Name: Caracterização funcional de variantes ryr1 humanas expressas e endógenas (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-06-09T13:45:00.000+00:00
Duration: 7 min 59 s
Description: Aprenda a caracterizar variantes RYR1 em linfócitos B imortalizados por EBV e células musculares de pacientes. Este método simples avalia a homeostase de cálcio e testa potenciais terapias para distúrbios musculares relacionados.

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O trabalho descrito neste manuscrito foi apoiado por subsídios da Fundação Nacional de Ciência da Suíça (SNF) e da Fundação Suíça de Músculos.

Os protocolos descritos abaixo estão em conformidade com as diretrizes éticas da Ethikkommission Nordwest- und Zentralschweiz EKNZ.
1. Preparação de Epstein Barr imortalizada linhas celulares B-linfócitos11
<ol><li>Após o consentimento informado, colete 30 mL de sangue inteiro em tubos estéreis tratados com EDTA a partir da banda proband portadora de uma mutação RYR1 e de familiares saudáveis sem mutação. NOTA: Mantenha todas as soluções estéreis e trabalhe em uma capa de cultura de tecidos.</li>
	<li>Isole as células mononucleares do sangue inteiro por meio de centrifugação gradiente de densidade (por exemplo, Ficoll-Hypaque, 0,077 g/L).<ol>
<li>Coloque 30 mL de sangue estéril em um tubo estéril cônico de 50 mL.</li>
		<li>Coloque a ponta de uma pipeta Pasteur contendo a mídia de centrifugação de gradiente de densidade na parte inferior do tubo e a camada 20 mL estéril de solução de mídia de centrifugação de gradiente de densidade lentamente sob o sangue.</li>
		<li>Centrifugar por 30 min a 900 x g a 18°-20°C, sem quebra. NOTA: A camada de célula mononuclear aparece como um anel nublado na interfase entre a camada de mídia de centrifugação de gradiente de densidade e a camada superior contendo plasma enriquecido por plaquetas.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Com uma pipeta estéril, remova suavemente a camada interfárica contendo células mononucleares (aproximadamente 3-5 mL) e transfira a solução para um tubo cônico estéril limpo de 50 mL.</li>
	<li>Adicione 20 mL de soro fisiológico tampão de fosfato (PBS) para enxaguar células, centrífuga por 10 min a 600 x g à temperatura ambiente e resuspensar a pelota em PBS. Repita por um total de três vezes; isso garante que todos os meios de comunicação sejam removidos.</li>
	<li>Após a última lavagem, resuspend as células em 1-2 mL de meio de cultura tecidual (meio RPMI suplementado com soro de bezerro fetal de 10%, 2 mM L-glutamina e 100 unidades de penicilina e estreptomicina). Coloque as células mononucleares (aproximadamente 1 x 106 células) em um frasco de cultura tecidual T125 contendo 20 mL de meio de cultura tecidual.</li>
	<li>Infectar células mononucleares com o vírus Epstein-Barr.<ol>
<li>Use supernacantes de culturas de linha celular B95.8 (contendo 102-103 unidades transformadoras/mL estocadas a -80 °C) como fonte de EBV.</li>
		<li>Resuspend 1 x 106 células mononucleares da etapa 1,5 em 20 mL de meio de cultura tecidual e expô-los a 2 mL de supernasce da linha celular B95.8 na presença de ciclosporina A (concentração final de 0,2 μg/mL) para infecção.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Coloque o frasco em uma incubadora de cultura celular de 37 °C e permita que as células cresçam. Depois de uma semana mude o meio de cultura. NOTA: Uma vez que as células B começam a proliferar, elas formam aglomerados reconhecíveis e crescem rapidamente para que as culturas possam ser expandidas e congeladas.</li>
	<li>Extrair o DNA genômico das linhas celulares B-linfócitos B imortalizadas do EBVpara confirmar a presença ou ausência da mutação dada.</li>
</ol>2. Medidas intracelulares ca2+
NOTA: Alterações na concentração intracelular de cálcio das linhas celulares B-linfócitos B transformadas em EBV podem ser monitoradas em populações celulares, com um espectrofluorômetro equipado com um agitador magnético e suporte de cuvette definido para 37 °C. Alternativamente, as alterações de Ca2+ podem ser monitoradas em células únicas por microscopia de fluorescência. Em ambos os casos as células são removidas do frasco de cultura tecidual, lavadas duas vezes com a solução de Krebs Ringer (140 mM NaCl, 5 mM KCl, 1 mM MgCl2, 20 mM HEPES, 1 mM NaHPO4, 5,5 mM de glicose, pH 7.4 contendo 1 mM CaCl2) e contados .
<ol><li>Para experimentos em populações celulares usando um espectrofluorômetro11,13,14<ol>
<li>Células resuspend em uma concentração final de 1 x 107 células/ mL na solução de Krebs Ringer e incubar a 37°C por 30 min com uma concentração final de 5 μM Fura-2/AM.</li>
		<li>Centrífugas células a 900 x g por 10 min e resuspensá-las na solução de Krebs Ringer em uma concentração de 2 x 106 células/mL.</li>
		<li>Meça as alterações de fluorescência (razão 340/380 nm) usando um espectrômetro equipado com um agitador magnético definido em velocidade máxima e definido para 37 °C.</li>
		<li>Pouco antes do experimento girar células a 900 x g por 5 min em um microcentrifuuge e rapidamente resuspensar a pelota em 1,5 mL da solução de Krebs Ringer com 0,5 mM EGTA, mas sem adição de Ca2+.</li>
		<li>Coloque as células em um 3 mL de espectrofluorômetro de vidro cuvette e registe a razão da fluorescência (excitação de 340 nm/380 nm, emissão de 510 nm).</li>
		<li>Obtenha uma linha de base estável (aproximadamente 30 segundos), adicione a concentração selecionada de agonista RyR1 (4-cloro-m-cresol, ou 4 cmc) e registe o transitório de cálcio. NOTA: Uma solução de estoque de 300 mM de 4 cmc feita em DMSO é usada como reagente inicial. Esta solução pode ser feita com antecedência, aliquoted e armazenada a -20 °C por vários meses.</li>
		<li>Realizar experimentos para diferentes concentrações de 4 cmc. NOTA: Inclua 75 μM, 150 μM, 300 μM, 450 μM, 600 μM, 750 μM a 1 mM para gerar uma curva de resposta de dose de agonista versus mudança em [Ca2+]. As diferentes concentrações de 4 cmc são obtidas adicionando o volume apropriado de 4 cmc da solução de estoque, diretamente no cuvette contendo as células carregadas Fura-2. Por exemplo, para uma concentração final de 300 μM 4 cmc, 1,5 μL da solução de estoque são adicionados ao cuvette contendo 1,5 mL de células na solução de Krebs Ringer. Para concentrações agonistas mais baixas, a solução de estoque de 300 mM deve ser diluída para 75 mM com DMSO e o volume apropriado adicionado ao cuvette contendo 1,5 mL de células na solução de Krebs Ringer.</li>
		<li>Adicione 400 nM thapsigargin às células para calcular a quantidade total de Ca2+ presente em lojas intracelulares. Regisso pico Ca2+.</li>
		<li>Plote o pico de cálcio induzido por uma dada concentração de 4 cmc versus o pico de cálcio induzido pela thapsigargin, que é considerado 100% e construa uma curva de resposta de dose de 4 cmc comparando células de um proband e parente saudável</li>
	</ol></li>
	<li>Para experimentos em células únicas13<ol>
<li>Diluir a poli-L-lisina 1:10 no Estéril H2O e pré-tratar as tampas de vidro por 30 minutos. Deixe secar sob uma capa de cultura de tecido estéril.</li>
		<li>Suspenda os linfócitos B transformados em EBV para uma concentração final de 1 x 106 células/mL na solução de Krebs Ringer contendo 1 mM CaCl2 e adicione uma concentração final de 5 μM Fura-2/AM.</li>
		<li>Coloque 1 mL de células nas tampas tratadas de poli-L-lisina e incubar a 37 °C em uma incubadora de cultura celular umidificada por 30 minutos para permitir que as células EBV grudem na tampa de vidro durante o carregamento.</li>
		<li>Coloque o deslizamento de cobertura na câmara de perfusão e inicie a perfusão (a uma taxa de 2 mL/min) com a solução de Krebs Ringer contendo 1 mM Ca2+.</li>
		<li>Use um microscópio fluorescente invertido (equipado com um objetivo de imersão em óleo de 40x (0,17 abertura numérica), filtros (BP 340/380, FT 425, BP 500/530) para registrar medições on-line, com um acessório de câmera de carga controlada por software (CCD).</li>
		<li>Adquira imagens em intervalos de 1 s a um tempo fixo de exposição (100 ms para comprimentos de onda de excitação de 340 e 380 nm. Use software de imagem para analisar mudanças na fluorescência. Meça o valor médio do pixel para cada célula em comprimentos de onda de excitação de 340 e 380 nm13.</li>
		<li>Para obter estimulação celular, use um estimulador de perfusão celular com 12 válvulas e adicione diferentes concentrações de 4 cmc. A válvula de descarga contém a solução de Krebs Ringer sem adição de Ca2+ mais 100 μM La3+ para monitorar a liberação de cálcio apenas de lojas intracelulares.</li>
		<li>Construa uma curva de resposta de dose de 4 cmc versus mudança em [Ca2+], conforme descrito acima.</li>
	</ol></li>
</ol>3. Preparação de miotubes humanos a partir de biópsias musculares10,12,15
NOTA: Diferentes métodos têm sido usados por diferentes laboratórios para obter myoblasts e miotubes derivados de células satélites. Abaixo está a descrição do método utilizado na Basileia.
<ol><li>Enxágüe a biópsia muscular com PBS estéril para remover o excesso de sangue e corte em pequenos fragmentos de cerca de 0,5-1 mm.</li>
	<li>Prepare 6 pratos de cultura de tecido com inserção. Adicione 1,5 mL de médio de crescimento muscular humano a cada poço e 0,5 mL de meio de crescimento muscular humano a cada inserção. NOTA: O meio de crescimento é feito da seguinte forma: 500 mL do meio modificado da Águia de Dulbecco com alta glicose, ou DMEM (4,5 mg/mL), contendo 10% de soro de cavalo, 5 insulina ng/mL, glutamina de 3 mM, penicilina G de 600 ng/mL e estreptomicina, e 7 mM HEPES, pH 7.4. O meio de crescimento muscular esquelético disponível comercialmente também pode ser usado.</li>
	<li>Coloque 2-3 pequenos fragmentos musculares em cada inserção(Figura 1A) e coloque pratos de cultura na incubadora de cultura celular (5% CO2, 37 °C). Após aproximadamente 8-10 dias, as células satélites podem ser vistas crescendo fora e ao redor da biópsia muscular, anexada à inserção(Figuras 1,B e C, flechas).</li>
	<li>Liberar um número suficiente de células da biópsia (após aproximadamente 10-14 dias), trypsinize da seguinte forma:<ol>
<li>Retire todo o meio de cultura, enxágue as células uma vez com 1 mL de PBS, adicione 0,5 mL de solução de trippsina/EDTA (0,025% trypsin e 0,01% EDTA) e incubar a 37 °C por 5 min.</li>
		<li>Adicione 1 mL de meio de crescimento às células para neutralizar o efeito da trippsina e transferir as células satélites para um novo frasco de cultura celular T25; adicionar 3 mL de meio de crescimento e colocar as células em uma incubadora de cultura celular (5% CO2, 37 °C).</li>
		<li>Altere o meio de crescimento no dia seguinte para remover o EDTA e, posteriormente, mude o meio uma vez por semana.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Quando os myoblasts forem aproximadamente 75% confluentes, tente e transfira-os para a tampa de vidro tratada com laminina. NOTA: Como proporção, as células que crescem em um frasco T25 devem ser transferidas para uma tampa de vidro tratada com laminina de 43 mm de diâmetro. A mancha de tampa de vidro deve ser colocada dentro de uma placa de cultura de tecido de 60 mm de diâmetro contendo 3 mL de meio de crescimento.</li>
	<li>Cultivar células no deslizamento de vidro em meio de crescimento em uma incubadora de cultura celular (5% CO2, 37 °C) mudando o meio uma vez por semana. Com 90% de confluência, mudar para meio de diferenciação composta da seguinte forma: DMEM de alta glicose (4,5 mg/mL), 0,5% de albumina de soro bovino, 10 ng/mL fator de crescimento epidérmico, 0,15 mg/mL creatina, 5 ng/mL insulina, 200 mM glutamina, 600 ng/mL penicilina G e estreptomicina, e 7 mM HEPES, pH 7.4). O meio de diferenciação comercialmente disponível também pode ser utilizado. Mude o meio de diferenciação uma vez por semana.</li>
	<li>Após 7-10 dias em meio de diferenciação, miótubos multinucleados são visíveis. Avalie as alterações em [Ca2+] dentro de uma semana, conforme descrito abaixo.</li>
</ol>4. [Ca2+]i medidas de razão determinadas com Fura-2
<ol><li>Tampas de vidro de cargalip miotubes cultivados com Fura-2/AM (concentração final de 5 μM) diluídos em DMEM por 30 min a 37 °C. Brevemente, remova o meio de diferenciação das células cultivadas do deslizamento de vidro e adicione um meio de diferenciação fresco de 2 mL. Adicione 10 μL de Fura-2 AM de uma solução de estoque de 1 mM e incubar 30 min em uma incubadora de cultura celular (5% CO2, 37 °C).</li>
	<li>Transfira a tampa de vidro para a câmara de perfusão e enxágue células com a solução de Krebs Ringer contendo 2 mM CaCl2.</li>
	<li>Realize medições on-line [Ca2+] conforme descrito acima na seção de célula única EBV com o uso de um objetivo FLUAR de imersão de água de 20x (abertura numérica de 0,17).</li>
</ol>

<ol><li>Dlamini, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mutations+in+RYR1+are+a+common+cause+of+exertional+myalgia+and+rhabdomyolysis%5BTitle%5D)+AND+%22Neuromuscular+Disorders%22%5BJournal%5D)">Mutations in RYR1 are a common cause of exertional myalgia and rhabdomyolysis.</a> Neuromuscular Disorders. 23 (7), 540-548 (2013).</li>
<li>Klein, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinical+and+genetic+findings+in+a+large+cohort+of+patients+with+ryanodine+receptor+1+gene-associated+myopathies%5BTitle%5D)+AND+%22Human+Mutation%22%5BJournal%5D)">Clinical and genetic findings in a large cohort of patients with ryanodine receptor 1 gene-associated myopathies.</a> Human Mutation. 33, 981-988 (2012).</li>
<li>Robinson, R., Carpenter, D., Shaw, M. A., Halsall, J., Hopkins, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mutations+in+RYR1+in+malignant+hyperthermia+and+central+core+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Human+Mutation%22%5BJournal%5D)">Mutations in RYR1 in malignant hyperthermia and central core disease.</a> Human Mutation. 27 (20), 977-989 (2006).</li>
<li>Xu, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ca2%2B+mediated+activation+of+the+skeletal+muscle+ryanodine+receptor+ion+channel%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biological+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Ca2+ mediated activation of the skeletal muscle ryanodine receptor ion channel.</a> Journal of Biological Chemistry. 293 (50), 19501-19509 (2018).</li>
<li>Treves, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Alteration+of+intracellular+Ca2%2B+transients+in+COS-7+cells+transfected+with+the+cDNA+encoding+skeletal-muscle+ryanodine+receptor+carrying+a+mutation+associated+with+malignant+hyperthermia%5BTitle%5D)+AND+%22Biochemical+Journal%22%5BJournal%5D)">Alteration of intracellular Ca2+ transients in COS-7 cells transfected with the cDNA encoding skeletal-muscle ryanodine receptor carrying a mutation associated with malignant hyperthermia.</a> Biochemical Journal. 301 (3), 661-665 (1994).</li>
<li>Nakai, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+dihydropyridine+receptor+channel+activity+in+the+presence+of+ryanodine+receptor%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Enhanced dihydropyridine receptor channel activity in the presence of ryanodine receptor.</a> Nature. 389 (6569), 72-75 (1996).</li>
<li>Durham, W. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((RyR1+S-nitrosylation+underlies+environmental+heat+stroke+and+sudden+death+in+Y522S+RyR1+knockin+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">RyR1 S-nitrosylation underlies environmental heat stroke and sudden death in Y522S RyR1 knockin mice.</a> Cell. 133 (81), 53-65 (2008).</li>
<li>Zvaritch, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ca2%2B+dysregulation+in+Ryr1%28I4895T%2Fwt%29+mice+causes+congenital+myopathy+with+progressive+formation+of+minicores%2C+cores%2C+and+nemaline+rods%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Ca2+ dysregulation in Ryr1(I4895T/wt) mice causes congenital myopathy with progressive formation of minicores, cores, and nemaline rods.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 106 (51), 21813-21818 (2009).</li>
<li>Elbaz, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bi-allelic+expression+of+the+RyR1+p.A4329D+mutation+decreases+muscle+strength+in+slow-twitch+muscles+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biological+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Bi-allelic expression of the RyR1 p.A4329D mutation decreases muscle strength in slow-twitch muscles in mice.</a> Journal of Biological Chemistry. 295, 10331-10339 (2020).</li>
<li>Censier, K., Urwyler, A., Zorzato, F., Treves, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intracellular+calcium+homeostasis+in+human+primary+muscle+cells+from+malignant+hyperthermia+susceptible+and+normal+individuals%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Clinical+Investigations%22%5BJournal%5D)">Intracellular calcium homeostasis in human primary muscle cells from malignant hyperthermia susceptible and normal individuals.</a> Journal of Clinical Investigations. 101 (6), 1233-1242 (1998).</li>
<li>Girard, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((B-lymphocytes+from+Malignant+Hyperthermia-Susceptible+patients+have+an+increased+sensitivity+to+skeletal+muscle+ryanodine+receptor+activators%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biological+Chemistry%22%5BJournal%5D)">B-lymphocytes from Malignant Hyperthermia-Susceptible patients have an increased sensitivity to skeletal muscle ryanodine receptor activators.</a> Journal of Biological Chemistry. 276 (51), 48077(2001).</li>
<li>Ducreux, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+ryanodine+receptor+mutations+on+interleukin-6+release+and+intracellular+calcium+homeostasis+in+human+myotubes+from+Malignant+Hyperthermia-+Susceptible+individuals+and+patients+affected+by+Central+Core+Disease%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biological+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Effect of ryanodine receptor mutations on interleukin-6 release and intracellular calcium homeostasis in human myotubes from Malignant Hyperthermia- Susceptible individuals and patients affected by Central Core Disease.</a> Journal of Biological Chemistry. 279 (42), 43838-43846 (2004).</li>
<li>Ducreux, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+properties+of+ryanodine+receptors+carrying+three+amino+acid+substitutions+identified+in+patients+affected+by+multi-minicore+disease+and+central+core+disease%2C+expressed+in+immortalized+lymphocytes%5BTitle%5D)+AND+%22Biochemical+Journal%22%5BJournal%5D)">Functional properties of ryanodine receptors carrying three amino acid substitutions identified in patients affected by multi-minicore disease and central core disease, expressed in immortalized lymphocytes.</a> Biochemical Journal. 395, 259-266 (2006).</li>
