本方案概述了从本地获取的猪眼分离和培养原代视网膜色素上皮(RPE)细胞的步骤。这些细胞可作为干细胞的高质量替代物,适用于 体外 视网膜研究
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本方案概述了从本地获取的猪眼分离和培养原代视网膜色素上皮(RPE)细胞的步骤。这些细胞可作为干细胞的高质量替代物,适用于 体外 视网膜研究
视网膜色素上皮(RPE)是外层视网膜中支持光感受器的关键单层细胞。RPE变性常见于以进行性视力丧失为特征的疾病中,例如年龄相关性黄斑变性(AMD)。针对AMD的研究通常依赖人源供体眼球或诱导性多能干细胞(iPSCs)来获取RPE细胞。然而,这些RPE来源需要较长的分化周期,并且在培养过程中需要较高的专业技术水平。此外,一些研究机构,尤其是位于农村地区的机构,难以便捷获取供体眼球。尽管目前已有一种商业化的永生化RPE细胞系(ARPE-19)可用,但它缺乏某些关键特性 体内 RPE 特征在许多眼科研究出版物中尚未被广泛接受。迫切需要从更易获得且成本较低的来源获取具有代表性的原代 RPE 细胞。本方案详细阐述了从猪眼死后获取的原代 RPE 细胞的分离与传代培养方法,猪眼可从本地商业或学术供应商处获得。该方案仅需组织培养实验室中常见的材料。所得细胞是一种原代、已分化且成本较低的替代方案,可用于替代 iPSCs、人供体眼球以及 ARPE-19 细胞。
视网膜色素上皮(RPE)是位于外层视网膜的一层单层细胞 Bruch膜与光感受器之间1视网膜色素上皮细胞通过紧密连接蛋白(如闭锁小带蛋白-1,ZO-1)相互连接,并具有色素沉着和六边形形态的典型表型特征。2,3这些细胞参与构成血-视网膜屏障,从而支持光感受器的健康并维持视网膜稳态4,5此外,视网膜色素上皮(RPE)细胞通过吸收光线并为光感受器循环利用关键组分,在视觉过程中发挥至关重要的作用6例如,RPE65是一种在RPE细胞中高表达的蛋白质,可将全反式视黄酯转化为11-顺式视黄醇7,8鉴于视网膜色素上皮(RPE)细胞具有多种功能,其功能障碍与多种疾病相关,包括年龄相关性黄斑变性和糖尿病视网膜病变9,10为了增进对视网膜病变的理解并开发新的治疗方法, 体外 视网膜模型常被使用。
为了构建健康或病变视网膜的代表性模型,必须使用具有模拟功能的视网膜色素上皮(RPE)细胞类型。 commercially available ARPE-19细胞系缺乏天然表型(如色素沉着),而诱导多能干细胞(iPSCs)的分化可能需要数月时间11,12,13。尽管人源供体眼球可能是理想选择,但大多数研究实验室往往难以获得。
在此,我们设计了一种利用猪眼获取原代视网膜色素上皮(RPE)细胞的方法,猪眼在许多方面与人眼具有相似性14。这些原代猪RPE细胞已被用于多种视网膜模型研究15,16。这些细胞不仅成本较低,而且相较于诱导多能干细胞(iPSCs)或供体眼睛,获取所需时间更短。此外,它们表现出天然的特征,如色素沉着和微绒毛。尽管已有类似的猪RPE细胞提取方案报道17,18,19,但本方法更为简便且步骤详尽,进一步验证了酶解离技术,并采用了大多数细胞培养实验室常见的实验材料。
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本实验所用眼球来自当地经美国农业部(USDA)检查的屠宰场的动物尸体,实验过程中不涉及活体动物操作。动物被处死后约2小时进行眼球摘除。由于组织可能开始降解,因此在运输过程中需保持眼球低温以防止进一步腐败。在本操作中,眼球摘除后立即放入冰箱冷藏。随后,将装有眼球的袋子置于一个1000 mL聚丙烯烧杯内,并将其放入8 L的保温箱中,周围用冰块包围。注意切勿将眼球直接接触冰块。当眼球运抵实验室后,应在生物安全柜内立即进行视网膜色素上皮(RPE)细胞的分离。此过程必须在3至5小时内完成。本方案已针对处理10只眼球的情况进行了优化。
1. 准备DNase储存液分装
注意:建议在进行分离之前完成此步骤。
2. 设置解剖区域
3. 外部组织去除
注意:眼组织外部处理可在生物安全柜外进行。切割前应检查眼球,确保巩膜未被刺穿、瞳孔无浑浊且视神经存在。不符合上述标准的眼球应予以弃用。
4. 眼球解剖
5. 视网膜神经层的去除与视网膜色素上皮细胞的分离
注意:以下步骤分阶段操作更为简便。在此设置中,每次对一批样品(通常为3个眼杯)进行处理。对于步骤5.1-5.7,应先对整批样品完成每一个步骤,再进入下一步。
6. 视网膜色素上皮细胞的收集
7. 准备DNase工作液
8. RPE 细胞接种
9. 原代猪RPE细胞培养
10. RPE 细胞验证
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通过该方法,成功地从猪眼球中分离出原代视网膜色素上皮(RPE)细胞。图1A展示了分离后第3天的RPE细胞,具有典型的色素沉着特征。经过1周的培养,细胞完全汇合,形成健康的单层结构(图1B)。随后将细胞转移至细胞培养小室,在其中细胞保持了其色素沉着和形态特征(图1C),进一步证明了该分离方法的有效性。那些未表现出上述特征、反而呈现形态变异和过度色素沉着的培养物(图1D)被认为可能存在细胞污染,未用于后续实验。本研究中分离的RPE细胞表达RPE65蛋白,该蛋白在RPE细胞中高表达(图2)。RPE65表达水平较低的区域可能是由于色素遮蔽了荧光信号所致,因为这些区域对应于色素更密集的细胞(图2A)。分离得到的RPE细胞还表达另一种特征性蛋白——血管内皮生长因子(VEGF)。培养10天后,VE...
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本方案描述了如何从猪眼分离视网膜色素上皮(RPE)细胞。分离后7天内可观察到细胞色素沉着及鹅卵石样形态(图1B)。此外,经时跨上皮电阻(TEER)数据表明形成了紧密连接22,并形成了健康的单层细胞(图5)。这些结果表明,采用该方法分离的RPE细胞与人类RPE细胞相似,可用于视网膜细胞培养模型研究。
本研究中使用的眼球取自当地肉铺的动物宰杀后,也可从其他来源获得,例如使用猪源性产品的合作学术机构 。动物死亡后应尽快开始实验操作,并在操作前保持眼球处于低温状态。在分离过程中,关键是要在胰蛋白酶消化后的吹打步骤之前避免破坏视网膜色素上皮(RPE)。在剥离神经视网膜时尤其需要格外小心,若操作不慎,可能用镊子夹住布鲁赫膜1,导致其他细胞类型混入溶液中。
尽管该实验步骤已针对我们的实验条件进行了优化,但方法学上仍可进...
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作者感谢 Farhad Farjood 在猪 RPE 细胞培养与分离方面的帮助,以及 Thomas Harris 在扫描电镜(SEM)方面的协助。作者感谢犹他州立大学显微技术核心设施在 SEM 分析方面提供的支持。该设施拥有一台通过美国国家科学基金会重大研究仪器项目资助(CMMI-1337932)购置的扫描电子显微镜。本研究的资金由美国国立卫生研究院资助项目 1R15EY028732(Vargis)和 BrightFocus 基金会资助项目 M2019109(Vargis)提供。额外资金由犹他州立大学研究办公室提供的本科生研究与创造性活动机会资助项目(Weatherston)以及犹他州立大学阿尔茨海默病与痴呆研究中心提供的种子基金(Vargis)提供。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 6 孔玻璃底培养板,每孔含 14 mm 直径、#1 盖玻片 | Cellvis | P06-14-1-N | |
| 抗生素-抗真菌素(100倍浓缩液) | Gibco | 15240062 | |
| 生物安全柜 | |||
| 氯化钙,干燥,粉末,97% | Alfa Aesar | L13191.30 | |
| 细胞筛 | Fisher Scientific | 22-363-548 | 每眼一个 |
| 离心 | |||
| 离心管,15 mL | Fisher Scientific | 05-539-12 | |
| 8升冷藏箱 | 冰屋 | 32529 | |
| 康宁 Transwell 多孔板,带可渗透聚酯膜插件 | Fisher Scientific | 07-200-154 | 培养插件 |
| 耐切割手套 | Dowellife | 712971375857 | |
| Cytiva HyClone Dulbecco 磷酸盐缓冲液,溶液 | Fisher Scientific | SH3026401 | 仅用于免疫细胞化学稀释 |
| 去离子水 | |||
| DMEM,1×,含4.5 g/L葡萄糖,L-谷氨酰胺 & 丙酮酸钠 | 康宁 | 10-013-CV | |
| 牛胰腺来源的DNase I | Sigma Aldrich | DN25 | |
| DPBS/改良型 - 无钙 - 无镁 | Cytiva | SH3002B.02 | 4 ℃ 保存 °C |
| ELISA试剂盒,Q-Plex 人血管生成(9重) | 美国犹他州洛根市 Quansys Biosciences 公司 | ||
| ENDOHM 6 TEER 检测仪 | World Precision Instruments | ||
| 胎牛血清(FBS) | Avantor | 232B20 | |
| Fisher BioReagents 牛血清白蛋白(BSA)无DNase和无蛋白酶粉末 | Fisher Scientific | BP9706100 | |
| 手电筒 | |||
| 甲醛,ACS 级,36.5%(w/w)至 38.0%(w/w),LabChem | Fisher Scientific | LC146501 | |
| 纱布海绵 | Fisher Scientific | 22-415-504 | 每眼一个 |
| 山羊抗小鼠 IgG(H+L)高交叉吸附二抗,Alexa Fluor Plus 647,Invitrogen | 赛默飞世尔科技 | A32728 | RPE65 二抗 |
| 冰 | 首选压碎 | ||
| 倒置相差显微镜 | |||
| Invitrogen NucBlue Live ReadyProbes 试剂(Hoechst 33342) | Fisher Scientific | R37605 | |
| 虹膜精细尖头剪,标准级,弯型,4.5" | 科尔-帕尔默 | EW-10818-05 | |
| 虹膜剪,11 cm,直型,碳化钨 | Fisher Scientific | 50-822-379 | |
| LSM-710 共聚焦显微镜 | 蔡司 | ||
| 培养皿,100 mm × 20 mm | 康宁 | 430167 | 每2-3只眼一个,另备一个用于解剖台面/废弃物处理 |
| 聚维酮碘溶液,10% | 等同 | 49035-050-34 | |
| RPE65 单克隆抗体 (401.8B11.3D9), Invitrogen | 赛默飞世尔科技 | MA116578 | RPE65 一抗 |
| 10号手术刀片 | Fisher Scientific | 22-079-683 | |
| 3号手术刀柄 | Fisher Scientific | 50-118-4164 | |
| 手术巾,18 x 26" | Fisher Scientific | 50-209-1792 | |
| 组织培养箱 | 37 °C,5% CO2,95% 湿度 | ||
| 6 孔组织培养板 | VWR | 10062-892 | 一个用于冲洗眼睛,一个用于接种 |
| 三口聚丙烯烧杯,1000 mL | Fisher Scientific | 14-955-111F | |
| Triton X-100 | Sigma Aldrich | T8787 | |
| 0.25% 胰蛋白酶,2.21 mM EDTA 的 HBSS 溶液;不含 Ca、Mg 和碳酸氢钠 | 康宁 | 25053Cl | |
| 镊子式 20A | Fisher Scientific | 17-467-231 | |
| 镊子式 2A | Fisher Scientific | 50-238-47 | 用于去除神经视网膜 |
| 镊子式 5-SA-PI | Fisher Scientific | 17-467-168 | |
| 负压吸引系统 | |||
| 37℃水浴 °C | |||
| ZO-1 单克隆抗体(ZO1-1A12),FITC,Invitrogen | Fisher Scientific | 33-911-1 | ZO-1 偶联一抗 |
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