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

Agradecemos Andrea Parmeggiani (L2C e DIMNP, Montpellier), Benoit Charlot (IES, Montpellier), bem como os membros do laboratório para discussões úteis, Christophe Duperray para obter ajuda com a análise FACS, a instalação de imagem RIO Montpellier (MRI) para fornecer o ambiente adequado para FACS e microscopia confocal. BNM foi apoiado por uma bolsa de pós-graduação do Labex Numev (convenção ANR-10-LabX-20). AB foi apoiado por uma bolsa de estudo de graduação da Universidade de Varsóvia e da União Europeia (n ° POKL.04.01.02-00-221 / 12). MLV é um cientista da equipe do Centro Nacional de Pesquisa Científica (CNRS).

Dia 1 1. Rotulagem da Célula-tronco mesenquimais (MSC) As mitocôndrias (Opcional) <ol><li> Dois dias antes da preparação mitocôndrias, sementes MSCs humanas numa placa de cultura a 100 mm, em 10 ml de aMEM / FBS a 10%, de modo a ter 4 x 10 5 MSCs em cultura no Dia 1. </li><li> Lavar as MSCs com PBS (4 mL) e adicionar 4 ml de aMEM / FBS a 1% (pré-aquecido a 37 ° C). </li><li> Adicionar a quantidade necessária de mitocôndrias corante vital e incubar as células durante 30 mi...

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	<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. 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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. 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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. 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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>

Um número cada vez maior de estudos mostram que as células podem trocar mitocôndria e que estas mitocôndrias têm efeitos profundos sobre o metabolismo e as funções das células-alvo. Portanto, é essencial para dominar as ferramentas para transferir quantitativamente mitocôndrias das células do doador contra estas células alvo para permitir um estudo preciso dos seus efeitos biológicos. O protocolo aqui descrito foi originalmente funcionou para transferir mitocôndrias isoladas de...

As mitocôndrias são organelos encontrados em células eucarióticas em que desempenham um papel central na absorção de nutrientes, assim como na produção de energia e de metabolito. Essas organelas contêm DNA mitocondrial circular (mtDNA), 16,6 kb de comprimento, que codifica as proteínas dos complexos da cadeia de transporte de elétrons, tRNAs e rRNAs 1. A funcionalidade destes organelos é crítica para a homeostase celular e diversas patologias têm sido associados com a disfunção mitocondrial 1, 2, 3. O estado mitocôndria tem, por exemplo, sido associados a inflamação, doenças infecciosas e cancro, neste último caso, com consequências para a metástase e resistência à terapia com 4, 5, 6, 7. Mitocôndrias exibir a capacidade notável de<html> sendo transferidos entre &quot;doadores&quot; e células &quot;alvo&quot;. Isto leva a mudanças no metabolismo energético das células-alvo, bem como em outras modificações funcionais, tais como a reparação e resistência aos agentes quimioterapêuticos tecido, como foi recentemente mostrado por diferentes laboratórios 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 , 16. As células estaminais mesenquimais humanas (MSCs) exibir esta capacidade de transferir mitocôndria para uma ampla variedade de células alvo, incluindo cardiomiócitos, células endoteliais, células epiteliais alveolares pulmonares, células tubulares renais e células cancerosas, conduzindo a alterações das propriedades funcionais destas células 8,&gt; 9, 10, 12, 17, 18. As mitocôndrias de troca aparece agora como um mecanismo amplamente utilizado que permite que um número de diferentes tipos de células para se comunicar uns com os outros e modificar as suas propriedades biológicas. Esta troca mitocôndrias pode ocorrer através da formação de túneis nanotubos (TNT), envolvendo conexina 43 contendo junções comunicantes 8 ou M-Sec / TNFaip2 eo exocyst complexos 19. Alternativamente, a transferência de mitocôndrias também mostrou ser mediada por arrestina microvesículas proteína contendo o domínio 1-mediadas (ARMMs 20). Curiosamente, a eficácia da transferência de mitocôndrias foi relacionado com a taxa de expressão da Rho GTPase 1 MIRO1 21, um factor chave para explicar as diferenças na mitocôndria eficácias de transferência entre iPSC-MSCs e adultos BM-MSCs 22. Apesar desta riqueza de dados relativos à troca de mitocôndria da célula-célula, relativamente pouco se sabe sobre a metabólico e resultados biológica dessa transferência mitocôndrias. Por isso, justifica plenamente a criação de instrumentos adequados para avaliar plenamente os efeitos biológicos desta transferência. Ao longo dos anos, várias abordagens técnicas para transferir mitocôndrias a partir de doadores de células aceitadores têm sido propostos. Isto inclui a injecção directa de mitocôndrias em oócitos de 23, 24, 25, fusão celular para gerar cybrids transmitochondrial 26, 27 e, mais recentemente, a transferência de mitocôndrias isoladas usando fototérmico nanolâminas 28. Nós e outros já demonstraram a capacidade de mitochond isoladoRia para ser internalizada pelas células vivas, como observado tanto in vitro como in vivo 29, 30, 31, através de mecanismos propostos para envolver macropinocitose 32. Desenvolvemos também um método, chamado MitoCeption, para transferir quantitativamente mitocôndrias isoladas (a partir de MSCs) às células alvo, tal como exemplificado com o (aderente) MDA-MB-231 linha celular de cancro da mama 31. Este protocolo foi adaptado aqui para a transferência de mitocôndrias isoladas de MSC humanas de glioblastoma células estaminais (GSCS). O glioblastoma é um tumor maligno agressivo do cérebro que rapidamente se tornam resistentes ao tratamento, principalmente devido às células estaminais do glioblastoma (GSC) presentes no interior do tumor 33. Estes GSCS crescer como neuroesferas in vitro e gerar tumores em modelos de xenoenxerto. As células cancerosas dentro de glioblastoma têm acapacidade para estabelecer ligações célula-para-célula, como demonstrado recentemente para as células tumorais do cérebro astrocíticos que interligam por meio de microtubos prolongadas, por meio da qual as mitocôndrias (bem como de cálcio e de células núcleos) pode migrar, resultando em redes astrocitoma radioterapia resistente 34. Glioblastoma pode recrutar muitas células diferentes dentro do microambiente do tumor, incluindo o MSC 35, 36. Nós mostramos que MSCs pode fazer conexões célula-célula com GSCS em co-cultura e transferir as suas mitocôndrias (dados não mostrados), que é esperado para modificar SGC propriedades funcionais. O presente protocolo descreve como a técnica MitoCeption pode ser usada para transferir as mitocôndrias, previamente isolado a partir de MSCs humanas, para GSCS humanos com a finalidade de se determinar o resultado biológico funcional. O multipotentes e altamente tumorigénicas linha GB4 SGC 37 foi utilizado neste estudo.

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	<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

As mitocôndrias desempenham um papel central para o metabolismo celular, a produção de energia e de controlo de apoptose. função mitocondrial inadequada foi encontrado responsável por doenças muito diversas, que vão desde patologias neurológicas ao câncer. Curiosamente, as mitocôndrias foram recentemente mostrado para exibir a capacidade de ser transferidos entre os tipos de células, nomeadamente a partir de células estaminais mesenquimais humanas (MSC) para as células cancerosas em condições de co-cultura, com metabólicas e funcionais consequências para as células mitocôndrias destinatários, aumentando ainda mais o interesse actual para as propriedades biológicas destes organelos. Avaliação dos efeitos da mitocôndria MSC transferido nas células alvo é de importância primária para entender o resultado biológico de tais interacções célula-célula. O protocolo aqui descrito MitoCeption permite a transferência das mitocôndrias isoladas de antemão a partir das células dadoras para as células alvo, usando MSC mitocôndriase de células estaminais glioblastoma (GSC) como um sistema modelo. Este protocolo foi anteriormente usada para transferir as mitocôndrias, isolado a partir de MSC, para aderentes de células de cancro MDA-MB-231. Este protocolo de transferência de mitocôndrias é adaptado aqui para GSCS que apresentam a particularidade específica de crescer como neurospheres in vitro. A transferência das mitocôndrias isoladas pode ser seguido de células activadas por fluorescência (FACS) e de imagem confocal utilizando mitocôndrias corantes vitais. A utilização de doadores e células alvo as mitocôndrias, com diferentes haplótipos (SNPs), também permite a detecção das mitocôndrias transferidos com base na sua concentração de ADN mitocondrial circular (mtDNA) nas células alvo. Uma vez que o protocolo foi validado com estes critérios, as células que albergam as mitocôndrias transferidos pode ser ainda analisada para determinar os efeitos das mitocôndrias exógenos nas propriedades biológicas, tais como o metabolismo celular, plasticidade, proliferação e resposta à terapia.

Os passos processuais que descrevem o isolamento de mitocôndrias de células estaminais mesenquimais (MSC) e a sua transferência para as células-tronco glioblastoma segmentados (GSC) por MitoCeption são mostrados na Figura 1. GSCS são células-tronco cancerosas cultivadas como neurospheres para preservar suas propriedades de células-tronco. Para o protocolo, GSCS são semeadas como células individuais de um par de horas antes da transferência das mitocôndrias (p...

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MitoCeption: Transferring Isolated Human MSC Mitochondria to Glioblastoma Stem Cells

Aqui, um protocolo (MitoCeption) é apresentada para transferir mitocôndrias, isolado a partir de células estaminais mesenquimais humanas (MSC), para células estaminais glioblastoma (GSC), com o objectivo de estudar os seus efeitos biológicos sobre o metabolismo SGC e funções. Um protocolo semelhante pode ser adaptado para transferir as mitocôndrias entre outros tipos de células.

MitoCeption: Transferir humano isolado MSC mitocôndrias de células-tronco Glioblastoma

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

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