsentrasjonen av deres sirkulære mitokondrie DNA (mtDNA) i målcellene. Når protokollen har blitt validert med disse kriteriene, kan de celler som de overførte mitokondriene bli ytterligere analysert for å bestemme virkningene av eksogene mitokondrier på biologiske egenskaper slik som cellemetabolisme, plastisitet, proliferasjon og respons på behandling.

De prosedyretrinn som beskriver isolering av mitokondrier fra mesenchymale stamceller (MSC) og deres overføring til de målrettede glioblastoma stamceller (GSC) ved MitoCeption er vist i figur 1. GSCs er kreftstamceller dyrket som Neurosfærene å bevare sine stamcelleegenskaper. For protokollen, GSCs sådd som enkeltceller et par timer før overføring av mitochondria (trinn 3) for å tillate høyere mitokondrier overføringseffektivitet (se FACS data figur 3B)...

Watch this Scientific Journal Video about MitoCeption: Transferring Isolated Human MSC Mitochondria to Glioblastoma Stem Cells at JoVE.com

MitoCeption: Transferring Isolated Human MSC Mitochondria to Glioblastoma Stem Cells

Her er en protokoll (MitoCeption) present å overføre mitokondriene, isolert fra humane stamceller (MSC), til glioblastom stamceller (GSC), med mål om å studere deres biologiske effekter på GSC metabolisme og funksjoner. En lignende protokoll kan tilpasses til å overføre mitokondriene mellom andre celletyper.

MitoCeption: Overføre isolert human MSC Mitokondrier å glioblastom stamceller

Mitochondria play a central role for cell metabolism, energy production and control of apoptosis. Inadequate mitochondrial function has been found ...

Research

JoVE Journal

Biology

Propagation of Human Embryonic Stem (ES) Cells

Propagation of Human Embryonic Stem ES Cells

Counting Human Neural Stem Cells

Knowledge of the exact number of viable cells in a given volume of a cell suspension is required for many routine tissue culture manipulations, such as ...

Passaging Human Neural Stem Cells

The ability to manipulate human neural stem/precursor cells (hNSPCs) in vitro provides a means to investigate their utility as cell transplants for ...

Immunocytochemistry: Human Neural Stem Cells

Immunocytochemistry is a very powerful and fairly straightforward method for determining the presence, subcellular localization, and relative abundance of ...

Chromatin Immunoprecipitation from Human Embryonic Stem Cells

The functional and structural complexity of the myriad of cells in metazoan organisms arises from a small number of stem cells. Stem cells are ...

Purification of Mitochondria from Yeast Cells

Mitochondria are the main site of ATP production during aerobic metabolism in eukaryotic non-photosynthetic cells1. These complex organelles also play ...

Freezing and Thawing Human Embryonic Stem Cells

Since James Thomson et al developed a technique in 1998 to isolate and grow hES in culture, freezing cells for later use and thawing and expanding cells ...

Differentiation of Embryonic Stem Cells into Oligodendrocyte Precursors

Oligodendrocytes are the myelinating cells of the central nervous system. For regenerative cell therapy in demyelinating diseases, there is significant ...

Transfecting and Nucleofecting Human Induced Pluripotent Stem Cells

Genetic modification is continuing to be an essential tool in studying stem cell biology and in setting forth potential clinical applications of human ...

Multi-parameter Measurement of the Permeability Transition Pore Opening in Isolated Mouse Heart Mitochondria

Multi-parameter Måling av permeabilitet Transition pore åpningen i Isolert Mouse Hjerte Mitokondrier

The mitochondrial permeability transition pore (mtPTP) is a non specific channel that forms in the inner mitochondrial membrane to transport solutes with ...