Methodenartikel

Grundlegende und modernste Technologien in der Netzhautforschung und Krankheitsreparatur

DOI:

10.3791/65003

3. März 2023

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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DISKUTIERTE ARTIKEL:

Ma, Y., Li., T. Überwachung des dynamischen Wachstums von Netzhautgefäßen im Mausmodell der sauerstoffinduzierten Retinopathie. Zeitschrift für visualisierte Experimente. (170), e62410 (2021).

Guan, Y., Xie, B. Zhong, X. Retinales organoides Induktionssystem zur Ableitung von 3D-Netzhautgeweben aus menschlichen pluripotenten Stammzellen. Zeitschrift für visualisierte Experimente. (170), E62435 (2021).

Rose, K., Lokappa, S. Chen, J. Zwei Peeling-Methoden zur Isolierung von Photorezeptorzellkompartimenten in der Netzhaut der Maus für die Proteinanalyse. Zeitschrift für visualisierte Experimente. (178), e62977 (2021).

Ye., Q. et al. In vivo Methoden zur Beurteilung der Funktion und Struktur von retinalen Ganglienzellen und Sehnerven bei großen Tieren. Zeitschrift für visualisierte Experimente. (180), e62879 (2022).

Abbas, F., Vinberg, F., Becker, S. Optimierung des Aufbaus und der Bedingungen für das ex vivo Elektroretinogramm zur Untersuchung der Netzhautfunktion bei kleinen und großen Augen. Zeitschrift für visualisierte Experimente. (184), e62763 (2022).

Okan, I., Ahmadian, M., Tutuncu, Y., Altay, H., Agca, C. Digitale Tröpfchen-PCR-Methode zur Quantifizierung der AAV-Transduktionseffizienz in der Netzhaut von Mäusen. Zeitschrift für visualisierte Experimente. (178), e63038 (2021).

Editorial

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Das Auge wurde von der Evolution sorgfältig geformt und besteht aus komplexen, aber wunderschön organisierten Geweben, die für die Lichtwahrnehmung zusammenarbeiten. Die Netzhaut, ein Teil des Auges, der eine äußere Erweiterung des Gehirns darstellt, spielt eine zentrale Rolle bei der Photonendetektion, der Umwandlung von Licht in neuronale Codes und der Übertragung kodierter neuronaler Informationen an das Gehirn. Aufgrund ihrer Bedeutung für diese Prozesse wird die Netzhaut seit Jahrzehnten als Modell für physiologische und Krankheitsprozesse des Zentralnervensystems untersucht. Die unheilbare Erblindung wird jedoch nach wie vor hauptsächlich durch eine Netzhautdegeneration verursacht.

Das thematische Ziel dieser Methodensammlung ist es, Wissenschaftlern und Augenärzten, die sich der Augenforschung widmen, hochgradig reproduzierbare und konsistente Methoden zur Verfügung zu stellen. Im Einklang mit diesem Ziel wurden sechs Artikel über neuartige oder verbesserte Methoden in diesen Sammelband aufgenommen und diskutiert. Diese Artikel behandeln Methoden wie die Überwachung des dynamischen Gefäßwachstums unter pathologischen Bedingungen, die humane iPS-Differenzierung in retinale Organoide, die Präparation von Photorezeptorzellkompartimenten, die in vivo Bewertung der Funktionen retinaler Ganglienzellen (RGC) bei Großtieren, die Optimierung der ex vivo Elektroretinogramm (ERG) Aufzeichnung und die vereinfachte Titration von Adeno-assoziierten Viren (AAV) zu therapeutischen und Forschungszwecken.

Kurz gesagt, als Teil dieser Sammlung bieten Ma und Li1 eine Technik für eine verbesserte bildgebende Analyse an, die die Überwachung des Umbaus von Netzhautgefäßen unter sauerstoffinduzierten Retinopathie (OIR) umfasst, die bei der Untersuchung einer Reihe von Erkrankungen im Zusammenhang mit retinalen Gefäßen helfen wird, wie z. B. der proliferativen diabetischen Retinopathie (PDR), der Frühgeborenenretinopathie (ROP) und dem retinalen Venenverschluss (RVO). Guan et al.2 beschreiben ein optimiertes Induktionsprotokoll für retinale Organoide zur Erzeugung von Netzhautgeweben mit hoher Reproduzierbarkeit und Effizienz, was der Krankheitsmodellierung und Zelltherapie zugute kommt. Rose et al.3 stellen eine relativ schnelle und unkomplizierte Technik zur Anreicherung von Photorezeptor-subzellulär-spezifischen Proteinfraktionen in normalen Stäbchen vor, die angepasst werden kann, um die Proteinzusammensetzung anderer Netzhautschichten sowohl aus gesunder als auch aus degenerierender Netzhaut zu isolieren und quantitativ zu untersuchen. Ye et al.4 demonstrieren die in vivo-Bewertung von RGCs und der Struktur und Funktion des Sehnervs (ON) bei Großtieren, einschließlich Ziegen und nicht-menschlichen Primaten, unter Verwendung von visuell evoziertem Potential (VEP), Muster-Elektroretinogramm (PERG) und optischer Kohärenztomographie (OCT), mit dem Ziel, die experimentelle Reproduzierbarkeit zu erhöhen und die Verwendung von Großtiermodellen für Optikusneuropathien zu erleichtern. Abbas et al.5 optimieren den Aufbau und die Bedingungen für ex vivo Elektroretinogramme, um die Analyse der Netzhautfunktion zu verbessern und die Reaktionsamplitude und -stabilität zu maximieren und so die Quantifizierung der Beiträge einzelner Zelltypen in der isolierten Netzhaut zu ermöglichen. Diese Verbesserungen erleichtern die Untersuchung der Lichtreaktionen in Netzhautproben von großen Tieren und menschlichen Spenderaugen. Schließlich stellen Okan et al.6 eine digitale Tröpfchen-PCR (dd-PCR) Methode zur Verfügung, um die absolute Kopienzahl des Adeno-assoziierten Virus (AAV) in einer injizierten Netzhaut mit hoher Präzision zu quantifizieren. Diese Methode wird der zunehmenden Zahl von Gen-Editing-/Therapiestudien und Industrien, die routinemäßig AAV-Vektoren zur Transduktion des Wirtsgewebes verwenden, von großem Nutzen sein. Die Methode könnte auch für die Quantifizierung der Kopienzahl der mitochondrialen DNA modifiziert werden.

Alle oben genannten Artikel in dieser Methodensammlung beschreiben modernste Technologien, die auf die Physiologie und Krankheitsmechanismen der Netzhaut abzielen, und diese Technologien sind besonders nützlich auf dem sich schnell entwickelnden Gebiet der retinalen Gen- und Zelltherapie. Diese Methoden sind jedoch nicht ganz einfach, da es erhebliche Unterschiede in der Zuverlässigkeit zwischen Laboren und Aufbauten gibt. Nichtsdestotrotz werden konsequente Verbesserungen, wie sie in dieser Sammlung vorgestellt werden, schließlich zu Innovationen bei der Entwicklung neuer Werkzeuge und Methoden führen, die es ermöglichen, zukünftige Herausforderungen zu bewältigen und das Feld voranzubringen. Zusammenfassend stellt dies eine erfolgreiche Methodensammlung dar, die für das Publikum in diesem Bereich von großem Interesse ist.

Offenlegungen

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Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Danksagungen

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Wir möchten uns bei allen Autoren und Teilnehmern dafür bedanken, dass sie diese Sammlung möglich gemacht haben.

Referenzen

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  1. Ma, Y., Li, T. Monitoring dynamic growth of retinal vessels in oxygen-induced retinopathy mouse model. Journal of Visualized Experiments. (170), e62410(2021).
  2. Guan, Y., Xie, B., Zhong, X. Retinal organoid induction system for derivation of 3D retinal tissues from human pluripotent stem cells. Journal of Visualized Experiments. (170), e62435(2021).
  3. Rose, K., Lokappa, S., Chen, J. Two peeling methods for the isolation of photoreceptor cell compartments in the mouse retina for protein analysis. Journal of Visualized Experiments. (178), e62977(2021).
  4. Ye, Q., et al. In vivo methods to assess retinal ganglion cell and optic nerve function and structure in large animals. Journal of Visualized Experiments. (180), e62879(2022).
  5. Abbas, F., Vinberg, F., Becker, S. Optimizing the setup and conditions for ex vivo electroretinogram to study retina function in small and large eyes. Journal of Visualized Experiments. (184), e62763(2022).
  6. Okan, I., Ahmadian, M., Tutuncu, Y., Altay, H., Agca, C. Digital droplet PCR method for the quantification of AAV transduction efficiency in murine retina. Journal of Visualized Experiments. (178), e63038(2021).

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Schlagwörter

Retinal VesselsOxygen induced RetinopathyRetinal Organoid Induction3D Retinal TissuesHuman Pluripotent Stem CellsPhotoreceptor Cell CompartmentsProtein AnalysisRetinal Ganglion CellOptic Nerve FunctionEx Vivo ElectroretinogramAAV Transduction Efficiency

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