Nationale Disease Research Interchange (NDRI, Philadelphia, PA) geliefert Zustimmung post-mortem gesunden und diabetischen menschlichen Augen und Augenhornhaut. NDRI des menschlichen Gewebes Sammlung Protokoll wird durch den Führungsausschuss und nach National Institutes of Health Aufsicht genehmigt. Diese Forschung wurde im Rahmen der genehmigten Cedars-Sinai Medical Center Institutional Review Board (IRB) befreit Protokoll EX-1055 durchgeführt. Collaborating Hornhautchirurgen, Drs. E. Maguen und Y. Rabinowitz, geliefert Verwerfungs korneoskleralen Felgen für die Isolierung von Stammzell-angereichertem Hornhautepithels Kulturen. Diese Forschung wurde im Rahmen der genehmigten IRB-Protokoll Pro00019393 durchgeführt.
1. Die menschliche Hornhautorgankultur
Hinweis: Normal und diabetischer Cornea oder ganze Augen werden in gekühlten Cornea - Speichermedium erhalten (zB Optisol GS) innerhalb von 48 Stunden nach dem Tod von der nationalen Anbieter NDRI.
- Entfernen Sie die Cornea aus Containerlager mit einer Pinzette und waschen Sie sie zweimal in das Antibiotikum-Antimykotikum (ABAM) Mischung. Bei ganzen Augen, schneiden Sie die Cornea aus den Kugeln mit einer gebogenen Schere. Lassen Sie mindestens 5 mm konjunktivaler Felge und auch die Cornea in ABAM waschen.
- Bereiten Sie die Mischung in der Hornhaut Konkavität angeordnet werden. Es besteht aus serumfreiem essentiellem Minimalmedium (MEM), enthaltend ABAM, 1 mg / ml Kalbshaut-Kollagen (aus einer Stammlösung von 10 mg / ml in 0,1 N Essigsäure hergestellt), 1% Agar, und Insulin-Transferrin-Selenit Ergänzung 7.
- Mikrowellen diese Mischung für die Sterilisation und Agar Auflösung zum Sieden. Es kann bis zu 1 Minute dauern, alles zu lösen. Lassen Sie die Rohrkappe teilweise offen, weil die Mischung leicht überläuft, wenn es kocht. Aus diesem Grund können mehrere siedendem Zyklen benötigt werden, die jeweils für 10-15 sec. Abkühlen der Mischung auf 37-39 ° C.
- Legen Sie die Cornea epithelialen Seite nach unten in sterile 60-mm-Schalen. Füllen Sie die Hornhaut Höhlung mit etwa 0,5 ml der Mischung in 1.2 beschrieben. DasMischung verfestigt sich auf die Hornhaut innerhalb von 2 min.
- Legen Sie die Cornea - Agar - Seite nach unten in sterile 60-mm - Schalen und fügen Sie den vollständigen Medium , das MEM mit ABAM und Insulin-Transferrin-Selenit Ergänzung 7 (37 ° C) zu halten sein Niveau in etwa auf dem Limbus für Luft-Flüssigkeit - Grenzfläche Kultur. Das Medium Volumen 7-8 ml pro Schale.
- Die Schalen werden mit den Hornhäuten in einem 5% CO 2 Inkubator mit einer Wasserwanne befeuchtete (diese Weise Feuchtigkeit auf oder über 95% gehalten) bei 35 ° C (normale Hornhauttemperatur). 100 l Medium (zwei Tropfen) täglich auf dem Epithel der Hornhaut zu befeuchten.
- Überwachen Sie die Hornhautmorphologie und die epitheliale die Lebensfähigkeit der Zellen mikroskopisch unter Durchlicht ein Standardmikroskop mit einem 4X-Objektiven verwendet. Tun Sie dies einmal pro Tag.
- Ändern Sie das Medium alle drei Tage. Die Cornea kann für mindestens 3 Wochen kultiviert werden. Für die Gentherapie Experimente, Kultur die Hornhäute für 3-5 Tage, dann TRANSDUCe mit Genen von Interesse (4,1-4,4), lassen für weitere 3-5 Tage auf dem Transgen und unterliegt dem Protokoll Wundheilung abhängig (2,1-2,4).
