Antes de realizar este protocolo, tenga en cuenta que existen requisitos legales y éticos para el uso de animales en la investigación y el entrenamiento. Si se utilizan animales vivos para la fuente de tejido ocular, busque la aprobación de la autoridad ética o legal local (IACUC o Comité de ética, etc.) antes de comenzar. Si hay alguna duda en la obtención de la aprobación para el uso de animales, no proceda. Previamente determinamos e informamos que los ojos porcinos frescos obtenidos y utilizados dentro de las 24 h post mortem se compararon más cerca de la fisiología in vivo y les fue bien para estos estudios (Animal Technologies, Tyler, TX, USA)10,13. No se utilizaron animales vivos a lo largo de este protocolo, utilizando un proveedor de tejidos para obtener tejido dentro de las 24 h.
NOTA: Antes de la llegada del tejido, fabrique los platos de cultivo de órganos (Protocolo Suplementario 1), los anillos de sujeción (Protocolo Suplementario 1), los soportes para platos (Protocolo Suplementario 1), la configuración de recolección de datos del transductor de presión (Protocolo Suplementario 2) y la plataforma de punción neumática (Protocolo Suplementario 3). Esterilizar los platos, herramientas y suministros y preparar las áreas de trabajo. Es útil tener un área no estéril para realizar una disección gruesa en los ojos, ya que generalmente vienen con tejido conectivo y extra orbitario unido. Ejecute estos primeros pasos en una superficie de trabajo abierta y limpia, y luego transfiera los ojos asépticamente a un gabinete BSC II para microdesacción (gabinete # 1). De manera óptima, el gabinete BSC II utilizado para la microsección se separa del gabinete BSC II de ensamblaje de platos (gabinete # 2) para minimizar el flujo de aire y maximizar el espacio de trabajo. Configure el gabinete de microsección con un microscopio de disección y una forma de visualizar la superficie de trabajo (cámara u oculares que sobresalen del gabinete).
1. Pasos de esterilización, suministros (consulte la Tabla de materiales para obtener más detalles) y configuración
- Prepare y esterilice con gas los siguientes artículos (1 kit para cada ojo): plato ASOC, anillo de sujeción, dos conectores fluídicos con juntas tóricas, dos cubos de aguja de 18 G, cuatro tornillos, dos longitudes de tubo PE-100 (la longitud de la distancia debe ser lo suficientemente larga como para extenderse desde el plato dentro de la incubadora hasta la bomba de jeringa y la configuración de recolección de datos del transductor de presión), dos bujes de aguja doblados de 18 G 90°, dos válvulas de 3 vías.
- Preparar y autoclave los siguientes kits.
- Prepare y autoclave el kit de instrumentos de microsección, que contiene un par de fórceps finos, un par de tijeras Vannas, un par de fórceps de dientes medianos, un par de tijeras grandes, hisopos de algodón y una hoja de afeitar o bisturí.
- Prepare y autoclave el kit de instrumentos de ensamblaje, que contiene un par de fórceps de dientes medianos, un par de tijeras quirúrgicas y una tecla L.
- Preparar y autoclave el kit diario (cantidad: uno por día de cultivo), que contiene una llave L para apretar los anillos de sujeción a los platos cada día según sea necesario.
- Autoclave cuatro picores de 100 ml para desinfectar y almacenar ojos y segmentos anteriores.
- Autoclave los objetos de punción.
- Reúna los siguientes artículos estériles: placa de Petri (1 plato/ojo), gasa (1-2/ojo), soporte para platos, jeringas de 20 ml (1/ojo), jeringas de 10 ml (1/ojo), filtros de jeringa de nylon (1/ojo).
- Preparar medios estériles: DMEM con 4% fbs, 1x glutamax, 1x gentamicina, 1x antibiótico-antimicótico (AA; aproximadamente 30-40 mL medios completos/ojo).
- Prepare AA-PBS: PBS con 1x AA (~500 mL).
- Prepare el paquete de herramientas de disección gruesa: limpie y seque las tijeras quirúrgicas grandes y las pórceps.
- Configure el espacio de trabajo de disección no estéril: reúna suministros del paquete de herramientas de disección gruesa, ojos porcinos enucleados sumergidos en PBS y en hielo, cortina quirúrgica, beaker de 100 ml con PBS. Coloque la cortina quirúrgica y los elementos necesarios para la disección macróstica.
- Configure el espacio de trabajo de disección estéril: Reúna suministros del kit de instrumentos de microdisección, gasa estéril, microscopio de disección, solución de betadina, PBS estéril, medios estériles, cuatro picores esterilizados de 100 ml, placa de Petri estéril. Transferencia aséptica al gabinete BSC II #1. Configure el gabinete para visualizar los ojos en el microscopio de disección.
- Configure el espacio de trabajo de ensamblaje de ASOC: Reúna kits esterilizados por gas (kit de platos y kit de tapa), kit de instrumentos de ensamblaje, medios estériles, soportes para platos, placas de Petri estériles, jeringas estériles y filtros de jeringa. Transferencia aséptica al gabinete BSC II # 2. Configure el gabinete para el montaje del plato.
- Cuando los ojos estén estabilizados y listos para la punción (72 h después de la configuración), transfiéralos asépticamente a un gabinete BSC II. Configure el espacio de trabajo de inducción de lesiones OG: dispositivo de inducción de lesiones con alimentación neumática (ensamblaje detallado en el Suplemento 3)y Lab Jack y vise de seguimiento cruzado para sostener el plato ASOC.
2. Disección de tejido
- Prepare el tejido porcino utilizando el espacio de trabajo de disección no estéril.
- Procure ojos porcinos enucleados de un matadero local, estudios de animales o vendedor. Mantenga los ojos en hielo sumergido en PBS durante el parto y úselo inmediatamente después de recibir.
- Cortar el tejido extraorbital y recortar la conjuntiva dejando sólo la cáscara corneoescleral y el nervio óptico. Realice la disección en condiciones no estériles con tijeras quirúrgicas grandes y pórceps en un paquete de herramientas de disección gruesa.
- Coloque los ojos de nuevo en PBS fresco sobre hielo hasta que todos los ojos necesarios para la configuración experimental hayan sido diseccionados preliminarmente / gruesos.
- Sumerja los ojos en una solución de betadina al 10% durante 2 min en recipientes cerrados y transfiéralos asépticamente al gabinete BSC II # 1. Realice todos los trabajos posteriores en condiciones estériles para minimizar las contaminaciones durante la configuración.
- Diseccionar estérilmente los segmentos anteriores.
- Después de 2 min en solución de betadina, transfiera los ojos a tres lavados en serie de AA-PBS estéril para eliminar el exceso de solución de betadina de la superficie ocular mientras se mantiene la esterilidad del tejido ocular. Después de tres lavados, mantenga el tejido en AA-PBS hasta su uso posterior.
- Hemisecte el ojo con una cuchilla de afeitar / bisturí y tijeras curvas. Coloque el ojo sobre una gasa empapada en AA-PBS y cree una incisión con una cuchilla de afeitar estéril o un bisturí cerca del ecuador del ojo (60/40 dividido con 40 en el lado anterior). Usando tijeras quirúrgicas curvas, hemisectar el ojo para aislar el ojo anterior (mitad corneal).
NOTA: El corte alrededor del segmento anterior debe ser continuo para evitar bordes irregulares y ásperos en la esclerótica que crearán fugas de líquido después de la configuración en el cultivo de órganos.
- Use microscisores como una pala para extraer el humor vítreo del segmento anterior. Retire la lente del segmento anterior con microscisores. Deje los segmentos anteriores en AA-PBS hasta los pasos de disección adicionales.
NOTA: Todos los ojos que se diseccionarán se pueden mantener en este paso y uno por uno a través del resto del proceso de disección.
- Con un microscopio de disección, corte el iris a la raíz del iris gradualmente, radialmente hasta que la malla trabecular (TM) sea visible. La MT es un tejido pigmentado que comprende fibras circunferencialmente orientadas alrededor de la cáscara corneoescleral. Los cortes cuidadosos en el iris hacia la raíz del iris expondrán la profundidad de la MT debajo del tejido.
