Homeostatyczne utrzymanie struktury komórkowej jest kluczowe dla życia. Komórki mają charakterystyczne morfologie, liczbę organelli subkomórkowych i wewnętrzny skład biochemiczny. Zrozumienie, w jaki sposób generowane są te podstawowe właściwości i jak przebiegają nieprawidłowo podczas choroby, wymaga narzędzi laboratoryjnych, aby je zaburzyć.
Fuzja komórek to połączenie dwóch lub więcej oddzielnych komórek. Fuzja komórek mogła mieć kluczowe znaczenie dla pojawienia się życia eukariotycznego1. W ludzkim ciele fuzja komórek jest stosunkowo rzadka, zachodzi w ograniczonych warunkach rozwojowych i typach tkanek, takich jak zapłodnienie lub tworzenie mięśni, kości i łożyska2. Protokół ten opisuje indukcję fuzji komórka-komórka w liniach komórkowych hodowli tkankowej z różnie fluorescencyjnie znakowanymi organellami, jako narzędzie do zrozumienia mechanizmów kontrolujących strukturę i funkcję komórki.
Indukowana in vitro fuzja komórkowo-komórkowa jest kluczowa dla produkcji przeciwciał monoklonalnych3, ważne narzędzie do badań biologicznych i leczenia chorób. Fuzja komórkowa została również wykorzystana do zadawania wielu różnych podstawowych pytań biologicznych dotyczących dominacji cyklu komórkowego4, aneuploidy5,6, przeprogramowanie komórkowe7,8, naprawa uszkodzonych neuronów9, proliferacja wirusów10, apoptosis11, nowotworygeneza12, dynamika cytoszkieletu13 oraz membrane fusion14,15. Laboratoryjne metody indukowania fuzji komórka-komórka16,17,18,19 indukują koalescencję błony lipidowej poprzez fizyczne połączenie dwóch dwóch warstw w jedną. Fuzja komórek może być indukowana przez elektryczność18, metody oparte na wirusach17, ogrzewanie termoplazmoniczne20, transgene expression19, oraz chemikalia, w tym glikol polietylenowy (PEG)16,21,22.
Centrosomy to centra organizujące mikrotubule kontrolujące kształt, ruchliwość, polaryzację i podział komórek23. Korzenie centrosomalne to włókniste struktury wyrastające z centrosomów zawierających białko rootletin24 (kodowane przez gen CROCC). Niedawno użyliśmy fuzji komórka-komórka, aby zrozumieć, jak zmienia się pozycja i liczba centrosomów wewnątrz heterokarionów w stosunku do komórek rodzicielskich24. Uzasadnieniem zastosowania tej metody jest śledzenie komórki pochodzenia korzeni w heterokarionie po fuzji różnie fluorescencyjnie znakowanych komórek rodzicielskich, a tym samym zobrazowanie fuzji i rozszczepienia organelli. Znakowane fluorescencyjnie białka rootletin-meGFP lub rootletin-mScarlet-I są tworzone przez edycję genomu w oddzielnych liniach komórkowych, które są następnie łączone przez fuzję komórek za pośrednictwem PEG. Opisujemy zastosowanie barwników komórkowych (tabela materiałów) do identyfikacji połączonych komórek za pomocą cytometrii przepływowej, a następnie identyfikacji za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej komórki centrosomu pochodzenia i morfologii (ryc. 1). Podejście to jest solidną i unikalną metodą badania, w jaki sposób główne zmiany w stanie komórkowym, w tym liczba organelli, wpływają na homeostazę komórki.