Method Article
מיאוברוב הם מתרבים תאים מקודכי להבדיל לטופס מיונוקלאוטים מיופולימרים ובסופו של דבר שריר השלד סיבים. כאן, אנו מציגים פרוטוקול עבור בידוד יעיל והתרבות של myoblasts חזיקה הראשוני של השרירים העכבר המבוגר הצעיר. השיטה מאפשרת מחקרים מולקולריים, גנטיים ומטבוליים של תאי שריר בתרבות.
Myoblasts נמשך ראשוני הם מובחן מתרבים מקדם של שריר השלד. הם יכולים להיות מתורבתים ולמדו כלפי מקדם שרירים או המושרה להבדיל בשלבים מאוחרים יותר של פיתוח שרירים. הפרוטוקול המסופק כאן מתאר שיטה איתנה עבור הבידוד והתרבות של אוכלוסיה מתרבים מאוד של תאים myoblast חוז מפני השלד הצעיר למבוגרים שרירים בשרירים. תאים אלה שימושיים למחקר של מאפייני חילוף החומרים של שריר השלד של דגמי עכבר שונים, כמו גם ביישומים אחרים במורד הזרם כגון העברה עם DNA אקסוגני או התמרה עם וקטורים ביטוי ויראלי. רמת הבידול ופרופיל חילוף החומרים של תאים אלה תלויה באורך החשיפה, והרכב של המדיה המשמש כדי לגרום בידול myאובאלי. שיטות אלה לספק מערכת חזקה לחקר של תא שרירי העכבר מטבוליזם לשעבר vivo. חשוב לציין, בניגוד לדגמים vivo, השיטות המתוארות כאן מספקות אוכלוסיית תאים שניתן להרחיב וללמוד ברמות גבוהות של האפשרות הניתנת למחקר.
בעוד מצוטט לעתים קרובות כאינדיקציה לבריאות מטבולית כוללת, מחקרים מרובים הראו כי מדד מסת הגוף (BMI) אצל מבוגרים לא קשורה בעקביות עם סיכון גבוה יותר של תמותה. עד כה, הגורם היחיד המוצג להיות עקבי עם תמותה מופחתת באוכלוסייה זו הוא מוגבר מסת השריר1. רקמת השריר מייצגת את אחד המקורות הגדולים ביותר של תאים רגישים לאינסולין בגוף, ולכן הוא קריטי בתחזוקת הומאוסטזיס הכולל מטבולית2. הפעלה של רקמת שריר השלד באמצעות פעילות גופנית קשורה מגדילה הן רגישות מקומית אינסולין הכולל בריאות מטבולית3. בעוד במודלים vivo חיוניים לחקר הפיזיולוגיה שרירים ההשפעה של תפקוד שרירים על חילוף החומרים משולב, התרבויות הראשיות של מיוכי מספקים מערכת צייתן המפחית את המורכבות של מחקרים בעלי חיים.
מוביאוטיבי נגזר השרירים שלאחר לידה ניתן להשתמש כדי ללמוד את ההשפעה של הטיפול בתנאים רבים והצמיחה באופן מאוד מיוניתן. זה כבר מזמן הוכרה ומספר שיטות לבידוד myoblast חוז ותרבות תוארו4,5,6,7,8,9. חלק מהשיטות הללו משתמשות בשרירי הילדים ומפיקות מספר נמוך יחסית של myoblasts חזיק5,8, המחייב כמה בעלי חיים למחקרים בקנה מידה גדול יותר. כמו כן, השיטות הנפוצות ביותר לשימוש בשיטת "ציפוי מקדים" להעשרת עבור myoblasts אשר הם פחות חסיד מאשר סוגי תאים אחרים. מצאנו את שיטת ההעשרה החלופית המתוארת כאן כדי להיות הרבה יותר יעילה ומיושבה להעשרת אוכלוסיית מחוז מאוד מתרבים. לסיכום, פרוטוקול זה מאפשר את הבידוד של myoblasts צמיחה מאוד מתרבים מפני השרירים הצעירים explants בוגרים, באמצעות צמיחה לתוך מדיה התרבות. ניתן לקצור את המכשולים שוב ושוב, במשך מספר ימים, להרחיב במהירות, והמושרה כדי להבדיל לתוך שפופרות. פרוטוקול זה מייצר מספר רב של תאי מחוז מיאובלי בריאים אשר מבדילים באופן ספונטני מיופופרות. הוא איפשר לנו ללמוד חילוף החומרים ומקצבים מעגליות ב מיוכי הראשי של עכברים של מגוון של גנוסוגים. לבסוף, אנו כוללים שיטות להכנת מיוצינורות לחקר מטבוליזם חמצוני, באמצעות מדידות של שיעורי צריכת החמצן ב 96-לוחיות.
פרוטוקול זה עוקב אחר ההנחיות לטיפול בבעלי חיים של סקריפס מחקר.
1. איסוף ועיבוד של הרחבות רקמת שריר
2. קציר הולך וגובר
3. התרחבות והעשרה של מפיצים מתרבים
הערה: הקציר P0 יהיה הטרוגנית (~ 60% myoblasts חזיק). שני המעברים הבאים משתמשים ב-PBS כדי לקצור את היבול הסלקטיבי. רבים של תאים מחסיד יותר יישאר מאחור את myoblasts מתרבים במהירות יהיה ≥ 95% טהור בתוך 2 מעברים. לאחר הקמת מכשולים, הם צריכים להישמר בצפיפות נמוכה כדי למנוע בידול ספונטנית.
4. הבדלה של מיאובלי ראשוני ליופופרות
5. מדידת שיעור צריכת החמצן במינורות או ביויומטרים ב 96-צלחות ועוד
לאחר סעיף 1 של הפרוטוקול המסופק יש להניב תאים ראשוניים המתעוררים מתוך explants שיהיו גלויים תחת מיקרוסקופ אור רגיל (איור 2). אוכלוסיית תאים הטרוגנית יראו גדלה ומקיפה כל רקמת שריר לחקור. מיאובלי יופיע כספירות קטנות, עגולות ובהירות. לאחר סעיף 2 של הפרוטוקול תניב יבול מוקדם של myoblasts מתוך הרחבות רקמות, אשר יכיל תאים מעטים יהיה הטרוגנית (איור 3). סעיף 3 של הפרוטוקול מתאר מעבר יבול מוקדם עם ה-PBS (ולא טריפסין), אשר יספק אוכלוסייה טהורה יחסית של myoblasts נמשך עבור הליך נוסף. לאחר סעיף 4 של הפרוטוקול תניב מיולים מלאים לטיפול ניסיוני נוסף. הבידול של myoblasts חזיקה בדרך כלל לוקח 4-6 ימים, שבמהלכו המבנה של התאים ישתנה מתוך יחיד, עגול הספירות עד מוארך, התמזגו, סיבים הארוך המאוחד (איור 4). לאחר סעיף 5 של הפרוטוקול יפיק מיולים מובחנים ב 96-היטב צלחות כדי לאפשר מגוון של תווים מטבוליים בהתבסס על השינויים צריכת החמצן ושיעורי חמצה מסחטות10 (איור 5).
איור 1: חיתוך ועיבוד של שריר הארבע ראשי. (A) השריר הארבע ראשי כי היה טרי גזור ושטפה עם PBS לפני העברת 10 ס מ צלחת. 1 מ ל של מדיית ציפוי מצופה לעיבוד. (ב) הארבע שרירי רקמת השריר הראשי לאחר העברת מצופה מראש 6 ס מ לוחית. (ג) 6 לוחות ס מ בתוך התא הלח לפני מיקום בחממה 37 ° c. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2: הצמיחה של מכשולים. הצמיחה של myoblasts מתוך השרירים הארבע הראשי השריר. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3: המעבר המוקדם מחזיק מוקדם. P0 myoblasts חזיק לאחר העברת והחזקה T25 בקבוקון. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 4: הציפוי והבידול של מיופופרות ראשיות. (א) מילוכייום אחד לאחר התחלת החשיפה לבידול מדיה. (ב, ג) מובחנות חמש (ב) או שישה (ג) ימים לאחר התחלת בידול. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 5: מיונורות מוכנות למדידה של תעריפי צריכת החמצן. לגמרי הבדיל מיופופרות חמישה ימים לאחר ציפוי 20,000 myoblasts בבידול מדיה בכל באר של מיקרופלייט 96-היטב התרבות התא. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
שריר השלד חיוני להקמת ותחזוקה של הומאוסטזיס מטבולית11. המחקר של הפיזיולוגיה שרירים הוא מסובך על ידי השונות הבינאישית, כמו גם קושי להשיג דגימות, במיוחד במקרה של מחקרים אנושיים. מיולים הראשי מתורבת הוכחו לכידה של תכונות רבות של פיזיולוגיה שרירים, כולל סידן הומאוסטזיס12, התחדשות של רקמת שריר פגום5, שינויים מטבוליים בתגובה לתרגיל13, ו שינויים בחילוף החומרים כתוצאה ממחלות כגון סוכרת14. התרבות הראשית של myoblasts ומיוצינורות מעכברים מאפשר חקירה של תאי שריר מעניק היטב מניפולציות גנטיות מוגדרות, ומספק משלים למחקרים של מיוצינורות נגזר ביופסיה של האדם12,15 ,בן 16 לכן, שיטות בידוד ותרבות של העכבר הראשי myoblasts ומיוטוטים חיוניים כדי לאפשר להתרבות, התפוקה הגבוהה החקירה של תפקוד תא שריר לשעבר vivo. הפרוטוקול המתואר כאן מאפשר הקמת ולימוד של העכבר הראשי myoblasts חזיק ומיותצינורות תחת מגוון רחב של מניפולציות ניסיוני.
בעוד הפרוטוקולים הקודמים תיארו את הבידוד של תאי גזע שריר מתרבויות ההסבר, פרוטוקול זה מספק שיטה לבידוד מוצלח של myoblasts מסוגים שונים של רקמת שריר. בנוסף, שיטה זו מניבה אוכלוסיה גדולה באופן משמעותי של תאי גזע לטיפול ניסיוני נוסף. יתר על כך, שיטה זו אומתה כמו מניב מובחנים מניבים כי לבטא סמנים של תאי שריר בוגרת17, והתצוגה פיזיולוגיה נורמלית, כגון מקצבים אחראי17 ו מיעוגן הופעל חלבון קינאז (mapk) אות התמרה חושית18.
השלבים הקריטיים בפרוטוקול הם הניתוח והעיבוד של הרחבות רקמת השריר, כמו גם הימנעות זיהום בין היבול. הטיפול צריך להילקח כדי למנוע עיבוד מעל הרקמות. בעוד חתיכות קטנות יותר של תשואה שרירים מספרים גדולים יותר של myoblasts חיתוך מוגזם של השריר יכול למנוע את הצמיחה של תא גזע. אמנם חשוב לא להוציא את explants ברגע שהם מצופים, שטיפת זהיר של צלחות עם PBS/gentamicin הוא קריטי להפחתת זיהום. משלי שנקטפו עשוי להיות קפוא כמו תאים P2 בהקפאה באמצעות 10% DMSO/90% מחוז מדיה תערובת. בעוד myoblasts לא צריך להישמר בצפיפות גבוהה כדי להקל על הצמיחה, מומלץ כי התאים קפואים ב 40-50% המפגש. בדרך כלל, אחד T75 בקבוקון מניב 4 קריוצלוחיות של תאים.
לא.
