本文描述了一种从小鼠眼球中逐步分离视网膜色素上皮(RPE)细胞的简化方案。该方案包括小鼠眼球的摘除与解剖,随后进行RPE细胞的分离、接种与培养。
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本文描述了一种从小鼠眼球中逐步分离视网膜色素上皮(RPE)细胞的简化方案。该方案包括小鼠眼球的摘除与解剖,随后进行RPE细胞的分离、接种与培养。
视网膜色素上皮(RPE)层位于光感受器后方,具有复杂的代谢系统,在维持光感受器功能方面发挥多种关键作用。因此,RPE的结构与功能对于维持正常视觉至关重要。本文介绍了一种已建立的小鼠原代RPE细胞分离方案。RPE分离是研究不同小鼠眼病模型中RPE病理机制的重要工具。此外,RPE分离有助于比较来自野生型与基因修饰小鼠的原代RPE细胞,并可用于测试药物,从而加速视觉障碍治疗策略的开发。本文提供了一步一步的RPE分离操作流程,整个过程从眼球摘除到细胞接种约需4小时。接种后5–7天内不应更换培养基,以确保分离细胞在无干扰条件下生长。随后对细胞的形态、色素沉积及特异性标志物进行表征分析 视网膜色素上皮,原代细胞分离,小鼠模型,眼部疾病,细胞培养,光感受器,代谢功能,分子机制,药物筛选,细胞表征 通过 免疫荧光。细胞最多可传代三到四次。
视网膜色素上皮(RPE)细胞位于脉络膜与神经视网膜之间,形成一层简单的立方形细胞单层,位于光感受器(PR)细胞后方1视网膜色素上皮(RPE)在维持光感受器细胞的健康环境中起着关键作用,主要通过减少活性氧(ROS)的过度积累及其引发的氧化损伤来实现。1. 视网膜色素上皮细胞(RPE)负责多种功能,包括视黄类物质的转化与储存、散射光的吸收、液体和离子的转运,以及对脱落的光感受器外节膜进行吞噬。2,3视网膜色素上皮细胞(RPE)的形态或功能改变可损害其正常功能,进而导致视网膜病变,这是多种眼病共有的特征4许多眼部疾病与视网膜色素上皮(RPE)细胞的形态和功能改变有关,包括一些遗传性疾病,如视网膜色素变性、Leber先天性黑蒙和白化病4,5,6以及与年龄相关的眼部疾病,如糖尿病视网膜病变(DR)和年龄相关性黄斑变性(AMD)7,8人类细胞是最理想的,因此在形成视网膜色素上皮(RPE)单层细胞时,使用原代人RPE细胞研究RPE相关疾病最为理想。然而,由于大多数此类疾病会导致患者发病,可用于研究的人体供体极为有限,加之伦理问题的限制9,但不一定影响死亡率10从而避免了原代人视网膜色素上皮(RPE)细胞分离的困难,使得利用非人类动物供体培养RPE细胞成为更可取的替代方案。啮齿类动物,尤其是小鼠,由于在这些物种中转基因技术已得到更广泛的发展,因此被认为是研究多种眼病的理想模型。11尽管使用原代培养的视网膜色素上皮(RPE)细胞具有诸多优势,但长期维持细胞增殖、保存及重复使用仍存在困难。本方案的主要局限性在于小鼠的年龄:用于RPE细胞分离的小鼠必须处于非常年轻的阶段(最佳年龄为18至21日龄),因为从成年小鼠中培养RPE细胞较为困难。11,12,13RPE细胞可从任意年龄的小鼠眼球中分离,但仅在年轻小鼠(18至21日龄)中成功实现最多四次细胞传代。通过使用C57BL/6小鼠以及RPE细胞中缺失N-甲基-D-天冬氨酸受体(NMDARs)的转基因小鼠进行视网膜色素上皮(RPE)细胞的分离,以研究同型半胱氨酸水平升高对年龄相关性黄斑变性(AMD)发生与进展的影响。14此外,分离的原代RPE细胞通过抑制RPE细胞上的NMDARs,有助于提出针对年龄相关性黄斑变性(AMD)的治疗靶点。14有一些NMDAR阻断剂已获得美国食品药品监督管理局(FDA)批准,目前用于治疗与阿尔茨海默病(AD)相关的中重度认知障碍(痴呆),例如美金刚(memantine)16,这可能是年龄相关性黄斑变性(AMD)的一个潜在治疗靶点14此外,采用高同型半胱氨酸水平的遗传修饰小鼠(CBS)分离出原代小鼠视网膜色素上皮(RPE)细胞,用于检测炎症标志物,并探讨炎症反应的潜在诱导作用,作为同型半胱氨酸引发年龄相关性黄斑变性(AMD)和阿尔茨海默病(AD)特征的潜在机制16,17.
本方案用于从野生型 C57BL/6 小鼠及本实验室构建的转基因小鼠中分离视网膜色素上皮(RPE)细胞,系对其他已发表的分离方案13,18,19 的简化改进,旨在建立一种简便且可靠的实验流程。本方案对小鼠性别无特殊要求。尽管小鼠年龄对分离过程至关重要,但本研究中使用了幼龄小鼠(18–21 日龄)以及任意年龄的成年小鼠(最长至 12 个月)进行 RPE 细胞的分离。然而,我们观察到,从幼龄小鼠分离的 RPE 细胞存活时间更长,可传代至四次;而从成年小鼠分离的 RPE 细胞通常仅能传代一至两次,之后其生长速度减缓,细胞形态变为更细长的纤维细胞样。此外,还观察到细胞色素沉着减少、对培养皿的黏附能力下降,最终导致细胞脱落。
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动物使用遵循奥克兰大学IACUC动物实验方案编号21063以及眼科与视觉研究中动物使用ARVO声明的指导原则。
1. 溶液配制
2. 去核
3. 解剖
4. 离心
5. 细胞培养
6. 传代
7. 免疫荧光
注意:免疫荧光染色按照先前发表的方法8,14,15,16,17,18进行,以染色并验证视网膜色素上皮(RPE)的特异性。原代RPE细胞的染色通常在P1和P2代进行。此处简要概述免疫荧光实验方案。
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验证分离的视网膜色素上皮细胞的特异性、纯度及屏障功能/形成
分离的细胞在光学显微镜下进行观察,以验证其活力、形态和色素沉着情况。P0 和 P1 代细胞的图像图 1A,B)并在 P0 和 P4 时采集图像(图1C,D)以显示细胞在传代过程中形态、大小和色素的变化,直至第四代(黑箭头指向P4代中分离出的RPE细胞)。使用RPE65蛋白抗体以验证分离细胞的身份。对分离的细胞进行免疫荧光染色,采用抗RPE65抗体孵育后,通过荧光显微镜观察(图1E,F:低倍镜下,以及 图 1G,H:高倍放大,显示呈绿色阳性染色的视网膜色素上皮(RPE)细胞以及蓝色的细胞核标记物DAPI。RPE65是一种在视网膜色素上皮中表达的异构水解酶,对视杆细胞和视锥细胞介导视觉所必需的视觉色素的再生至关重要21 .为了验证分离的屏障功能
细胞中细胞骨架蛋白F-actin和紧密连接蛋白ZO...
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本方案是一种已报道、经修改并简化的从小鼠眼球中分离视网膜色素上皮(RPE)细胞的详细操作流程。该方案包括小鼠眼球摘除、解剖、细胞收集、接种、培养以及从小鼠眼球中分离出的RPE细胞的鉴定。
成功的视网膜色素上皮(RPE)细胞分离存在一些限制因素和关键步骤,例如小鼠的年龄、解剖眼的数量、组织培养皿或培养板的尺寸,以及接种后在储存和传代过程中的注意事项。为了能够将分离的细胞传代三到四次,最佳的小鼠年龄为18至21天。为了获得足够数量且能够生长和增殖的分离细胞,单次分离至少需要两个眼球。分离所得的细胞数量与解剖的眼球数量成正比(约每眼220,000个细胞)。建议使用无菌的100 mm培养皿或培养瓶,以便在早期传代(P0)时获得较多细胞。接种后,至少5天内不应移动培养板或将培养板从培养箱中取出,也不应更换培养基。 此外,该技术的另一个局限性在于分离细胞的保存和传代。细胞不能冷冻保存后再复苏使用,且最多只能传代三到四次。传代超过第4代后,细胞开始改变其大小和形态,变得细长(呈纺锤形),同时细胞色素明显减少(图1D)。
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作者声明不存在与本文内容相关的利益冲突。
本工作由国家眼科研究所(NEI)及国家眼科研究所(NEI)基金R01 EY029751-04资助。我们感谢Pamela Martin博士在RPE分离初期阶段提供的帮助。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 烧杯:100 mL | KIMAX | 14000 | |
| 溶组织梭菌胶原酶 | Sigma-Aldrich | C7657-25MG | 用于工作酶A |
| 一次性刻度移液管:3.2 mL,无菌 | 13-711-20 | ||
| DMEM/F12 | gibco | 11330 | 用于RPE细胞培养的培养基 |
| 胎牛血清(FBS) | gibco | 26140079 | 用于完全RPE细胞培养基 |
| 庆大霉素试剂溶液 | gibco | 15750-060 | 用于完全RPE细胞培养基 |
| Hanks' 平衡盐溶液(HBSS) | Thermo Scientific | 88284 | 用于工作酶(A&B) |
| Heracell VISO 160i CO2 培养箱 | Thermo Scientific | 50144906 | |
| 牛睾丸透明质酸酶 | Sigma-Aldrich | H3506-500MG | 用于工作酶A |
| Kimwipes 擦拭纸 | Kimberly-Clark | 34155 | |
| 带针鲁尔锁注射器,21 G × 1 1/2 英寸,无菌,一次性使用,3 mL | B-D | 309577 | |
| 微量离心管:2 mL | Grainger | 11L819 | |
| 小鼠单克隆抗RPE65抗体 | Abcam, Cambridge, MA, USA | ab78036 | 用于免疫荧光染色 |
| 青霉素-链霉素(Pen Strep) | gibco | 15140-122 | 用于完全RPE细胞培养基 |
| 正向作用镊子,型号5/45 | Dumont | 72703-DZ | |
| 标准直头虹膜剪,11.5 cm | GARANA INDUSTRIES | 2595 | |
| Sorvall St8 离心机 | ThermoScientific | 75007200 | |
| Stemi 305 体视显微镜 | Zeiss | n/a | |
| 手术刀片,#11,不锈钢 | Bard-Parker | 371211 | |
| 悬浮培养皿,60 mm × 15 mm 型 | Corning | 430589 | |
| 组织培养皿:100 mm × 20 mm 型 | Corning | 353003 | |
| Tornado 管:15 mL | Midsci | C15B | |
| Tornado 管:50 mL | Midsci | C50R | |
| 胰蛋白酶EDTA(1×)0.25% | gibco | 2186962 | 用于工作酶B |
| 镊子5MS,8.2 cm,直头,尖端0.09×0.05 mm | Dumont | 501764 | |
| 正向作用弹簧镊,型号5,生物用,Dumostar,抛光表面,全长110 mm | Electron Microscopy Sciences Dumont | 50-241-57 | |
