Tutaj prezentujemy protokół izolacji, transfekcji i długoterminowej hodowli kardiomiocytów dorosłych myszy i szczurów.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Tutaj prezentujemy protokół izolacji, transfekcji i długoterminowej hodowli kardiomiocytów dorosłych myszy i szczurów.
Hodowla ex vivo kardiomiocytów dorosłych ssaków (CMs) przedstawia najbardziej odpowiedni system eksperymentalny do badania in vitro biologii serca. CM dorosłych ssaków są końcowo zróżnicowanymi komórkami o minimalnej zdolności proliferacyjnej. Stan postmitotyczny dorosłych CM nie tylko ogranicza progresję cyklu komórkowego kardiomiocytów, ale także ogranicza wydajną hodowlę CM. Co więcej, długotrwała hodowla dorosłych CM jest niezbędna do wielu badań, takich jak proliferacja CM i analiza ekspresji genów.
Mysz i szczur to dwa najchętniej wybierane zwierzęta laboratoryjne do izolacji kardiomiocytów. Chociaż możliwa jest długotrwała hodowla CM szczurów, dorosłe CM myszy są podatne na śmierć i nie mogą być hodowane dłużej niż pięć dni w normalnych warunkach. W związku z tym istnieje krytyczna potrzeba optymalizacji izolacji komórek i długoterminowego protokołu hodowli dorosłych mysich CM. Dzięki temu zmodyfikowanemu protokołowi możliwe jest skuteczne izolowanie i hodowla zarówno dorosłych myszy jak i szczurów przez ponad 20 dni. Co więcej, skuteczność transfekcji siRNA izolowanego CM jest znacznie zwiększona w porównaniu z poprzednimi raportami. Do izolacji CM dorosłych myszy stosuje się metodę perfuzji Langendorffa z optymalnym roztworem enzymatycznym i wystarczającym czasem na całkowitą dysocjację macierzy zewnątrzkomórkowej. W celu uzyskania czystych komorowych CM, oba przedsionki zostały wypreparowane i odrzucone przed przystąpieniem do dysocjacji i posiewu. Komórki zostały rozproszone na płytce pokrytej lamininą, co pozwoliło na sprawne i szybkie przyczepienie. CM pozostawiono na 4-6 godzin przed transfekcją siRNA. Pożywki hodowlane odświeżano co 24 godziny przez 20 dni, a następnie CM utrwalano i barwiono pod kątem markerów specyficznych dla serca, takich jak troponina i markerów cyklu komórkowego, takich jak KI67.
Choroby serca są jedną z głównych przyczyn zgonów na całym świecie. Prawie wszystkie rodzaje urazów serca powodują znaczną utratę dorosłych kardiomiocytów (CM). Serca dorosłych ssaków nie są w stanie naprawić uszkodzenia serca ze względu na starzejącą się naturę dorosłego CM1. Tak więc każde uszkodzenie serca dorosłego ssaka powoduje trwałą utratę CM, co prowadzi do zmniejszenia czynności serca i niewydolności serca. W przeciwieństwie do dorosłych ssaków, małe zwierzęta, takie jak danio pręgowany i serca traszki, mogą zregenerować uraz serca poprzez istniejącą proliferację CM2,3,4. Na całym świecie trwają prace nad znalezieniem nowej interwencji terapeutycznej w przypadku uszkodzenia serca za pomocą metod proliferacyjnych i nieproliferacyjnych. W ostatnich dziesięcioleciach opracowano różne rodzaje genetycznych modeli myszy do badania uszkodzeń i naprawy serca. Jednak wykorzystanie modeli zwierzęcych in vivo nadal jest kosztownym podejściem, które wiąże się z dodatkową złożonością w celu rozszyfrowania mechanizmu autonomicznego komórki od skutków wtórnych. Poza tym systemy in vivo są trudne do analizy specyficznych dla CM efektów interwencji farmakologicznej, która indukuje sygnalizację kardioprotekcyjną z CM.
Ponadto, długoterminowa hodowla dorosłych CM jest niezbędna do przeprowadzenia analiz proliferacji CM. Testy proliferacji CM wymagają co najmniej 4-5 dni, aby komórki zostały indukowane do cyklu komórkowego i uzyskały dokładne dane po tym. Ponadto badania, które wykorzystują izolowane CM do badań elektrofizjologicznych, badań przesiewowych leków, badań toksyczności i badań homeostazy Ca++, wymagają ulepszonego systemu hodowli5,6,7. Ponadto ostatnie badania wskazują na kardioprotekcyjne znaczenie cytokin wydzielanych przez CM (kardiokiny)8,9. W celu zbadania roli terapeutycznej i mechanizmu molekularnego tych kardiokin podczas naprawy i regeneracji serca wymagany jest przedłużony posiew.
Dorosłe szczury CM są wystarczająco wytrzymałe do izolacji pojedynczej komórki i długotrwałej hodowli w systemie in vitro10,11,12. Jednak CM dorosłych myszy są bardzo interesujące w testach in vitro, ze względu na dostępność różnych genetycznie modyfikowanych modeli myszy, co pozwala na projektowanie i wykonywanie różnych innowacyjnych analiz, które nie są możliwe w przypadku szczurów CM13. W przeciwieństwie do izolacji CM dorosłego szczura, uzyskanie zawiesiny jednokomórkowej z serc dorosłych myszy jest dość trudne, a długotrwała hodowla CM dorosłych myszy w hodowli jest jeszcze trudniejsza.
Izolacja CM dorosłych CM od serc myszy i szczurów za pomocą systemu Langendorffa została wcześniej ustanowiona do badania funkcji CM5,14,15. Tutaj szczegółowo opisaliśmy protokoły izolacji dorosłych CM zarówno od szczurów, jak i myszy, a także zmodyfikowaną długoterminową hodowlę, transfekcję i proliferację CM izolowanych komórek.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie eksperymenty powinny być przeprowadzane zgodnie z wytycznymi Przewodnika do Opieki i Użytkowania Zwierząt Laboratoryjnych opublikowanego przez Narodowy Instytut Zdrowia Stanów Zjednoczonych (NIH). Wszystkie protokoły pokazane w filmie zostały zatwierdzone przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt (IACUC) Uniwersytetu w Cincinnati, College of Medicine.
1. Przygotowanie przed pobraniem serca od dorosłych myszy (i szczurów)
2. Pobranie serca od dorosłych myszy (i szczurów)
3. Trawienie serca
4. Przygotowanie zawiesiny jednokomórkowej CM
5. Usuwanie nie-CM
6. Poszycie CM dla dorosłych
7. Transfekcja
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Obecny zmodyfikowany protokół umożliwia efektywną izolację i hodowlę kardiomiocytów (CMs) szczura i myszy in vitro. Do izolacji CMs szczura w procedurze wykorzystano łącznie 3 dorosłe (12-tygodniowe) samce szczurów linii Fischer 34. Rysunek 1 przedstawia aparaturę chirurgiczną i zestawy do izolacji wymagane w procedurze; każda część została oznakowana i opisana w legendzie do rysunku. Do trawienia wykorzystano kolagenazę typu 2, która pozwala na uzyskanie wysokiej ilości wysokiej jakości CMs...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Istnieje pilna potrzeba ustanowienia protokołu izolacji dorosłych kardiomiocytów i długoterminowej hodowli w celu przeprowadzenia specyficznych dla komórek badań mechanistycznych. Istnieje tylko kilka doniesień omawiających protokoły izolacji dorosłych myszy CM, a jeszcze mniej z nich jest wykorzystywanych do długotrwałej hodowli dorosłych myszy CM 15,16,17. Wykazano, że dorosłe myszy CM mają wyższą tolerancję na hodowlę in vitr...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Ta praca była wspierana przez fundusze z Wydziału Patologii i Medycyny Laboratoryjnej, University of Cincinnati, College of Medicine, dla dr Onura Kanisicaka; grant z National Institutes of Health (R01HL148598) dla dr Onura Kanisicaka. Dr Onur Kanisicak jest wspierany przez American Heart Association Career Development Award (18CDA34110117). Dr Perwez Alam jest wspierany przez grant podoktorski American Heart Association (AHA_20POST35200267). Dr Malina J. Ivey jest wspierana przez grant NIH T32 (HL 125204-06A1).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 2,3-butan Dione monoksymus | Sigma-Aldrich | B-0753 | |
| Blebbistatyna | APExBIO | B1387 | |
| Albumina surowicy bydlęcej | Sigma-Aldrich | A3059 | |
| CaCl2 | Sigma-Aldrich | 449709 | |
| Płytka do hodowli komórkowej | Corning Costar | 3526 | |
| Sitko | do komórekBD Biosciences | 352360 | |
| Cel-miR-67 | Dharmacon | CN-001000-01-50 | |
| Kolagenaza typ2 | Jednorazowe | ||
| Fisherbrand | 13-711-20 | ||
| Jednorazowe polistyrenowe naczynia wagowe | Sigma-Aldrich | Z154881-500EA | |
| Zmodyfikowany orzeł Dulbecco's medium | Thermo Scientific | SH30022.01 | |
| EdU | Life Technologies | C10337 | |
| Surowica bydlęca | Corning | 35-015-CV | |
| Kleszcze precyzyjne | Fine Point Fisherbrand | 22-327379 | |
| Hemocytometr glukozy | Sigma-Aldrich | G-5400 | |
| Hausser Scientific | 1483 | ||
| Heparin | Sagent Pharmaceuticals | PSLAB-018285-02 | |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H3375 | |
| Precyzyjna prosta, szeroka pęseta punktowa / kleszcze | Fisherbrand | 12-000-128 | |
| Hialuronidaza | Sigma | H3506 | |
| Insulina | Sigma-Aldrich | I0516-5ML | |
| K2HPO4 | Sigma-Aldrich | P-8281 | |
| KCl | Sigma-Aldrich | 746436 | |
| Mikroskop świetlny | Nikon | ||
| Lipofectamina RNAiMAX | Life Technologies | 13778-150 | |
| MgSO4 | Sigma-Aldrich | M-2643 | |
| NaCl | Sigma-Aldrich | S9888 | |
| NaOH | Fisher Scientific | S318-500 | |
| Naturalna mysz Laminin | Invitrogen | 23017-015 | |
| Penicylina/Streptomycyna | Corning | 30-002-CI | |
| Pentobarbital | Henry Schein | 24352 | |
| Sól fizjologiczna buforowana fosforanami | Life Technologies | 20012-027 | |
| Proteaza XIV | Sigma-Aldrich | P5147-1G | |
| Selenium | Sigma-Aldrich | 229865+5G | |
| siMeis2 | Dharmacon | s161030 | |
| siRb1 | Dharmacon | s128325 | |
| Proste/ostre nożyczki preparacyjne | Fisher Scientific | 28252 | |
| Proste, bardzo cienkie, precyzyjne szczypce do końcówek | Fisherbrand | 16-100-120 | |
| Taurine | Sigma-Aldrich | T0625 | |
| Transferrin | Sigma-Aldrich | T8158-100MG | |
| Ultra-gładkie nożyczki ze ściętymi krawędziami | Fisherbrand | 22-079-747 | |
| Kąpiel wodna | Fisher Scientific | 3006S |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.