mtDNA患者血小板から最適化されたトランスミトコンドリアサイブリド生成プロトコルを記述し、成長パラメータとコロニー分離を重視します。このアプローチにより、共通核背景下で異なるヘテロプラズミーレベルでミトコンドリアDNA変異を研究し、電子伝達連鎖酵素活性および統合呼吸能力における機能的意義を定量化することが可能になります。
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mtDNA患者血小板から最適化されたトランスミトコンドリアサイブリド生成プロトコルを記述し、成長パラメータとコロニー分離を重視します。このアプローチにより、共通核背景下で異なるヘテロプラズミーレベルでミトコンドリアDNA変異を研究し、電子伝達連鎖酵素活性および統合呼吸能力における機能的意義を定量化することが可能になります。
トランスミトコンドリアサイブリッド細胞株生成は、同一のmtDNAおよび核ゲノム背景の中で、関心のある特定のミトコンドリアDNA(mtDNA)変異を高・低パーセンテージ(ヘテロプラズミーレベル)で生化学的に解析することで病原性を決定するゴールドスタンダードの手法を示しています。歴史的に、サイブリッド生成プロセスは面倒で効率的ではありませんでした。ここでは、ヒト血小板と標準的な骨肉腫143B細胞株を融合させ、mtDNAを枯渇させた等原体核背景(Rho0 細胞)を提供することで、トランスミトコンドリアサイブリッド細胞株を生成する非常に効率的かつ効果的なプロトコルを説明します。細胞分離株は、異なる程度のヘテロプラズミーを持つ安定した細胞株を確立したり、異なるミトコンドリアハプログループ間の異なる効果を比較するために、特定のmtDNAゲノムを捕捉します。ミトコンドリア患者からのサイブリドは標準プロトコルでは確立が難しい可能性があるため、現在の手法は電子輸送連鎖活性に影響を与えるmtDNA変異の単離に焦点を当てています。ここでは、コロニー選択技術が高レベルヘテロプラズミーmtDNA変異サイブリッド系統の生成時間を短縮し、生産性を向上させることを示します。 MT-ND1 m.3985G>A(p.E227K)における重要性不明の変異体のサイブリッド生成の症例研究が示されています。このプロトコルを用いてサイブリッド生成プロセスの効率を分析し、高分解能呼吸計による機能研究を実施します。このプロトコルによって生成された高レベルヘテロプラズ ミーMT-ND1 m.3985G>Aサイブリド変異体は、野生型制御に比べて複雑なI依存性ミトコンドリア呼吸を障害していることが示されており、m.3985G>Aが病原性である可能性が高いことが示されています。
ミトコンドリアDNA(mtDNA)変異の病原性の確立は、その希少性、異なる組織で変異および野生型mtDNAゲノムのレベルが異なるヘテロプラズミー、多様な病態生理機構、そして核ゲノム背景との複雑な相互作用のために困難です。.これらの理由から、ミトコンドリアサイブリッド細胞株はmtDNA変異体の病原性を確立するゴールドスタンダードの方法であり、「サイブリッド」とは、ある細胞の核と他細胞のミトコンドリア5,6,7,8,9,10の融合を表しています(図1).サイブリッド細胞株は、研究対象のmtDNA変異体に対して特定の異質質率を持つアイソジェニック核背景とミトコンドリアを含みます。このようにして、0%から100%の異質質レベルまでのサイブリッド系統で、特定のmtDNA変異体の病原性影響や、サイブリッド系統間で異なるミトコンドリアハプログループの相対的影響を判断するために、呼吸法測定(ポラグラグラフィー)や電子伝達酵素活性(分光光度測定)などの機能的アッセイを実施できます。.他の細胞タイプは病原性の研究に用いられ、サイブリッド生成や機能解析を補完するのが最も適しており、各細胞タイプにはそれぞれ利点と欠点があります。患者の線維芽細胞は患者から直接由来しますが、遺伝性の異形形成に限られ、核遺伝子影響を排除する等遺伝子核制御を欠いています。mtDNA編集は人気が高まっていますが、mtDNA13ではオフターゲット編集や編集可能な部位の制限に悩まされています。誘導多能性幹細胞(iPSCs)は、ニューロンや網膜神経節細胞など異なる細胞タイプに対する変異の影響を研究するために分化させることができますが、多能性の誘導は関心のあるmtDNA変異の喪失や新たな新発変異を引き起こす可能性があります14。サイブリッド研究は、がん細胞株(古典的には143B骨肉腫)の核背景に基づくより人工的なシステムを生成するもので、古典的に良好に成長するため、候補介入の高スループットスクリーニング研究に適しています。高ヘテロプラズミーレベルのサイブリド生成の制限には、血小板の質、初期ヘテロプラズミー、そして変異ミトコンドリアの選択的欠点があり、これらは本プロトコルで詳しく論じられています。
サイブリッド生成はmtDNA変異の病原性を機能的に決定するゴールドスタンダードですが、ミトコンドリア疾患の研究のためにサイブリッドを生成する研究室はごくわずかです。9、10、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25。26、27。むしろ、がんや老化を研究するためにより多くのサイブリッドが生成されます。ここでは、ミトコンドリア病の患者症例が疑われるケーススタディを用いて、mtDNA患者血小板からサイブリッド生成を促進するために開発された最適化戦略、選択過程や標的mtDNA変異体の高低異質を持つサイブリッド細胞株を確立するために必要な細胞調製法を示します。具体的には、複合I(CI)サブユニットMT-ND1変異体m.3985G>Aのサイブリッド細胞株を生成する方法論を示し、この変異株の病原性を示す生化学的研究を実施しています。図2はサイブリッド生成のタイムラインを示しており、主要な方法論的ステップとして融合、選択、分離法を用いて異なるコロニーを生み出します。
