تقنيات لتصور التهندس الخلوي الشبكية المجاورة مباشرة لأقطاب الفردية داخل مشجعا في شبكية العين.
مقالة منهجية
تقنيات لتصور التهندس الخلوي الشبكية المجاورة مباشرة لأقطاب الفردية داخل مشجعا في شبكية العين.
مع التطورات الأخيرة في شبكية العين الاصطناعية، فمن المهم لتطوير تقنيات موثوق بها لتقييم سلامة هذه الأجهزة في الدراسات قبل السريرية. ومع ذلك، فإن تثبيت القياسية، وإعداد، والإجراءات الأنسجة الآلي ليست مثالية. نحن هنا وصف الإجراءات الجديدة لتقييم صحة شبكية العين المجاورة مباشرة إلى الزرع. الأطراف الاصطناعية الشبكية تحتوي صفائف الكهربائي في اتصال مع أنسجة العين. لم تكن الطرق السابقة قادرة على توطين مكانيا أنسجة العين المجاورة لأقطاب فرد داخل مجموعة. وبالإضافة إلى ذلك، وتجهيز النسيجية القياسية في كثير من الأحيان يؤدي إلى انفصال مصطنعة الإجمالي من طبقات شبكية العين عند تقييم عيون مزروع. وبناء على ذلك، فقد كان من الصعب تقييم الأضرار المحلية، إذا كان موجودا، والناجمة عن زرع والتحفيز من صفيف القطب المزروع. لذلك، قمنا بتطوير طريقة لتحديد وإضفاء الطابع المحلي على الأنسجة العين المجاورة له مزروعlectrodes باستخدام (مرمزة) صبغ مخطط وضع العلامات، ونحن المعدلة تقنية تثبيت العين للحد من انفصال الشبكية مصطنعة. كما أصدرت هذه الطريقة شفافة الصلبة، وتمكين التوطين من الأقطاب الكهربائية الفردية وأجزاء معينة من الزرع. أخيرا، استخدمنا عنصر تحكم مطابقة لزيادة قوة التقييمات التشريحية المرضية. في ملخص، تمكن هذه الطريقة التمييز موثوقة وفعالة وتقييم التهندس الخلوي الشبكية في العين مزروع.
قد تصبح طرفا اصطناعيا الشبكية قريبا التدخلات السريرية مفيدة لعلاج مختلف أشكال فقدان البصر الشديد. ظروف معينة، مثل التهاب الشبكية الصباغي (RP)، نتيجة في انحطاط واسع النطاق للخلايا مستقبلة للضوء في العين، وهذه هي الخلايا المسؤولة عن transducing الضوء إلى إشارات العصبية. ومع ذلك، تظل بعض الخلايا في طبقات أخرى من شبكية العين وتكون أهدافا محتملة للالتحفيز الكهربائي مع الشبكية بدلة 1. النتائج في وقت مبكر من تجارب اكلينيكية على البشر واعدة للصفائف القطب مزروع في 2،3 فوق الشبكي، تحت الشبكية 4،5، وداخل الصلبة 6 مواقع. وتتكون هذه الأجهزة من مواد مختلفة ذات أشكال مختلفة، ولكن عليهم ان يستخدموا كل النبضات الكهربائية لتنشيط الخلايا العصبية قابلة للحياة المتبقية من الشبكية من أجل خلق رؤيتين البصرية.
وقد وضعت لدينا مجموعة أوسع (بيونيك الرؤية أستراليا) زرع شبكية العين التي لديها بروخرسالحوار الاقتصادي الاستراتيجي لدراسة تجريبية سريرية مع 3 مرضى RP مزروع مع صفائف القطب suprachoroidal (السريرية عدد المحاكمة: NCT01603576). الشكل 1A يظهر هذا النموذج suprachoroidal بدلة الشبكية.
