Long-term Monitoring of Oxygen Consumption Rates in Highly Differentiated and Polarized Retinal Pigment Epithelial Cultures

Qitao Zhang; Daisy Y. Shu; Richard A. Bryan; John Y. S. Han; Gillian A. Gulette; Kin Lo; Leo A. Kim; Jason M. L. Miller

doi:10.3791/67038

Monitorización a largo plazo de las tasas de consumo de oxígeno en cultivos epiteliales de pigmen...

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Biology

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Long-term Monitoring of Oxygen Consumption Rates in Highly Differentiated and Polarized Retinal Pigment Epithelial Cultures

Monitorización a largo plazo de las tasas de consumo de oxígeno en cultivos epiteliales de pigmento retiniano altamente diferenciados y polarizados

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08:09 min

August 16, 2024

DOI: 10.3791/67038-v

Qitao Zhang*¹, Daisy Y. Shu*², Richard A. Bryan³, John Y. S. Han¹, Gillian A. Gulette¹, Kin Lo³, Leo A. Kim⁴, Jason M. L. Miller^1,5

¹Kellogg Eye Center,University of Michigan, Ann Arbor, ²School of Optometry and Vision Science,University of New South Wales, ³Lucid Scientific, ⁴Schepens Eye Research Institute of Mass. Eye and Ear, Department of Ophthalmology,Harvard Medical School, ⁵Cellular and Molecular Biology Program,University of Michigan, Ann Arbor

Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This study addresses the degeneration of retinal pigment epithelium (RPE), a key factor in vision loss, by introducing a novel device for measuring oxygen consumption rates (OCR) in RPE cultures. The Resipher device enables long-term monitoring of OCR under ideal culture conditions, allowing for extensive bioenergetic profiling.

Key Study Components

Research Area

Retinal pigment epithelium (RPE) health and function
Mitochondrial function assessment
Oxygen consumption rates (OCR)

Background

Degeneration of RPE contributes to vision loss.
Mitochondrial dysfunction is associated with RPE degeneration.
Previous OCR measurement methods were limited by non-ideal culture conditions and short monitoring time.

Methods Used

Introduction of the Resipher device for long-term OCR measurement in RPE cultures
Well-differentiated retinal pigment epithelium cell cultures
Continuous monitoring under standard cell culture conditions

Main Results

Resipher allows for measurement of OCR over weeks.
Preserves cell health while enabling detailed bioenergetic profiling.
Facilitates experimental manipulation under ideal conditions.

Conclusions

The study demonstrates an advanced method for assessing mitochondrial function in vitro.
This innovative technique is significant for RPE research and potential therapeutic interventions in vision loss.

Frequently Asked Questions

What is Retinal Pigment Epithelium (RPE)?

RPE is a layer of cells that nourishes retinal visual cells and is crucial for maintaining vision.

Why is measuring oxygen consumption rates important?

Oxygen consumption rates provide insights into mitochondrial function and overall cell metabolism.

What is the advantage of using the Resipher device?

Resipher supports long-term OCR measurements under optimal conditions, unlike previous short-term methods.

How does mitochondrial dysfunction affect vision?

Mitochondrial dysfunction can lead to RPE degeneration, ultimately causing vision loss.

Can the Resipher device be used for other cell types?

While primarily designed for RPE, it may be adaptable for other cell cultures with similar requirements.

What conditions are ideal for RPE culture?

Ideal conditions include proper nutrient supply and oxygen levels, similar to those found in vivo.

What future research can this technique enable?

This technique can facilitate studies on nutrient usage and stress response in RPE cells.

Presentamos un novedoso dispositivo para medir las tasas de consumo de oxígeno (OCR) en cultivos epiteliales de pigmento de retina (EPR). El dispositivo puede medir el OCR durante semanas seguidas en RPE cultivado en placas de cultivo celular estándar con medios estándar mientras las placas están en una incubadora de cultivo celular estándar.

La degeneración del EPR, o epitelio pigmentario de la retina, subyace a muchas causas de la pérdida de la visión. La disfunción mitocondrial subyace a esta degeneración del EPR en muchos casos. Podemos medir la función mitocondrial observando las tasas de consumo de oxígeno, o OCR.

Aquí presentamos un nuevo método para medir el OCR en el RPE. Gracias al trabajo de múltiples laboratorios, ahora está bien establecido, el EPR requiere actividad mitocondrial para mantener su salud y función. La investigación se centra ahora más en los nutrientes que utiliza preferentemente el EPR, y si eso cambia bajo estrés.

Los métodos anteriores para evaluar el OCR en el RPE tienen limitaciones. O bien el EPR se cultivó en condiciones no ideales, o bien no se pudo evaluar durante largos períodos de tiempo. Por lo tanto, la medición del OCR en cultivos de alta fidelidad que mantienen características in vivo es uno de los principales desafíos.

El método de monitorización del OCR presentado en este manuscrito nos permite medir el OCR durante una semana mientras manipulamos el RPE bajo múltiples retos experimentales. Todo esto se hace mientras el RPE se encuentra en condiciones de cultivo ideales que le permiten imitar el RPE ideal in vivo. Recipher es un dispositivo novedoso para el control a largo plazo del consumo de oxígeno en cultivos celulares, como el epitelio pigmentario de la retina.

A diferencia de los métodos a corto plazo como el analizador de caballito de mar, recipher admite la monitorización prolongada en condiciones estándar, lo que permite un perfil bioenergético detallado durante semanas mientras se preserva la salud celular.

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