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血小板はフィラデルフィア小児病院(CHOP)のIRB試験08-6177に基づいて採取されました。
1. 血小板の製製
2. Rho0セルの準備
3. 融合
4. 成長
5. 選考
6. コロニー選択増殖法
7. 希釈成長法
8. 成長
9. 遺伝的確認
10. 高分解能呼吸法を用いた呼吸法
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方法論の違いとプロトコル最適化への道筋を示すために、電子伝達連鎖の複合体I(CI)のMT-ND1に不明の重要性(VUS)変異を持つミトコンドリア病疑いのある患者からサイブリッド生成の結果を提示します。複数の組織で臨床的なmtDNAゲノム次世代シーケンシングが行われた2つの異なるCLIA承認臨床診断ラボで、病原性が疑われた唯一の変異株はMT-ND1 m.3985G>Aでした。患者の血液中のMT-ND1 m.3985G>A(p.E227K)変異の異質性は50%でした。この個人のためにサイブリッドを生成することで、複数のプロトコル最適化に関する洞察が示されました(表1)。凍結血小板からサイブリドを生成しようとした以前の試みは失敗するか、野生型(0%ヘテロプラズミー)サイブリッドしか得られませんでした(表1)。対照的に、新たに分離した血小板を使う方がより良い結果が得られました。SMEM追加後、患者の血小板が安定していなかったことが明らかになり、これが凍結血小...
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ここでは、mtDNA患者血小板からトランスミトコンドリア・サイブリッド細胞株を生成するための非常に効率的なプロトコルを提示します。重要性が不確かな MT-ND1 変異の症例研究を通じて、成長および選択パラメータを慎重に考慮することの重要性を示します。これらの主要な課題が最適化されれば、呼吸連鎖機能を損なう可能性のあるmtDNA変異を持つサイブリッドの選定が成功します。このプロトコルはmtDNA変異を持つサイブリドの生成にも用いられます。
ケーススタディのタイムラインは、サイブリッド生成が血小板分離から約2.5か月かかることを示しています(図2)。活動時間に関しては、1日目と20日目が最も時間がかかります。96ウェルプレートから大きなウェルへの移動時間は変動が大きく、143Bセルの作業では過剰な結合や細胞数不足が細胞剥離や死死を引き起こす可能性があるため、毎日チェックする必要があります。コロニーピッキング法は多くの細胞を1つの井戸に移し、そ...
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著者側には本研究に関して金銭的利益相反はありません。
患者さんとそのご家族、そして実験的なトラブルシューティングの指導をしてくれたレベッカ・ガネツキー、シーラ・クレバー、ダグ・ウォレス、ライアン・モローに感謝します。この研究は、CHOPミトコンドリア医学マッツッロ家複合体I研究基金および国立衛生研究所(R35-GM134863 to MJF)から一部資金提供を受けました。内容は著者の責任であり、NIHを含む資金提供者の公式見解を必ずしも反映するものではありません。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| ADP | シグマ・アルドリッチ | A5285-1G | |
| アンチマイシンA | シグマ・アルドリッチ | A8674-25MG | |
| アスコルビン酸 | シグマ・アルドリッチ | 11140-250G | |
| アジド | シグマ・アルドリッチ | S2002-100G | |
| 透析済みFBS | フィッシャーサイエンティフィック | 35071CV | |
| ジギトニン | シグマ・アルドリッチ | D141-100MG | |
| DMEM | コーニング | 10-013-CV | サイブリッド培地 |
| DMEM | コーニング | 10-017-CM | 選択培地 |
| FBS | サイティバ | SH30910.03 | |
| FCCP | エイペックスバイオ | B5004 | |
| グルタミン酸 | シグマ・アルドリッチ | G5889-100G | |
| グラフパッド・プリズム | グラフパッド | ||
| Hybri-Max | シグマ・アルドリッチ | P7306 | 融合バッファー |
| マレート | シグマ・アルドリッチ | M1000-100G | |
| MiR05バッファー | オロボロス・インストゥルメンツ | 60101-01 | |
| O2Kレスピロメーター | オロボロス・インストゥルメンツ | C-0050 | |
| オリゴマイシン | シグマ・アルドリッチ | O4876-5MG | |
| ピルビン酸 | シグマ・アルドリッチ | P2256-100G | |
| ロテノン | シグマ・アルドリッチ | R8875-1G | |
| SMEM | シグマ | M8167 | |
| サクシネート | シグマ・アルドリッチ | S2378-100G | |
| TMPD | シグマ・アルドリッチ | T3134-5G | |
| トリプシン-EDTA 0.25% | サーモ・サイエンティフィック | 25200056 | |
| ウリジン | シグマ・アルドリッチ | U3750-25G |
