本实验方案旨在演示新生小鼠耳蜗组织块的制备、培养、处理及免疫染色。该技术可作为 体外 听力研究中的筛查工具
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本实验方案旨在演示新生小鼠耳蜗组织块的制备、培养、处理及免疫染色。该技术可作为 体外 听力研究中的筛查工具
尽管在过去几十年中听觉研究取得了显著进展,但感音神经性听力损失(SNHL)至今仍无治愈方法。该疾病通常涉及内耳精细的机械感受结构的损伤或丧失。复杂的 体外 和 离体 近年来,各种检测方法不断涌现,能够在最大限度减少资源消耗的同时,筛选出越来越多具有潜在治疗作用的化合物,从而加快针对感音神经性听力损失(SNHL)的治疗方法的开发进程。尽管特定细胞类型的均质培养在当前研究中仍发挥着重要作用,但许多科学家现已转向依赖更为复杂的鼠类内耳器官型培养,也称为耳蜗组织块培养。内耳中有序细胞结构的保留有助于 原位 对耳蜗结构的各个组成部分进行评估,包括内毛细胞和外毛细胞、螺旋神经节神经元、神经突以及支持细胞。本文介绍了新生小鼠耳蜗组织块的制备、培养、处理及免疫染色方法。这些组织块的精细制备有助于识别导致感音神经性听力损失(SNHL)的机制,为听力研究领域提供了一种重要的研究工具。
感音神经性听力损失(SNHL)反映了内耳或上行听觉通路的损伤。尽管听力损失是人类最常见的感觉功能障碍1,但目前尚无治愈性疗法2。虽然人工耳蜗或听觉脑干植入装置能够为中重度至极重度SNHL患者恢复一定程度的听力,但这些设备所提供的听力体验仍与"自然"听力存在显著差异,尤其在噪声环境中理解言语或聆听音乐时更为明显。
虽然毛细胞变性长期以来一直被认为是创伤性听觉事件(例如暴露于强噪声)的主要后果,但越来越多的证据表明,将信息从毛细胞传递到听觉神经的突触对声创伤的易损性至少与毛细胞相当3,4,5,6。由于目前评估听力功能的金标准——人类听阈测定结果——无法预测内耳中特定的细胞损伤,因此需要更精细的工具以尽早发现细胞变性,并及时启动适当的治疗7。
有前景的听力损失药物治疗通常在同质细胞培养物上进行测试 体外,但此类系统无法准确模拟耳蜗的微环境。已知耳蜗细胞会分泌影响耳蜗内其他细胞类型的神经营养因子8,9,一个至关重要的 体内 耳蜗柯蒂氏器功能丧失时消失的过程10,11 或螺旋神经节神经元(SGNs)12 在单独培养或分析分子标志物时13然而, 体内 可能需要用于验证的研究 体外 数据以建立新的个性化听力损失治疗方法,致力于 "精准医学" 需要耗费大量资源和时间。这一点在考虑完成中耳或圆窗膜注射、听力测试以及随后的耳蜗铺片解剖所需付出的巨大努力时尤为突出。在耳蜗类器官培养中对有前景的化合物进行高效筛选 离体 被称为耳蜗外植体的培养方法提供了一种经济且可靠的替代方案14,15,16,17.
本文详细介绍了一种用于制备、维持和评估经处理的耳蜗组织外植体的实验方案。重点强调了该模型的具体应用,包括用于筛选潜在治疗化合物以及比较评价基因治疗中病毒载体的效果。 离体 外植体方法可使研究人员观察特定处理对不同细胞群体的影响 原位,有助于识别细胞类型特异性的机制,并进一步优化靶向治疗策略。
总体而言,该技术为研究耳蜗提供了一个模型 离体 同时保持耳蜗内共存的多种不同类型细胞之间至关重要的相互作用。
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本研究方案经马萨诸塞州眼耳医院机构动物护理和使用委员会(IACUC)批准。实验按照世界医学协会《赫尔辛基宣言》的伦理准则进行。
1. 解剖前准备
2. 小鼠耳蜗外植体解剖
3. 将标本转移至培养皿
4. 添加终末培养基和目标物质
注意:耳蜗外植体将在 10–16 小时后准备就绪,可供使用。
5. 免疫荧光——第1天
6. 免疫荧光 - 第2天
7. 共聚焦成像
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尽管许多实验方案聚焦于耳蜗柯蒂氏器的外植培养,本技术旨在保留整个耳蜗回旋的解剖结构,包括螺旋神经节神经元(SGNs)。这使得研究人员能够分析特定处理对SGNs的神经突起和胞体所产生的影响,而不仅限于柯蒂氏器。如本文所述,保留部分蜗轴的显微解剖操作相较于单独分离柯蒂氏器更具技术挑战性。然而,神经突及SGN区域至关重要,因为在最近两项采用相同方法的研究中发现,施加前庭神经鞘瘤分泌物(图1)和细胞外囊泡后,该区域出现了显著的病理改变19,20。此类变化若仅使用分离的柯蒂氏器外植体则无法被揭示。
可通过手动计数或自动方法(例如 ImageJ 插件 NeuronJ 中内置的方法)对内毛细胞和外毛细胞、支持细胞以及螺旋神经节神经元(SGN)中受损或表达 GFP 的细胞进行定量分析。在确认其与总细胞数具有相关性后,可...
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在进行涉及耳蜗组织外植体的实验之前,研究人员必须熟练掌握解剖技术。在学习曲线的初期阶段进行解剖时,毛细胞常常会受到损伤,其中对细胞完整性尤为不利的一个环节是撕除前庭膜,该步骤需要稳定的手法、合适的工具以及丰富的经验。为了节约时间和资源,应在解剖显微镜下进行视觉检查,并记录可能受损的区域。在初步实验中,相较于昂贵的一抗和二抗,使用鬼笔环肽等成本较低的试剂更为合适。轻微受损的外植体在某些实验中仍可作为对照使用(例如分析未受影响的切片区域),或用于测试新的抗体组合。
标本的转移也尤为重要,因为必须确保标本不会被上下颠倒放置"漂浮" 无包被盖玻片引导时,毛细胞常发生退化。将细胞置于盖玻片中央位置有利于后续所有移液操作。
在涉及新型化合物的阴性对照实验中(这些化合物显然必须可溶于培养基),重要的是应对外植体使用适当的溶剂对照,而不仅仅关注未经处理的外植体。例如,如果一种市售药物除活性成分外还含有柠檬酸钠,则应将柠檬酸钠添加到阴性对照组的耳蜗外植体中,因为柠檬酸钠本身可能产生影响。
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作者无任何利益冲突需要披露。
本工作获得了耳聋与其他沟通障碍国家研究所基金R01DC015824(K.M.S.)和T32DC00038(资助S.D.)、美国国防部基金W81XWH-15-1-0472(K.M.S.)、Bertarelli基金会(K.M.S.)、Nancy Sayles Day基金会(K.M.S.)以及Lauer耳鸣研究中心(K.M.S.)的支持。我们感谢Jessica E. Sagers,文学士对稿件提出的深刻意见。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 氨苄青霉素钠盐 | Invitrogen | 11593-027 | |
| 抗CtBP2抗体,小鼠(IgG1) | BD 转导实验室 | 612044 | |
| 兔抗 Myo7A 抗体 | Proteus Biosciences | 25-6790 | |
| 抗NF-H抗体,鸡源 | EMD Millipore | AB5539 | |
| 抗PSD95抗体,小鼠(IgG2a) | Antibodies Inc. | 75-028 | |
| 抗TuJ1抗体,小鼠 | BioLegend | 801202 | |
| Cell-Tak 细胞和组织粘附剂,5 mg | 康宁 | 354241 | |
| CELLSTAR 15 mL 离心管,锥形底,带刻度,无菌 | Greiner Bio-One | 188161 | |
| CELLSTAR 细胞培养皿,100 × 20 mm | Greiner Bio-One | 664160 | |
| CELLSTAR 细胞培养皿,35 × 10 mm,带4个内环 | Greiner Bio-One | 627170 | |
| CELLSTAR 细胞培养皿,60 × 15 mm | Greiner Bio-One | 628160 | |
| CELLSTAR 50 mL 离心管,锥形底,带刻度,无菌 | Greiner Bio-One | 227261 | |
| 透明指甲油 | 电子显微镜科学公司 | 72180 | |
| 透明壁玻璃底培养皿(玻璃直径 40 mm),PELCO®,套管/20,50 x 7 毫米 | Ted Pella 公司 | 14027-20 | |
| 盖玻片,圆形,玻璃,直径10 mm,厚度#1,0.13 - 0.16 mm | Ted Pella 公司 | 260368 | |
| DAPI(4',6-二脒基-2-苯基吲哚,盐酸盐) | 赛默飞世尔科技 | D1306 | |
| 蒸馏水,500 mL | 赛默飞世尔科技 | 15230-162 | |
| 高糖型 Dulbecco 改良 Eagle 培养基(DMEM),含丙酮酸钠,不含谷氨酰胺,500 mL | 赛默飞世尔科技 | 10313-039 | |
| Dumont #4 镊子 | Fine Science Tools | 11241-30 | |
| Dumont #55 镊子(Dumostar) | Fine Science Tools | 11295-51 | |
| 乙醇(EtOH),纯品,200 proof,无水 ≥99.5% | Sigma-Aldrich | 459836-1L | |
| 胎牛血清(FBS),经鉴定,符合美国农业部批准地区标准,500 mL | 赛默飞世尔科技 | 10437-028 | 分装至50 mL离心管中,于-20℃保存°C 冷冻室 |
| 山羊抗鸡-647 二抗 | 赛默飞世尔科技 | A-21469 | |
| 山羊抗小鼠(IgG)-568 二抗 | 赛默飞世尔科技 | A-11004 | |
| 山羊抗小鼠(IgG1)-568 二抗 | 赛默飞世尔科技 | A-21124 | |
| 山羊抗小鼠(IgG2a)-488 二抗 | 赛默飞世尔科技 | A-21131 | |
| 山羊抗兔-488 二抗 | 赛默飞世尔科技 | R37116 | |
| H2O,无菌,EmbryoMax 超纯水,500 mL | EMD Millipore | TMS-006-B | |
| Hank's 平衡盐溶液(HBSS),含钙、含镁,无酚红,500 mL | 赛默飞世尔科技 | 14025-092 | |
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| 显微(解剖)刀 – 30度角° | 精细科学工具 | 10056-12 | |
| 显微镜载玻片,VistaVision,彩色编码,75 x 25 mm(3 x 1)"),1 毫米厚,白色,72 片装 | VWR | 16004-382 | |
| N-2 补充剂(100 倍浓缩液),5 mL | 赛默飞世尔科技 | 17502-048 | |
| NaHCO₃37.5% 碳酸氢钠溶液,100 mL | 赛默飞世尔科技 | 25080-094 | |
| NaOH,氢氧化钠溶液,1 L | 赛默飞世尔科技 | SS266-1 | |
| 正常马血清(NHS) | Invitrogen | 16050130 | |
| 手术剪的使用 | Roboz外科器械公司 | RS-6806 | |
| 多聚甲醛(PFA),试剂级,结晶状 | Sigma-Aldrich | P6148 | 使用前:根据在线可获取的方案建立标准操作规程 |
| PBS,pH 7.4,500 mL | 赛默飞世尔科技 | 10010-023 | 使用前需高压灭菌 |
| 鬼笔环肽,Alexa Fluor 568 | 赛默飞世尔科技 | A12380 | |
| 非无菌制备垫 | Medline | 05136CS | |
| 安全锁微型离心管,聚丙烯材质,0.5 mL | Eppendorf | 022363719 | 使用前高压灭菌 |
| 安全锁微型离心管,聚丙烯材质,1.5 mL | Eppendorf | 022363204 | 使用前高压灭菌 |
| 手术刀片 - #15 | 精细科学工具 | 10015-00 | |
| 手术刀柄 - #4 | Fine Science Tools | 10004-13 | |
| Stemi 2000-C 体视显微镜 | Zeiss | 000000-1106-133 | |
| TCS SP5 共聚焦显微镜 | Leica | N/A | |
| Triton-X(非离子型表面活性剂) | Integra | T756.30.30 | |
| 荧光防淬灭封片剂 VectaShield | Vector Laboratories, Inc. | H-1000 | |
| 拉链袋,可重复封口,4 x 6英寸 - 厚度2 mm | Zipline | 0609132541599 |
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