| 中等吸水垫:23" × 36" | McKesson | 4033 | |
| Vannas 弹簧剪,2.5 mm 刃口 | FST | 15000-08 | |
| 蔡司AxioImager Z2 显微镜 | Zeiss | n/a | |
| 蔡司Zen Blue 2.6 软件 | Zeiss | n/a |
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An erratum was issued for: Isolation of Primary Mouse Retinal Pigmented Epithelium Cells. The Discussion and References sections were updated.
The third paragraph of the Discussion section was updated from:
This protocol is different from other valuable and reliable published protocols for primary mouse RPE isolation13,19,20 in that it is simplified with a few steps that are easy to follow. RPE cells are able to be identified by their morphology, pigmentation, and specific RPE markers such as RPE654,5,21. Validation of the purity and contamination of Müller cells was achieved by staining isolated cells with a specific cell marker for Müller cells (vimentin)22. Many techniques have been used to evaluate the integrity of the blood-retinal barrier (BRB) in vitro, such as electron microscope (EM) examination, assessment of tight junction proteins (TJPs), FITIC dextran leakage assay, and transepithelial electrical resistance (TER) measurement that evaluates the physiological function of RPE as a monolayer8,23. RPE cells play an important role in maintaining the outer BRB, and to validate this function, we evaluated tight junction proteins (TJPs) such as Zona ocludin-1 (ZO-1) and cytoskeletal proteins like F-actin as previously published8. TJPs evaluation is a more convenient method for the evaluation of BRB integrity and barrier function which doesn't require expensive equipment that may not be available in all research labs, as opposed to EM evaluation or TER.
to:
This protocol is different from other valuable and reliable published protocols for primary mouse RPE isolation13,19,20,24 in that it is simplified with a few steps that are easy to follow. RPE cells are able to be identified by their morphology, pigmentation, and specific RPE markers such as RPE654,5,21. Validation of the purity and contamination of Müller cells was achieved by staining isolated cells with a specific cell marker for Müller cells (vimentin)22. Many techniques have been used to evaluate the integrity of the blood-retinal barrier (BRB) in vitro, such as electron microscope (EM) examination, assessment of tight junction proteins (TJPs), FITIC dextran leakage assay, and transepithelial electrical resistance (TER) measurement that evaluates the physiological function of RPE as a monolayer8,23. RPE cells play an important role in maintaining the outer BRB, and to validate this function, we evaluated tight junction proteins (TJPs) such as Zona ocludin-1 (ZO-1) and cytoskeletal proteins like F-actin as previously published8. TJPs evaluation is a more convenient method for the evaluation of BRB integrity and barrier function which doesn't require expensive equipment that may not be available in all research labs, as opposed to EM evaluation or TER.
In the References section, a 24th reference was added: