O isolamento e criopreservação de Neonatais Rato Cardiomyocytes
Summary
The isolation of neonatal rat cardiomyocytes is a time consuming and unpredictable procedure. This study describes methods for cryopreservation and thawing of neonatal rat cardiomyocytes that allows for more efficient use of cells. The thawed NRCMs can be used for various experiments without the need for performing isolations each time.
Abstract
Cell culture has become increasingly important in cardiac research, but due to the limited proliferation of cardiomyocytes, culturing cardiomyocytes is difficult and time consuming. The most commonly used cells are neonatal rat cardiomyocytes (NRCMs), which require isolation every time cells are needed. The birth of the rats can be unpredictable. Cryopreservation is proposed to allow for cells to be stored until needed, yet freezing/thawing methods for primary cardiomyocytes are challenging due to the sensitivity of the cells. Using the proper cryoprotectant, dimethyl sulfoxide (DMSO), cryopreservation was achieved. By slowly extracting the DMSO while thawing the cells, cultures were obtained with viable NRCMs. NRCM phenotype was verified using immunocytochemistry staining for α-sarcomeric actinin. In addition, cells also showed spontaneous contraction after several days in culture. Cell viability after thawing was acceptable at 40-60%. In spite of this, the methods outlined allow one to easily cryopreserve and thaw NRCMs. This gives researchers a greater amount of flexibility in planning experiments as well as reducing the use of animals.
Introduction
Cultura de células de cardiomiócitos é uma ferramenta crítica na pesquisa cardíaca moderna. Cardiomiócitos de ratos neonatais (NRCMs) são comumente utilizados uma vez que o isolamento e a cultura é mais fácil do que a de cardiomiócitos de rato adulto 1. O método NRCM ainda tem várias limitações, incluindo um procedimento de isolamento e a proliferação celular a longo limitada no prato. Existem numerosos protocolos para o isolamento de NRCMs com mais geralmente requerem 4-48 horas de trabalho 2-6. Além disso, as células são frequentemente isoladas a partir de 1 a filhotes de 2 dias de idade de ratos 2,4-7; o momento do nascimento pode ser imprevisível e conflito com outro trabalho no laboratório. Os isolamentos pode ser ineficiente e dispendiosa se apenas uma pequena quantidade de células são necessários para as experiências. A maioria dos esforços na melhoria do fluxo de trabalho o foco na redução do tempo de isolamento, mas isso não resolve os problemas de cronometrar o nascimento dos filhotes.
Como alternativas, muitos laboratórios utilizamcardiomiócitos derivados de células-tronco embrionárias (CES) ou células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs). No entanto, o processo de reprogramação e / ou a diferenciação pode ser muito demorado e dispendioso, bem. Podem existir outros problemas quando se utiliza estas células como modelos in vitro de miócitos. Ambos ESC- e iPSC- cardiomiócitos derivados têm sido mostrados para apresentar diferenças de eletrofisiologia de cardiomiócitos primários 8-10.
NRCMs dissociadas são capazes de serem armazenados durante vários dias, usando refrigeração 11, no entanto, esta não permite a armazenagem a longo prazo. O nitrogénio líquido é tipicamente usado para preservar as células para um período de tempo maior, mas requer um crioprotector tal como sulfóxido de dimetilo (DMSO). Pesquisas anteriores mostraram que a concentração ideal entre 5-10% DMSO na mídia congelamento permite a criopreservação de NRCMs, mas mesmo assim a viabilidade permanece baixa 12. Embora DMSO ajuda a proteger as células durante a livreXing, que pode ser tóxico para células em concentrações acima de 1,5% 13. Estudos anteriores têm demonstrado que a remoção de DMSO lentamente a partir das células, pode melhorar a viabilidade celular 14.
Procurou-se melhorar a eficiência de ensaios baseados em células NRCM por criopreservação das células após o isolamento. Isto permite que as células a ser descongelado e utilizado quando necessário, reduzindo a frequência de isolamento e o consumo dos animais. Usando este método, que mostram que é possível criopreservar NRCMs e descongelar-los para uso numa altura posterior. Depois de descongelar as células manter uma viabilidade aceitável e produzir culturas NRCM que são positivas para sarcomérica α-actinina (α-SA) e contraem espontaneamente.
Protocol
Representative Results
Discussion
Este protocolo permite que os NRCMs a ser isolado, criopreservadas e descongeladas. A descongelação das células é uma parte essencial do processo. Uma série de diluições de DMSO é usado para remover lentamente DMSO a partir das células 14. É importante que a extracção de DMSO ser realizado mais rapidamente que as células são particularmente sensíveis a morrer imediatamente após a descongelação. Se as células mais ou menos são requeridos para a descongelação, os volumes das soluções em …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by funding from American Heart Association 12BGIA12040477, NC State University Chancellor’s Faculty Excellence Program, and National Natural Science Foundation of China H020381370216.
Materials
| IMDM (+25mM HEPES +L-glutamine) | Gibco | 12440-046 | With added 25mM HEPES and L-glutamine |
| L-glutamine | Gibco | 25030-081 | |
| FBS | Hyclone | SH30070.03 | |
| Gentamicin | Gibco | 15710-064 | |
| 2-Mercaptoethanol | Gibco | 21985-023 | |
| HBSS (+Ca +Mg) | Corning | 21-020-CV | With added calcium and magnesium, pH 7.1-7.4 |
| Trypsin 0.25% | Gibco | 25300-056 | |
| Trypsin 0.05% | Gibco | 25300-054 | |
| Cryostor CS5 | BioLife Solutions | 205102 | Freezing media |
| Cryogenic Vial | Corning | 430659 | |
| Collagenase | Sigma | C1889-50MG | |
| 40μm Cell Strainer | Greiner Bio-One | 542040 | |
| Sterilizing Vacuum Filter (0.22μm) | Corning | 431118 | |
| 50mL Conical | Corning | 430828 | |
| 15mL Conical | Corning | 430790 | |
| trypan blue | Cellgro | 25-900-CI | |
| Mr Frosty Freezing Container | ThermoScientific | 5100-0001 | |
| Millicell EZ SLIDES | Millipore | PEZGS0416 | |
| α-sarcomeric actinin antibody | Sigma | A7811 | |
| Fibronectin | Corning | 356008 | |
| Bromodeoxyuridine | BD Biosciences | 51-7581KZ |
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