سلامة المريض أمر بالغ الأهمية في الدراسات السريرية، وبالتالي، قبل بدء التجارب على الانسان، أجرينا اختبار الحادة والمزمنة واسعة في نماذج ما قبل السريرية (1B الشكل). تقييم التشريحية المرضية ضرورية لتحسين العمليات الجراحية، يكرر من خلال تصميم الكهربائي، ووضع في نهاية المطاف سلامة زرع. للحفاظ على سير العمل بكفاءة تتوافق مع الممارسات الباثولوجيا الإكلينيكية القياسية، كان يعمل تقنية التضمين البارافين. كان من المستحسن أيضا للاستفادة من الإجراءات تلطيخ مقارنة مع المعايير السريرية، مثل haematoxylin ويوزين (H & E)، التي يتم تفسيرها بسهولة من قبل الأطباء. أردنا أيضا تقنية التي يمكن تكييفها لتحليلات المناعى، فيبغية مواصلة تيسير تقييم الخلوي للأنسجة.
توافق مع الحياة من المواد المستخدمة في زراعة، وسلامة التحفيز الكهربائي المزمنة، والحاجة إلى إجراء تقييم دقيق. من المهم أن تكون قادرة على دراسة التشريح المرضي للأنسجة العين المجاورة لتحفيز كهربائي فرد داخل مجموعة. ومع ذلك، فإن صفائف ثمة حاجة لإزالة قبل معالجة العينات بحيث يمكن اختبارها، ولأن مكوناتها المعدنية لا يمكن أن يكون مقطوع بسهولة. ونتيجة لذلك، لم إعداد لدينا الأنسجة راسخة لا تسمح التعريب ورسم الخرائط من الأنسجة فيما يتعلق أقطاب كهربائية مزروعة 7. بالإضافة إلى عدم وجود طريقة التعريب الأنسجة، ونتج عن تثبيت المستندة إلى الفورمالديهايد القياسية وتقنيات معالجة القطع الأثرية في نطاق واسع ومفرزة من شبكية العين بسبب إلى انكماش الفرق من مختلف الطبقات من العين (الشكل 2). ونظرا لعدم تجانس رانه شبكية العين، كان من الصعب إجراء مقارنات سليمة مع الأنسجة السيطرة، ولا سيما بالنسبة للقياسات الكمية. هذه القيود مجتمعة معقدة تقييمات دقيقة للأضرار المحتملة الناجمة عن صفائف لدينا مزروع.
هنا نقدم تقنيات رواية للتغلب على هذه القيود. قمنا بتعديل التثبيت وتجهيز التقنيات العين 8-10 المتخصصة للحفاظ على التوافق مع الأنسجة المحتوية على البارافين. قمنا بتعديل البقع النسيجية والمناعية موحدة لتقديم نتائج قابلة للمقارنة، على أساس التغذية المرتدة من علم الأمراض السريرية. بعد جعل شفافة الأنسجة الصلبة، كان يعمل المستندة إلى صبغ لون رمز للاحتفال الأنسجة العين المجاورة لبعضها القطب الفردية، قبل إزالة مجموعة من الفضاء suprachoroidal. عن طريق وضع علامة مجموعة القطب والقطب المواقع الفردية، والعينات ويمكن جمع بدقة من المناطق المجاورة القطب. يمكن جمع عينات مطابقة من اله العين التحكم في النظام لتسهيل المقارنات البشرى.
1. قلع وبعد التثبيت
يفترض هذا البروتوكول أن الموضوع قد تم زرعها من طرف واحد مع مجموعة القطب suprachoroidal.
وقد تم تخزين الكرات العين سليمة والضغط بهذه الطريقة لمدة تصل إلى 3 أشهر دون أن يؤثر ذلك سلبا على الأنسجة الناتجة.
2. تحديد ورسم الخرائط الأنسجة
بروتوكول تثبيت أعلاه (الخطوة 1) قد أصدرت شفافة الصلبة ومجموعة مرئيا الآن - بما في ذلك مواقع القطب فرد (الشكل 3).
3. تشريح وتضمينها
ومن المفيد، لتكون مرجعا في المستقبل، لجعل رقما قياسيا من المناطق التي صبغ موجودة على كل قطاع ومواقعها النسبية (والألوان).
4. قطع وتلطيخ
المنطقة المتاخمة فورا إلى كل بقعة من مصبوغ الصلبة ويمكن الآن أن تقيم مع الثقة أنه كان في القرب الاقرب الى القطب المقابل في مجموعة (الشكل 4).
عينات الاختبار وعينات مراقبة مستعدون للمقارنة البشرى.
ويبين الشكل 4 مقطع ممثل الحصول عليها من قطع العينة هو مبين في الشكل (3). تم قطع الجزء في سمك 5 ميكرون والملون مع H & E وفقا للبروتوكولات الموصوفة أعلاه. هو الحفاظ على الشكل الإجمالي للقطاع عينة مع الحد الأدنى من القطع الأثرية الأنسجة الفرق (الشكل 4A). كانت كل علامات مرئية على صبغ الصلبة، على الرغم من أن الصبغة الخضراء كان أكثر مرونة من الأحمر (الشكل 4B). وكانت طبقات الشبكية لا فصل artifactually ويتم الاحتفاظ مورفولوجيا الشبكية (4C الشكل). الأنسجة الشبكية المجاورة للعلامات صبغ، والتي تتطابق مع الموقع من الأقطاب الكهربائية في الصفيف، يمكن التعرف بسهولة.
ويبين الشكل 5 تلطيخ الممثل الخاص والمناعية من أقسام الأنسجة أعدت وفقا للبروتوكول الحالي. الرجوع إلى الشكل 5 captioن والتكميلية مواد لمزيد من التفاصيل على بقع محددة والتعديلات التي أدخلت على استخدامها. كانت مرحلة ما بعد التعديل، وهذه البقع والمناعية يعادل المعايير الموضوعة - كما تم التحقق منها من قبل الأطباء.
| نوع من الأجسام المضادة الأولية وعيار (بين قوسين) | GFAP (1:1500) | NF200 (1:100) | GS (1:100) |
| نوع من الأجسام المضادة الثانوية وعيار (بين قوسين) | فلور اليكسا 594 | فلور اليكسا 488 | فلور اليكسا 488 |
| مدة الحضانة من الأجسام المضادة الثانوية | 1 ساعة | 2 ساعة | 45 دقيقة |
الجدول 1. نوع الأجسام المضادة، وعيار المدة من وصفها.

الشكل 1. Suprachoroايدال النموذج الكهربائي صفيف. A) صورة ماكرو من الصف مجموعة مصبوب السريرية. B) صورة مجهرية من مجموعة قبل السريرية اليدوية.

الشكل 2. واستخدمت الأنسجة الشبكية السابق. الطرق القياسية النسيجي لإعداد هذه، H & E الملون، أقسام العين مزروع مع مجموعة القطب suprachoroidal. أ) قسم متعامد من خلال تجويف مجموعة الكهربائي (يصور نجم). يتم فصل الشبكية من نسيج العين الخارجي. هذا واضح بشكل خاص تحت منطقة مزروع (السهم). فمن المستحيل لتحديد أي جزء من شبكية العين والمجاورة لبعضها القطب الفردية للمجموعة. Scalebar = 1 مم. ب) التكبير أعلى من المنطقة محاصر في لوحة A. هناك عدة، متباعدة بصورة منتظمة، والتحف في لاي الشبكيةRS (السهام)، وكذلك مفرزة كبيرة من الطبقة بساطي (طبقة عاكسة في عيون القطط). Scalebar = 100 ميكرون. C) التكبير أعلى من المنطقة محاصر في لوحة B. وأشارت سهم القطاعات الخارجية للخلايا مستقبلة للضوء، وكذلك ظهارة مخضب، والتي لا تزال سليمة، مما يدل على أن مفرزة كان من الآثار الجانبية مصطنعة للتجهيز، بدلا من ان يكون سببها في الجسم الحي صدمة أو أمراض. Scalebar = 20 ميكرون.

الشكل (3). توطين وتشريح الكهربائي متجاورة الأنسجة. م) مجموعة ديناميكية عالية والصور، الماكرو من العين منزوعة النواة، مع مجموعة والقطب suprachoroidal في الموقع. أ) وظيفة ثابتة مع تثبيتي ديفيدسون، وقبل إزالة مجموعة، والصلبة شفافة تمكن من التصوريتم استخدام أقطاب الفردية في مجموعة (يشار مثال واحد مع السهم). B) يتم وضع علامة على الأقطاب مع لون صبغة محددة مسبقا. C) علامات صبغ في تباعد العادية من المعالم التشريحية للحفاظ على التناسق عبر التجارب. د) لدى وإزالة صفيف، يتم تشريح العين باليد إلى شرائح العينة. السهام الملونة تشير إلى اثنين من المواقع المتاخمة القطب على الصلبة. أصفر خط متقطع يدل طائرة من باجتزاء. E) الكلي صورة من قطاع عينة جزءا لا يتجزأ من داخل كتلة آغار. F) صورة ماكرو من قطاع عينة أجار محتوى غير مناسب من لوحة E، قطع ووضعها في كاسيت التضمين بدعم من رغوة منصات خزعة لتقليل حركة المقطع أثناء معالجة.

الشكل 4. علم الأنسجة الشبكية الجديدة. ترونج> الشريط العينة أعلاه (من الشكل 3D)، الذي يحتوي على جيب القطب، وكان البارافين جزءا لا يتجزأ، مقطوع في 5 ميكرومتر والملون مع H & E. A) الخضراء والمناطق مصبوغ الأحمر (المشار إليها السهام، نفس الشكل 3D) واضحة في قسم المتخذة على مستوى خط أصفر متقطع في 3D الشكل. شريط مقياس = 1،000 ميكرومتر. لا يتم فصل شبكية العين، لا تحت جيب مجموعة ولا عن بعد. B) منطقة محاصر من لوحة A مع مرئية صبغ أحمر وأخضر يتبين من السهام، وشبكية العين سليمة في جميع أنحاء. شريط النطاق = 500 ميكرومتر. C) منطقة محاصر من لوحة B، والتي تبين سليمة، المرفقة، شبكية العين المتاخمة للالصبغة الخضراء. شريط النطاق = 50 ميكرومتر. مع العلم أن موقع الصبغة يشير إلى موقف من إلكترود، يمكننا تقييم بثقة أنسجة الشبكية المجاورة عن الأضرار، إن وجدت، والناجمة عن التحفيز الكهربائي.

تقييم سلامة زرع هو الاعتبار الأول للدراسات ما قبل السريرية. قبل بدلة الشبكية يمكن زرعها في البشر فمن الضروري للتحقق من أنه لن يسبب أي ضرر. هذا يتطلب تقييما من كل من توافق مع الحياة زرع 17-23 وكذلك أي ضرر المحتملة التي يمكن أن تسببها التحفيز الكهربائي المزمنة 24-26. تجربة مع الأطراف الاصطناعية العصبية مماثلة، مثل زرع قوقعة الأذن، يوفر نظرة ثاقبة على مجموعة واسعة من التحفيز، والمادية، والمعلمات التي لا تتسبب في تلف الأنسجة 27. ومع ذلك، فإن شبكية العين لديه خصائص مختلفة إلى مواقع أخرى، وغرس حدود السلامة بالتالي دقيقة (مثل كثافة الشحنة الأقصى) لا يمكن افتراض من الدراسات السابقة في أنظمة أخرى. الكثافات التهمة هي أعلى في مواقع القطب بالموقع وهذا يتوافق مع أعظم احتمال حدوث ضرر. ولذلك وسيلة لإضفاء الطابع المحلي على الأنسجة المجاورة مباشرةإلى الأقطاب النشطة الفردية من شأنه أن يزيد كثيرا من فائدة هذه الدراسات. النسيج المجاور لمناطق معينة من زرع ويمكن أيضا أن أبرز لتوثيق التفتيش. يسمح هذا النهج استهدفت أقسام أقل ليتم تحليلها، مع الإبقاء ثقته بأن "السيناريو الأسوأ" تم فحص.
طريقة التعريب صبغ الصلبة وصفها هنا وقد تم اختبار على نطاق واسع مع ناحية الشكل ومصبوب سيليكون / صفائف الكهربائي حزب العمال 28-30. وقد تم استخدامه مع الأغشية الرقيقة صفائف مادة البولي أميد 7،31 وأيضا الأغشية الرقيقة سيليكون / حزب العمال صفائف 32. بعض الدراسات بدلة الشبكية المستخدمة "رصاصة على شكل" الأقطاب الكهربائية مع زرع داخل الصلبة 33. وينبغي أن تكون هذه التقنية موجودة فعالة لتقييم هذا النوع من المصفوفات القطب. عيون القطط مع الصلبة رقيقة (سمك في القطب الخلفي 90-200 ميكرون) يسمح التصور من الأقطاب الكهربائية الفردية في صفيف. ومع ذلك، حتى لو الكهربائية الفرديةدي كانت غير مرئية، مواقفها يمكن الاستدلال بسهولة باستخدام قالب سيليكون عندما الخطوط العريضة للمجموعة ويمكن رؤية (مماثلة لتلك المستخدمة في الخطوة 2.6).
يحد من رسم الخرائط صبغ الحاجة إلى الحصول على أقسام الأنسجة غير ذات الصلة كما يتم الحصول على المقاطع فقط مع الحاضر صبغ. القدرة على الاستدلال بدقة موقف القطب يسمح ليس فقط تحليل الأنسجة ذات الصلة وزيادة القوة الإحصائية، ولكن لديه تأثير كبير على الوقت وإدارة التكاليف من خلال تقليل كمية من الشرائح وريش المستخدمة فضلا عن تكلفة اليد العاملة. استخدام الصبغة التي هي ملتصقة ويمكن أن تحمل معالجة الأنسجة في حين يجري أيضا واضحة في أقسام الأنسجة غير ملوثين من الاعتبارات الأولية الهامة. معرفة مكان وجود صبغة واتجاه النسيج في تشريح وخلال تضمين يساعد عملية التقطيع. وهذا يشمل orientating كتلة لتحقيق المقطع الذي لم يتم قطع بشكل غير مباشر بشكل صحيح ويعطي representati كاملعلى من الأنسجة. ولذا فمن المهم أن الشخص الذي يؤدي القطع موجودا في ذلك الوقت من تطبيق صبغ، تشريح والتضمين.
بروتوكول العام هو قوية لتعديلات طفيفة، خاصة مع توقيت التثبيت. ومع ذلك، فإن تشريح العين وخطوات وضع العلامات صبغة والإجراءات الدقيقة التي تستفيد من البراعة اليدوية جيدة لتجنب إتلاف العينة. في حين أثبت تثبيتي ديفيدسون فعالة للحد من مفرزة مصطنعة من شبكية العين بالقرب من زرع، فإنه لا يمنع التلف الميكانيكي المباشر أثناء تشريح. وكان تثبيتي ديفيدسون غير متوافق بسهولة مع بعض الإجراءات النسيجية والمناعية الخاصة. ولذلك كانت هناك حاجة لتعديل / تحسين هذه الخطوات على النحو المفصل أعلاه. تم إجراء تغييرات تدريجية في أوقات تلطيخ وتركيزات حتى تم تحقيق النتيجة المثلى - لمزيد من التفاصيل، يرجى الرجوع إلى المواد التكميلية.
الكمي لشبكية العينعلم الأنسجة ما زالت تشكل معضلة. شبكية العين هي غير متجانسة وكلا من سماكة وتغير كثافة الخلية مع زيادة المسافة من الباحة المركزية 34،35. ولذلك، الأنسجة المجاورة داخل العين مزروع لا يمكن استخدامها لإجراء مقارنات ويعمل على العين السيطرة بدلا من ذلك. البشرى مطابقة من كل قسم مع العين سيطرة يعطينا المقارنة الإحصائية أكثر قوة من التغيرات المرضية، ويتم تقييم النتائج فعالية وسلامة مع الأطراف الاصطناعية الشبكية أفضل عند مقارنة عيون الزميل في 36 موضوع. يجب إيلاء عناية خاصة لتقليل القطع المائل وهذا من شأنه أن يؤثر على التقدير الكمي.
وباختصار، فإن الأساليب المذكورة أعلاه قد تحسنت بشكل ملحوظ تحليلنا التشريحية المرضية، والذي بدوره أدى إلى سير العمل قبل السريرية أكثر كفاءة. أدت نتائج الدراسات قبل السريرية باستخدام هذه الطرق مباشرة لتجربة سريرية في المرضى RP 3 التي تم زرعها بأمان مع suprachoroiالدال الأطراف الاصطناعية في شبكية العين. هذه الأساليب هي ذات الصلة على حد سواء إلى التحفيز والتشجيع الشبكية ويزرع العينية الأخرى حيث يحتاج استجابة مرضية لزرع المدى الطويل التي سيتم تقييمها. قدمت هذا الأسلوب مزايا جديرة بالاهتمام للمحافظة على التهندس الخلوي وتسجيل علم الأمراض إلى مناطق الفائدة على الزرع. على الرغم من عدم اختباره بوجه خاص، على تعديل هذه الإجراءات يمكن أن تستخدم في الأنواع الأخرى والمواقع التشريحية الأخرى، ولا سيما حيث يتم زرع مجموعة بشكل سطحي.
الكتاب ليس لديهم ما يكشف.
الكتاب أود أن أشكر: السيدة أليكسيا سوندرز والسيدة ميشيل McPhedran للمساعدة التجريبية، والسيدة هيلين فنغ لتصنيع الكهربائي، والدكتور بيني ألين والدكتور جوناثان يوه للحصول على المساعدة الجراحية؛ أركان العين الفيكتوري الملكي ومستشفى الأذن والبيولوجي مركز البحوث للرعاية الحيوان؛ البروفيسور روب الراعي لتوجيهات عامة في جميع أنحاء، والدكتور بريوني Nayagam والسيد رونالد ليونج للتعليق الحرجة على شكل مسودة للمخطوطة.
تم تنفيذ هذا العمل في معهد الإلكترونيات الحيوية ومستشفى سانت فنسنت في ملبورن. تم توفير التمويل من قبل مؤسسة إيان بوتر، جون ريد T الجمعيات الخيرية، ومجلس البحوث الأسترالي من خلال مبادرة خاصة للبحوث في بيونيك الرؤية العلوم والتكنولوجيا منحة لبيونيك الرؤية أستراليا (BVA). يعترف معهد الإلكترونيات الحيوية الدعم الذي تتلقاه من حكومة فيكتوريا من خلال برنامج دعم البنية التحتية التشغيلية.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| نظام الوسم ديفيدسون | منتجات برادلي | 1163-4 - أحمر 1163-5 - أزرق 1163-2 - أصفر 1163-1- أخضر | |
| الأرانب متعدد النسيلة المضادة للبروتين الليفي الحمضي الأجسام المضادة | Millipore | AB5804 | 1: 1500 ، حضانة بين عشية وضحاها |
| الفأر أحادي النسيلة المضاد للجلوتامين سينثيتاز الأجسام المضادة | Millipore | MAB302 | 1:100 بين عشية وضحاها حضانة |
| الفأر أحادي النسيلة المضاد للخيوط العصبية 200 الأجسام المضادة | سيجما-ألدريتش | N0142 | 1:100 حضانة بين عشية وضحاها |
| 4 '، 6-دياميندينو-2-فينيليندول ، ثنائي اللاكتات (ثنائي اللاكتات) | Life Technologies | D3571 | 1:25,000 30 دقيقة حضانة |
| Alexa Fluor 488 الماعز المضاد للفأر IgG | Life Technologies | A11029 | 1:500 |
| Superfrost 90° الأصفر | Grale Scientific | SF41299 | |
| فليكس IHC مجهر الشرائح | DAKO | K802021-2 | |
| Alexa Fluor 594 الماعز المضاد للأرانب IgG | Life Technologies | A11037 | 1:500 |
| مصل الماعز | العادي Life Technologies | PCN5000 | 10٪ مصل / 0.1٪ Triton X-100 / PBS |
| <قوي > غير قياسي تحضير الحل للبقع الخاصة < / قوي >< / p > 1٪ محلول مخزون كريسيل البنفسجي المائي < م>< / p>
|