$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
W ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat, modelowy organizm metazoanowy Caenorhabditis elegans był ogromnym atutem w badaniach nad neuronami, obwodami neuronalnymi i ich rolą w reakcjach fizjologicznych i behawioralnych oraz chorobach neurodegeneracyjnych związanych ze starzeniem się. Unikalną cechą C. elegans jest to, że zwierzęta są przezroczyste, co pozwala na mapowanie linii wszystkich dorosłych komórek somatycznych1. C. elegans posiada również łatwą do opanowania ilość neuronów, co prowadzi do dobrego zrozumienia morfologii i połączeń układu nerwowego2. Niezmienna linia komórkowa, krótka długość życia i obfitość wysokoprzepustowych narzędzi genetycznych dostępnych dla C. elegans sprawiają, że jest to idealny organizm modelowy do badania starzenia się w różnych populacjach neuronów.
Starzenie się neuronów i zaburzenia neurodegeneracyjne są złożone, a każde zaburzenie ma unikalne patologiczne sygnatury z nim związane. Jednak w przypadku wielu z tych zaburzeń, takich jak choroba Parkinsona i choroba Alzheimera, wspólną cechą jest postępujące obciążenie nieprawidłowo sfałdowanych białek3,4,5. W obu tych chorobach białka nieprawidłowo fałdują się i agregują w komórce, powodując toksyczność, co ostatecznie prowadzi do śmierci komórki4,5. Dla prawidłowego starzenia się neuronów ważna jest homeostaza mitochondriów, a dokładniej homeostaza białek, ponieważ zaburzenia i dyshomeostaza mogą prowadzić do neurodegeneracji6,7,8. Komórki są wyposażone w różne mechanizmy utrzymania homeostazy białek, jednym z nich jest odpowiedź na niesfałdowane białko (UPR) - klasyczny szlak, w którym sygnały z retikulum endoplazmatycznego (ER) aktywują wewnątrzkomórkowe kaskady sygnałów, prowadząc do odpowiedzi transkrypcyjnej9. Podobnie jak w przypadkuUPR ER, metazoany wykazują podobną reakcję na utratę homeostazy białek mitochondrialnych, tzw. mitochondrialny UPR (UPRmt)7,8. C. elegans wydaje się być najbardziej podstawowym organizmem, który ma potwierdzoną i dobrze zdefiniowaną ścieżkęUPR mt7.
Funkcja/dysfunkcja określonych populacji neuronów w większej sieci może być trudna do oceny ze względu na ich wewnętrzną łączność i złożoność3. Jednak często istnieje potrzeba zbadania odrębnych populacji neuronów ze względu na choroby specyficzne dla typu komórki ze złożonymi patologiami, takimi jak te związane z upośledzoną homeostazą białek komórkowych. U C. elegans określone populacje neuronów mogą być genetycznie modyfikowane, co pozwala na łatwą obserwację in vivo. Układ nerwowy C. elegans składa się głównie z neuronów, z niewielkim odsetkiem komórek glejowych. U dorosłych robaków hermafrodytycznych znajdują się około 302 neurony, podzielone na ponad 100 różnych klas2,10. Neurony, takie jak neurony cholinergiczne, dominują w połączeniach nerwowo-mięśniowych, podczas gdy neurony dopaminergiczne są przede wszystkim zaangażowane w sensation10,11. Ponieważ zarówno aktywność motoryczna, jak i zdolności sensoryczne zmniejszają się wraz z wiekiem, ważne jest, aby szczegółowo zapoznać się z mechanistycznymi spostrzeżeniami na temat defektów w tych poszczególnych neuronach11,12. W związku z tym istnieje zapotrzebowanie na prostą i solidną metodę izolowania nienaruszonych komórek będących przedmiotem zainteresowania do kolejnych badań ex vivo.
Tutaj opisujemy zoptymalizowaną, skuteczną metodę szybkiej izolacji określonych komórek neuronalnych wyrażających zielone białko fluorescencyjne (GFP) od C. elegans. Ta metoda izolacji może być wykonywana na larwach, młodych lub dorosłych robakach. Izolacja komórek od larw robaków została wcześniej opublikowana przez Zhang et al.13 i nie będzie tutaj omawiana. Ważną uwagą jest to, że wszystkie robaki muszą znajdować się na tym samym etapie życia, aby zapobiec nadmiernemu trawieniu zwierzęcia lub zakażeniu przez zwierzęta na różnych etapach życia. Poprzez zarówno enzymatyczne, jak i mechaniczne rozbicie naskórka nicienia, egzoszkieletu bogatego w kolagen i inne białka strukturalne, można wyizolować szeroką gamę komórek13,14. Komórki można następnie wyizolować za pomocą cytometrii przepływowej lub kulek magnetycznych znakowanych przeciwciałami. Zazwyczaj RNA jest izolowane metodą izotiocyjanianu fenolu i guanidyny, aby zapewnić wzbogacenie pożądanej populacji komórek15. Z dużą ostrożnością te wyizolowane komórki mogą być utrzymywane w kolbie hodowlanej lub naczyniu wielodołkowym. Metoda ta stanowi unikalne i potężne narzędzie w badaniu określonych neuronów i ma zdolność izolowania żywych i funkcjonalnych komórek do dalszej hodowli.