تعمل ظهارة الشبكية الصبغية (RPE) كحاجز حاسم بين المشيمية والشبكية ، مما يعزز صحة ووظيفة أنواع خلايا الشبكية ، مثل المستقبلات الضوئية. هنا ، نصف بروتوكولا بسيطا وفعالا لعزل وزراعة الفئران البالغة RPE.
مقالة منهجية
تعمل ظهارة الشبكية الصبغية (RPE) كحاجز حاسم بين المشيمية والشبكية ، مما يعزز صحة ووظيفة أنواع خلايا الشبكية ، مثل المستقبلات الضوئية. هنا ، نصف بروتوكولا بسيطا وفعالا لعزل وزراعة الفئران البالغة RPE.
الخلايا الظهارية الصبغية في شبكية العين (RPE) ضرورية للوظيفة المناسبة للشبكية. يشارك خلل RPE في التسبب في أمراض الشبكية المهمة ، مثل الضمور البقعي المرتبط بالعمر ، والتهاب الشبكية الصباغي ، واعتلال الشبكية السكري. نقدم نهجا مبسطا لعزل RPE عن عيون البالغين الفئران. على عكس الأساليب المبلغ عنها سابقا ، يتيح هذا النهج عزل وزراعة RPE عالي النقاء من الفئران البالغة. لا تتطلب هذه الطريقة البسيطة والسريعة مهارة تقنية واسعة ويمكن تحقيقها باستخدام الأدوات والكواشف العلمية الأساسية. يتم عزل RPE الأولي من الفئران الخلفية C57BL / 6 الذين تتراوح أعمارهم بين 3 إلى 14 أسبوعا عن طريق استئصال العين متبوعا بإزالة الجزء الأمامي. يتم استخدام التربسين الأنزيمي والطرد المركزي لفصل وعزل RPE عن فنجان العين. في الختام ، يقدم هذا النهج بروتوكولا سريعا وفعالا لاستخدام RPE في دراسة وظيفة الشبكية ومرضها.
ظهارة الشبكية الصبغية (RPE) هي طبقة أحادية الخلية متخصصة تبطن غشاء بروخ وتقع بين المستقبلات الضوئية والمشيمية1. تلعب خلايا RPE دورا مهما في الوظيفة المناسبة للشبكية. تنقل خلايا RPE الجلوكوز وفيتامين أ إلى المستقبلات الضوئية ، وتعزز الرؤية عن طريق إعادة إيزوميرة الشبكية العابرة بالكامل إلى شبكية 11 رابطة الدول المستقلة وتحافظ على الأجزاء الخارجية من المستقبلات الضوئية من خلال البلعمة للأجزاء الخارجية المتساقطة ، وإزالة الماء من الفضاء تحت الشبكية ، وتشكيل الحاجز الدموي الشبكي الخارجي من خلال وجود تقاطعات ضيقة وإفراز عوامل النمو العصبية (مثل عامل الصباغ المشتق من الظهارة ، وعامل نمو الخلايا الليفية الأساسي) التي تدعم المستقبلات الضوئية2. يشارك خلل خلايا RPE في التسبب في اعتلالات الشبكية المختلفة ، بما في ذلك الضمور البقعي المرتبط بالعمر ، والتهاب الشبكية الصباغي ، واعتلال الشبكية السكري3،4،5. تعد الدراسات المختبرية التي تستخدم خلايا RPE ضرورية لتحسين فهمنا للتسبب في هذه الأمراض. تفضل خلايا RPE الأولية كثيرا لهذه الدراسات نظرا لأن خطوط خلايا RPE ، رغم توفرها بسهولة ، تفتقر إلى الخصائص الرئيسية لخلايا RPE الأولية.
في حين تم استخدام أنواع مختلفة كمصادر لخلايا RPE الأولية ، تتمتع الفئران بميزة استخدام التعديلات الجينية للمساعدة في فهم التسبب في اعتلال الشبكية. تتطلب البروتوكولات الموصوفة سابقا لعزل خلايا RPE عن القوارض إما استخدام الوليدية ، أو طويلة ، أو تتطلب مهارة فنية ، أو غير مناسبة للاستزراع6،7،8،9،10،11،12. وصفنا طريقة بسيطة وسريعة لعزل خلايا RPE عن الفئران البالغة التي تنتج ثقافات عالية النقاء لهذه الخلايا.
تمت الموافقة على استخدام الموضوعات الحيوانية في هذه الدراسة من قبل اللجنة المؤسسية لرعاية واستخدام (IACUC) بجامعة كيس ويسترن ريزيرف.
1. إعداد الكواشف
2. استخراج عين الماوس
3. عزل RPE الأساسي
4. زراعة RPE
تم استخدام البروتوكول الموصوف على الفئران الخلفية C57BL / 6. لا يبدو أن الجنس يغير القدرة على ثقافة RPE. تنتج الفئران التي تقل أعمارها عن 6 أسابيع صفائح RPE محدودة مقارنة بالفئران الأكبر سنا ، وقد تكون هناك حاجة إلى مزيد من العيون للوصول إلى الالتقاء الأمثل. بعد العزلة ، تستغرق خلايا RPE حوالي 3 أيام لتستقر وتلتصق بلوحة زراعة الخلية. بعد حوالي 24 ساعة من العزل ، بدأت الخلايا المستديرة المصطبغة التي تظهر غير قابلة للاستئصال في الاستقرار ولكنها لم تلتصق تماما باللوحة (الشكل 1 أ). خلال 48-72 ساعة التالية ، تبدأ الخلايا في الالتصاق والانتشار مع الحفاظ على تصبغها الداكن ونواتها الشفافة (الشكل 1B ، C). بعد 5 أيام ، زاد RPE من الالتقاء وبدأ في تكوين جهات اتصال من خلية إلى خلية تذكرنا بطبقة أحادية مستقطبة ذات شكل سداسي (الشكل 1D).
تم تقييم RPE المعزول من أجل النقاء وسلامة الوصلة الضيقة بعد 6 أيام في الثقافة. تم تقييم RPE لأول مرة لوجود بروتين إيزوميروهيدرولاز الريتينويد أو ظهارة صبغة الشبكية 65 كيلو دالتون (RPE65) ، وهي علامة خاصة ب RPE (الشكل 2 ، أخضر). بالإضافة إلى ذلك ، لكي تشكل RPE طبقة واحدة من الخلايا المصطبغة والسداسية الشكل ، يجب أن تظل الوصلات من خلية إلى خلية سليمة. بروتين الوصلة الضيقة -1 أو zonula occludens-1 (ZO-1) هي بروتينات سقالات حيوية للحفاظ على وسلامة الوصلات الضيقة بين خلايا RPE الفردية14. حافظت ثقافات RPE المعزولة المتقاربة على بروتينات الوصلة بين الخلايا ، كما يتضح من تلطيخ ZO-1 الموجود على محيط الخلية (الشكل 2 ، أحمر). بمجرد أن تصل هذه الخلايا إلى التقاء في صفائح كبيرة ، فإنها تحافظ على جهات اتصال من خلية إلى خلية دون النمو لمدة تصل إلى 2 أسابيع. أظهرت الدراسات السابقة أن ZO-1 يتم التعبير عنه بشكل كبير لمدة تصل إلى 9 أيام في الثقافة15. تشمل العلامات الإضافية المستخدمة في مزارع RPE الأولية الكولاجين IV و CRALBP و OTX211.

الشكل 1. مورفولوجيا RPE الأولية للفأر المستزرعة على لوحة البوليسترين القياسية 24 بئرا. (أ) RPE الأولي معزول من كلتا عيني فأر C57BL / 6 ومستزرع في بئر واحد من صفيحة البوليسترين غير المطلية ب 24 بئرا مباشرة بعد العزل. (ب، ج) بعد 48 ساعة و 72 ساعة ، يبدأ RPE الأساسي في الالتصاق باللوحة وتشكيل خلايا مصطبغة ثنائية النواة. (د) بعد 5 أيام ، يظهر الفحص المجهري برايت فيلد أن الخلايا شديدة التصبغ سداسية الشكل تزيد من الالتقاء وتبدأ في تكوين ملامسات من خلية إلى خلية. شريط المقياس: 100 ميكرومتر. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 2. يتم حفظ العلامة الخاصة ب RPE ، RPE-65 ، وعلامة الوصلة بين الخلايا ، ZO-1 ، في الفئران الأولية المعزولة RPE. تم استزراع RPE الأولي من ثلاثة فئران C57BL / 6 لمدة 6 أيام قبل التثبيت ب 4٪ بارافورمالدهيد. تم اختراق الخلايا بنسبة 0.1٪ Triton-X في PBS لمدة 5 دقائق ، وتم حظرها باستخدام مصل الماعز الطبيعي بنسبة 5٪ ، وتم حضنها بأجسام مضادة ضد RPE-65 (أخضر) أو ZO-1 (أحمر). شريط المقياس: 50 ميكرومتر. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 3. تمثيل تخطيطي مبسط لبروتوكول عزل ظهارة صبغة الشبكية. بعد إزالة مقلة العين من الماوس ، عقم العين عن طريق غمسها لفترة وجيزة في 70٪ من الإيثانول قبل الانتقال إلى المخزن المؤقت للغسيل. في المخزن المؤقت للغسيل ، قم بقص ora serrata وإزالة الجزء الأمامي. إزالة شبكية العين ووضع فنجان العين في أنبوب مع التربسين / EDTA. اضغط برفق على الأنبوب الموجود على المنضدة كل دقيقتين لمدة 10 دقائق إجمالا ، وانقل المادة الطافية إلى أنبوب مخروطي سعة 15 مل ، وقم بطرد الطرد المركزي لحبيبات RPE. أعد تعليق الخلايا واللوحة على لوحة بئر 24 أو 48. الرسومات التي تم إنشاؤها باستخدام BioRender. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
في هذه المقالة ، حددنا بروتوكولا مبسطا لعزل وثقافة ظهارة الصباغ الشبكي الفئران. عبرت خلايا RPE المعزولة من عيون الفئران البالغة عن علامة خاصة ب RPE ، RPE65 ، وعلامة تقاطع بين الخلايا ، ZO-1. بالإضافة إلى ذلك ، تطورت الخلايا المستزرعة إلى صفائح سداسية مصطبغة في الثقافة.