<li>Tilgen, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+four+novel+mutations+in+the+C-terminal+membrane+spanning+domain+of+the+ryanodine+receptor+1%3A+association+with+central+core+disease+and+alteration+of+calcium+homeostasis%5BTitle%5D)+AND+%22Human+Molecular+Genetics%22%5BJournal%5D)">Identification of four novel mutations in the C-terminal membrane spanning domain of the ryanodine receptor 1: association with central core disease and alteration of calcium homeostasis.</a> Human Molecular Genetics. 10 (25), 2879-2887 (2001).</li>
<li>Treves, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+excitation-coupled+Ca2%2B+entry+induces+nuclear+translocation+of+NFAT+and+contributes+to+IL-6+release+from+myotubes+from+patients+with+central+core+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Human+Molecular+Genetics%22%5BJournal%5D)">Enhanced excitation-coupled Ca2+ entry induces nuclear translocation of NFAT and contributes to IL-6 release from myotubes from patients with central core disease.</a> Human Molecular Genetics. 20 (3), 589-600 (2011).</li>
<li>Yasuda, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((JP-45%2FJSRP1+variants+affect+skeletal+muscle+excitation+contraction+coupling+by+decreasing+the+sensitivity+of+the+dihydropyridine+receptor%5BTitle%5D)+AND+%22Human+Mutation%22%5BJournal%5D)">JP-45/JSRP1 variants affect skeletal muscle excitation contraction coupling by decreasing the sensitivity of the dihydropyridine receptor.</a> Human Mutation. 34, 184-190 (2013).</li>
<li>Sei, Y., Gallagher, K. L., Basile, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Skeletal+muscle+ryanodine+receptor+is+involved+in+calcium+signaling+in+human+B+lymphocytes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biological+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Skeletal muscle ryanodine receptor is involved in calcium signaling in human B lymphocytes.</a> Journal of Biological Chemistry. 274 (9), 5995-6062 (1999).</li>
<li>Tegazzin, V., Scutari, E., Treves, S., Zorzato, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chlorocresol%2C+an+additive+to+commercial+succinylcholine%2C+induces+contracture+of+human+malignant+Hyperthermia+Susceptible+muscles+via+activation+of+the+ryanodine+receptor+Ca2%2B+channel%5BTitle%5D)+AND+%22Anesthesiology%22%5BJournal%5D)">Chlorocresol, an additive to commercial succinylcholine, induces contracture of human malignant Hyperthermia Susceptible muscles via activation of the ryanodine receptor Ca2+ channel.</a> Anesthesiology. 84, 1275-1279 (1996).</li>
<li>Kushnir, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ryanodine+receptor+calcium+leak+in+circulating+B-lymphocytes+as+a+biomarker+for+heart+failure%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Ryanodine receptor calcium leak in circulating B-lymphocytes as a biomarker for heart failure.</a> Circulation. 138 (11), 1144-1154 (2018).</li>
<li>Zullo, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+characterization+of+ryanodine+receptor+sequence+variants+using+a+metabolic+assay+in+immortalized+B-lymphocytes%5BTitle%5D)+AND+%22Human+Mutation%22%5BJournal%5D)">Functional characterization of ryanodine receptor sequence variants using a metabolic assay in immortalized B-lymphocytes.</a> Human Mutation. 30 (4), 575-590 (2009).</li>
<li>Hoppe, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hypermetabolism+in+B-lymphocytes+from+malignant+hyperthermia+susceptible+individuals%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Hypermetabolism in B-lymphocytes from malignant hyperthermia susceptible individuals.</a> Scientific Reports. 6, 33372(2016).</li>
<li>Monnier, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+homozygous+splicing+mutation+causing+a+depletion+of+skeletal+muscle+RYR1+is+associated+with+multi-minicore+disease+congenital+myopathy+with+ophthalmoplegia%5BTitle%5D)+AND+%22Human+Molecular+Genetics%22%5BJournal%5D)">A homozygous splicing mutation causing a depletion of skeletal muscle RYR1 is associated with multi-minicore disease congenital myopathy with ophthalmoplegia.</a> Human Molecular Genetics. 12, 1171-1178 (2003).</li>
<li>Schartner, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dihydropyridine+receptor+%28DHPR%2C+CACNA1S%29+congenital+myopathy%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Neuropathologica%22%5BJournal%5D)">Dihydropyridine receptor (DHPR, CACNA1S) congenital myopathy.</a> Acta Neuropathologica. 133, 517-533 (2017).</li>
<li>Ullrich, N. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Alterations+of+excitation-contraction+coupling+and+excitation+coupled+Ca2%2B+entry+in+human+myotubes+carrying+CAV3+mutations+linked+to+rippling+muscle+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Human+Mutation%22%5BJournal%5D)">Alterations of excitation-contraction coupling and excitation coupled Ca2+ entry in human myotubes carrying CAV3 mutations linked to rippling muscle disease.</a> Human Mutation. 32, 1-9 (2010).</li>
<li>Rokach, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+a+human+skeletal+muscle-+derived+cell+line%3A+biochemical%2C+cellular+and+electrophysiological+characterization%5BTitle%5D)+AND+%22Biochemical+Journal%22%5BJournal%5D)">Characterization of a human skeletal muscle- derived cell line: biochemical, cellular and electrophysiological characterization.</a> Biochemical Journal. 455, 169-177 (2013).</li>
<li>Zhou, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+RYR1+mutations+in+core+myopathies%5BTitle%5D)+AND+%22Human+Molecular+Genetics%22%5BJournal%5D)">Characterization of RYR1 mutations in core myopathies.</a> Human Molecular Genetics. 15, 2791-2803 (2006).</li>
<li>Klinger, W., Baur, C., Georgieff, M., Lehmann-Horn, F., Melzer, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+of+proton+release+from+cultured+human+myotubes+to+identify+malignant+hyperthermia+susceptibility%5BTitle%5D)+AND+%22Anesthesiology%22%5BJournal%5D)">Detection of proton release from cultured human myotubes to identify malignant hyperthermia susceptibility.</a> Anesthesiology. 97, 1043-1056 (2002).</li>
</ol>

Os autores não têm nada a revelar.

Os protocolos descritos neste artigo foram utilizados com sucesso por vários laboratórios para estudar o impacto das mutações RYR1 na homeostase do cálcio. As etapas críticas das abordagens descritas neste artigo tratam da esterilidade, habilidades e técnicas de cultivo celular e disponibilidade de material biológico. Em princípio, o uso de linfócitos B imortalizados pelo EBV é mais simples e permite gerar linhas celulares contendo canais mutantes RyR1. As células podem ser congeladas e armazenadas em nitrogênio líquido ...

Até o momento, mais de 700 variantes RYR1 foram identificadas na população humana e ligadas a vários distúrbios neuromusculares, incluindo suscetibilidade de hipertermia maligna (SM), rabdomiólise induzida pelo exercício, doença central do núcleo (CCD), doença multi-minicore (TM), miopatia centronuclear (CNM)1,2,3 ; no entanto, estudos para caracterizar seus efeitos funcionais estão defasados e apenas aproximadamente 10% das mutações foram testadas funcionalmente. Diferentes abordagens experimentais podem ser usadas para avaliar o impacto de uma determinada variante RyR1, incluindo transfecção de células heterólogas como HEK293 e CÉLULAS CO-7 com codificação plasmida para o WT e mutante RYR1 cDNA4,5, transdução de fibroblastos de camundongos dispédicos com plasmídeos e vetores codificando para o WT e mutante RYR1 cDNA, seguido de transdução com mio-D e diferenciação em miotubes6 , geração de modelos animais transgênicos portadores de mutantes RyR1s7,8,9, caracterização de células de pacientes que expressam a variante RYR1 endndogenously10,11,12. Tais métodos ajudaram a estabelecer como diferentes mutações afetam funcionalmente o canal RyR1 Ca2+.
Aqui, são descritos métodos desenvolvidos para avaliar os efeitos funcionais das mutações RYR1. Vários parâmetros de homeostase intracelular de cálcio são investigados em células humanas expressando endógenamente o canal de cálcio RyR1, incluindo myotubes e Epstein Barr Virus (EBV) linfócitos Imortais. As células são obtidas de pacientes, expandidas na cultura e carregadas com indicadores de cálcio fluorescentes ratiométricos, como Fura-2 ou indo-1. Parâmetros que foram relatados para serem alterados por causa de mutações patogênicas RYR1, incluindo o repouso [Ca2+],a sensibilidade a diferentes agonistas farmacológicos e o tamanho das lojas intracelulares Ca2+ são medidos tanto no nível de célula única, usando microscopia de fluorescência, ou em populações de células usando um fluorímetro. Os resultados obtidos em células de portadores de mutação são então comparados aos obtidos de membros da família de controle saudável. Esta abordagem demonstrou que: (i) muitas mutações ligadas ao MHS levam a um aumento no repouso [Ca2+] e uma mudança para a esquerda na curva de resposta de dose para despolarização induzida por KCl ou ativação farmacológica RyR1 com 4-cloro-m-cresol10,11,12,13; (ii) mutações ligadas ao CCD levam a uma diminuição no pico [Ca2+] liberado pela ativação farmacológica do RyR1 e diminuição do tamanho se o Ca2+ intracelular armazena12,13,14,15; (iii) algumas variantes não impactam a homeostase Ca2+13. As vantagens dessa abordagem experimental são: a proteína RyR1 não é superfostinada e os níveis fisiológicos estão presentes, as células podem ser imortalizadas (tanto células musculares quanto linfócitos B) fornecendo linhas celulares contendo mutações. Algumas desvantagens dizem respeito ao fato de que os pacientes podem carregar mutações em mais de um gene codificando proteínas envolvidas na homeostase de cálcio e/ou acoplamento de contração de excitação (ECC) e isso pode complicar conclusões experimentais. Por exemplo, duas variantes JP-45 foram identificadas na população de CONTROLE e sua presença e sua presença foi demonstrada para impactar a sensibilidade do receptor de dihidropyridina (DHPR) à ativação16. Os pacientes precisam estar disponíveis, o material biológico precisa ser coletado recentemente e as licenças éticas precisam ser obtidas nos conselhos éticos locais.

<table><tbody><tr><td>4-chloro-m-cresol</td><td>Fluka</td><td>24940</td><td></td></tr><tr><td>Tubos de coleta de sangue</td><td>Sarstedt</td><td>172202</td><td></td></tr><tr><td>Albumina de soro bovino (BSA)</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>A7906</td><td></td></tr><tr><td>cafeína</td><td>Merk</td><td>102584</td><td></td></tr><tr><td>Cascade 125+ CCD</td><td>Photometrics</td> câmera Photometrics <td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Creatina</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C-3630</td><td></td></tr><tr><td>DMEM</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>11965092</td><td></td></tr><tr><td>DMSO</td><td>Sigma</td><td>41639</td><td></td></tr><tr><td>EGTA</td><td>Fluka</td><td>3778</td><td></td></tr><tr><td>Fator de Crescimento Epidérmico (EGF)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>E9644</td><td></td></tr><tr><td>Ficoll Paque</td><td>Cytiva</td><td>17144002</td><td></td></tr><tr><td>Soro fetal para bezerros</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>26140079</td><td></td></tr><tr><td>Fura-2/AM</td><td>Invitrogen Life Sciences</td><td>F1201</td><td></td></tr><tr><td>Glutamax</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>35050061</td><td></td></tr><tr><td>HEPES</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>15630049</td><td></td></tr><tr><td>Soro para cavalos</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>16050122</td><td></td></tr><tr><td>Insulina</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>A11382II</td><td></td></tr><tr><td>Ionomicina</td><td>Sigma</td><td>I0634</td><td></td></tr><tr><td>KCl</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P9333</td><td></td></tr><tr><td>Laminina</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>23017015</td><td></td></tr><tr><td>Lantânio</td><td>Fluka</td><td>61490</td><td></td></tr><tr><td>Sistema de microperfusão</td><td>ALA-Scientific</td><td>DAD VM 12 coletor</td><td></td>de válvulas</tr><tr><td>Origem Software</td><td>OriginLab Corp</td><td>Software</td><td></td></tr><tr><td>Penicilina/Estreptomicina</td><td>Gibco Life Sciences</td><td>15140-122</td><td></td></tr><tr><td>Câmara de perfusão POC-R</td><td>Pecon</td><td>000000-1116-079</td><td></td></tr><tr><td>poli-L-lisina</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P8920</td><td></td></tr><tr><td>RPMI</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>21875091</td><td></td></tr><tr><td>Spectrofluorímetro</td><td>Perkin Elmer</td><td>LS50</td><td></td></tr><tr><td>Thapsigargin</td><td>Calbiochem</td><td>586005</td><td></td></tr><tr><td>Placas de cultura de tecidos</td><td>Falcon</td><td>353046</td><td></td></tr><tr><td>Frasco de cultura de tecidos</td><td>Falcon</td><td>353107</td><td></td></tr><tr><td>Insertos de cultura de tecidos</td><td>Falcon</td><td>353090</td><td></td></tr><tr><td>Solução de tripsina / EDTA</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>25300054</td><td></td></tr><tr><td>Visiview</td><td>Visitron Systems GmbH</td><td>Software</td><td></td></tr><tr><td>Zeiss Axiovert S100 Microscópio para TV</td><td>Carl Zeiss AG</td> Zeiss lamínulas <td></td><td></td></tr><tr><td>de vidro</td><td>Carl Zeiss AG</td><td>0727-016</td><td></td></tr></tbody></table>

caracterização funcional de variantes ryr1 humanas expressas e endógenas

Functional Characterization of Endogenously Expressed Human RYR1 Variants

Mais de 700 variantes do gene RYR1 foram identificadas em pacientes com diferentes distúrbios neuromusculares, incluindo suscetibilidade de hipertermia maligna, miopatias centrais e miopatia centronuclear. Devido aos diversos fenótipos ligados às mutações RYR1, é fundamental caracterizar seus efeitos funcionais para classificar variantes transportadas pelos pacientes para futuras intervenções terapêuticas e identificar variantes não patogênicas. Muitos laboratórios têm se interessado em desenvolver métodos para caracterizar funcionalmente mutações RYR1 expressas nas células dos pacientes. Essa abordagem tem inúmeras vantagens, incluindo: mutações são expressas endógenamente, RyR1 não é super-expressa, o uso de células expressas heterólogas RyR1 é evitado. No entanto, uma vez que os pacientes podem apresentar mutações em diferentes genes além do RYR1, é importante comparar os resultados de material biológico de indivíduos que abrigam a mesma mutação, com diferentes origens genéticas. O presente manuscrito descreve métodos desenvolvidos para estudar os efeitos funcionais das variantes ryr1 expressas endógenamente em: (a) O vírus Epstein Barr imortalizou linfócitos B humanos e (b) células satélites derivadas de biópsias musculares e diferenciadas em miotubes. Alterações na concentração intracelular de cálcio desencadeadas pela adição de ativadores RyR1 farmacológicos são então monitoradas. O tipo de célula selecionada é carregado com um indicador de cálcio fluorescente ratiométrico e alterações intracelulares [Ca2+] são monitoradas tanto no nível de célula única por microscopia de fluorescência ou em populações celulares usando um espectrômetro. As curvasde resposta à dose agonista são então comparadas entre células de controles saudáveis e pacientes que abrigam variantes RYR1 levando a uma visão sobre o efeito funcional de uma determinada variante.

[Ca2+]i medições em populações de linfócitos B imortalizados pelo EBV Linfócitos B primários expressam o isoform RyR1 que funciona como um canal de liberação ca2+ durante os processos de sinalização estimulados pelo receptor de antígeno celular B17. A imortalização de células B com EBV, procedimento rotineiramente utilizado por geneticistas para obter linhas celulares contendo ...

Aqui são descritos métodos usados para estudar o efeito funcional das mutações RYR1 expressas endógenamente no Vírus Epstein Barr, linfócitos B humanos e células de satélite derivadas da biópsia muscular diferenciadas em miótubos.

Caracterização funcional de variantes ryr1 humanas expressas e endógenas

More than 700 variants in the RYR1 gene have been identified in patients with different neuromuscular disorders including malignant hyperthermia ...

Este protocolo é significativo porque usa material do paciente. Se o paciente tem a doença, o uso de suas células deve refletir com mais precisão a resposta biológica do paciente. Esta técnica é simples de executar, simples e não requer equipamentos sofisticados.Esses métodos podem ser usados para o diagnóstico, por exemplo, para provar que uma mutação RYR1 altera funcionalmente a homeostase do cálcio, bem como para testar a função terapêutica potencial de um composto. Dependendo do conhecimento e habilidades técnicas do pesquisador individual, os experimentos de teste devem ser realizados antes do uso de amostras reais do paciente. Para monitorar as mudanças na concentração intracelular de cálcio de linfócitos B transformados em EBV, resuspenha as células B imortalizadas em uma única vez 10 a sétima células por concentração de mililitro na solução de Krebs Ringer e Fura-2 AM para uma concentração final de cinco micromolar para uma incubação de 30 minutos a 37 graus Celsius.No final da incubação, colete as células por centrifugação, e resuspense a pelota na solução fresca de Krebs Ringer em duas vezes 10 a sexta células por concentração mililitro. Pouco antes de iniciar o experimento, centrifugar as células novamente, e rapidamente resuspendi as células em 1,5 mililitros da solução de Krebs Ringer suplementada com EGTA 0,5 milimililar, mas sem adição de cálcio. Transfira as células para um copo, cuvette espectrofluorômetro de três mililitros e registe a relação fluorescência em um espectrofluorômetro equipado com um agitador magnético definido em velocidade máxima e 37 graus Celsius por cerca de 30 segundos.Para avaliar a resposta de liberação de cálcio em células únicas, a placa uma vez 106 Células carregadas fura-2 AM em um mililitro da solução de Krebs Ringer complementada com cloreto de cálcio de um milimil em deslizamentos individuais de tampa de vidro revestido poli-L-lysine, e incubar os deslizamentos de cobertura a 37 graus Celsius em uma incubadora de cultura celular umnicida por 30 minutos. Quando as células se prenderem, coloque um deslizamento de cobertura em uma câmara de perfusão, e comece a perfundar as células a dois mililitros da solução de Krebs Ringer complementadas com uma taxa de fluxo de cálcio de um mililitro por minuto. Usando um microscópio fluorescente invertido equipado com um objetivo de imersão de óleo de 40 vezes e os filtros apropriados, registre medições on-line com um acessório de câmera de dispositivo acoplado por software em intervalos de um segundo, em um tempo de exposição fixo.Para alcançar a estimulação celular, use um estimulador de perfusão celular com 12 válvulas para adicionar as diferentes concentrações de agonista. Para isolar os miotubes das biópsias musculares humanas, primeiro enxágue a biópsia com PBS estéril para remover qualquer excesso de sangue antes de picar o tecido em pequenos fragmentos de 0,5 a um milímetro. Coloque de dois a três fragmentos em inserções individuais em cada poço de uma placa de cultura tecidual de seis poços contendo 1,5 mililitros de meio de crescimento muscular humano por poço e 500 microliters de médio por inserção, e coloque a placa na incubadora de cultura celular.Para medir mudanças na expressão de cálcio nos miótubos humanos, quando micótulos multinucleados podem ser observados, substitua os supernacantes da cultura do miotube por meio de diferenciação fresco complementado com 10 microlitrais de fura-2 AM de um mililitro para uma incubação de 30 minutos na incubadora de cultura celular. No final da incubação, transfira uma cultura de deslizamento de tampa de vidro para a câmara de perfusão, e enxágue as células com a solução de Krebs Ringer suplementada com cloreto de cálcio de dois mililitros. Em seguida, realize medições on-line de cálcio, como demonstrado usando um objetivo de imersão 20 vezes na água.Nesta análise representativa, observou-se um rápido aumento do cálcio nos linfócitos B imortalizados pelo EBV após a adição de agonista que lentamente diminuiu para níveis de repouso ao longo do tempo. Em um experimento semelhante, a adição de 400-nanomolar thapsigargin causou um grande transitório de cálcio que atingiu um valor de fluorescência pico de 2,4 unidades arbitrárias. Este valor de fluorescência foi considerado 100% quando a curva de resposta da dose correspondente foi construída.Nesta análise, as células B imortalizadas foram estimuladas com cafeína de cinco milimólares por 20 segundos, resultando em um aumento imediato na razão de fluorescência de 340 e 380 nanômetros. Para cada concentração de cafeína testada, o pico induzido pela cafeína na proporção de 340 por 380 nanômetros de fluorescência foi calculado e usado para construir uma curva de resposta de dose. A liberação de cálcio de miotubes diferenciados também pode ser avaliada em resposta ao rubor com cloreto de potássio, diferentes concentrações de agonista e/ou cafeína, e curvas normais de resposta a dose podem ser geradas.É importante ter certeza de que as células estão carregadas adequadamente com Fura-2 e que os comprimentos de onda de 340 e 380 nanômetros respondam à adição do agonista. Medições intracelulares de cálcio com indicadores fluorescentes de cálcio podem ser investigadas na maioria das células mamíferas e podem ser aplicadas ao estudo de alterações intracelulares de cálcio em resposta a diferentes estímulos.

functional-characterization-endogenously-expressed-human-ryr1

Research

JoVE Journal

Medicine

Medicina

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