Isolation und genetische Manipulation von Adult Herzmuskelzellen für konfokale Imaging
Summary
Adult Herzmuskelzellen sind primäre Zellen, die aus tierischen Herzen isoliert und kultiviert für mehrere Tage. Innerhalb dieses Zeitraums Kultur adenoviralen Gentransfer können verwendet werden, um genetisch kodierte Biosensoren (GEBS) oder fluoreszierende Fusionsproteine zu exprimieren. Beide Ansätze erlauben zellulären Untersuchungen mittels der konfokalen Mikroskopie.
Abstract
Herzmuskelzellen aus adulten Herzen isoliert werden weithin als ein Modell irgendwo auf halbem Weg zwischen embryonalen und neonatalen Muskelzellen auf der einen Seite und ein funktionierendes Herz auf der anderen akzeptiert. So dienen Kardiomyozyten als gute Modelle für kardiale zelluläre Physiologie und Pathophysiologie, für pharmazeutische Untersuchungen sowie für die Erforschung von transgenen Tiermodellen. Hier beschreiben wir eine Methode zur Isolierung von Zellen aus dem Herzen. Darüber hinaus zeigen wir, wie eine genetische Manipulation an Herzmuskelzellen ohne Zucht eines transgenen Tieres durchgeführt werden können: Dies ist die Kombination von langfristigen Kultur (1 Woche) und adenoviralen Gentransfer. Letzteres ist von der Konstruktion des Virus auf die Transduktion der Zellen beschrieben. Es kann für den Ausdruck von genetisch kodierten Biosensoren (GEBS), fluoreszierende Fusionsproteine verwendet werden, sondern auch für die Protein-Überexpression und Down-Regulation, z. B. mittels RNAi. Hier bieten wir ein Beispiel für den Ausdruck eines Fusionsproteins Färbung eine subzelluläre Struktur (Golgi). Solche Protein-Expression kann durch konfokale Bildgebung von z-Stapeln visualisiert für eine 3D-Rekonstruktion von subzellulären Strukturen. Das Protokoll umfasst state-of-the-art in der Zellkultur, Molekularbiologie und Biophysik und bietet somit einen Ansatz zur Erforschung neuer Horizonte in der Zell-Kardiologie.
Protocol
Discussion
Das Verfahren zur Isolierung von Ratten-Kardiomyozyten beschrieben, kann auf andere Arten, wie zB Maus 4 angepasst werden, falls erforderlich. Ein Parameter, der Anpassung muss, ist die Enzym-Mix für die Verdauung (siehe unten) und auch die Dauer der Verdauung. Seien Sie sich bewusst, dass die Zellen einiger Arten (zB Maus) könnte noch zerbrechlicher als andere (zB Ratten).
Die Wahl der Kollagenase ist wahrscheinlich der wichtigste Schritt in der Isolierung. Wir wählen Liberase…
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und des Bundesinstituts für Risikobewertung (BfR, Deutschland) unterstützt.
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| Anesthesia solution | Serumwerk Bernburg GmbH (Ursotamin), Bayer Health Care (Rompun) | Mixture of 1 ml Ursotamin (100 mg/ml Ketaminhydrochlorid) and 240 μl Rompun (2% Xylazinhydrochlorid) | ||
| Citrate solution | 117,64 mg sodium citrate in 10 ml 0.9% NaCl solution | |||
| Solution A | 134 mM NaCl, 4 mM KCl, 11 mM glucose, 1.2 mM MgSO4, 1.2 mM Na2HPO4, 10 mM HEPES, pH adjusted to 7.35 using 10 M NaOH, sterile filtered | |||
| Solution A+ | Content of solution A plus 0.2 mM EGTA, pH adjusted to 7.35 using 10 M NaOH, sterile filtered | |||
| Liberase solution | F. Hoffmann‐ La Roche Ltd. | 11988476 001 | 500 μl stock solution in 15 ml solution A (stock solution: 10 mg/ml Liberase Blendzyme 4 in aqua dest.) | |
| Solution B | Content of solution A plus 200 μM CaCl2 and 0.1% DNase solution | |||
| Solution B1/2 | 1:1 mixture of solution A and solution B | |||
| DNase solution | Sigma‐ Aldrich Co. | D4527 | Deoxyribonuclease I, Type 2 from bovine pancreas, 40 KU (15 mg) are dissolved in 5 ml of 10 mM Tris‐HCl buffer, adjusted to pH=7.35, additional content: 50 mM NaCl, 10 mM MgCl2, 1 mM dithioerythritol; this solution is mixed with 5 ml glycerol | |
| Extracellular matrix protein (ECM) solution | Extracellular matrix protein (ECM) solution | E1270 | 1 ml stock solution as purchased is diluted with 6 mL medium M199 | |
| Culture medium M199 | PAA | E15‐834 | Medium M199 supplemented with 1 μl/ml ITS solution and 20 μl/ml penicillin‐streptomycin solution (5000 units/ml) | |
| ITS solution | 25 mg Insulin, 25 mg Transferrin and 50 μl Selenite stock solution are dissolved in 5 ml aqua dest. (stock solution: 0.5 mg/ml Sodiumselenite in aqua dest.). Add a few drops of 1 M HCl until one should get a clear solution. Aliquots can be frozen. | |||
| Tyrode | 135 mM NaCl, 5.4 mM KCl, 1.8 mM CaCl2, 2mM MgCl2, 10 mM glucose, 10 mM HEPES, pH adjusted to 7.35 using 10 M NaOH, sterile filtered | |||
| Master mix | 5 μl 10×PCR‐Buffer, 5 μl MgCl2 (25 mM), 2 μl forward primer, 2 μl reverse primer, 1 μl dNTP´s (10 mM each), 33 μl H2O, 1 μl DMSO, 1 μl Taq‐DNA polymerase for each sample | |||
| LB‐Medium | 10 g/l Tryptone, 5 g/l Yeast extract, 5 g/l NaCl (and 15 g/l Agar if used as solid medium), pH 7.0 | |||
| Pac I | New England Biolabs | R0547L | preparation: 50 μg DNA, 5 μl 10×buffer, 0.5 μl 100×BSA, 0.75 μl Pac I, fill with H2O up to final volume of 50μl |
References
- Kaestner, L., Ruppenthal, S., S, ., Licha, K., Lin, C. P. . Molecular Imaging II. Vol. 7370, 737008-737008 (2009).
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- Kaestner, L., Lipp, P., Shorte, S. L., Frischknecht, F. . Imaging Cellular and Molecular Biological Functions. , 289-289 (2007).
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- Rinne, A., Littwitz, C., Bender, K. Adenovirus-mediated delivery of short hairpin RNA (shRNA) mediates efficient gene silencing in terminally differentiated cardiac myocytes. Methods Mol Biol. 515, 107-107 (2009).
