Establecer la patogenicidad de las mutaciones del ADN mitocondrial (mtDNA) es complicado debido a su rareza, heteroplasmia que implica niveles variables de genomas de ADNmt mutado y de tipo salvaje en diferentes tejidos, diversos mecanismos fisiopatológicos y complejas interacciones con antecedentes genómicosnucleares 1,2,3,4 . Por estas razones, las líneas celulares de cíbridos transmitocondriales siguen siendo el método estándar de oro para establecer la patogenicidad de variantes del ADNmt, donde los "cíbridos" representan la fusión del núcleo de una célula con las mitocondriasde otra célula 5,6,7,8,9,10 (Figura 1 ). Las líneas celulares de los cibridos contienen un fondo nuclear isogénico y mitocondrias con un porcentaje especificado de heteroplasmia para la variante mtDNA bajo el estudio11,12. De este modo, se pueden realizar ensayos funcionales como la respirometría (por polarografía) o los ensayos de actividad enzimática de transporte electrónico (por espectrofotometría) en líneas cíbridas que varían entre 0% y 100% de heteroplasmia para determinar los posibles efectos patógenos de una variante dada del ADNmt, así como la influencia relativa de los haplogrupos mitocondriales que pueden diferir entre las líneascíbridas 1. Otros tipos celulares pueden usarse para estudiar la patogenicidad y son mejor para complementar la generación de cibridos y el análisis funcional, ya que cada tipo celular tiene sus propias ventajas y desventajas. Los fibroblastos del paciente se originan directamente en el paciente, pero están limitados en la heteroplasmia heredada y carecen de un control nuclear isogénico que elimine los efectos génicos nucleares. La edición de mtDNA está ganando popularidad, pero sufre de una edición fuera de objetivo y de sitios editables limitados enmtDNA 13. Las células madre pluripotentes inducidas (iPSC) pueden diferenciarse para estudiar el efecto de una mutación en diferentes tipos celulares, como neuronas y ganglionares retinianos, pero la inducción de pluripotencia puede provocar la pérdida de la variante de ADNmt de interés o resultar en variantes de novo adicionales14. El estudio de Cybrid implica la generación de un sistema más artificial basado en un fondo nuclear de línea celular cancerosa (clásicamente osteosarcoma 143B), pero que clásicamente crece bien, lo que lo hace susceptible de ser utilizado en estudios de cribado de alto rendimiento de intervenciones candidatas. Las limitaciones para la generación de cíbridos a niveles de heteroplasia altos incluyen la calidad plaquetaria, la heteroplasma inicial y las desventajas selectivas de las mitocondrias mutantes, que se discuten en profundidad en este protocolo.
Aunque la generación de cibridos es el estándar de oro para la determinación funcional de la patogenicidad de variantes del ADNmt, pocos laboratorios generan cíbridos para el estudio de la enfermedad mitocondrial 9,10,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25, 26,27. Más bien, se generan más cíbridos para estudiar el cáncer y el envejecimiento28,29. Aquí, utilizamos un caso de caso de paciente sospechoso de enfermedad mitocondrial para demostrar estrategias de optimización desarrolladas para facilitar la generación de cíbridos a partir de plaquetas de pacientes con ADNmt, incluyendo procesos de selección y preparaciones celulares necesarias para establecer líneas celulares de cybridos con niveles altos frente a bajos de heteroplasmia para la variante de ADNmt objetivo. Concretamente, demostramos la metodología para generar líneas celulares de cibridos para una subunidad compleja I (CI) variante MT-ND1 m.3985G>A, en la que realizamos estudios bioquímicos que demuestran la naturaleza patogénica de esta variante. La Figura 2 muestra la línea temporal para la generación de cíbridos, donde los principales pasos metodológicos incluyen métodos de fusión, selección y aislamiento para obtener colonias distintas.