צמחי רשתית שהתקבלו מקופי מקוק מסוג בר תורבתו במבחנה. ניוון הרשתית ומסלול האיתות cGMP-PKG הושרו באמצעות מעכב PDE6 zaprinast. הצטברות cGMP בצמחים בריכוזי זפרינזט שונים אומתה באמצעות אימונופלואורסנציה.
צמחי רשתית שהתקבלו מקופי מקוק מסוג בר תורבתו במבחנה. ניוון הרשתית ומסלול האיתות cGMP-PKG הושרו באמצעות מעכב PDE6 zaprinast. הצטברות cGMP בצמחים בריכוזי זפרינזט שונים אומתה באמצעות אימונופלואורסנציה.
ניוון רשתית תורשתי (RD) מאופיין במוות מתקדם של תאי קולטני אור. הפעלת יתר של מסלול החלבון המחזורי גואנוזין מונופוספט (cGMP) התלוי בקינאז (PKG) בתאי פוטורצפטור גורמת למוות של תאים קולטי אור, במיוחד במודלים המכילים מוטציות פוספודיאסטראז 6b (PDE6b). מחקרים קודמים על RD השתמשו בעיקר במודלים מורינים כגון עכברי rd1 או rd10 . בהתחשב בהבדלים הגנטיים והפיזיולוגיים בין עכברים לבני אדם, חשוב להבין באיזו מידה ניתן להשוות את הרשתיות של פרימטים ומכרסמים. קופי מקוק חולקים רמה גבוהה של דמיון גנטי עם בני אדם. לכן, קופי מקוק מסוג בר (בגילאי 1-3 שנים) נבחרו לתרבית במבחנה של צמחי רשתית שכללה את קומפלקס אפיתל פיגמנט רשתית (RPE)-כורואידים. צמחים אלה טופלו בריכוזים שונים של מעכב PDE6 zaprinast כדי לגרום למסלול האיתות cGMP-PKG ולדמות פתוגנזה של RD. הצטברות cGMP ומוות תאים בצמחי רשתית של פרימטים אומתו לאחר מכן באמצעות immunofluorescence ובדיקת TUNEL. מודל רשתית הפרימטים שנקבע במחקר זה עשוי לשמש למחקרים רלוונטיים ויעילים על המנגנונים של RD תלוי cGMP-PKG, כמו גם לפיתוח גישות טיפול עתידיות.
ניוון רשתית תורשתי (RD) מאופיין במוות מתקדם של תאי קולטני אור ונגרם על ידי מוטציות במגוון רחב של גנים פתוגניים1. התוצאה הסופית של RD היא אובדן ראייה וברוב המכריע של המקרים המחלה נותרה בלתי ניתנת לטיפול עד עצם היום הזה. לכן, חשוב לחקור את המנגנונים התאיים המובילים למוות של קולטני אור באמצעות מודלים המייצגים נאמנה את מצב המחלה האנושי. כאן, מודלים מבוססי פרימטים מעניינים במיוחד בשל קרבתם לבני אדם. יש לציין כי מודלים כאלה עשויים לקדם את הפיתוח של התערבויות טיפוליות מתאימות שיכולות לעצור או לעכב מוות של תאים קולטי אור.
מחקרים קודמים על מנגנוני מוות תאי ב- RD הוכיחו כי ירידה או אובדן של פעילות פוספודיאסטראז 6 (PDE6) הנגרמת על ידי מוטציות בגן מפעיל RD מובילה להידרוליזה מופחתת של מונופוספט גואנוזין מחזורי (cGMP)2,3. cGMP הוא אגוניסט ספציפי של תעלות היונים המגודרות בנוקלאוטידים מחזוריים (CNGCs) במקטעים החיצוניים של המוט (ROSs) והוא גם מולקולת מפתח האחראית להמרת אותות אור לאותות חשמליים בתאי קולטני אור בעלי חוליות4. הידרוליזה מופחתת של cGMP גורמת להצטברות של cGMP ב-ROSs, מה שמוביל לפתיחת CNGCs 5. כתוצאה מכך, מסלולי פוטוטרנסדוקציה מופעלים, וכתוצאה מכך עלייה בריכוזי קטיון בתאים קולטי אור. תהליך זה מטיל עומס מטבולי על פוטורצפפטורים, אשר כאשר מופעלים יתר על המידה, למשל, על ידי מוטציות ב- PDE6, עלולים לגרום למוות תאי.
