$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Mitochondriale aandoeningen (MD's) zijn een groep multisysteemsyndromen veroorzaakt door een aantasting van mitochondriale functies als gevolg van mutaties in nucleair (nDNA) of mitochondriaal (mtDNA) DNA1. Ze behoren tot de meest voorkomende erfelijke stofwisselingsziekten, met een prevalentie van 1:5.000. mtDNA-geassocieerde ziekten volgen de regels van mitochondriale genetica: maternale overerving, heteroplasmie en drempeleffect, en mitotische segregatie2. Menselijk mtDNA is een dubbelstrengs DNA-cirkel van 16,6 kb, die een kort controlegebied bevat met sequenties die nodig zijn voor replicatie en transcriptie, 13 eiwitcoderende genen (alle subeenheden van de ademhalingsketen), 22 tRNA en 2 rRNA-genen3.
Bij gezonde personen is er één enkel mtDNA-genotype (homoplasmie), terwijl meer dan één genotype naast elkaar bestaat (heteroplasmie) in pathologische omstandigheden. Schadelijke heteroplasmatische mutaties moeten een kritische drempel overwinnen om OXPHOS te verstoren en ziekten te veroorzaken die elk orgaan op elke leeftijdvan 4 jaar kunnen beïnvloeden. De dubbele genetica van OXPHOS dicteert overerving: autosomaal recessief of dominant en X-gebonden voor nDNA-mutaties, maternale voor mtDNA-mutaties, plus sporadische gevallen zowel voor nDNA als mtDNA.
Aan het begin van het mitochondriale geneeskundetijdperk legde een baanbrekend experiment van King en Attardi5 de basis om de oorsprong van een mutatie die verantwoordelijk is voor een MD te begrijpen door hybride cellen te maken die kernen bevatten uit tumorcellijnen waarin mtDNA volledig was uitgeput (rho0-cellen) en mitochondriën van patiënten met MD's. Next-generation sequencing (NGS) -technieken waren op dat moment niet beschikbaar, en het was niet eenvoudig om te bepalen of een mutatie aanwezig was in het nucleaire of mitochondriale genoom. De methode, beschreven in 1989, werd vervolgens gebruikt door verschillende onderzoekers die werkzaam zijn op het gebied van mitochondriale geneeskunde 6,7,8,9; een gedetailleerd protocol is onlangs gepubliceerd10, maar er is nog geen video gemaakt. Waarom zou zo'n protocol tegenwoordig relevant zijn als NGS precies en snel kan identificeren waar een mutatie zich bevindt? Het antwoord is dat cybridegeneratie nog steeds het state-of-the-art protocol is om de pathogene rol van elke nieuwe mtDNA-mutatie te begrijpen, het percentage heteroplasmie te correleren met de ernst van de ziekte en een biochemisch onderzoek uit te voeren in een homogeen nucleair systeem waarin de bijdrage van de autochtone nucleaire achtergrond van de patiënt afwezig is11, 12,13.
Dit protocol beschrijft hoe cytoplasten kunnen worden verkregen uit confluente, patiënt-afgeleide fibroblasten gekweekt in 35 mm petrischalen. Centrifugering van de schotels in aanwezigheid van cytochalasine B maakt de isolatie van enucleated cytoplasten mogelijk, die vervolgens worden gefuseerd met rho0-cellen in aanwezigheid van polyethyleenglycol (PEG). De resulterende cybriden worden vervolgens gekweekt in selectief medium totdat er klonen ontstaan. De sectie met representatieve resultaten toont een voorbeeld van moleculaire karakterisering van de resulterende cybriden om te bewijzen dat het mtDNA identiek is aan dat van de fibroblasten van de donorpatiënten en dat het nDNA identiek is aan het nucleaire DNA van de tumorale rho 0-cellijn.