Study of mitochondrial dysfunction using cytoplasmic hybrid
Authors: Синёв В.В. , Сазонова М.А. , Карагодин В.П. , Рыжкова А.И. , Галицына Е.В. , Мельниченко А.А. , Демакова Н.А. , Шкурат Т.П. , Собенин И.А. , Орехов А.Н. 
Published: December 2020

Цель. В обзоре рассмотрены источники литературы, посвященные изучению митохондриальной дисфункции с помощью цитоплазматических гибридов (цибридов). Представленные исследования проводились на цибридных культурах клеточных линий HL60, MOL T-4, A549, 143B, HeLa, Arpe-19, HEK-293, SH-SY5Y и NT2. Согласно анализу научной мировой литературы, одними из наиболее перспективных моделей для изучения дисфункции митохондрий являются безмитохондриальные (rho0) культуры клеток и цитоплазматические гибриды, содержащие одну или несколько мутаций митохондриального генома. В обзоре рассмотрены работы по изучению биохимических и молекулярно-клеточных патологических процессов в цибридных клетках при различных заболеваниях человека, таких, как болезнь Альцгеймера и умеренные когнитивные нарушения, синдромы MERRF и MELAS, атрофия зрительного нерва Лебера и болезнь Паркинсона. Отдельно представлен материал, посвящённый цибридам, как потенциальным моделям для исследования возможностей терапии. Заключение. Проанализированные в обзоре rho0-клеточные культуры и цибридные линии, содержащие мутации мтДНК, могут служить моделями для изучения дисфункции митохондриального генома, биохимических и молекулярно-клеточных основ патологических процессов. Следует отметить, что в различных культурах клеток наблюдаются схожие тенденции в изменениях функциональной активности rho0-клеток и цибридов при сравнении с нативными клеточными линиями. Например, такие тенденции, как снижение уровня потребления кислорода, морфологические изменения структуры митохондрий, устойчивость к апоптозу, снижение уровня потребления АТФ, повышение потребления глюкозы, ухудшение активности некоторых комплексов дыхательной цепи.

Aim. This review article describes literature sources devoted to the investigation of mitochondrial dysfunction using cytoplasmic hybrids (cybrids). The presented studies were carried out on cultures of cybrid cell lines HL60, MOL T-4, A549, 143B, HeLa, Arpe-19, HEK-293, SH-SY5Y and NT2. According to the analysis of scientific world literature, some of the most promising models for studying mitochondrial dysfunction are cell cultures without mitochondria (rho0) and cytoplasmic hybrids containing one or several mutations of mitochondrial genome. In the review scientific researches on studying biochemical and molecular cellular pathological processes in cybrid cells in various human diseases such as Alzheimer’s disease and mild cognitive impairment, MERRF and MELAS syndromes, Leber’s optic atrophy and Parkinson’s disease were considered. Material dedicated to cybrids as potential models for the study of treatment possibilities was presented separately. Conclusion. The analyzed in the review rho0-cell cultures and cybrid lines containing mtDNA mutations may be models for the study of mitochondrial genome dysfunctions, biochemical and molecular cellular pathological processes. It is worth noting that in various cell cultures, similar tendencies are observed in functional activity changes of rho0-cell and cybrids compared with native cell lines. For example, such tendencies as reduction of oxygen consumption level, morphological changes of mitochondrial structure, resistance to apoptosis, reduction of ATP consumption level, increase in glucose consumption, activity deterioration of some respiratory chain complexes.