Imágenes de células vivas de primarias de rata neonatal cardiomiocitos Siguiendo Adenoviral y lentiviral transducción Usando Confocal Spinning disco Microscopía
Summary
This protocol describes a method of live cell imaging using primary rat neonatal cardiomyocytes following lentiviral and adenoviral transduction using confocal spinning disk microscopy. This enables detailed observations of cellular processes in living cardiomyocytes.
Abstract
Primarios de rata cardiomiocitos neonatales son útiles en básica en la investigación cardiovascular in vitro, ya que pueden ser fácilmente aislados en grandes cantidades en un único procedimiento. Debido a los avances en la tecnología de microscopio que es relativamente fácil de capturar imágenes de células vivas con el fin de investigar los eventos celulares en tiempo real con una mínima preocupación con respecto a la fototoxicidad a las células. Este protocolo se describe cómo tomar imágenes timelapse células vivas de rata primaria cardiomiocitos neonatales con un microscopio confocal de disco giratorio tras la transducción lentiviral y adenoviral para modular las propiedades de la célula. La aplicación de dos tipos diferentes de virus hace que sea más fácil de conseguir que la tasa de expresión y la transducción de los niveles adecuados de dos genes diferentes. Imágenes de células vivas bien enfocadas pueden ser obtenidos usando el sistema de enfoque automático del microscopio, que mantiene el enfoque estable durante largos períodos de tiempo. La aplicación de este método, las funciones del ingeniero exógenamenteproteínas ed expresadas en células primarias cultivadas pueden ser analizados. Además, este sistema puede ser usado para examinar las funciones de los genes a través del uso de siRNAs, así como de los moduladores químicos.
Introduction
De rata cardiomiocitos neonatales primarios han sido utilizados para investigar la función de los cardiomiocitos in vitro 1. Son fáciles de aislar de las crías de rata por varios métodos bien establecidos 2-4. El método más común emplea colagenasa o tripsina para digerir tejido conectivo del corazón antes del aislamiento celular. Los investigadores también han desarrollado métodos para aislar los cardiomiocitos de los roedores adultos 5-8, así como los ratones neonatales 9,10.
Este protocolo describe un método para el aislamiento de cardiomiocitos a partir de crías de rata neonatales, el empleo de un procedimiento de digestión de la enzima de dos pasos. La tripsina se utilizó por primera vez O / N a 4 ° C, y luego colagenasa purificada a 37 º C. La incubación del tejido del corazón con tripsina O / N a 4 ° C reduce las medidas necesarias para las células de la cosecha en comparación con los métodos que utilizan las incubaciones secuenciales en una solución de enzima caliente 2. Además, mediante el uso de co purificadallagenase en lugar de las enzimas del crudo, la variabilidad de lote a lote puede ser eliminado, lo que proporciona una mayor reproducibilidad.
Los estudios funcionales de una proteína particular, a menudo emplean un sistema de expresión de proteínas utilizando un adenovirus 11-13 y / o un lentivirus 14-16. [NOTA DE ADVERTENCIA] La producción viral y la manipulación deben llevarse a cabo de acuerdo con las directrices del NIH.
El adenovirus no se integra en el genoma del huésped. Tiene una muy alta eficiencia de transducción en la mayoría de tipos de células, incluyendo células que se dividen y células que no se dividen, así como células primarias y líneas celulares establecidas. Esto hace que el adenovirus de un vector fiable para la expresión génica. Los altos niveles de la proteína codificada por el vector de adenovirus se desarrollan dentro de 48 horas después de la transducción, y pueden durar varias semanas 17. Sin embargo, un inconveniente a la utilización de un adenovirus para la expresión de proteínas es que el desarrollo de un ADE recombinantenovirus es complicado y lleva mucho tiempo. Este inconveniente se explica en parte por qué muchos investigadores han acudido a los lentivirus para la expresión de genes recombinantes. A diferencia de las construcciones adenovirales, generando un constructo lentiviral que es rápida y fácil. Aunque lentivirus generalmente tienen una menor eficiencia de la transducción de adenovirus que, en ambas células que se dividen y que no se dividen, que no integrarse en el genoma del huésped. En consecuencia, la expresión del gen transducido es más estable para los lentivirus que para adenovirus.
Debido a los avances tecnológicos en el campo de la microscopía, es mucho más fácil para capturar imágenes de células vivas de las células que expresan proteínas recombinantes. Esto es cierto incluso a velocidades de tasa de vídeo de adquisición. Esto permite que el investigador para determinar cómo las alteraciones particulares en la proteína de interés funcionalmente impactan la célula en tiempo real. El microscopio confocal de disco giratorio tiene varias características clave que hacen que sea una técnica óptima para livde formación de imágenes e celular 18,19. El disco giratorio Yokogawa permite la adquisición de imágenes mucho más rápido, mientras que al mismo tiempo la utilización de mucha menos energía de láser que los microscopios confocales de barrido punto. Ambas características especiales se deben a la disco giratorio, que contiene numerosos agujeros confocal a través del cual el láser pasa simultáneamente a las muestras. Durante la adquisición, el propio disco gira rápida y continuamente 18-20. Al utilizar el sistema de enfoque automático del microscopio, el enfoque estable se mantiene durante largos períodos de tiempo. Esto permite a los investigadores a tomar imágenes de células vivas bien enfocadas. Las imágenes adquiridas se reproducen como un archivo de película. Las imágenes se analizaron utilizando el software de análisis de imágenes, tales como ImageJ 21,22, FIYI 23, u otro software disponible comercialmente.
Protocol
Representative Results
Discussion
Cardiomiocitos primarios aislados de ratas neonatales han sido utilizados para estudiar las funciones de cardiomiocitos in vitro. Este protocolo describe un método para el aislamiento de cardiomiocitos neonatales de crías de rata utilizando un método de digestión de la enzima de dos pasos, primero la digestión con tripsina de O / N a 4 ° C y luego se colagenasa purificada. Una ventaja de emplear el paso de colagenasa purificada es que el mismo grado de enzima se utiliza para todos los aislamientos. Por lo…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We would like to thank Dr. Alengo Nyamay’antu and Dr. Ilse Timmerman for their advices about lentiviral packaging. This work is supported by an American Heart Association Scientist Development Grant 10SDG4170137.
Materials
| 1 scissors for decapitation | WPI | 501749 | Autoclave before use |
| 1 fine scissors for heart isolation and chopping | WPI | 14393 | Autoclave before use |
| 2 fine forceps (Dumont No. 5) | Sigma | F6521 | Autoclave before use |
| Three sterilized 10 cm plastic dishes | Sigma | CLS430165 | for hearts isolation |
| 3.5 cm glass bottom culture dishes | MatTek | P35G-1.5-20-C | for final plating of cardiomyocytes for future live cell imaging. micro-Dishes from ibidi are an acceptable alternative. |
| 3.5 cm glass bottom culture dishes | MatTek | P35G-0.17-14-C | for TIRF or high resolution image |
| Ethanol solution, 70 % (v/v) in water | Sigma | E7148 | |
| 2% gelatin | Sigma | G1393 | |
| One sterilized 10 cm plastic dish | Sigma | CLS430165 | for trypsinization |
| Aluminium foil | any brand | ||
| parafilm | Sigma | P7543 | |
| Two 10 cm plastic cell culture dish | Sigma | CLS430165 | for selection |
| Auto pipette | Drummond Scientific | 4-000-300 | for trituration |
| Cell counter | |||
| Cellometer, automated cell counter | nexcelom | to check and count cells | |
| Microscope and Hematocytometer | any brand | to check and count cells | |
| Trypan Blue Solution, 0.4% | invitrogen | 15250-061 | |
| CO2 incubator | Sanyo | MCO-19AIC | |
| incubating orbital shaker | Sigma | Z673129 | to shake heart tissue with collagenase at 37 C at 170-200 rpm |
| 10 mg/ml BrdU solution | BD Pharmingen | 550891 | |
| DMEM, High Glucose | invitrogen | 41965039 | Mix medium as indicated in the protocol and warm before use |
| MEM | invitrogen | 31095029 | Mix medium as indicated in the protocol and warm before use |
| Fetal Bovine Serum | invitrogen | 26140079 | |
| Penicillin-Streptomycin (10,000 U/mL) | invitrogen | 15140-122 | |
| Section 2 lentiviral transduction | |||
| three packaging plasmids | |||
| pMDLg/pRRE | Addgene | 12251 | |
| pRSV-Rev | Addgene | 12253 | |
| pMD2.G | Addgene | 12259 | |
| The lentiviral transfer vector, pLVX-IRES-Puro | Clontech | 632183 | |
| Opti-MEM (serum-free medium) | invitrogen | 31985070 | |
| transfection reagent | |||
| polyethyleneimine“Max”, (Mw 40,000) – High Potency Linear PEI (Equivalent to Mw 25,000 in Free Base Form) | Polysciences | 24765-2 | It can be substituted with X-tremeGENE 9 from Roche |
| X-tremeGENE 9 | Roche | 6365779001 | substitute for PEI as transfection reagent |
| chloroquine | Sigma | C6628 | dissolve in water and make 100 mM stock solution. Inhibition of endosomal acidification can be achieved with 10-100 μM Chloroquine. |
| HEPES | Sigma | H3375 | |
| 10 ml Luer-Lok syringe, sterilized | BD | 309604 | |
| 0.45 um filters | Sigma | F8677 | use only cellulose acetate or polyethersulfone (PES) (low protein binding) filters. Do not use nitrocellulose filters. Nitrocellulose binds surface proteins on the lentiviral envelope and destroys the virus. |
| Hexadimethrine bromide | Sigma | H9268 | dissolve in water and make 8mg/ml stock solution, then filter it to sterilize. |
| polyethylene glicol 6000 | Sigma | 81260 | |
| Sodium chloride | Sigma | S9888 | |
| sodium hydroxide | Sigma | S5881 | |
| Section 3 Adenoviral transduction | |||
| HEK 293T cells | ATCC | CRL-11268 | |
| Some 10 cm cell culture dishes | Sigma | CLS430165 | |
| 96-Well Microplate with lid, flat-bottom, tissue culture, sterile | BD Falcon | 353072 | for titration |
| Multichannel piptte, 10-100 ul, 8-channel | eppendorf | 3122 000.035 | |
| Section 4 live cell imaging | |||
| Spinning disk confocal microspopy | PerkinElmer | L7267000 | |
| a temperature controlled chamber | any brand | to keep temperature at 37 C | |
| a CO2 environmental system | any brand | optional to maintain CO2 concentration optimal | |
| Medium | |||
| CO2 Independent Medium, No Glutamine | invitrogen | 18045-054 | for long time time-lapse imaging |
| DMEM, High Glucose, HEPES, no Phenol Red | invitrogen | 21063-029 | for long time time-lapse imaging |
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