Надежный метод высокоэффективной В пробирке Выражения и последующей записи электрофизиологических рекомбинантных напряжения закрытого ионных каналов в культуре клеток человеческого эмбриона почки (НЕК-293T).
Методическая статья
Надежный метод высокоэффективной В пробирке Выражения и последующей записи электрофизиологических рекомбинантных напряжения закрытого ионных каналов в культуре клеток человеческого эмбриона почки (НЕК-293T).
В выражении пробирке и электрофизиологические записи рекомбинантных напряжения закрытого ионных каналов в культуре клеток человеческого эмбриона почки (НЕК-293T) является повсеместной стратегии исследований. НЕК-293T клетки должны быть покрыты на стеклянные покровные при достаточно низкой плотности, так что они не находятся в контакте друг с другом, с тем чтобы позволить электрофизиологические записи не смешивая эффекты из-за контакта с соседними клетками. Трансфицированных каналы также должны выразить с высокой эффективностью в плазме мембраны для цельноклеточной патч зажим записи обнаруживаемых токах выше уровня шума. Гетерологическая ионные каналы часто требует длительного периода инкубации при температуре 28 ° C после трансфекции с целью достижения адекватного выражения мембраны, но Есть увеличения потерь клеточной адгезии и покровное мембраны стабильность при этой температуре. Чтобы обойти эту проблему, мы разработали оптимизированные стратегии для трансфекции и пластины НЕК-293T клеток. Этот метод требует, чтобы клетки трансфицированных быть на достаточно высоком слияния, и инкубировали при 28 ° С в течение различных периодов инкубации после трансфекции, чтобы обеспечить адекватное выражение белка ионного канала. Трансфицированных Затем клетки высевали на покровные стекла и инкубировали при 37 ° С в течение нескольких часов, что позволяет жесткой привязанности ячейки покровные и мембранных restabilization. Клетки могут быть записаны вскоре после металлизации, или может быть передано до 28 ° C для дальнейшей инкубации. Мы считаем, что начальная инкубации при температуре 28 ° C, после трансфекции, но до обшивки, имеет ключевое значение для эффективной экспрессии гетерологичных ионные каналы, которые обычно не экспрессируют также на плазматической мембране. Положительно трансфекции, культивируемых клетках определяются совместно выразили EGFP или EGFP выразил от bicistronic вектор (например, pIRES2-EGFP), содержащий рекомбинантный ионного канала кДНК чуть выше по течению от внутренних рибосомы сайт въезд и EGFP кодирующей последовательности. Всего-клеточные патч зажим записи требует специального оборудования, а также разработке полированных электродов записи и Г-образные электроды почву из боросиликатного стекла. Доставка лекарств для изучения фармакологии ионных каналов может быть достигнуто непосредственно micropipetting наркотиков в записи блюдо, или с помощью microperfusion или самотеком системы, которые производят непрерывный потоки наркотиков решение по записал клеток.
1. Культуре клеток
2. Трансфекция НЕК-293T с рекомбинантным ионный канал кДНК
3. Покрытие трансфицированных HEK293T клеток в подготовке к записи электрофизиологических
п "> Различные ионные каналы выражают с разной эффективности на клеточной мембране клеток HEK, и как таковой, остальная часть этого протокола требует некоторой оптимизации, чтобы максимизировать поверхности канала выражение позволяет для успешного электрофизиологические записи. Экспрессия гетерологичных ионные каналы в клетках HEK, Особенно тех, от не-млекопитающих источников, может представлять некоторые трудности в том числе (1) больших размеров белка требуется длительное время для перевода и локализации в плазматической мембраной (2) отсутствие или различия складывания и целеуказания мотивы на канале белка необходимо в млекопитающих клеточная линия (3) различия в частотах кодонов от вида к виду. Все эти факторы в совокупности могут привести к требованию в течение долгого времени инкубации при температуре 28 ° C, что обеспечивает эффективное экспрессии белка и поверхностной локализации без клеточного деления (что было бы разбавлять из гетерологичных кДНК и белков). К сожалению, инкубация в течение длительного времени при 28 ° С приводит к отрыву клеток и низкой стабильностью мембраны решений электрофизиологические записи сложно. Мы решили изменить обычные стратегии трансфекции (обзор в Томас и смарт-2005) с целью минимизации инкубации при 28 ° C до записи и максимизировать поверхность выражения. Наш метод требует, чтобы клетки быть трансфекции, инкубировали в течение 3-7 дней при температуре 28 ° C, то клетки отделяются от трипсинизации и replated на покровные и инкубировали при 37 ° С, который restabilizes мембран и позволяет сильную привязанность клеток на покровных. Клетки затем может быть записан сразу же, или может быть инкубировали в течение дополнительного времени при 28 ° C. Мы находим replating клеток на покровных на этом позднем этапе В наш метод абсолютно необходим для производства покровных с большим числом каналов выражения, отдельные прилагается клеток.Приведем две альтернативные стратегии, тот, который мы предпочитаем использовать для ионных каналов и ионных комплексов канала, которые не содержат большого внеклеточных доменов, которые могут быть уязвимы для трипсина пищеварения (например, Cav3 напряжения закрытого кальциевых каналов; Senatore и Спаффорд 2010), и один которые мы используем для ионных каналов, которые содержат большое внеклеточных доменов (например, L-типа напряжения закрытого кальциевых каналов и их подразделения аксессуаров;. Senatore и др. 2010).
4. Электрофизиологические записи рекомбинантных каналов в НЕК-293T клетки
Несколько всеобъемлющего ресурсы, которые описывают общие понятия, основные электрофизиологические записи (например, Огден и Стэнфилд 1987; Molleman 2003).
4,1 электрофизиологии установки
Типичный электрофизиологии установки (рис. 4) включает в себя усилитель (например, Axopatch 200B или 700B Multiclamp усилителя; Axon Instruments, Юнион-Сити, Калифорния), компьютер оснащен DIGIDATA 1440A аналого-цифровой преобразователь интерфейса в сочетании с pClamp10.1 программное обеспечение (Molecular Devices, Саннивейл, штат Калифорния), моторизованные, две пипетки манипуляторы (MPC-385-2, Саттер Instrument Company), epifluorescence микроскоп (Axiovert 40 CFL, Zeiss Канада, Торонто, Онтарио) и перфузии системы (рис. 4 и 5 ). Колебания ограничены монтажа оборудования на TMC 63-500 серии виброизоляции таблице (технический Manufacturing Corporation, Peabody. MA). Бродячие электрических помех ограничивается использованием 40 "высокий тип II клетка Фарадея (TMC), окружающие электрические оборудования, смонтированного на стол виброизоляции. Электронные системы управления (например, компьютера и монитора, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, моторизованные манипулятора и Valvelink перфузии система управления) устанавливаются за пределами клетки Фарадея, чтобы свободно стоящих металла электрической стойки (Hammond Manufacturing, Guelph Онтарио). Все электрооборудование основывается на медь распределителя и подключенных к Medical Grade Изоляция Tranformer (1800Вт, Tripp Lite UL60601-1), который обеспечивает линия изоляции, соответствует земле и подавления выбросов напряжения.
4,2 пипетки Patch
Боросиликатное стеклянные капилляры с нити (диаметром 1,5 мм, диаметр 0.86mm, 15см длины; BF150-86-15; Саттер Instrument Company) разрезают пополам и вставляется в Flaming / коричневый микропипетки Puller Модель P-97 (Саттер Instrument Company) . Пипетка-съемник Программа оптимизирована для последовательного создания пипетки с сопротивлениями от 2 до 5MΩ от электрода к земле (после пожара полировки; рис.6) Пипетки индивидуально огонь отполирована до гладкой поверхности кончиком пипетки, которая позволяет уплотнения против клеточных мембран ( Micro Forge MF-830; Narishige, Япония; рис. 6). Микропипетки установлены на headstage со специализированным держателем (1-HL-U; Molecular Devices, Саннивейл Калифорния).
4,3 электродов Земля
Боросиликатного стеклянные трубки используется, чтобы сделать патч пипетки также используется для изготовления электродов. 15 см трубы разрезать на 3 части. С 2 с острым концом щипцов, трубы проходят в пламени горелки Бунзена, пока стекло становится податливым и трубы можно гнуть на "L" или "хоккейной клюшки" форму с 90 ° углом. В то время как стеклянные трубки, еще горячие, один конец сразу же погружается в горячую 3M CsCl и 1,5% агарозном решение, которое втягивается в трубку под действием капиллярных сил. Как только электрод полностью заполнены раствором, его помещают в стакан с холодной водой. После того как все электроды заполнены, они индивидуально протирать Kimwipes для удаления лишних агарозном извне и погружены в раствор 3M CsCl. Для электрофизиологические записи, электродов сравнения проводятся в Микроэлектродные Держатель Half-Cells (держатель 90 F гранул 1,5 мм; # MEH3RF15, Всемирный точных приборов Inc, Сарасота Флорида), заполненной решение 3M CsCl. (См. Рисунок 7 для иллюстрации боковом электроде в ванне раствор)
4,4 решениями электрофизиологии записи
Различные виды напряжения закрытого ионных каналов требуют разных решений записи в зависимости от ионной проницаемости / селективность. Для напряжения закрытого кальциевых каналов, клетки, как правило, купаются во внешних растворы, содержащие либо бария или кальция в различных концентрациях. Например, электрофизиологические записи беспозвоночных Cav3 напряжения закрытого кальциевых каналов (LCav3) могут быть выполнены с использованием внешнего раствора, содержащего 5 мМ CaCl 2, 166mM тетраэтиламмония (TEA-Cl), 10 мМ HEPES с рН до 7,4 с TEA-OH. Патч пипетки наполнены внутренним решением 125мм CsCl, 10мм EGTA, 2 мМ CaCl 2, 1 мМ MgCl 2, 4 мм MgATP, 0.3мм Трис-ГТФ, и 10 мМ HEPES с рН 7,2 (Senatore и Спаффорд, 2010). Беспозвоночных L-типа напряжения закрытого кальциевых каналов (LCav1) могут быть записаны с помощью внешних раствор, содержащий барий, как носителей заряда (15 мм BaCl2, 1мМ MgCl 2, 10 мМ HEPES, 40 ЧАЙ-Cl, 72.5mM CsCl, 10 мМ глюкозы, с рН до 7,2 с TEA-OH) и внутренний раствор, содержащий 108 Cs-метансульфонат, 4мм MgCl 2, 9 мм EGTA, 9мм HEPES, рН до 7,2 с CsOH (Senatore и др.., 2010).
4,5 Всего Запись сотовый
4,6 наркотиками исследования записан клетки
Препараты могут быть непосредственно пипеткой в блюдо не регистрируются. Концентрация препаратов может быть вычислена, если объемы наркотиков добавил и объем ванны решения известны. Дорогие или ограниченного количества наркотиков может также быть добавлены microperfusion из нескольких баррель многообразии полиимида перфузии карандаш с 250 микрон съемный наконечник, используя либо восемь каналов Smartsquirt давление перфузии микро системы (AutoMate Scientific) или система самотеком действовали через тефлоновую клапанов и Valvelink8 контроллеры клапана (AutoMate Научно; см. Рисунок 5 для установки перфузии системы). Расход от microperfusion системы установлена на уровне 0,1 мл в минуту в потоке выхода перфузии карандаш 400 микрон из записанных клетки. Расстояние от кончика перфузии карандаш от кончика электрода записи должны быть согласованы с патч для исправления; На рисунке 10 показана предложил видны на расстоянии 40-кратном увеличении. Адекватная расхода обеспечивают насыщения перфузии записал клетки. Прежде чем препарат эксперимент проводится с использованием microperfusion, клетки уравновешенную microperfusion контрольного раствора ванны в непрерывном потоке. Минимальная прерывания потока избегать во время эксперимента, быстрое переключение из-под контроля ванна, наркотиков или моющего раствора. Всасывающая установлен на краю записи блюдо может быть использовано то переполнении удалить решений, с помощью ручного всасывания с помощью шприца или с помощью перистальтического насоса устройство (например, MINISTAR Миниатюрные DC Перистальтический насос, инструменты Всемирного Precision). Необходимо соблюдать осторожность так как чрезвычайно быстрый перфузии вызывает поперечные силы, которые могут изменить кальция ток (Пэн и соавт. 2005), может смыть ячейки записывается, и истощает наркотиками резервуар слишком быстро.
Непосредственно pipeting в блюдо против перфузии системы
| Прямая пипетирования | Микро системы перфузии | Самотеком перфузии системы | |
| Том наркотиков необходимо | Умеренный | Низкий | Высокий |
| Техническое мастерство | Низкий | Среда | Среда |
| Стоимость оборудования | Низкий | Значительный | Значительный |
| Ежедневное время для настройки и очистки | Ни один | 20 + минут | 20 + минут |
| Загрязнение оборудования | Ни один | Да | Да |
| Поиск неисправностей | Легко | Комплекс | Комплекс |
| Гарантированная препарата в блюдо | Да | Нет | Нет |
| Потерять ячейки с наркоманией | Да | Да | Да |
| Значительное снижение потребления наркотиков конц. промывкой | Трудный | Простой | Простой |
| Простота ведения нескольких кривой ответа дозы | Менее оптимальные | Простой | Простой |
| Воспроизводимость результатов | ОК - в зависимости от расположения pippeting | Хорошо | Хорошо |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Возможность записи цельноклеточная токов использованием описанных протоколов и решений показывает, что трансфекция прошла успешно и желаемое напряжения закрытого ионных каналов или комплексы ионного канала присутствуют в значительных количествах в клеточной мембране. Если клетки положительно трансфекции (т.е. флуоресцентный зеленый), но не имеют записываемых токи, дополнительное время на 28 ° C могут потребоваться для обеспечения канала белка должны быть соответствующим образом упакованы и вставляется в клеточной мембра...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Эта работа была поддержана грантом Discovery Операционная к JDS от естествознания и техники исследовательского совета (NSERC) Канады, NSERC Александр Грэхем Белл Канада Высшее стипендии (докторской) (А. Senatore) и сердца и инсульта фонда, грант -В-Aid Н. А. # 6284.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Материал | Компания | Номер по каталогу | Комментарий |
| pIRES2-EGFP плазмиды | Clontech | 6029-1 | |
| Круг стекла покровные | Fisher Scientific | 12-545-80 | Круги № 1 - от 0,13 до 0.17mm толстый, Размер: 12mm |
| Усилитель | Axon инструменты | Axopatch 200B или 700B Multiclamp | |
| Система сбора данных | Axon инструменты | DIGIDATA 1440A | |
| Электрофизиология Software | Axon инструменты | pClamp10.1 | |
| Внесите манипуляторы | Саттер машиностроительный завод | MPC-385-2 | |
| Epifluorescence инвертированного микроскопа | Zeiss Канаде | Axiovert 40 CFL | |
| Headstage | Axon инструменты | CV-7B | |
| Держатель электрода Headstage | Axon инструменты | 1-HL-U | |
| Микроэлектродные держатель для бокового электрода | Инструменты Всемирного Precision | MEH3RF 15 | |
| Электрофизиология капилляров | Саттер машиностроительный завод | BF-150-86-15 | Боросиликатного стекла с нитью, OD 1,5 мм, диаметр 0.86mm, 15 см |
| Горячие / коричневый микропипетки Puller | Саттер машиностроительный завод | Р-97 | |
| Микропипетки огонь полировщик | Narishige | Micro Forge MF-830 | |
| Micro наркотиков перфузии системы | Научно AutoMate | SmartSquirt8 Valvelink8.2 | |
| Система наркотиками перфузии | Научно AutoMate | Valvelink8.2 с тефлоновым клапанов |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение