$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Zaburzenia mitochondrialne (MDs) to grupa zespołów wieloukładowych spowodowanych upośledzeniem funkcji mitochondriów spowodowanym mutacjami w DNA jądrowym (nDNA) lub mitochondrialnym (mtDNA)1. Są to jedne z najczęstszych dziedzicznych chorób metabolicznych, z częstością występowania 1:5 000. Choroby związane z mtDNA są zgodne z zasadami genetyki mitochondrialnej: dziedziczenie matczyne, heteroplazmia i efekt progowy oraz segregacja mitotyczna2. Ludzki mtDNA to dwuniciowy krąg DNA o wielkości 16,6 kb, który zawiera krótki region kontrolny z sekwencjami potrzebnymi do replikacji i transkrypcji, 13 genów kodujących białka (wszystkie podjednostki łańcucha oddechowego), 22 geny tRNA i 2 geny rRNA3.
U zdrowych osób występuje jeden genotyp mtDNA (homoplazmia), podczas gdy więcej niż jeden genotyp współistnieje (heteroplazmia) w stanach patologicznych. Szkodliwe mutacje heteroplazmatyczne muszą przekroczyć krytyczny próg, aby zakłócić działanie OXPHOS i spowodować choroby, które mogą dotknąć każdy narząd w każdym wieku4. Podwójna genetyka OXPHOS dyktuje dziedziczenie: autosomalne recesywne lub dominujące i sprzężone z chromosomem X w przypadku mutacji nDNA, matczyne w przypadku mutacji mtDNA oraz sporadyczne przypadki zarówno nDNA, jak i mtDNA.
Na początku ery medycyny mitochondrialnej, przełomowy eksperyment Kinga i Attardi5 stworzył podstawy do zrozumienia pochodzenia mutacji odpowiedzialnej za MD poprzez tworzenie hybrydowych komórek zawierających jądra z linii komórek nowotworowych, w których mtDNA było całkowicie zubożone (komórki rho0) i mitochondria od pacjentów z MDs. Techniki sekwencjonowania nowej generacji (NGS) nie były wówczas dostępne, Nie było też łatwo ustalić, czy mutacja jest obecna w genomie jądrowym, czy mitochondrialnym. Metoda, opisana w 1989 roku, była następnie stosowana przez kilku badaczy zajmujących się medycyną mitochondrialną6,7,8,9; Szczegółowy protokół został niedawno opublikowany10, ale nie nakręcono jeszcze żadnego filmu. Dlaczego taki protokół miałby być istotny w dzisiejszych czasach, skoro NGS może precyzyjnie i szybko zidentyfikować, gdzie znajduje się mutacja? Odpowiedź jest taka, że generacja cybrydów jest nadal najnowocześniejszym protokołem pozwalającym zrozumieć patogenną rolę każdej nowej mutacji mtDNA, skorelować procent heteroplazmii z ciężkością choroby i przeprowadzić badanie biochemiczne w jednorodnym układzie jądrowym, w którym udział autochtonicznego tła jądrowego pacjenta jest nieobecny11, 12,13.
Ten protokół opisuje, jak uzyskać cytoplasty z konfluentnych, pochodzących od pacjenta fibroblastów hodowanych na 35 mm szalkach Petriego. Odwirowanie szalek w obecności cytochalazyny B pozwala na wyizolowanie wyłuszczonych cytoplastów, które są następnie łączone z komórkami rho0 w obecności glikolu polietylenowego (PEG). Powstałe cybrydy są następnie hodowane w selektywnym podłożu, aż do powstania klonów. Reprezentatywna sekcja wyników przedstawia przykład charakterystyki molekularnej otrzymanych cybrydów w celu udowodnienia, że mtDNA jest identyczne z fibroblastami pacjentów dawcy i że nDNA jest identyczne z jądrowym DNA linii komórkowej guza rho0.