Genomic drift affects the functional properties of cell lines, and the reproducibility of data from in vitro studies. While chromosomal aberrations and mutations in single pivotal genes are well explored, little is known about effects of minor, possibly pleiotropic, genome changes. We addressed this question for the human dopaminergic neuronal precursor cell line LUHMES by comparing two subpopulations (SP) maintained either at the American-Type-Culture-Collection (ATCC) or by the original provider (UKN). Drastic differences in susceptibility towards the specific dopaminergic toxicant 1-methyl-4-phenylpyridinium (MPP+) were observed. Whole-genome sequencing was performed to identify underlying genetic differences. While both SP had normal chromosome structures, they displayed about 70 differences on the level of amino acid changing events. Some of these differences were confirmed biochemically, but none offered a direct explanation for the altered toxicant sensitivity pattern. As second approach, markers known to be relevant for the intended use of the cells were specifically tested. The "ATCC" cells rapidly down-regulated the dopamine-transporter and tyrosine-hydroxylase after differentiation, while "UKN" cells maintained functional levels. As the respective genes were not altered themselves, we conclude that polygenic complex upstream changes can have drastic effects on biochemical features and toxicological responses of relatively similar SP of cells.
Titre de l'article
Principaux changements de la fonction cellulaire et de la sensibilité aux substances toxiques dans les cellules en culture subissant une dérive génétique légère et quasi naturelle
Principaux changements de la fonction cellulaire et de la sensibilité aux substances toxiques dans les cellules en culture subissant une dérive génétique légère et quasi naturelle
Introduction à l'article
Il existe des méthodes pouvant montrer si deux cellules proviennent du même donneur. Les méthodes de séquençage identifient des variations du nombre de copies, des variantes structurelles et des mutations de nucléotide simple. De telles altérations du génome se produisent continuellement dans les cellules somatiques. Même avec une identité cellulaire clairement établie, de grandes variations génétiques peuvent ne pas être détectées, ainsi des cellules apparemment identiques peuvent être génétiquement différentes. Des altérations génomiques ne modifiant pas la structure protéique peuvent aussi avoir des conséquences fonctionnelles. Les études utilisant WGS mettent en évidence deux facteurs favorisant la génération de sous-populations génétiquement distinctes lors d'une culture prolongée : l'hétérogénéité génétique des cultures de départ et les variants génétiques apparaissant de novo lors de la sous-culture et être sélectionnés par propagation ultérieure de lignée cellulaire.
Il existe des méthodes pouvant montrer si deux cellules proviennent du même donneur. Les méthodes de séquençage identifient des variations du nombre de copies, des variantes structurelles et des mutations de nucléotide simple. De telles altérations du génome se produisent continuellement dans les cellules somatiques. Même avec une identité cellulaire clairement établie, de grandes variations génétiques peuvent ne pas être détectées, ainsi des cellules apparemment identiques peuvent être génétiquement différentes. Des altérations génomiques ne modifiant pas la structure protéique peuvent aussi avoir des conséquences fonctionnelles. Les études utilisant WGS mettent en évidence deux facteurs favorisant la génération de sous-populations génétiquement distinctes lors d'une culture prolongée : l'hétérogénéité génétique des cultures de départ et les variants génétiques apparaissant de novo lors de la sous-culture et être sélectionnés par propagation ultérieure de lignée cellulaire.
Expériences de l'article
Les LUHMES deposées en 2006 (ATCC) tolèrent jusqu'à 60µM à une neurotoxine (MPP+),
tandis que les cellules du laboratoire du fournisseur d'origine sont mortes à 3-5 µM (UNK). Afin d'étudier ce changement de propriété toxicologique, les chercheurs ont étudié :
Les LUHMES deposées en 2006 (ATCC) tolèrent jusqu'à 60µM à une neurotoxine (MPP+),
tandis que les cellules du laboratoire du fournisseur d'origine sont mortes à 3-5 µM (UNK). Afin d'étudier ce changement de propriété toxicologique, les chercheurs ont étudié :
Résultats de l'article
Les chercheurs ont montré que :
Les chercheurs ont montré que :
Ce que cet article apporte au débat
Les expériences menées par Gutbier et al. ont été réalisés sur les cellules LUHMES : cellules précurseurs neurales du mésencéphale. Même si ce type cellulaire diffère de celui utilisé pour la culture in vitro dans l'optique de créer un tissu musculaire, il est possible de transposer ces résultats quant à la dérive génétique et son impact possible sur le fonctionnement cellulaire.
Les expériences menées par Gutbier et al. ont été réalisés sur les cellules LUHMES : cellules précurseurs neurales du mésencéphale. Même si ce type cellulaire diffère de celui utilisé pour la culture in vitro dans l'optique de créer un tissu musculaire, il est possible de transposer ces résultats quant à la dérive génétique et son impact possible sur le fonctionnement cellulaire.
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