מחקרים רבים הראו כי הצטברות יתר משמעותית של cGMP בפוטורצפטורים של מודלים עכבריים עם מוטציות שונות בגן RD עלולה לגרום להפעלה של חלבון קינאז תלוי cGMP (PKG)3,6. זה מוביל לעלייה משמעותית בתאים גוססים, חיוביים TUNEL ודילול הדרגתי של שכבת התא photoreceptor. מחקרים קודמים מצביעים על כך שהפעלת יתר של PKG הנגרמת על ידי רמות cGMP גבוהות היא תנאי הכרחי ומספיק להשראת מוות תאי קולטני אור 2,5. מחקרים על מודלים שונים של RD בעכברים הראו גם כי הפעלת PKG הנגרמת על ידי רמות cGMP גבוהות בפוטורצפטורים, מובילה להפעלת יתר של גורמים משפיעים במורד הזרם, כגון פולי-ADP-ריבוז פולימראז 1 (PARP1), היסטון דאצטילאז (HDAC) וקלפין 2,7,8,9. זה מרמז על קשרים סיבתיים בין חלבוני מטרה שונים אלה לבין מוות של תאים קולטי אור.
עם זאת, מחקרים קודמים על פתולוגיה, טוקסיקופרקולוגיה וטיפול ב- RD התבססו בעיקר על מודלים של עכברים עבור RD10,11,12. עם זאת, נותרו קשיים עצומים בתרגום הקליני של תוצאות אלה. זאת בשל ההבדלים הגנטיים והפיזיולוגיים הניכרים בין עכברים לבני אדם, במיוחד בכל הנוגע למבנה הרשתית. לעומת זאת, פרימטים לא אנושיים (NHPs) חולקים גם רמה גבוהה של דמיון עם בני אדם ביחס למאפיינים גנטיים, דפוסים פיזיולוגיים וויסות גורמים סביבתיים. לדוגמה, טיפול אופטוגנטי נחקר כאמצעי לשחזור פעילות הרשתית במודלNHP 13. לינגאם ועמיתיו הדגימו כי ייצור טוב של תאים מקדימים של קולטני אור ברשתית שמקורם בתאי גזע פלוריפוטנטיים המושרים על ידי בני אדם עשוי להציל נזק לקולטני אור חרוט ב- NHP14. לכן, מודלים NHP חשובים לחקר פתוגנזה RD ופיתוח שיטות טיפול יעילות. בפרט, מודלים NHP של RD, המציגים מנגנונים פתוגניים דומים לאלה בבני אדם, יכולים לשחק תפקיד קריטי במחקרים על פיתוח וניתוח טוקסיקו-פרמקולוגיה in vivo של תרופות חדשות.
לאור מחזור החיים הארוך, הקשיים הטכניים הגבוהים והעלות הגבוהה הכרוכה בביסוס מודלים של פרימטים in vivo , הקמנו מודל של פרימטים לא אנושיים במבחנה (NHP) תוך שימוש בתרביות של רשתית מקוק מושתלת. ראשית, קופי מקוק מסוג בר בגילאי 1-3 שנים נבחרו לתרבית חוץ גופית של צמחי רשתית, שכללה את קומפלקס הרשתית-RPE-כורואידים. לאחר מכן טופלו צמחים בריכוזים שונים של מעכב PDE6 zaprinast (100 μM, 200 μM ו-400 μM) כדי לגרום למסלול האיתות cGMP-PKG. מוות תאי קולטני אור כומת ונותח באמצעות בדיקת TUNEL, והצטברות cGMP בצמחים אומתה באמצעות immunofluorescence. בהתחשב ברמת הדמיון הגבוהה ביחס לפיזור התאים ולמורפולוגיה, עובי שכבת הרשתית ומאפיינים פיזיולוגיים אחרים של הרשתית בין קופים לבני אדם, הקמת מסלול איתות cGMP-PKG במודל הרשתית במבחנה עשויה להקל על מחקר עתידי על הפתוגנזה של RD, כמו גם מחקרים על פיתוח וטוקסיקו-פרמקולוגיה של תרופות חדשות לטיפול ב- RD.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחקר בבעלי חיים נבדק ואושר על ידי ועדת האתיקה של המכון לזואולוגיה, האקדמיה הסינית למדעים (IACUC-PE-2022-06-002), וסקירת אתיקה של בעלי חיים ופרוטוקול בעלי חיים של אוניברסיטת יונאן (YNU20220149).
1. הכנת חצילים ברשתית
2. תרבית חציל רשתית פרימטים
3. תיקון וחתך הקפאה
4. אימונוהיסטוכימיה (איור 2)
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
במחקר זה, תרבית חציל רשתית של קופי מקוק בוצעה באמצעות צמחים המכילים את קומפלקס הרשתית-RPE-כורואיד (איור 1, איור משלים S1). בהשוואה לתרבית במבחנה של תאי רשתית המשתמשים ברשתית ללא RPE וכורואיד מחוברים, תרבית הצמחים שלנו מאפשרת הישרדות תאים טובה יותר ובהתאם לכך, מאריכה את הישרדותם של תאים קולטי אור.
השתמשנו בריכוזים שונים של מעכב PDE6 zaprinast (100 μM, 200 μM ו-400 μM; איור משלים S2) כדי לגרום להצטברות של cGMP בפוטורצפטורים...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פוטוטרנסדוקציה חזותית מתייחסת לתהליך הביולוגי שבו אותות אור מומרים לאותות חשמליים על ידי תאים קולטי אור בתוך רשתית העין. תאים קולטי אור הם תאי עצב מקוטבים המסוגלים לבצע פוטוטרנסדוקציה, וישנם שני סוגים שונים של פוטורצפטורים המכונים מוטות ומדוכים על שם צורות המקטעים החיצוניים שלהם. מוטות אחראים על הראייה הסקוטופית ומדוכים אחראים על ראייה פוטופיקית וחדות גבוהה. RD תורשתי מתייחס למחלות נוירודגנרטיביות המאופיינות במוות מתקדם של תאי קולטני רשתית15.
המחקר הנוכחי על RD התבסס בע...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל המחברים מצהירים כי אין ניגודי עניינים.
מחקר זה נתמך על ידי מענקים מהקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (מס '81960180), קרן מורשת זינקה וקרן שרלוט וטיסטו קרסטן, המרכז הרפואי הקליני למחלות עיניים יונאן (ZX2019-02-01). אנו מודים לפרופ' לונגבאו לב (המכון לזואולוגיה, האקדמיה הסינית למדעים, קונמינג, סין) על שיתוף גלגלי העיניים של הקופים ששימשו במחקר זה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| סרום בקר אלבומין (BSA) | Sigma | B2064 | תמיסת חסימת |
| קורטיקוסטרון | סיגמא | C2505 | תוספי תוספי |
| DL-טוקופרול | סיגמא | T1539 | שלם תוספי |
| חמור בינוני שלם נגד כבשים, Alxea Fluor 488 | Life technologies Corporation | A11015 | נוגדן משני של cGMP (תנאי ייצור נאותים) |
| תמיסת אתנול-חומצה אצטית | Shyuanye | R20492 | תיקון נוזלי |
| סרום בקר עוברי | מזל תאומים | 900-108 | תמיסת חסימה |
| מיקרוסקופ פלואורסצנטי | Carl Zeiss | Axio Imager.M2 | הדמיה אימונופלואורסצנטית |
| גלוטמין | סיגמא | G8540 | תוספי |
| גלוטתיון | שלם סיגמא | G6013 | תוספים של |
| ערכת גילוי מוות תאים בינונית שלמה, בדיקת TMR אדומה | Roche | 12156792910 | TUNEL |
| אינסולין | Sigma | 16634 | תוספי |
| L-ציסטאין HCl | Sigma | C7477 | תוספי |
| חומצה לינולאית | מלאה Sigma | L1012 | MACS בינוני שלם |
| פתרון | Miltenyi | 130-100-008 | אחסון אופטימלי של דגימות איברים ורקמות טריות |
| סרום חמור רגיל | Solarbio | SL050 | תמיסת חסימה |
| Paraformaldehyde (PFA) | Biosharp | BL539A | חומר קיבוע |
| PEN. / STREP. 100& פעמים; | Millipore | TMS-AB2-C | פניצילין / סטרפטומיצין אנטיביוטיקה |
| מאגר פוספט מלח (PBS) | Solarbio | P1010 | תמיסת חיץ |
| פובידון-יוד | שנגחאי 310411 | חומר חיטוי | |
| פרוגסטרון | סיגמא | P8783 | תוספי |
| חלבון | K Millpore | 539480 | פירוק חלבון |
| R16 בינוני | Life Technologies Corporation | 074-90743A | רטינול בינוני בסיסי |
| סיגמא | R7632 | אצטט בינוני שלם | |
| סיגמא | R7882 | תוספי | |
| כבשים בינוניות מלאות נגד cGMP | יאן דה ונטה, אוניברסיטת מאסטריכט, הולנד | נוגדן ראשוני של | |
| סוכרוז | cGMPGHTECH | 57-50-1 | חומר ייבוש |
| T3 | Sigma | T6397 | תוספי תזונה של |
| מדיום רקמה-טק שלם (תרכובת O.C.T) | SAKURA | 4583 | הטמעת מדיום |
| טוקופריל אצטט | סיגמא | T1157 | תוספי |
| טרנספרין | סיגמא | T1283 | מדיום מלא תוספי מדיום |
| מלאTranswell | Corning Incorporated | 3412 | תרבית תאים / רקמות |
| Tris-buffer (TBS) | Solarbio | T1080 | מאגר חוסם |
| Triton X-100 | Solarbio | 9002-93-1 | חומר פעיל פני השטח |
| VECTASHIELD מדיום עם DAPI | וקטור | H-1200 | מדיום הרכבה |
| ויטמין B1 | Sigma | T1270 | תוספי תזונה של מדיום שלם |
| ויטמין B12 | Sigma | V6629 | תוספי ויטמין C בינוני מלא |
| סיגמא | A4034 | תוספי תזונה של | |
| Zaprinast | Sigma | Z0878 | PDE6 |
| מלא Zeiss Imager M2 מיקרוסקופ | Zeiss, Oberkochen, גרמניה | מיקרוסקופ זקוף | |
| LSM 900 Airyscan | מיקרוסקופ סריקת לייזר ברזולוציה גבוהה | ||
| Zeiss Axiocam | Zeiss, Oberkochen, גרמניה | מצלמה דיגיטלית | |
| Zeiss Axiovision4.7 | |||
| Adobe | |||
| Illustrator CC 2021 (Adobe Systems Incorporated, סן חוזה, קליפורניה) | |||
| גלגלי עיניים של פרימטים מקוק מסוג בר | מכון קונמינג לזואולוגיה | SYXK ( ) K2017 -0008 | |
| עט עט סופר פאפ (חוסם נוזלים, דיאדו, 0010, יפן | |||
| פתרון ערכת TUNEL (REF12156792910, רוש, גרמניה), |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה