מטרת פרוטוקול זה היא להעריך שינויים בפעילות המטבולית ובתפקוד השבירה של העדשה בתגובה לטיפול ניסיוני.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
מטרת פרוטוקול זה היא להעריך שינויים בפעילות המטבולית ובתפקוד השבירה של העדשה בתגובה לטיפול ניסיוני.
כגורם המוביל לעיוורון, קטרקט מהווה נטל משמעותי עבור עשרות מיליוני אנשים ברחבי העולם המושפעים ממצב זה. חשיפה לכימיקלים, בין שאר הגורמים הסביבתיים, היא גורם מבוסס לקטרקט. בדיקת רעילות עיניים יכולה להעריך אם תרופות ומרכיביהן עלולים לתרום לנזק לעדשות שעלול להוביל לקטרקט או לסייע בטיפול בקטרקט.
ניתן להשתמש במחקרי מבחנה וניסויים בבעלי חיים in vivo להערכת הבטיחות של כימיקלים לפני מחקרים קליניים. מבחן Draize - התקן הנוכחי in vivo לבדיקת רעילות וגירוי בעיניים - זכה לביקורת על חוסר רגישות ומדידות אובייקטיביות לקביעת רעילות עיניים. בדיקות מבוססות תאים במבחנה מוגבלות מכיוון שתרביות תאים אינן יכולות לדגמן כראוי עדשה פונקציונלית שלמה.
השיטה המתוארת כאן היא חלופה רגישה במבחנה לניסויים בבעלי חיים, שנועדה להעריך את תגובת עדשת הבקר השלמה לטיפול הן ברמת הפעילות התאית והן לביצועי השבירה הכוללים. המגיב הלא רעיל רזזורין עובר חילוף חומרים ביחס לרמת פעילות התא. בדיקת סורק הלייזר של העדשה מודדת את יכולתה של העדשה לשבור קרני אור לנקודה אחת עם שגיאה מינימלית, הרלוונטית ישירות לתפקודה הטבעי. השיטה עשויה לשמש לקביעת שינויים חריפים ומאוחרים בעדשה, כמו גם התאוששות העדשה מחשיפות כימיות או סביבתיות.
קטרקט, המשפיע על למעלה מ-20 מיליון אנשים, הוא הגורם השכיח ביותר לעיוורון ברחבי העולם 1,2. קטרקט נובע לרוב משינויים הקשורים לגיל בעדשה אך נגרם גם מטראומה, מצבים גנטיים, מחלות או חשיפות רעילות2. כיום הטיפול כולל התערבות כירורגית להחלפת העדשה, הליך יקר ופולשני הנגיש בעיקר למדינות המפותחות. הנטל הנרחב של קטרקט הפנה עשרות שנים של מחקר למניעת קטרקט ופיתוח טיפול לא ניתוחי. בשני המקרים, החשיבות של בדיקות פרה-קליניות לרעילות, יעילות ופרמקוקינטיקה של תרופות עיניים היא בעלת חשיבות עליונה. תהליך זה של פיתוח תרופות מסתמך במידה רבה על המידע המסופק על ידי מחקרים שבוצעו בבעלי חיים.
התקן הנוכחי לבדיקת רעילות עיניים in vivo הוא מבחן Draize, הכולל מסירת תרכובת בדיקה לשק הלחמית של בעל חיים חי. המבחן זכה לביקורת משמעותית, במיוחד בכל הנוגע לאתיקה של בעלי חיים, סובייקטיביות, חזרתיות גרועה ושונות3. בנוסף, אין מרכיב בבדיקת Draize המנטר ישירות את השפעות חומרי הבדיקה על העדשה. מאמץ ניכר הושקע בפיתוח מודלים חלופיים במבחנה 4. עם זאת, אף אחד מהם לא אומת מספיק כדי להחליף את מבחן דרייז5. באופן דומה, רבים מהמודלים הללו מתמודדים עם מגבלות ביחס ליישום ישיר על קטרקט ופתולוגיות מורכבות אחרות6. לדוגמה, שיטות המדרגות שקיפות עדשה כאשר הן מונחות על רשת הן סובייקטיביות מטבען7. מחקרי תרביות תאים אמינים ומנוצלים מאוד, אם כי מאפייני תאים חד-שכבתיים עשויים לסטות מתרבית רקמה ראשונית8.
ניתן לנתח עדשות שלמות מעיניהם של בעלי חיים ולתרבת אותן כדי לשמור על המבנה והתפקוד המקוריים שלהן. בדיקה אחת שימושית להערכת תפקוד העדשה תוך שמירה על מצב האיבר היא בדיקת סורק הלייזר של העדשה הכוללת סורק שפותח באוניברסיטת ווטרלו בקנדה. הבדיקה היא מערכת סריקה המשתמשת בסדרה של הקרנות לייזר כדי למדוד את האיכות האופטית או ביצועי השבירה של העדשה. העדשות נסרקות בתאי התרבית הדו-מקטעים המותאמים אישית שלהן, מה שמאפשר לאלומות לעבור מלמטה דרך העדשה (איור 1A). מצלמה קבועה בתוך הסורק מצלמת את תמונת הלייזר העובר דרך העדשה בנקודות רבות. תוכנת הסורק מחשבת את המרחק מאחורי העדשה שבו היא מצטלבת עם ציר מרכזי (מרחק קודקוד אחורי, BVD), ומייצרת סדרה של מדידות המצביעות על מידת העקביות שבה העדשה ממקדת אור לנקודה אחת (איור 1).
המאפיינים התאיים של העדשה, כגון הסידור ההדוק והמסודר של התאים שלה, עוזרים לשמור על שקיפות ולמזער את הפיזור כך שהעדשה תוכל למקד את האור באופן פונקציונלי9. ניתן להשתמש במדד זה כדי לפרש עד כמה כימיקל משבש באופן משמעותי את המבנה החיוני של העדשה, כגון מקדם השבירה של השיפוע, וכמה תפקוד נפגע בגלל האטימות המושרת. מחקרים אחרים שעקבו אחר התגובה של עדשות מתורבתות ושלפוחיות עדשות מצביעים על כך שפיזור האור הוא תוצר של שינויים מבניים, בהשוואה לשינויים מטבוליים, וכי שיבושים בשומנים ובחלבונים של העדשות עלולים להשפיע על מקדם השבירה וכתוצאה מכך להגביר את הפיזור10,11.
ניתן להשתמש בסורק הלייזר של העדשה בשילוב עם ריאגנטים מטבוליים בבדיקות כדי לקבוע מדדים ביוכימיים של רעילות התאים. רזזורין הוא ריאגנט כימי לא רעיל העובר חילוף חומרים על ידי תאים פעילים, ומייצר תוצר מופחת (רסורופין) עם פלואורסצנטיות מדידה12. העדשה נטולת אברונים ברובה, למעט המיטוכונדריה הפעילה מטבולית המרוכזת בתוך האפיתל הקדמי ותאי סיבים קליפת המוח השטחיים, הממלאים את דרישות האנרגיה של העדשה13,14. נזק לעדשה ברמה התאית עלול לשבש את חילוף החומרים ולעתים קרובות מקדים את הופעתם של שינויים מבניים פתוגניים וקטרקט15.
מטרת שיטה זו היא להעריך את ההשפעה של חשיפות קסנוביוטיות וסביבתיות על העדשה, מה שעשוי לתרום להתפתחות קטרקט. הפרוטוקול כולל שתי בדיקות להערכת השפעת הטיפול באמצעות עדשת בקר מתורבתת. היתרון בגישה זו הוא שהיא מספקת הערכה תאית ותפקודית של האופן שבו העדשה כרקמה ראשונית מגיבה לטיפול. זוהי הערכה רגישה ואובייקטיבית של העדשה בהשוואה לשיטות נפוצות אחרות 16,17,18.
המודל שימש בהצלחה להערכת ההשפעות של חשיפות שונות, כולל פעילי שטח, מוצרי צריכה, אלכוהול וקרינה אולטרה סגולה 17,19,20. שינויים באיכות האופטית קיימים באופן עקבי בעדשות מתורבתות כתגובה לחשיפה רעילה21. היכולת של שיטה זו לשמור על תרבית עדשות לטווח ארוך מתאימה היטב לניטור ההשפעה הפוטנציאלית המושהית של תרכובת, והתאוששות העדשה מנזק שנגרם או קטרקט22,23. ניתן להשתמש בתוצאות המופקות מיישום פרוטוקול זה כדי להפחית את התלות בניסויים בבעלי חיים בפיתוח מוצרי עיניים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל פרוטוקולי הניסוי בוצעו בהתאם למדיניות האתיקה של אוניברסיטת ווטרלו למחקר באמצעות רקמות בעלי חיים. עיני הבקר במחקר הנוכחי סופקו על ידי בית מטבחיים, התקבלו מפרות שאינן חולבות תוך מספר שעות מרגע המוות, ונותחו מיד, תהליך שלוקח עד 8 שעות מרגע קבלת העיניים. יש לנתח את העיניים מיד כדי לשמור על סטריליות ואיכות החיתוך. מדיום התרבית מוכן ל-pH של 7.4 ומסונן סטרילי לפני נטילת תוסף FBS21. כל ההליכים מתבצעים בתנאים סטריליים, כאשר מקורות החומר והציוד מפורטים בטבלת החומרים.
1. תרבות עדשות בקר
2. נוהל בקרה
3. הליך חשיפה
4. בדיקת איכות אופטית (סורק לייזר עדשה)
5. בדיקת פעילות מטבולית (רזזורין)
6. ניתוח נתונים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
איור 2 ואיור 3 (n = 6) מדגימים את תוצאות המחקר שבדק את השפעת הטיפול הכימי (לנוסטרול) על עדשת הבקר. לנוסטרול הוא סטרול טבעי בעדשה שבעבר הראה תוצאות מבטיחות כהתערבות תרופתית פוטנציאלית לקטרקט25, אם כי זה עדיין לא הוכח26. תכנון המחקר כלל מדיום ובקרת רכב למתחם. לא היה הבדל משמעותי בין הרכב (2-הידרוקסיפרופיל-β-ציקלודקסטרין) לבין השליטה הבינונית (עמ' > 0.05), מה שמצביע על כך שהשפעה פוטנציאלית כלשהי בקבוצת הניסוי לא צפ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מטרת פרוטוקול זה היא להעריך ישירות את ההשפעות של כימיקלים או חשיפות סביבתיות על העדשה בתרבית רקמה ראשונית. ראשית, העדשות מנותחות ונסרקות לאיכות אופטית. מניעת זיהום והבטחת איכות הנתיחה הם קריטיים. העדשות נסרקות במרווחי זמן תקופתיים כדי לנטר באופן רציף שינויים בתפקוד השבירה ביחס לקבוצת הביקורת או למצב לפני החשיפה. בדיקת הפעילות המטבולית מייצגת נקודת קצה כדי לקבוע אם החשיפות השפיעו על חילוף החומרים התאי. אלו הם השלבים הקריטיים כדי לקבוע אם חומר קסנוביוטי או מצב סביבתי גורמים לרעילות משמעותי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין ניגודי אינטרסים לחשוף.
תודה למועצת המחקר למדעי הטבע וההנדסה (NSERC) ולקרן הנאמנות הקנדית לחינוך אופטומטרי (COETF) על המימון לפרויקט זה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| (2-הידרוקסיפרופיל)-&בטא;-ציקלודקסטרין | סיגמא-אולדריץ' | H107 | אבקת |
| 1 ליטר מערכת סינון בקבוק | VWR | 97066-204 | הרכבה מלאה, בקבוק עליון, 0.2 μ צלחת |
| פטרי 100 מ"מ | VWR | 89022-320 | ניתנת להחלקה, בסגנון חיסכון במדיה, סטרילית |
| 12 צלחת | קורנינג | 353043 | סטרילית, תחתית שקופה |
| 35 מ"מ צלחת פטרי | VWR | 25373-041 | כלי פטרי חד פעמיים פלקון, סטרילית, קורנינג |
| 96 צלחת באר | VWR | 29442-072 | סטרילי, תחתית שקופה |
| כחול אלמר (רזזורין) | Fischer Scientific | DAL1100 | בדיקות מולקולריות מגיב כדאיות תאים |
| תמיסת בנזלקוניום כלוריד | Sigma-Aldrich | 63249 | 50% ב H20 |
| ארון | |||
| Cytation 5 קורא צלחות | BioTek | CYT5MPV | קורא רב מצבי הדמיית תאים סרום |
| בקר עוברי | ThermoFischer Scientific | 12484028 | מוסמך, מושבת בחום, קנדה |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H3375 | לתרבית תאים, חממת |
| לנוסטרול | סיגמא-אולדריץ | ' L5768 | ≥ 93%, אבקת |
| L-גלוטמין | Sigma-Aldrich | לתרבית תאים, אבקה | |
| בינונית (M-199) | Sigma-Aldrich | M3769 | מעובד, עם Earle′ מלחים, ללא L-גלוטמין, נתרן ביקרבונט ופנול אדום, אבקה, מתאים לתרבית |
| תאים פיפטות | 5 3/4 אינץ', עם ובלי כותנה | ||
| פניצילין-סטרפטומיצין | ThermoFischer Scientific | 15140122 נוזל (10,000 יח'/מ"ל) | |
| מאגר פוספט (PBS), | סטרילי, מתאים לתרבית | ||
| תאיםקצות פיפטות (100 ומיקרו; L, 1,000 ומיקרו; L, 5,000 ומיקרו; L) | VWR | ScanTox סטרילי | |
| (סורק לייזר עדשה) | N/A | שפותחה במיוחד | עם לייזר לקביעת האיכות האופטית של העדשה |
| תא תרבית ScanTox | שפותח במיוחד בבית | מחזיק | את עדשת הבקר במקומה במהלך בדיקה ותרבות |
| נתרן ביקרבונט | Sigma-Aldrich | S5761 | לתרבית תאים, אבקה |
| נתרן הידרוקסיד | Sigma-Aldrich | S2770 | 1.0 N, BioReagent, מתאים לתרבית תאים |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מאמר זה פורסם
הסרטון יגיע בקרוב