המחברים אסירי תודה ד ר מתיו וואט באוניברסיטת מלבורן וד ר אנסטסיה קראלי באוניברסיטת ג'ונס הופקינס לסיוע אימוץ פרוטוקול זה מבוסס על העבודה של מומבל ואח '6. אנו גם מודים לד ר סבין ג'ורדן על סיוע בפיתוח ואימוץ הפרוטוקול הזה במעבדה שלנו. עבודה זו ממומנת על ידי המכון הלאומי לבריאות R01s DK097164 ו DK112927 כדי K.A.L.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Coating Solution: | |||
DMEM | Gibco | 10569010 | Always add gentamicin (1:1000 by volume) prior to use; 24 mL |
HAMS F12 | Lonza | 12-615F | Always add gentamicin (1:1000 by volume) prior to use; 24 mL |
Collagen | Life Technologies | A1064401 | 1.7 mL |
Matrigel | Fisher | CB40234A | 1 mL |
Plating Media: | |||
DMEM | Gibco | 10569010 | Always add gentamicin (1:1000 by volume) prior to use; 12.5 mL |
HAMS F12 | Lonza | 12-615F | Always add gentamicin (1:1000 by volume) prior to use; 12.5 mL |
Heat Inactivated FBS | Life Technologies | 16000044 | 20 mL; can be purchased as regular FBS and heat-inactivated by placing in a 40 °C water bath for 20 minutes |
Amniomax | Life Technologies | 12556023 | 5 mL |
Myoblast Media: | |||
DMEM | Gibco | 10569010 | Always add gentamicin (1:1000 by volume) prior to use; 17.5 mL |
HAMS F12 | Lonza | 12-615F | Always add gentamicin (1:1000 by volume) prior to use; 17.5 mL |
Heat Inactivated FBS | Life Technologies | 16000044 | 10 mL; can be purchased as regular FBS and heat-inactivated by placing in a 40 °C water bath for 20 minutes |
Amniomax | Life Technologies | 12556023 | 5 mL |
Differentiation Media: | |||
DMEM | Gibco | 10569010 | Always add gentamicin (1:1000 by volume) prior to use; 24 mL |
HAMS F12 | Lonza | 12-615F | Always add gentamicin (1:1000 by volume) prior to use; 24 mL |
Heat Inactivated Horse Serum | Sigma | H1138 | 1.5 mL |
Insulin-Selenium-Transferrin | Life Technologies | 41400045 | 0.5 mL |
Other Materials: | |||
PBS | Gibco | 14040133 | |
Gentamicin | Sigma | G1397 | |
TrypLE | Gibco | 12604013 | |
DMSO | Sigma | 472301 | Prepare as 10% DMSO in Myoblast Media for freezing cells |
Forceps | Any | ||
Razor Blades | Any | ||
Scissors | Any | ||
Whatman paper | VWR | 21427-648 | |
60 mm plate | VWR | 734-2318 | |
10 cm plate | VWR | 25382-428 (CS) | |
T25 Flasks | ThermoFisher | 156367 | |
T75 Flasks | ThermoFisher | 156499 | |
Centrifuge Tubes (15mL) | BioPioneer | CNT-15 | |
Oxygen Consumption Rates: | |||
Seahorse XFe96 Analyzer | Agilent | Seahorse XFe96 Analyzer | Instrument used to measure oxygen consumption rates read out by acidification of the extracellular media |
Seahorse XFe96 FluxPak | Agilent | 102416-100 | 96-well plates for use in XFe96 Analyzer |
Seahorse XF Cell Mito Stress Test Kit | Agilent | 103015-100 | components may be purchased from other suppliers once assay is established; some recommendations are listed below |
Seahorse XF Palmitate-BSA FAO substrate | Agilent | 102720-100 | components may be purchased from other suppliers once assay is established; some recommendations are listed below |
Palmitic acid | Sigma | P5585-10G | for measurement of fatty acid oxidation |
carnitine | Sigma | C0283-5G | for measurement of fatty acid oxidation |
Etomoxir | Sigma | E1905 | for measurement of fatty acid oxidation |
BSA | Sigma | A7030 | used as control or in conjugation with palmitic acid for use in measurement of fatty acid oxidation |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved