Bis heute wurden mehr als 700 RYR1-Varianten in der menschlichen Bevölkerung identifiziert und mit verschiedenen neuromuskulären Erkrankungen in Verbindung gebracht, darunter maligne Hyperthermie-Suszeptibilität (MHS), belastungsinduzierte Rhabdomyolyse, zentrale Kernerkrankung (CCD), Multi-Minicore-Erkrankung (MmD), zentronukleäre Myopathie (CNM)1,2,3 ; Dennoch hinken Studien zur Charakterisierung ihrer funktionellen Effekte hinterher und nur etwa 10% der Mutationen wurden funktionell getestet. Verschiedene experimentelle Ansätze können verwendet werden, um die Auswirkungen einer bestimmten RyR1-Variante zu bewerten, einschließlich der Transfektion von heterologen Zellen wie HEK293 und COS-7-Zellen mit Plasmid, das für die WT und die mutierte RYR1 cDNA4kodiert,5, Transduktion von dyspedischen Mausfibroblasten mit Plasmiden und Vektoren, die für die WT und die mutierte RYR1 cDNA kodieren, gefolgt von Transduktion mit Myo-D und Differenzierung in Myotuben6 , Generierung transgener Tiermodelle mit mutiertem RyR1s7,8,9, Charakterisierung von Zellen von Patienten, die die RYR1-Variante endogen exprimieren10,11,12. Solche Methoden haben dazu beigetragen, festzustellen, wie sich verschiedene Mutationen funktionell auf den RyR1 Ca2+-Kanal auswirken.
Hier werden Methoden beschrieben, die entwickelt wurden, um die funktionellen Effekte von RYR1-Mutationen zu bewerten. Verschiedene Parameter der intrazellulären Calciumhomöostase werden in menschlichen Zellen untersucht, die den RyR1-Calciumkanal endogen exprimieren, einschließlich Myotuben und Epstein Barr Virus (EBV) immortalisierter B-Lymphozyten. Zellen werden von Patienten gewonnen, in Kultur expandiert und mit ratiometrisch fluoreszierenden Calciumindikatoren wie Fura-2 oder Indo-1 beladen. Parameter, von denen berichtet wurde, dass sie aufgrund pathogener RYR1-Mutationen verändert sind, einschließlich der Ruhephase [Ca2+],der Empfindlichkeit gegenüber verschiedenen pharmakologischen Agonisten und der Größe der intrazellulären Ca2+-Speicher, werden entweder auf Einzelzellebene mittels Fluoreszenzmikroskopie oder in Zellpopulationen mit einem Fluorimeter gemessen. Ergebnisse, die in Zellen von Mutationsträgern erhalten werden, werden dann mit denen verglichen, die von gesunden Mitgliedern der Kontrollfamilie erhalten wurden. Dieser Ansatz hat gezeigt, dass: (i) viele Mutationen im Zusammenhang mit MHS zu einer Zunahme des Ruhezustands[Ca2+]und einer Verschiebung der Dosis-Wirkungs-Kurve nach links entweder zur KCl-induzierten Depolarisation oder zur pharmakologischen RyR1-Aktivierung mit 4-Chlor-m-Kresol10,11,12,13führen ; ii) Mutationen, die mit CCD in Verbindung gebracht werden, führen zu einer Abnahme des Peaks[Ca2+],der durch pharmakologische Aktivierung des RyR1 freigesetzt wird, und zu einer Abnahme der Größe, wenn das intrazelluläreCa2+ 12,13,14,15speichert ; (iii) einige Varianten haben keinen Einfluss auf ca2+ homöostase13. Vorteile dieses experimentellen Ansatzes sind: Das RyR1-Protein ist nicht überexprimiert und physiologische Werte vorhanden, Zellen können verewigt werden (sowohl Muskelzellen als auch B-Lymphozyten), die Zelllinien mit Mutationen liefern. Einige Nachteile beziehen sich auf die Tatsache, dass Patienten Mutationen in mehr als einem Gen tragen können, das für Proteine kodiert, die an der Calciumhomöostase und / oder erregungskontraktionskopplung (ECC) beteiligt sind, und dies kann experimentelle Schlussfolgerungen erschweren. Zum Beispiel wurden zwei JP-45-Varianten in der MHS- und Kontrollpopulation identifiziert und es wurde gezeigt, dass ihre Anwesenheit die Empfindlichkeit des Dihydropyridinrezeptors (DHPR) gegenüber der Aktivierungbeeinflusst 16. Patienten müssen verfügbar sein, biologisches Material muss frisch gesammelt werden und ethische Genehmigungen müssen von den lokalen Ethikkommissionen eingeholt werden.