تم نشر عدة طرق لعزل RPE في القوارض سابقا6،7،8،9،10،11،12. تقوم العديد من البروتوكولات بتقشير طبقات RPE من غشاء Bruch التي تتطلب مهارة فنية وتزيد من خطر تلف RPE أو موت الخلايا6،7،9،11،12،16. وبالتالي ، يستخدم هذا البروتوكول الانفصال الأنزيمي لطبقة RPE ، بدلا من التفكك الميكانيكي ، لتعزيز البقاء والحفاظ على سلامة صفائح RPE في الثقافة. تنتج هذه الطريقة RPE للفأر في ثقافة تحافظ على مورفولوجيا RPE مع خلايا شديدة التصبغ وسداسية الشكل تحافظ على التعبير عن بروتينات الوصلات الضيقة. بالإضافة إلى ذلك ، يفتقر هذا البروتوكول إلى استخدام الكواشف المعقدة أو المواد المستخدمة في بروتوكولات أخرى ، مثل إدراج الغشاء القابل للاختراق ، أو بروتينات طلاء المصفوفة الإضافية خارج الخلية ، أو كواشف تفكك الأنسجة المتخصصة. بدلا من ذلك ، يستخدم هذا البروتوكول الهضم الأنزيمي البسيط باستخدام 0.25٪ Trypsin-EDTA مع تقليب الأنسجة لفصل طبقة RPE عن غشاء Bruch. تم تنفيذ هذا البروتوكول بنجاح على الفئران التي تتراوح أعمارها بين 3 و 14 أسبوعا. ومع ذلك ، قد تكون هناك حاجة إلى مزيد من العيون للحصول بنجاح على ثقافة التقاء في الفئران الصغيرة.
قد تنشأ العديد من التحديات أثناء تنفيذ هذا البروتوكول. مطلوب مهارة تقنية لقطع بدقة حول ora serrata وإزالة شبكية العين بعناية دون تعطيل طبقة RPE. قد تنزعج شبكية العين أثناء قطع محيط الصلبة ، مما قد يغير من صلاحية RPE. لا يمكن تحسين هذه التقنية إلا من خلال الممارسة المتكررة والمستمرة. بالإضافة إلى ذلك ، قد تظل صفائح RPE متصلة بطبقة الشبكية بعد الإزالة. لتجنب الفقدان الزائد ل RPE ، قم بتحفيز انفصال الشبكية باستخدام حقنة أو ماصة نقل مملوءة بوسط عازل للغسيل لرفع حواف الشبكية برفق من فنجان العين. حضانة الهيالورونيداز يمكن أن تسهل أيضا انفصال16. في حالة عدم انفصال RPE بشكل صحيح عن غشاء Bruch والمشيمية ، قم بزيادة وقت الحضانة باستخدام التربسين في الحمام المائي. بالإضافة إلى ذلك ، قم بتجميد حصص التربسين الطازج عند -20 درجة مئوية وإذابة الجليد مباشرة قبل الاستخدام للحفاظ على النشاط الأنزيمي الأمثل. يمكن أن ينشأ فشل RPE في الالتصاق بلوحة البئر بعد العزل إذا تم زرع الخلايا بكثافة منخفضة جدا أو إذا تعرضت RPE للتلف أثناء عملية العزل. بالإضافة إلى ذلك ، لا يتطلب بروتوكولنا طلاء بروتينات المصفوفة خارج الخلية (ECM) للثقافة. ومع ذلك ، فقد ثبت أن بروتينات ECM ، مثل الفبرونيكتين أو الكولاجين الرابع أو اللامينين أو الكولاجين الأول ، تزيد من ارتباط الخلايا ويجب أخذها في الاعتبار إذا كان الالتزام ضعيفا11.