2. Epithelial Wundheilung
Anmerkung: In den diabetischen Cornea, die epitheliale Debridement durch mechanisches Abkratzen nicht möglich ist, da die zerbrechliche Epithelbasalmembran in dem Prozess abgetrennt wird, das nicht in den normalen Cornea geschieht. Somit sind die normalen und diabetischen Cornea unter ähnlichen Bedingungen der Wundheilung zu halten, chemische Entfernung des Epithels mit n-Heptanol 19 verwendet. Dieses Verfahren entfernt das Epithel, aber hinterlässt eine intakte Basalmembran in den normalen und diabetischen Augenhornhaut.
- Zentrale epithelialen debridement 20, legen Sie einen 5 mm Filterpapierscheibe in n-Heptanol auf der zentralen Hornhautvorderfläche 75 Sekunden lang getränkt auszuführen.
- Entfernen Sie den Filter und waschen Sie die Cornea in voller Medium. Füllen Sie die Vertiefung mit 0,5 ml Agar-KollagenMischung und Kultur wie in 1.4. Nach Debridement sterben die Epithelzellen in der Regel und abzustreifen Zurücklassung mikroskopisch intakten Basalmembran 7.
- Verwenden Sie 8,5 mm Scheiben größeren epitheliale Wunden in den Experimenten zu schaffen, mit nur Limbus Gentherapie. Dadurch wird die Einbindung der Limbus-Stammzellen in den Heilungsprozess zu gewährleisten.
- Überwachen Sie die Hornhautheilung mikroskopisch. Machen Sie Fotos mit 4x und 10x täglich, bis der Epitheldefekt vollständig geheilt ist. Der Heilungsprozess kann von 2 bis 15 Tage dauern, je nach Zustand (normal oder Diabetiker) und Wundgröße.
Hinweis: Während des Heilungsprozesses, schwarze Spinne-ähnliche Zellen werden am oberen Brennebene beobachtet. Diese Zellen sind apoptotische Stromatumoren Keratozyten , die nach der epithelialen Entfernung 4 starben. Die Heilung wird bestimmt , vollständig zu sein , wenn diese toten Zellen überwuchert von der Heilung Epithel sind und nicht mehr sichtbar sind (Abbildung 2, Einschub). - Nach der HeilungAbschluss, schneiden Sie die Cornea in der Hälfte, betten sie in OCT - Verbindung und Verfahren zur indirekten Immun auf Cryostatschnitten oder für Western - Blots 16,21.
3. Isolierung von Limbale Zellen und Pflege von Stammzell-angereichertem Kulturen
Hinweis: Bereiten Sie den primären Limbus epithelialen Stammzellen (LESC) angereicherter Kulturen von den korneoskleralen Felgen. Die Felgen kommen von gesunden Spendern und verworfen nach Hornhauttransplantationen aus der Zusammenarbeit Chirurgen in der Standard - Cornea - Speichermedium (zB Optisol) empfangen werden. Ansonsten können die LESC angereicherten Kulturen von den Felgen von normalen und diabetischen ganze Hornhaut exzidiert erhalten werden oder Globen von NDRI in der Hornhautspeichermedium empfangen wird.
- Wenn die ganze Hornhaut oder Kugeln verwendet werden, zuerst die Limbus-Bereiche zu isolieren. Um dies zu tun, legen Sie die Hornhaut auf einer sterilen Plastikschale mit epithelialen Seite nach oben und entfernen Sie den zentralen Bereich mit einem 9-mm Trephine (Kreishornhautmesser).Entsorgen Sie diesen zentralen Teil. Dann auszuschneiden die Limbuszone einen 13 mm trephine verwenden und den äußeren konjunktivaler Teil verwerfen. Zur Isolierung Zellen verwenden, um die Bagel-like Limbus Felge. Vor der Zellisolierung, entfernen Sie die Endothelzellen und anhaftende Reste der Iris von der Innenseite der Hornhaut gegenüber der Oberfläche Epithel mit einem sterilen Wattestäbchen.
