פרוטוקול זה מתאר את ההליך להשגה וטיפוח של תאי אפיתל פיגמנט רשתית ראשוניים (RPE) מעיניים חזיריות ממקור מקומי. תאים אלו מהווים חלופה איכותית לתאי גזע ומתאימים למחקר רשתית במבחנה .
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
פרוטוקול זה מתאר את ההליך להשגה וטיפוח של תאי אפיתל פיגמנט רשתית ראשוניים (RPE) מעיניים חזיריות ממקור מקומי. תאים אלו מהווים חלופה איכותית לתאי גזע ומתאימים למחקר רשתית במבחנה .
אפיתל פיגמנט הרשתית (RPE) הוא חד-שכבה חיונית ברשתית החיצונית האחראית לתמיכה בפוטורצפטורים. ניוון RPE מתרחש בדרך כלל במחלות המסומנות על ידי אובדן ראייה מתקדם, כגון ניוון מקולרי הקשור לגיל (AMD). מחקר על AMD מסתמך לעתים קרובות על עיניים מתורם אנושי או תאי גזע פלוריפוטנטיים מושרים (iPSCs) כדי לייצג את RPE. עם זאת, מקורות RPE אלה דורשים תקופות בידול ממושכות ומומחיות משמעותית לטיפוח. בנוסף, לחלק ממוסדות המחקר, במיוחד אלה באזורים כפריים, אין גישה נוחה לעיני התורם. בעוד קו תאי RPE אימורטלי זמין מסחרית (ARPE-19) קיים, הוא חסר תכונות RPE חיוניות in vivo ואינו מקובל באופן נרחב בפרסומים מחקריים רבים בתחום רפואת העיניים. יש צורך דחוף להשיג תאי RPE ראשוניים מייצגים ממקור זמין וחסכוני יותר. פרוטוקול זה מבהיר את הבידוד ותת-התרבות של תאי RPE ראשוניים המתקבלים לאחר המוות מעיניים חזיריות, אשר ניתן להשיג באופן מקומי מספקים מסחריים או אקדמיים. פרוטוקול זה מחייב חומרים נפוצים הנמצאים בדרך כלל במעבדות לתרביות רקמה. התוצאה היא חלופה ראשונית, מובחנת וחסכונית לתאי גזע פלוריפוטנטיים מושרים (iPSCs), עיני תורם אנושי ותאי ARPE-19.
אפיתל פיגמנט הרשתית (RPE) הוא חד-שכבתי הממוקם ברשתית החיצונית בין קרום ברוך לבין הפוטורצפטורים1. תאי RPE יוצרים צמתים הדוקים עם חלבונים כגון zonula occludens-1 (ZO-1) ובעלי פנוטיפ ייחודי המאופיין בפיגמנטציה ומורפולוגיה משושה 2,3. תאים אלה תורמים למחסום הדם-רשתית, ובכך תומכים בבריאות קולטני האור ושומרים על הומאוסטזיס רשתית 4,5. בנוסף, תאי RPE ממלאים תפקיד קריטי בראייה על ידי קליטת אור ומיחזור רכיבים חיוניים עבור קולטני האור6. לדוגמה, RPE65, חלבון המתבטא היטב בתאי RPE, ממיר אסטרי רטיניל all-trans לרטינול 11-cis 7,8. בהתחשב במגוון התפקודים המבוצעים על ידי תאי RPE, חוסר התפקוד שלהם מעורב במחלות שונות, כולל ניוון מקולרי הקשור לגיל ורטינופתיה סוכרתית 9,10. כדי לשפר את ההבנה של פתולוגיות רשתית ולפתח טיפולים חדשים, מודלים במבחנה של הרשתית משמשים לעתים קרובות.
כדי ליצור מודלים מייצגים של רשתיות בריאות או חולות, הכרחי להשתמש בסוג תא RPE מימטי. קו תאי ARPE-19 הזמין מסחרית חסר פנוטיפים מקוריים, כגון פיגמנטציה, בעוד iPSCs יכול לקחת חודשים כדי להבדיל 11,12,13. למרות שעיניים מתורם אנושי עשויות להיות אידיאליות, לעתים קרובות הן אינן זמינות למעבדות מחקר רבות.
כאן, פיתחנו שיטה לשימוש בעיניים חזיריות, החולקות קווי דמיון רבים עם עיניים אנושיות14, להשגת תאי RPE ראשוניים. תאי RPE חזיריים ראשוניים אלה שימשו במספר מודלים של רשתית15,16. לא רק שתאים אלה חסכוניים, הם גם דורשים פחות זמן לרכוש מאשר iPSCs או עיניים תורמות. בנוסף, הם מציגים מאפיינים מקומיים, כגון פיגמנטציה ומיקרוווילי. בעוד פרוטוקולים דומים למיצוי RPE חזירי קיימים 17,18,19, טכניקה פשוטה ומפורטת זו מאמתת עוד יותר דיסוציאציה אנזימטית ומשתמשת בחומרים הנפוצים ברוב מעבדות תרביות התא.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
העיניים המשמשות בהליך זה מתקבלות לאחר המוות מאטליז מקומי, שנבדק על ידי משרד החקלאות האמריקאי, ולא מתבצעת עבודה באמצעות בעלי חיים חיים. לאחר הקרבת בעלי החיים, חולפות כשעתיים עד שהעיניים מתחנכות. כמו ריקבון רקמות עלול להתחיל להתרחש, חשוב לשמור על העיניים קריר במהלך ההובלה כדי למנוע ריקבון נוסף. בהליך זה, העיניים ממוקמות מיד לתוך מקרר לאחר enucleation. לאחר מכן, שקית העיניים ממוקמת בתוך פוליפרופילן 1000 מ"ל ומוקפת קרח בתוך צידנית 8 ליטר. חשוב לא להניח את העיניים ישירות על הקרח. ברגע שהעיניים מגיעות למעבדה, הבידוד של תאי RPE מתבצע בתוך ארון בטיחות ביולוגית. חשוב להשלים תהליך זה תוך 3-5 שעות. פרוטוקול זה עבר אופטימיזציה לעיבוד 10 עיניים.
1. הכנת מניות DNase aliquots
הערה: מומלץ לבצע שלב זה לפני הבידוד.
2. הגדרת אזור הדיסקציה
3. הסרת רקמות חיצוניות
הערה: הסרת רקמות חיצוניות יכולה להתבצע מחוץ לארון הבטיחות הביולוגית. בדוק את העין לפני החיתוך כדי לוודא כי לובן העין לא נוקב, האישון אינו מעורפל, ואת עצב הראייה קיים. השליכו עיניים שאינן עומדות בקריטריונים אלה.
4. דיסקציה של העין
5. הסרת רשתית עצבית ודיסוציאציה RPE
הערה: קל יותר לבצע את הסעיף הבא בשלבים. בהגדרה זו, תהליך זה מתבצע על אצווה אחת (בדרך כלל 3 כוסות עיניים) בכל פעם. עבור שלבים 5.1-5.7, יש לבצע כל שלב בכל האצווה לפני המעבר לשלב הבא.
6. אוסף RPE
7. הכנת פתרון עבודה DNase
8. זריעת תאי RPE
9. תרבית תאי RPE חזירית ראשונית
10. אימות תאי RPE
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
באמצעות הליך זה, תאי RPE ראשוניים בודדו בהצלחה מעיניים חזיריות. איור 1A מראה תאי RPE 3 ימים לאחר בידוד עם פיגמנטציה אופיינית. לאחר שבוע אחד של גדילה, התאים נפגשו באופן מלא ויצרו שכבה חד-שכבתית בריאה (איור 1B). התאים הועברו לאחר מכן לתוספות תרבית תאים, שם הם שמרו על הפיגמנטציה והמורפולוגיה שלהם (איור 1C), מה שתומך עוד יותר ביעילות של הליך הבידוד. תרביות שלא הפגינו את המאפיינים האלה ובמקום זאת הראו מורפולוגיה משתנה ופיגמנטציה עודפת (<...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול זה מתאר כיצד לבודד תאי RPE מעיניים חזיריות. פיגמנטציה ומורפולוגיה מרוצפת נראים בתוך 7 ימים של בידוד (איור 1B). יתר על כן, נתוני TEER מצביעים על היווצרות צומת הדוקה22 וחד-שכבה בריאה (איור 5). תוצאות אלה מראות כי תאי RPE שבודדו בשיטה זו דומים ל-RPE אנושי ויכולים להועיל במודלים של תרביות תאי רשתית.
העיניים המשמשות בכתב יד זה מתקבלות לאחר המוות מאטליז מקומי, אך ניתן להשיג אותן גם ממקורות אחרים, כגון מסגרות...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים רוצים להודות לפרהאד פרג'וד על העזרה בתרבית תאי RPE חזיריים ובידודם, ולתומאס האריס על העזרה עם SEM. המחברים מודים על התמיכה של מתקן הליבה מיקרוסקופיה באוניברסיטת מדינת יוטה לניתוח SEM. המתקן מחזיק במיקרוסקופ אלקטרונים סורק שנרכש באמצעות מענק מכשור מחקר מרכזי של הקרן הלאומית למדע (CMMI-1337932). המימון למחקר זה ניתן על ידי המכונים הלאומיים לבריאות באמצעות מענק 1R15EY028732 (Vargis) ומענק קרן BrightFocus M2019109 (Vargis). מימון נוסף ניתן על ידי מענק מחקר והזדמנויות יצירתיות לתואר ראשון (Weatherston) ממשרד המחקר של אוניברסיטת מדינת יוטה ומענק זרע (Vargis) מהמרכז לחקר מחלת האלצהיימר והדמנציה של אוניברסיטת יוטה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| צלחת תחתונה מזכוכית 6 מיקרו-באר עם 14 מ"מ מיקרו-באר #1 כיסוי זכוכית | Cellvis | P06-14-1-N | |
| אנטיביוטיקה-אנטי-מיקוטית (100x) | Gibco | 15240062 | |
| ארון | |||
| סידן כלוריד, מיובש, אבקה, 97% | Alfa Aesar | L13191.30 | |
| מסננת תאים | פישר סיינטיפיק | 22-363-548 | לכל עין |
| צנטריפוגה צנטריפוגה | |||
| , 15 מ"ל | פישר סיינטיפיק | 05-539-12 | |
| מצנן, 8 ליטר | איגלו | 32529 | |
| קורנינג צלחת באר מרובה Transwell עם מוסיף קרום פוליאסטר חדיר | פישר סיינטיפיק | 07-200-154 | תרבית מוסיף |
| כפפה עמידה לחתוך | Dowellife | 712971375857 | |
| Cytiva תמיסת מלח חוצצת פוספט של HyClone Dulbecco, Solution | Fisher Scientific | SH3026401 | לדילולי ICC בלבד |
| נטולי יונים | |||
| DMEM, 1x עם 4.5 גרם/ליטר גלוקוז, L-גלוטמין ונתרן פירובט | Corning | 10-013-CV | |
| DNase I מלבלב בקר | Sigma Aldrich | DN25 | |
| DPBS/מעובד - סידן - מגנזיום | Cytiva | SH3002B.02 | מאוחסן בטמפרטורה של 4 מעלות; ערכת |
| C ELISA, אנגיוגנזה אנושית Q-Plex (9-Plex) | Quansys Biosciences, Logan, UT | ||
| ENDOHM 6 TEER מכשיר | World Precision Instruments | ||
| סרום בקר עוברי (FBS) | Avantor | 232B20 | |
| Fisher BioReagents סרום בקר אלבומין (BSA) אבקה ללא DNase ופרוטאז | Fisher Scientific | ||
| פנס | |||
| פורמלדהיד, דרגת ACS, 36.5% (w/w) עד 38.0% (w/w), LabChem | Fisher Scientific | ||
| ספוגי גזה | פישר סיינטיפיק | 22-415-504 | לעין |
| עיזים נגד עכבר IgG (H+L) נוגדן משני בעל ספיחה צולבת גבוהה, Alexa Fluor Plus 647, Invitrogen | Thermo Scientific | A32728 | RPE65 נוגדן משני |
| Ice | |||
| ניגודיות פאזה הפוכה | |||
| כתוש Invitrogen NucBlue Live ReadyProbes Reagent (Hoechst 33342) | פישר סיינטיפיק | R37605 | |
| מספריים איריס קצה עדין, כיתה סטנדרטית, מעוקלת, 4.5 " | מספריים Cole-Palmer | EW-10818-05 | |
| איריס, 11 ס"מ, ישר, טונגסטן קרביד | פישר Scientific | 50-822-379 | |
| LSM-710 מיקרוסקופ קונפוקלי | צלחת זייס | ||
| פטרי, 100 מ"מ x 20 מ"מ | קורנינג | 430167 | אחד לכל 2-3 עיניים ואחד למשטח דיסקציה/פסולת |
| תמיסת פובידון-יונדין, 10% | שווה | 49035-050-34 | |
| RPE65 נוגדן חד שבטי (401.8B11.3D9), Invitrogen | Thermo Scientific | MA116578 | RPE65 נוגדן ראשוני |
| להבי אזמל גודל 10 | פישר סיינטיפיק | 22-079-683 | |
| ידיות אזמל סגנון 3 | פישר סיינטיפיק | 50-118-4164 | |
| וילון כירורגי, 18 x 26 אינץ' | פישר סיינטיפיק | 50-209-1792 | |
| תרביות רקמה | 37 & deg; C, 5% CO2, 95% | ||
| צלחות תרבית רקמות לחות, 6 בארות | VWR | 10062-892 | אחת לשטיפת עיניים ואחת לזריעה |
| פוליפרופילן תלת פינתית, 1000 מ"ל | פישר סיינטיפיק | 14-955-111F | |
| טריטון X-100 | Sigma Aldrich | T8787 | |
| טריפסין 0.25%, 2.21 מ"מ EDTA ב-HBSS; ללא Ca, Mg, נתרן ביקרבונט | קורנינג | 25053Cl | |
| פינצטה בסגנון 20A | Fisher Scientific | 17-467-231 | |
| פינצטה סגנון 2A | פישר סיינטיפיק | 50-238-47 | להסרת רשתית עצבית |
| פינצטה בסגנון 5-SA-PI | פישר מדעי | 17-467-168 | |
| אמבט מים של מערכת | |||
| , 37 מעלות; C | |||
| ZO-1 נוגדן חד שבטי (ZO1-1A12), FITC, Invitrogen | Fisher Scientific | 33-911-1 | נוגדן ראשוני מצומד ZO-1 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.