$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Choroba Huntingtona (HD) jest nieuleczalną chorobą neurodegeneracyjną spowodowaną mutacją w genie kodującym białko huntingtyny (HTT). HTT jest przede wszystkim związany z pęcherzykami i mikrotubulami i prawdopodobnie bierze udział w procesach transportu zależnych od mikrotubul1,2. Do zbadania wpływu zmutowanego HTT na dynamikę mikrotubul wykorzystano wizualizację in vitro białka EB3, które reguluje dynamiczne właściwości mikrotubul poprzez wiązanie i stabilizację rosnących plus-endów. Aby załadować znakowany fluorescencyjnie EB3 do fibroblastów ludzkiej skóry, zastosowano transfekcję plazmidu. Do tego badania wykorzystaliśmy pierwotną hodowlę fibroblastów uzyskaną z biopsji skóry pacjentów z HD.
Mutacja w genie białka HTT prowadzi do wydłużenia przewodu poliglutaminowego3. HTT odgrywa rolę w takich procesach komórkowych jak endocytoza4, transport komórek1,2, degradacja białek5, itd. Znaczna część tych procesów obejmuje różne elementy cytoszkieletu komórkowego, w tym mikrotubule.
Ludzkie komórki pierwotne są najlepszym modelem do jak najdokładniejszego odtwarzania zdarzeń zachodzących w komórkach pacjenta. Aby stworzyć takie modele, należy wyizolować komórki z ludzkiego materiału biopsyjnego (np. z próbek chirurgicznych). Uzyskana w ten sposób pierwotna linia komórkowa nadaje się do badania patogenezy przy użyciu różnych metod genetycznych, biochemicznych, molekularnych i biologii komórki. Również ludzkie pierwotne hodowle komórkowe służą jako prekursor do tworzenia różnych kultur transzróżnicowanych i transgenicznych6.
Jednakże, w przeciwieństwie do unieśmiertelnionych kultur komórkowych, istotną wadą komórek pierwotnych jest ich ograniczona zdolność przejścia. Dlatego zalecamy stosowanie komórek we wczesnej fazie pasaży (do 15). Starsze kultury bardzo szybko się degenerują, tracąc swoje unikalne właściwości. W związku z tym nowo uzyskane komórki pierwotne powinny być przechowywane w stanie zamrożonym do długotrwałego przechowywania.
Pierwotne hodowle komórkowe są podatne na warunki uprawy. Dlatego często wymagają unikalnego podejścia i optymalizacji warunków uprawy. W szczególności pierwotne fibroblasty ludzkiej skóry używane w naszych eksperymentach są wymagające dla substratu. W związku z tym zastosowaliśmy różne dodatkowe powłoki (np. żelatynę lub fibronektynę) w zależności od rodzaju eksperymentu.
Cytoszkielet komórki określa kształt komórki, ruchliwość i lokomocję. Dynamika cytoszkieletu ma kluczowe znaczenie dla wielu procesów wewnątrzkomórkowych zarówno w interfazie, jak i mitozie. W szczególności cytoszkielet polimeryzowany z tubuliny jest wysoce dynamicznym i polarnym strukturą, umożliwiającą ukierunkowany transport wewnątrzkomórkowy za pośrednictwem białka motorycznego. Końce mikrotubul są w ciągłym przegrupowaniu, ich fazy składania przeplatają się z fazami demontażu, a to zachowanie nazywa się "niestabilnością dynamiczną"7,8,9. Różne powiązane białka zmieniają równowagę reakcji polimeryzacji, prowadząc albo do tworzenia polimeru, albo do tworzenia monomeru białkowego. Dodanie podjednostek tubuliny następuje głównie na dodatnim końcu mikrotubul10. Rodzina białek wiążących koniec (EB) składa się z trzech członków: EB1, EB2 i EB3. Służą one jako białka śledzące plus-end (+TIP) i regulują dynamiczne właściwości mikrotubul poprzez wiązanie i stabilizację ich rosnących plus-ends11.
Wiele badań wykorzystuje mikroiniekcję lub transfekcję tubuliny znakowaną cząsteczkami fluorescencyjnymi z obrazowaniem poklatkowym i analizą wideo do wizualizacji mikrotubul in vitro. Metody te mogą być inwazyjne i szkodliwe dla komórek, zwłaszcza pierwotnych komórek ludzkich. Najtrudniejszym krokiem jest znalezienie warunków do transfekcji komórek. Staraliśmy się osiągnąć jak najwyższy poziom transfekcji bez wpływu na żywotność i natywną morfologię komórek. W badaniu zastosowano klasyczną metodę do badania różnic w dynamice mikrotubul w fibroblastach skóry zdrowych dawców i pacjentów z chorobą Huntingtona.