- Corte 360° alrededor del iris a la misma profundidad que el corte inicial en el tejido para exponer toda la región TM. Limpie cualquier iris residual restante que cubra la MT según sea necesario.
- Recorte los restos del cuerpo ciliar posteriores a la MT, dejando solo una banda delgada de tejido posterior a la región de la MT (aproximadamente 1 mm).
- Coloque el segmento anterior diseccionado (AS) en el medio hasta su configuración adicional en ASOC en el gabinete BSC II # 2.
NOTA: Todos los ojos se pueden mantener en este punto antes de la configuración de ASOC si un solo usuario está realizando la disección y el ensamblaje de platos de cultivo de órganos.
3. Configuración de segmentos anteriores en platos de cultivo de órganos
- Coloque un solo AS en una placa de Petri con AS invertido (taza hacia arriba). Usando un hisopo de algodón, humedezca en el medio y aplique suavemente en el centro de la córnea para eliminar cualquier pigmento. Usando forzadores para sostener el ojo y el mismo hisopo, limpie el hisopo de algodón alrededor de la esclerótica para eliminar el pigmento adicional.
- Invierta el AS y colóquese en la parte superior de la parte inferior del plato sobre la región elevada, centrando la córnea sobre la región elevada del plato. Coloque el anillo de sujeción en la parte superior del AS recién colocado.
- Coloque cuatro tornillos en los orificios correspondientes para mantener el anillo en su lugar con el AS debajo del anillo. Apriete suavemente a mano los tornillos con la tecla L.
NOTA: El paso de apriete ocurrirá diariamente durante todo el experimento, por lo que el objetivo del apriete inicial aquí es garantizar que el medio no se filtre mientras se evita romper el anillo de sujeción.
- Con un juego de placas de Petri estéril, coloque la parte superior sobre la placa e invierta la configuración. Coloque el soporte para platos. Conecte los conectores fluídicos con tóricas a los puertos roscados en la parte inferior del plato.
- A un conector fluídico, conecte un cubo de aguja doblada de 18 G 90 °, una longitud de tubo, un cubo de aguja de 18 G, un filtro de jeringa de nylon, una válvula de tres vías y una jeringa de 20 ml llena de medios.
- Al segundo conector fluídico, conecte un cubo de aguja doblada de 18 G y 90 ° grados, la longitud del tubo, un cubo de aguja de 18 G, una válvula de tres vías y la parte del barril de una jeringa estéril de 10 ml (esto actuará como un depósito para atrapar líquidos y burbujas del ASOC).
- Con válvulas de tres vías abiertas adecuadamente a las jeringas, empuje suavemente los medios a través del sistema utilizando el puerto del conector fluídico identificado en el paso 3.5 para inflar el AS, llenar los medios en el tubo y, finalmente, el depósito.
NOTA: Si el medio se filtra en el plato ASOC, el AS no está lo suficientemente bien asegurado con el anillo de sujeción.
- Retire las burbujas empujando suavemente los medios dentro del plato e invirtiendo el plato para empujar las burbujas hacia afuera y hacia el depósito.
- Coloque el plato y párese erguido. Coloque la parte inferior de una placa de Petri debajo de los pies del soporte, con cuidado de no enredar el tubo.
4. Inicio del cultivo de órganos del segmento anterior
- ASOC ya está listo para la incubación. Coloque el plato ASOC en la incubadora de cultivo celular (37 °C, 5% CO2). Asegúrese de que la altura del plato ASOC en la incubadora por encima de los transductores de presión sea conocida y contabilizada para calcular la PIO con precisión(Protocolo suplementario 4).
- Dirija las líneas de tubería a través de la parte inferior de la puerta de la incubadora de 37 ° C, 5% DE CO2 para que no interfieran con la apertura y el cierre de la puerta. Conecte la jeringa de 20 ml a la bomba de jeringa a 2,5 μL/min.
- Coloque la línea de tubería con el depósito en el instrumento del transductor de presión. Conecte la válvula lateral de 3 vías a la configuración del transductor de presión mientras fluye PBS a través de la línea para evitar que las burbujas de aire entren en las líneas de tubería.
NOTA: Vacíe el PBS de los reservorios después de configurar el sistema para reducir la probabilidad de contaminación del reservorio con crecimiento microbiano durante la duración del cultivo de órganos.
- Inicie la recopilación de datos de IOP asegurándose primero de que una tarjeta microSD esté presente para guardar archivos de datos. A continuación, active la configuración del transductor de presión para comenzar la recopilación de datos.
NOTA: Los detalles para configurar el dispositivo de recolección de datos del transductor de presión se proporcionan en el Protocolo suplementario 2.
5. Mantenimiento diario de ASOC
- Después de que el ASOC haya tenido 24 h para equilibrar, retire los platos de la incubadora de 37 ° C, 5% de CO2 y colóquelos en el gabinete BSC II.
NOTA: En la adquisición de datos de presión, estos períodos de tiempo parecen picos a medida que los ASOC se retiran de la incubadora (cambio de altura) y se ajustan en el gabinete.
- Compruebe si hay fugas debajo de cada plato en la placa de Petri. Si está presente, verifique si hay conexiones fluidas apretadas debajo del plato y vuelva a apretar si es necesario. Compruebe si hay fugas en la parte superior del plato con una llave L estéril para apretar los tornillos en el anillo de sujeción.
NOTA: El tejido de la esclerótica AS comprimirá y reducirá el grosor en 24 h, y el anillo de sujeción deberá apretarse.
- Aspira bien los medios del plato.
NOTA: La malla trabecular está filtrando el fluido de los medios que se bombean al ASOC. Por lo tanto, los medios estarán presentes en el plato ASOC a lo largo de los bordes.
- Repita los pasos 3.7 y 3.8 para eliminar las burbujas de aire atrapadas.
- Rellene las jeringas en las bombas de jeringa, asegúrese de que las bombas de jeringa estén funcionando y confirme la alineación de las válvulas para la perfusión en el ASOC. Devuelva el plato ASOC a la incubadora de 37 °C, 5% de CO2.
NOTA: De manera óptima, estos pasos deben realizarse diariamente. Sin embargo, el uso de un volumen inicial de medios de 20 ml, el volumen del pozo del plato ASOC y una velocidad de bombeo de 2,5 μL / min debería ser suficiente para permitir que el sistema funcione durante varios días sin ser molestado.
6. Inducción de lesiones OG con dispositivo de punción neumático
NOTA: La construcción del dispositivo de punción neumática se detalla en el Protocolo Suplementario 3. Las lesiones de OG se inducen después de que la PIO se ha estabilizado, lo que normalmente ocurre después de 3 días en cultivo. Los valores aceptables de PIO son de 5-20 mmHg basados en la PIO fisiológica, que se puede determinar evaluando los archivos de datos de PIO o estableciendo indicadores LED en el sistema de medición de presión como se describe en el Protocolo Suplementario 2.
- Prepare el gabinete BSC II para la inducción de lesiones OG como se detalla en el paso 1.10. Conecte la plataforma de punción a una línea de aire comprimido. Coloque el objeto de punción estéril en el mandril.
NOTA: Se puede usar un compresor de aire para alimentar el dispositivo, pero el aire comprimido del tanque o las líneas de laboratorio incorporadas pueden ser suficientes si la presión es superior a 50 psi.
- Ajuste el regulador de presión en la plataforma de punción a 50 psi para una fuerza de punción adecuada en objetos de hasta 4,5 mm de diámetro. Coloque la vise de seguimiento cruzado en el conector de laboratorio frente a la plataforma de punción para sostener el plato ASOC durante la inducción de lesiones.
- Retire la configuración ASOC de la incubadora de 37 °C, 5% de CO2, y colóquela en la vise de seguimiento cruzado perpendicular a la plataforma de punción (Figura 2) después de quitar la tapa y dejarla a un lado. Mantenga el segmento anterior perfundiendo, pero cierre el puerto de la válvula de 3 vías al transductor de presión para evitar daños por sobrepresión en el transductor.
- Extienda el brazo del pistón a su distancia máxima y coloque el ápice corneal dentro de 1 mm del objeto de punción. Retraiga el brazo del pistón y acerque el segmento anterior 1 cm al objeto punzante.
NOTA: Esta distancia se ha optimizado para la inducción de lesiones de alta eficiencia sin golpear el plato ASOC.
- Encienda el dispositivo de punción encendándolo y abriendo la válvula solenoide con el segundo interruptor del dispositivo. Para retraer el dispositivo, presione el segundo interruptor nuevamente para quitar el dispositivo de punción del ojo. Verifique la inducción adecuada de lesiones mediante inspección visual y fugas de medios del sitio de la lesión.
- Retire el plato ASOC de la visera; vuelva a colocar la tapa en el conjunto del plato y abra la línea fluídica al transductor de presión. Vuelva a colocar el ASOC en la incubadora de 37 °C, 5% de CO2.
NOTA: En este punto, la terapéutica se puede aplicar a la EA para evaluar su eficacia para sellar las lesiones OG.
7. Eliminación de ASOC de la cultura
NOTA: Dependiendo del análisis de punto final (consulte Resultados representativos para posibles métodos de punto final), el AS debe permanecer en el plato ASOC inflado, mientras que otros métodos requieren tejido AS aislado de la cámara de cultivo. La siguiente metodología describe cómo sacar as de los platos de cultivo de órganos y eliminar el resto de la configuración.
- Retire los platos ASOC de la incubadora de 37 °C, 5% DE CO2. Cierre la válvula de 3 vías a la jeringa y al depósito y desconecte la tubería del sistema. Deseche la jeringa, el depósito y el filtro. Coloque las válvulas de 3 vías, los tubos y los cubos de agujas en un recipiente separado para lavarlos y esterilizarlos.
- Desconecte los cubos de aguja de las conexiones fluídicas en la parte inferior del plato. Desenrosca los conectores fluídicos y las tóricas. Coloque todos los artículos en un recipiente para lavarlos y esterilizarlos.
- Retire los cuatro tornillos del anillo de sujeción con la tecla L. Retire con cuidado el anillo de sujeción.
- Usando forrceps, retire el AS del plato y, dependiendo del análisis final y la imagen, colóquelo en un fijador o en los desechos de riesgo biológico apropiados.
8. Análisis de datos de la PIO
- Conecte la tarjeta microSD a un ordenador para extraer el archivo .txt que contiene datos de la ejecución experimental más reciente.
NOTA: El archivo tiene un nombre en el código que controla el microcontrolador y debe actualizarse para cada experimento (consulte Protocolo suplementario 2).
- Importe los datos a una hoja de cálculo.
- Organice los datos en 12 columnas: Tiempo (en min) y señal de mV para cada uno de los 11 canales del transductor de presión. Los primeros diez canales corresponden a diez configuraciones experimentales ASOC. La señal final del transductor es para un sensor abierto al aire como un canal de control para confirmar que la señal mV no se alteró debido a cambios en la señal de entrada. Trazar el canal de control versus el tiempo para confirmar que la señal mV fue consistente en todo momento.
- Convertir las señales mV para diez canales en mmHg utilizando ecuaciones de intersección de pendiente generadas a partir de la calibración inicial de cada sensor (ver Protocolo Suplementario 4).
- Trazar el tiempo (convertir en días para simplificar la interpretación de datos) frente a cada uno de los diez canales para determinar cómo fluctuó la PIO a lo largo del curso de tiempo experimental.
- Determine los valores promedio de la PIO en los puntos clave de los datos para comparar más fácilmente los valores entre cada uno y cómo se alteran antes y después de la inducción de la lesión OG. Promedio de 2-3 h de datos para cada intervalo de 24 h para determinar la PIO en cada día de ASOC.
NOTA: Los resultados representativos de la PIO se muestran en la Figura 4.