- Isolieren Limbus Zellschichten mit Dispase Behandlung. Inkubieren jeder korneoskleralen Felge mit 2,4 U / ml Dispase II in 1,5 ml Keratinozyten serumfreiem Medium (KSFM) mit 10% fötalem Rinderserum (FBS) bei 37 ° C für 2 Stunden 22 ergänzt.
- Sanft Leichtigkeit der Felge unter einem Sezieren Stereomikroskop mit einer Pinzette die Limbus-epithelialen Zellschicht ab und die Zellen in 1 ml 0,25% Trypsin distanziere - 0,02% EDTA-Lösung für 30 Minuten bei Raumtemperatur.
- Waschen Sie die Zellen in 10 ml Medium (zB Epilife) und pelletieren sie bei 300 xg in einer Tischzentrifuge für 5 min bei Raumtemperatur.
- resuspendieren the Zellen in Kulturmedium: Medium mit N2, B27 und menschliches Wachstums Keratinozyten Ergänzungen und 10 ng / ml epidermaler Wachstumsfaktor (EGF).
- Samen der Zellen bei 3.000-5.000 Zellen / ml in Fläschchen oder 60 mm - Schalen überzogen mit einem Gemisch aus humanen Basalmembranproteine einschließlich Fibronectin, Typ IV Collagen und Laminin (FCL) bei 0,5-1 & mgr; g / cm 2, in der KSFM Mittel.
- Kultur der Zellen in einem befeuchteten (95% oder höherer Luftfeuchtigkeit) CO 2 Inkubator bei 37 ° C , bis sie bilden vollständig konfluenten Monolayern. Dies kann 1-2 Wochen dauern.
Hinweis: Sie regelmäßig die Zellidentität durch positive immunzytochemische Färbung bestätigen für mutmaßliche LESC Marker einschließlich PAX6, Keratin (K) 14, K15, K17 und ΔNp63α. Die Färbung Details einschließlich der primären Antikörper wurden 8,16-18,22 veröffentlicht. - In den Durchgang der konfluenten Zellen, behandeln sie mit 1 ml 0,05% Trypsin-Lösung (1: 5 Verdünnung der 0,25% ige Lösung) für 10 min bei 37 ° C. 5 ml Soja trypsin Inhibitorlösung (10 mg / ml), verdünnt 1: 4 in einem Medium und Zentrifugation der Zellen, wie in 3.5.
- Wasche das Zellpellet in 3 ml verdünnter Sojabohnen-Trypsin-Inhibitor-Lösung. Platte der Zellen auf FCL-beschichteten (siehe 3.7) Gerichte oder Glaskammer gleitet auf 2 x 10 4 Zellen / ml.
4. adenovirale Transduktion von Orgel-kultivierten Hornhäute
Hinweis: Die rekombinanten Adenoviren (AV) umfassen AV-Vektor (kein Gen eingefügt), AV-CMET (mit c-Met - Gen offene Leserahmen), AV-shM10 (mit shRNA zu MMP-10) und AV-SHCF ( mit shRNA zu Cathepsin F). Sie sind E1 / E3-deletierten Typ 5 AV-Gene unter der Kontrolle des Major Immediate Early-Cytomegalovirus-Promotor exprimiert. Die AV-CMET Viren werden mit AV - Vektor - Auflage- / CMV / V5-DEST 16 erzeugt. Die AV-shRNA-Viren sind speziell durch Subklonierung von shRNA-Sequenzen zusammen mit hH1 Promotor und GFP-Tag-Sequenz von iLenti-EGFP Vektor in eine vermehrungsunfähige (-E1 / -E3) huma erzeugtn AV - Typ - 5 - Genom mit Adeno-4 - Expressionssystem 17.
- Transduzieren ein organ kultiviert Hornhaut eines jeden Paares mit AV Vektor und ein anderes Hornhaut, mit einem Gen-Expression-modulierenden AV. Verwenden , um die AV-CMET bei 0,8 bis 1,25 x 10 8 Plaque-bildenden Einheiten (pfu) pro Cornea in Kulturmedium für 48 Stunden bei 37 ° C die Kornea unter der Oberfläche des Mediums zu halten jeweils in eine Vertiefung einer Schale mit 24 Vertiefungen. Verwenden Sie die AV-shRNA - Viren bei 1-2 x 10 8 pfu pro Hornhaut.
- Verwenden Sie die Viren für die Transduktion in voller Medium, das mit 75 ug / ml Sildenafil Citrat. Dieses Reagenz aktiviert die Caveolin Transport 21 viral Aufnahme durch die Epithelzellen zu ermöglichen. Aufgrund später kurze Halbwertszeit von Sildenafil in wässrigen Lösungen, erneut hinzufügen die gleiche Menge auf das Medium 4-5 Std. Die Standardbehandlung ist für 48 Stunden.
- Übertragen Cornea zu neuen Gerichten mit einem runden Ende sterilen Spatel und Kultur im Medium ohne AV den mittleren Pegel am Limbus zu halten. Nach dem Additional 4-8 Tage an der Flüssigkeit-Luft-Grenzfläche, verarbeiten die AV-behandelten Hornhäute für verschiedene Analysen oder Tests für epitheliale Wundheilung (siehe oben). Befeuchten Sie regelmäßig die Hornhaut während der Kultur von 100 ul Medium Zugabe (zwei Tropfen) auf der Hornhaut.
- Für die Transduktion der Limbus-Zellen nur inkubieren die Viren mit den Cornea an der Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche mit mittlerem Pegel am Limbus, Transduktion des zentralen Epithel zu vermeiden.
5. adenovirale Transduktion von Cultured Limbale Zellen
- Pflegen Sie die LESC angereicherten Kulturen im Medium mit 10 ng / ml EGF (siehe 3.5) auf Plastikschalen mit dem FCL Mischung beschichtet mit 0,5 g / cm 2.
- Transduzieren kultivierten Zellen, die 70-80% Konfluenz mit dem AV erreicht haben, das grün fluoreszierende Protein-Gen (AV-GFP) oder den AV-verschlüsselten shRNA-GFP in einem Bereich von Multiplizität der Infektion (MOI: 1-300 pfu / Zelle) beherbergen im Medium mit 2 ng / ml EGF. Führen Sie die transduction für 4 h bei 37 ° C in einem minimalen Volumen (0,2 ml), gefolgt von 20 Stunden in 0,5 ml Medium. Der Caveolin Transport Aktivator Sildenafil ist nicht für die Zellkultur Transduktion benötigt.
- Verwenden eines der folgenden Reagentien, die die AV-Bindung an der Zelloberfläche ermöglichen die AV Transduktionseffizienz zu erhöhen: entweder Polykationen (1 ug / ml poly-L-Lysin oder 5 & mgr; g / ml Polybren) oder 6 & mgr; l / ml Transduktion Reagenz ( Beispiel ViraDuctin) oder 20 & mgr; l / ml Transduktion Enhancer (zB ibiBoost).
- Nach dem Austausch des Mediums für das eine ohne das AV inkubieren gezüchteten Zellen für 4 Tage in der befeuchteten CO 2 -Inkubator und GFP - Expressionsniveau mit einem invertierten Fluoreszenzmikroskop ausgewertet.
- Verwenden Sie die Kratzer Wundheilung Assay Zellmigration in den AV-transduzierten Kulturen zu bewerten. Wachsen die Zellen in den Multi-Well-Kammer gleitet. Nehmen Sie die Wunden in einer Monoschicht von Zellen in einer geraden linearen Bewegung mit einer 200 & mgr; l pi KratzenPette Spitze. Nach der Verwundung, ändern Sie das Medium für ein frisches der abgelösten Zellen zu entfernen.
- Fotografieren Sie jeden Tag die Wunden mit einer Digitalkamera auf einem inversen Mikroskop befestigt mit 4-facher Vergrößerung. die Zeit aufzeichnen, wenn die Heilung abgeschlossen ist (die Wundränder in Berührung kommen, entlang der gesamten Wunde).