1. Rozmrażanie i hodowla komórek
- Wyjąć zapas zamrożonych unieśmiertelnionych komórek oligodendroglialnych N19 z długoterminowego przechowywania w ciekłym azocie.
- Zanurzyć fiolkę z komórkami w kąpieli wodnej o temperaturze 37 °C aż do całkowitego rozmrożenia zawiesiny komórkowej.
- Do płytki hodowlanej o średnicy 10 cm dodać 7 mL DMEM (Dulbecco's Modified Eagle Medium) z wysoką zawartością glukozy, uzupełnionego o 10% FBS (surowicy płodowej cielęcej) oraz 1% penicyliny/streptomycyny.
- Dodawać zawiesinę komórkową do płytki kropla po kropli, a następnie delikatnie potrząsać i kołysać płytką Petriego, aby równomiernie rozprzestrzenić komórki.
- Hodować komórki w inkubatorze w temperaturze 34 °C przy 5% CO2.
- Po 4 godzinach odessać pożywkę z płytek, aby usunąć pozostałości DMSO (dimetylosulfoksydu) użytego jako krioprotektant, i zastąpić ją świeżą pożywką (7 mL pożywki DMEM z wysoką zawartością glukozy, uzupełnionej o 10% FBS i 1% penicyliny/streptomycyny).
2. Pasażowanie komórek
- Przy 70-80% konfluencji (po 4-7 dniach wzrostu) odessać pożywkę z komórek.
- Dodać do płytki 1 mL 0,25% trypsyny. Pipetować trypsynę, aby odlepić komórki (ok. 5 minut).
- Przygotować odpowiednie rozcieńczenia dla warunków eksperymentalnych oraz przeprowadzić pasaż do dodatkowej płytki 10 cm na potrzeby przyszłych eksperymentów, zachowując gęstość komórek nie mniejszą niż 0,1 x 106 cells / mL.
Uwaga: Przed wykorzystaniem komórek do eksperymentów należy przeprowadzić co najmniej dwa pasaże po ich rozmrożeniu.
3. Liczenie i wysiewanie komórek
- Aby wysiać komórki do obrazowania żywych komórek, przeprowadź trypsynizację zgodnie z wcześniejszym opisem.
- Pobierz około 30 μL zawiesiny komórek i policz je za pomocą komory countingowej (haemocytometru).
- Umieść niepowleczone szkiełko podstawowe w płytce 6-dołkowej. Do dołka dodaj komórki w gęstości 0,1 x 106 cells/mL w 2 mL pożywki DMEM high-glucose wolnej od fenolu, uzupełnionej o 10% FBS i 1% penicyliny/streptomycyny, w temperaturze 34 °C/5% CO2.
- Pozostaw komórki do wzrostu przez noc (16-20 h) w temperaturze 34 °C/5% CO2 przed transfekcją.
4. Transfekcja
- Połączyć 100 μL pożywki bezsurowiczej, 0,5-4 μg oczyszczonego plazmidowego DNA oraz 4 μL FuGENE HD (Roche). Delikatnie wymieszać na wirówce vortex.
- Ponownie krótko wymieszać na wirówce vortex i pozostawić DNA do utworzenia kompleksów przez 5 min w temperaturze pokojowej, a następnie dodać mieszaninę DNA z FuGENE HD bezpośrednio do hodowanych komórek. Delikatnie przechylić płytkę, aby wymieszać zawartość.
- Hodować komórki przez kolejne 48 h w temperaturze 34 °C i przy 5% CO2 przed rozpoczęciem traktowania lub eksperymentu.
5. Przygotowanie komórek do obrazowania żywych komórek (LCI)
- Włącz skrzynkę sterującą instrumentem do obrazowania żywych komórek LCI Chamlide co najmniej 1 h przed planowanym rozpoczęciem eksperymentu. Skrzynka sterująca reguluje również temperaturę i wilgotność wewnątrz LCI Chamlide oraz kontroluje przepływ gotowej mieszaniny 5% CO2.
Uwaga: Zaleca się włączenie panelu sterowania do 3 h przed rozpoczęciem eksperymentów, aby upewnić się, że cały stolik osiągnął temperaturę 34 °C. Krok ten pozwoli zredukować dryf ogniskowej podczas obrazowania, który jest spowodowany fluktuacjami i rozszerzalnością cieplną metalowego stolika w miarę jego nagrzewania.
- Pracując w komorze z laminarnym przepływem powietrza, spryskać 70% etanolu magnetyczną komorę hodowlaną Chamlide oraz pęsetę, a następnie pozostawić do wyschnięcia na 5 minut.
- Wyjąć komórki z inkubatora i upewnić się, że są zdrowe. Powinny być przyległe i dobrze rozpływać się na szkiełku nakrywce, z licznymi wypustkami błoniastymi. Komórki poddane stresowi po transfekcji nie nadają się do eksperymentów; charakteryzują się one zmniejszoną liczbą wypustek, a często również nieregularnym kształtem jądra.
- Przechylić płytkę 6-dołkową i usunąć szkiełko nakrywkę za pomocą pęsety. Szybko umieścić szkiełko nakrywkę stroną z komórkami do góry w dolnej części komory hodowlanej. Nie dopuścić do wyschnięcia szkiełka nakrywki.
- Przymocować magnetyczną część główną komory hodowlanej i dodać 500 μL pożywki z oryginalnej płytki 6-dołkowej na wierzch szkiełka nakrywki. Ponowne wykorzystanie tej pożywki zmniejszy stres komórek wywołany zmianami środowiskowymi, a także może być przydatne do oceny wydzielanych czynników zewnątrzkomórkowych.
- Nałożyć szklaną przykrywkę na komorę hodowlaną.
- Za pomocą chusteczki KimWipe spryskanej 70% etanolu usunąć wszelkie pozostałości materiału z dna szkiełka nakrywki, które mogłyby zakłócić obrazowanie mikroskopowe.
- Umieścić komorę hodowlaną w inkubatorze w temperaturze 34 °C/5% CO2 na 30 min. Krok ten zapewni nagrzanie się samej komory do 34 °C, co zredukuje przesuwanie się szkiełka nakrywki podczas rozgrzewania się metalu.
6. Ustawienia mikroskopu
Obrazy zostały pozyskane przy użyciu odwróconego mikroskopu Leica DMIRE2 z niestandardową soczewką przekaźnikową i obudową koła filtrów emisyjnych umożliwiającą kasetowe ładowanie wielu kół (Quorum Technologies Inc., Guelph, ON).
- Jasne pole – lampa ustawiona na 2,5 V, czas ekspozycji 240 ms.
- Czerwone białko fluorescencyjne (RFP) – wzmocnienie ustawione na 140 przez 200 ms.
- Zielone białko fluorescencyjne (GFP) – wzmocnienie ustawione na 140 przez 500 ms.
- Nasz mikroskop posiada lampę z regulacją natężenia zamiast tarczy obrotowej, aby kontrolować ilość światła docierającego do komórek. Eksperymenty przeprowadzamy przy natężeniu światła wynoszącym 90% maksymalnej mocy lampy.
7. Traktowanie komórek induktorami apoptozy oraz substratem dla kaspazy-3 NucView 488
- Ważne jest, aby wcześniej przygotować duże zapasy induktorów apoptozy i zamrozić je w alikwotach, tak aby stężenia były spójne pomiędzy poszczególnymi eksperymentami.
- Substrat NucView 488 jest światłoczuły. Należy przygotować alikwoty po 15 μL, aby ograniczyć liczbę cykli zamrażania i rozmrażania, a probówki przechowywać w temperaturze -20 °C, owinięte folią aluminiową. Przed użyciem należy pracować przy jak najmniejszym oświetleniu pomieszczenia, aby zredukować ekspozycję substratu NucView 488 na światło.
- Szybko wyjmij komorę hodowlaną z inkubatora, aby komórki nie były narażone na spadek temperatury. Umieść komorę hodowlaną w komorze środowiskowej mikroskopu i użyj zacisków, aby zapobiec przesuwaniu się komory. Na tym etapie należy również przyciemnić światła w pomieszczeniu.
- Włącz butlę z 5% mieszanką CO2 z podwójnym regulatorem.
- Używając obiektywu 10x, ustaw ostrość, aby zlokalizować komórki na monitorze komputera, korzystając z mikroskopii w jasnym polu. Uwaga: w celu skrócenia czasu ekspozycji należy użyć obiektywu o największej aperturze numerycznej dla pożądanego powiększenia.
- Podaj induktory apoptozy do komórek (w naszym przypadku 80 mM potasu lub 100 mM glutaminianu), stosując jedną z poniższych metod. Jako przykład posłużymy się podaniem 80 mM potasu, wykorzystując KCl rozpuszczony jako koncentrat 10x w typowej pożywce hodowlanej.
- Wymiana pożywki poprzez powolną i lokalną perfuzję:
- Użyj pompy perystaltycznej, aby wymienić pożywkę w komorze hodowlanej na nową pożywkę zawierającą 80 mM potasu.
- Jeden koniec rurki będzie podawał 10 mL zapasu 80 mM potasu rozpuszczonego w DMEM wolnej od fenolu, a drugi koniec rurki będzie usuwał pożywkę z komory.
- Należy przeprowadzić co najmniej 10-krotną wymianę pożywki, aby upewnić się, że pożywka pozostała w komorze ma prawidłowe stężenie potasu.
- Po wymianie pożywki dodaj do pożywki w komorze 3 μL substratu NucView 488. Wymieszaj za pomocą pipety.
- Bezpośrednie dodanie 80 mM K+ i substratu NucView 488 do pożywki w komorze hodowlanej:
- Przygotuj 10-krotny roztwór zapasowy 80 mM potasu rozpuszczonego w DMEM wolnej od fenolu.
- Dodaj 3 μL substratu NucView 488 do 50 μL 10-krotnego roztworu 80 mM potasu. Wymieszaj za pomocą pipety. Dodaj do 500 μL DMEM wolnej od fenolu w komorze hodowlanej.
Uwaga: metoda ta jest preferowana, jeśli zależy nam na zachowaniu lub ocenie wzrostu bądź innych czynników wydzielniczych, które mogą być obecne w oryginalnej pożywce. Stwierdziliśmy, że substrat NucView 488 jest stabilny w hodowli komórkowej w eksperymentach trwających do 36 h.
8. Obrazowanie żywych komórek
- Kliknij kanał czerwony, aby wyświetlić przetransfekowane komórki.
- Wybierz i zapisz około dwunastu klatek, na których widocznych jest kilka przetransfekowanych komórek, a następnie zapisz te „punkty stołu X-Y”. W zależności od ilości pamięci komputera, liczba punktów stołu, które będziesz w stanie zarejestrować, może być ograniczona.
- Ustaw mikroskop tak, aby co 6 minut rejestrował obrazy (w polu jasnym, kanale czerwonym i kanale zielonym) w zapisanych punktach stołu.
- Wszelkie zabarwienie na zielono widoczne we wczesnych etapach eksperymentów prawdopodobnie wskazuje na komórki, które już przechodzą apoptozę, zazwyczaj w wyniku transfekcji i/lub stresu środowiskowego. Apoptoza wywołana zabiegami eksperymentalnymi zostanie wykryta w późniejszym punkcie czasowym eksperymentu.
9. Analiza statystyczna
W każdym eksperymencie programujemy mikroskop tak, aby rejestrował wiele punktów X-Y w celu efektywnego zebrania dużego zestawu danych. Każdy eksperyment wykonuje się w dublecie lub tryplikacie, a dane są kompilowane z oddzielnych doświadczeń przeprowadzonych w różne dni. Z każdego zestawu danych analizujemy do 15 pól widzenia i porównujemy stosunek komórek kaspaza-ujemnych do komórek kaspaza-dodatnich (całkowita liczba komórek w polu widzenia/całkowita liczba komórek kaspaza-dodatnich).
- Zapisane pomiary z każdego zestawu danych są grupowane w większy zestaw próbek, a następnie porównywane ze sobą za pomocą tabeli ANOVA (p = 0.05). Przedstawiamy błędy standardowe średniej (SEM) dla każdego eksperymentu, a następnie porównujemy różnice w średnich, wykonując test porównania średnich Tukeya (p = 0.05), aby ustalić, które warianty traktowania różnią się od siebie znacząco.
10. Reprezentatywne wyniki
Opisaliśmy eksperyment ilustrujący, w jaki sposób substrat NucView 488 może wskazywać zwiększone tempo apoptozy w kulturach komórek N19-OLG po zastosowaniu wysokiego stężenia potasu zewnątrzkomórkowego. Komórki N19 zostały transfekowane białkiem RFP, a następnie poddane działaniu 3 μL substratu NucView 488 (kontrola) lub 3 μL substratu NucView 488 oraz 80 mM [K+] (grupa badana). Komórki monitorowano, a obrazy pozyskiwano w ciągu 12 h, co jest odpowiednim czasem dla badań dotyczących uszkodzeń neurologicznych (Ryc. 1A). W warunkach kontrolnych nie zaobserwowano istotnych ilości apoptozy w porównaniu z kulturami traktowanymi 80 mM [K+] (pole kreskowane), które wykazały około 45% śmierci komórek po 12 h (Ryc. 1B). Tło w postaci zielonego sygnału zaobserwowane w warunkach kontrolnych wskazuje na komórki przechodzące apoptozę bez dodania potasu zewnątrzkomórkowego. W eksperymencie kontrolnym praktycznie żadna z komórek nie wykazywała apoptozy w punkcie czasowym 12 h, choć w innych sytuacjach konieczne może być wydłużenie czasu trwania eksperymentów. Obrazy pozyskano przy użyciu obiektywu 10x. Pasek skali = 100 μm.

Rycina 1. (A) Eksperyment z przebiegiem czasowym trwającym 12 h dla kultur N19 OLG 48 h po transfekcji eksprymującej RFP-MBP (kanał czerwony) wraz z 3 μL substratu NucView 488 (kanał zielony). Kultury były traktowane końcowym stężeniem 80 mM [K+] (panele lewe) lub nie były traktowane w ramach kontroli (panele prawe). Obrazy pozyskiwano w odstępach 6 min; w kulturach traktowanych 80 mM [K+] w obrębie jąder komórkowych (prostokąt w kreskę) można zaobserwować istotną aktywację kaspazy-3 w formie rozciętej (sygnał zielony) w porównaniu z eksperymentem kontrolnym. (B) Procent komórek z rozciętą kaspazą-3 (obliczony poprzez podzielenie całkowitej liczby komórek w polu widzenia przez całkowitą liczbę komórek kaspaza-dodatnich). W porównaniu z warunkami kontrolnymi, po 12 h od traktowania K+ zaobserwowano śmierć około 45% komórek.
sVideo 1. Eksperyment z przebiegiem czasowym trwającym 12 h dla kultur N19-OLG 48 h po transfekcji, wykazujących ekspresję RFP-MBP (kanał czerwony) z zastosowaniem 3 μL substratu NucView 488 (kanał zielony), wraz z obrazami w jasnym polu oraz obrazem scalonym z trzech kanałów, po zastosowaniu 80 mM [K+]. Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić/pobrać ten plik wideo.
sVideo 2. Eksperyment z przebiegiem czasowym trwającym 12 h w kulturach N19-OLG 48 h po transfekcji wyrażających RFP-MBP (kanał czerwony) z 3 μL substratu NucView 488 (kanał zielony), wraz z obrazami w polu jasnym i obrazem scalonym z trzech kanałów. W odniesieniu do kultur nie zastosowano żadnej obróbki; w przeciwieństwie do kultur komórkowych traktowanych 80 mM [K+] można zaobserwować migrację N19-OLG przez pole widzenia mikroskopu (porównać z sVideo 1). Prosimy kliknąć tutaj, aby zobaczyć/pobrać ten plik wideo.