لزيادة غلة الطبقات الأحادية المستزرعة RPE ، قم بتجميع ما لا يقل عن 2-3 عيون من الفئران المتطابقة مع العمر مع نفس الخلفية الوراثية ؛ يمكن أن تفقد الخلايا شكلها السداسي وصبغتها بمرور الوقت إذا لم يتم زرعها بكثافة عالية بما يكفي. بالنسبة للفئران التي يزيد عمرها عن 8 أسابيع ، يجب أن تكون عينان لكل لوحة 24 بئرا كافية للالتقاء الأمثل. إذا كانت الفئران أقل من 8 أسابيع ، فإن 3-4 عيون ستؤدي إلى التزام والتقاء أفضل. بمرور الوقت ، قد تكون الخلايا عرضة للانتقال الظهاري الوسيطة (EMT) مع فقدان التصبغ واكتساب شكل ممدود. يمكن أن تؤدي إضافة مثبطات Rho-Kinase و TGFβR-1 / ALK5 ، مثل Y27632 و Repsox ، على التوالي ، إلى منع EMT لخلايا RPE المستزرعة12. في حين أن بروتوكول العزل قصير ، ولا يتطلب سوى 1 ساعة لعزل 2-4 عيون ، فقد تستغرق الثقافة الأولية ما يصل إلى 7-10 أيام للوصول إلى الالتقاء الكامل. بالإضافة إلى ذلك ، فإن اجتياز RPE محدود ، مع زيادة خطر الإصابة ب EMT في كل مرور لاحق.
الخلايا الطلائية الصبغية في شبكية العين هي خلايا مهمة للحفاظ على الاتزان الداخلي في العين. تعمل RPE كخلايا بلعمية للمساعدة في الحفاظ على المستقبلات الضوئية ، ومنع الطبقات العصبية من تلف الضوء ، وتعمل كحاجز ظهاري ضيق لتنظيم النقل17. يمكن للأمراض التي تؤثر بشكل مباشر على RPE ، مثل الضمور البقعي المرتبط بالعمر ، والتهاب الشبكية الصباغي ، واعتلال الشبكية السكري ، أن تؤدي إلى تفاقم الالتهاب ، وزيادة موت الخلايا المبرمج ، وتعطيل الوصلات الخلوية ، مما يؤدي إلى زيادة احتمال تنكس الشبكية والعمى17. تسهل زراعة RPE الأولية دراسة التسبب في أمراض العين التي تؤثر على RPE. في الختام ، يقصر بروتوكولنا مدة العزل ويبسط التقنيات والكواشف اللازمة مع الحفاظ على ثقافة الخلايا عالية النقاء.
لا توجد إفصاحات مالية أو غير مالية ذات صلة.
تم دعم البحث الوارد في هذا المنشور من قبل NIH Grants R01EY018341 و R01EY019250 (CSS) و NIH Grant F31EY035156 (A.H.) و P30 EY011373. لم يكن للمنظمة الممولة أي دور في تصميم أو إجراء هذا البحث.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 0.009 شفرات أحادية الحافة RD | Personna | 941202 | |
| Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM) | Corning | 10-013-CV | مع 4.5 جم / لتر جلوكوز ، L-جلوتامين ، بيروفات الصوديوم |
| مصل الأبقار الجنيني | Corning | 35010CV | |
| GlutaMAX ، 100x | Gibco | 35050061 | |
| Hank's Balanced Salt | Solution Gibco | 14175095 | خال من الكالسيوم ، لا المغنيسيوم ، لا |
| عازلة HEPES أحمر الفينول (1 متر) أحماض | من جيبكو | 15630106 | |
| MEM ، سكين 100x | Gibco | 11140050 | |
| Micro-Unitome | BVI Beaver | 377546 | |
| محلول البنسلين والستربتومايسين ، 100x | Corning | 30-002-CI | |
| البوليسترين | فالكون | 08-772-1 | 24 بئر أو 48 بئر |
| مصل بقري للجنين | العادي Corning | 35-010-CV | |
| Trypsin-EDTA (0.25٪) | 25200056 جيبكو | فاناس أحمر الفينول | |
| أدوات العلوم الدقيقة | 10091-12 |
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن