בפרוטוקול זה, אנו מתארים את התהליך המלא של הקמת מודל רלוונטי לפתולוגיה לניוון מקולרי תלוי גיל (AMD) בתאי אפיתל פיגמנט רשתית ראשוני (RPE) של עכבר באמצעות טרנספקציה של Alu RNA.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
בפרוטוקול זה, אנו מתארים את התהליך המלא של הקמת מודל רלוונטי לפתולוגיה לניוון מקולרי תלוי גיל (AMD) בתאי אפיתל פיגמנט רשתית ראשוני (RPE) של עכבר באמצעות טרנספקציה של Alu RNA.
ניוון מקולרי הקשור לגיל (AMD), במיוחד AMD שאינו אקסודטיבי, דורש מודלים ניסיוניים המשכפלים טוב יותר את הפתולוגיה האנושית. מודלים נוכחיים in vivo נותרו תובעניים מבחינה טכנית ודורשים זמן רב, בעוד שמערכות קונבנציונליות במבחנה אינן מצליחות לסכם טריגרים פתולוגיים ספציפיים למחלה. כאן, אנו מציגים שיטה להקמת מודל ניוון אפיתל פיגמנט רשתית (RPE) באמצעות תאי RPE ראשוניים של עכבר שהועברו עם Alu RNA, רטרוטרנספוזון המעורב ישירות בפתולוגיה של אטרופיה גיאוגרפית.
פרוטוקול זה מפרט את הבידוד האנזימטי של תאי RPE ראשוניים של עכבר, ואחריו טרנספקציה של Alu RNA כדי לגרום לניוון RPE. אימות משלב מורפולוגית (ארכיטקטורה משושה), פונקציונלית (אובדן קוטביות והפרעה בחלבון עכבר ZO-1) וניתוח מולקולרי (PCR כמותי). כתוצאה מכך, ראינו שינויים רב-פקטוריאליים המופעלים על ידי טרנספקציה של Alu RNA: הפרשת ציטוקינים דלקתיים (גנים של עכברים Ifn-β, Il-6, Tnf-α; p < 0.05) והזדקנות תאית (גנים של עכברים p21 ו-p53 upregulation; p < 0.05). בהשוואה למודלים מסורתיים של מתח אקוטי, מערכת זו מסכמת מפלים דלקתיים-ניווניים כרוניים של AMD באמצעות טכניקות סטנדרטיות, ומבטיחה שחזור. על ידי שילוב היבטים של מבחנים פשוטים במבחנה ומודלים מורכבים in vivo, גישה זו יכולה לשמש פלטפורמה ראשונית לחקר מנגנונים מונעי רטרוטרנספוזון וסינון מועמדים טיפוליים פוטנציאליים.
ניוון מקולרי הקשור לגיל (AMD) הוא גורם עיקרי לליקוי ראייה עולמי. עם זאת, טיפולים יעילים ל-AMD שאינו אקסודטיבי נותרו מוגבלים. לפיכך, יש צורך דחוף במודלים מחקריים יעילים וניתנים לשחזור כדי לחשוף מנגנוני מחלה ולזהות מטרות טיפוליות 1,2. מרכזי במאמץ זה הוא אפיתל הפיגמנט ברשתית (RPE), חד-שכבתי הממוקם בין קרום ברוך (כורואיד) לקולטני האור (רשתית), הממלא תפקיד מרכזי בשמירה על הומאוסטזיס ברשתית על ידי תמיכה בתפקוד קולטני האור, ויסות מחסום הדם-רשתית והקלה על פינוי פסולת 3,4.
תפקוד לקוי או אובדן של תאי RPE הוא מאפיין בולט של מחלות ניווניות רבות ברשתית, במיוחד ב-AMD, כאשר תפקוד לקוי של RPE מייצג שלב מוקדם וקריטי בהתקדמותו 2,4,5. יש לציין כי בחולים המפגינים ניוון גיאוגרפי (GA), השלב המתקדם של AMD, רמות מופחתות של האנזים לעיבוד מיקרו-RNA Dicer 1 ribonuclease III (DICER1) גורמות להצטברות רעילה של Alu RNA, תעתיק רטרוטרנספוזון הקשור ישירות לניוון RPE ומעורב בפתולוגיה אנושית6.
מודלים מסורתיים in vivo, כגון מודל נתרן יודאט (NaIO3) ומודל עמילואיד-β (Aβ), שומרים על מורכבות המחלה המערכתית אך מתמודדים עם מגבלות קריטיות. מודל NaIO3 גורם במהירות למתח חמצוני ברשתית ולנזק ל-RPE, עם זאת, הרעילות החריפה שלו משבשת הן את ה-RPE והן את קולטני האור, ואינה מצליחה לחקות את ההתקדמות הכרונית הקשורה לפתולוגיה של AMD ומטשטשת את ההערכה הטיפולית של תפקוד לקוי עדין של RPE7. באופן דומה, מודל Aβ מציג גורמי לחץ ספציפיים למחלה אך דורש מומחיות טכנית נרחבת ולוחות זמנים ממושכים בהשוואה לגישות במבחנה 8,9. מודלים קונבנציונליים של RPE במבחנה, כמו H2O2 ומודלים של חשיפה להידרוקינון, לעומת זאת, חסרים רלוונטיות פתולוגית, ואינם מצליחים לסכם גורמי לחץ ספציפיים למחלה כגון אגרגטים של חלבונים רעילים או טריגרים דלקתיים1.
כאן, אנו מספקים פרוטוקול מפורט להקמת מודל ניוון RPE בתאי RPE ראשוניים של עכבר באמצעות Alu RNA, RNA שאינו מקודד שמקורו ברטרוטרנספוזון המעורב ישירות בפתוגנזה של GA6. Alu RNA מפעיל מסלולים דלקתיים ופוגע בשלמות מחסום RPE10,11, ובכך מחקה את המאפיינים הפתולוגיים הקשורים ל-AMD שאינו אקסודטיבי. שיטה זו משתמשת בבידוד אנזימטי ותרבית של תאי RPE, ולאחר מכן אינדוקציה של ניוון RPE באמצעות Alu RNA. בנוסף, אנו מספקים מערכת אימות מקיפה, המשלבת קריאות מורפולוגיות (ארכיטקטורה משושה), פונקציונליות (שלמות מחסום ואובדן קוטביות) ומולקולריות (סמני דלקת והזדקנות) כדי להעריך את מודל הניוון הזה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מחקר זה אושר על ידי ועדת האתיקה של בעלי חיים של בית החולים הכללי בשנחאי המסונף לבית הספר לרפואה של אוניברסיטת שנגחאי ג'יאו טונג. פרוטוקול זה עוקב בקפדנות אחר התקנות לניהול עניינים הנוגעים לבעלי חיים ניסיוניים (שהונפקו על ידי הוועדה הממלכתית למדע וטכנולוגיה) וההנחיות לשימוש אתי בבעלי חיים במחקר עיניים וראייה שנקבעו על ידי האגודה לחקר הראייה והעיניים (ARVO). עיין בטבלת החומרים לפרטים נוספים הקשורים לחומרים המשמשים בפרוטוקול זה.
1. בידוד תאי RPE ראשוניים של עכבר
2. אינדוקציה של מודל הניוון RPE
3. תיקוף מודל הניוון
הערה: ניסויי אימות מודל מקיפים בוצעו ביום השביעי.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תאי RPE ראשוניים של עכבר לפני טרנספקציה של Alu RNA
ביום 0 (איור 1), תאי RPE ראשוניים של עכבר בודדו והציגו את המורפולוגיה המשושה האופיינית, האופיינית לתאי RPE בריאים. תאים אלה שמרו על שכבה חד-שכבתית מאורגנת היטב. התאים עברו תרבית כדי לאפשר ארגון מבני ראשוני ויצירת צמתים הדוקים, כפי שמעידים הצורה המשושה והגבולות המוגדרים היטב. מורפולוגיה זו שימשה כבסיס לאינדוקציה הבאה של ניוון RPE. שלמות מחסום ה-RPE נשמרה גם בשלב זה, מה שמבטיח שהתאים היו במצב תפקודי לפני ביצוע טרנספקציה של ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מטרתנו הייתה להקים מודל פגיעות RPE הניתן לשחזור ונגיש המאפשר הדמיה ברזולוציה גבוהה וניתוח מכניסטי עם מגבלות משאבים מינימליות. גישה זו סיפקה הדמיה ברורה של הפרעה מבנית הנגרמת על ידי Alu RNA בהשוואה לקבוצת הביקורת, כולל פיצול צומת הדוק אפיקלי וחוסר ארגון ציטו-שלד בסיסי באמצעות הדמיית Z-stack קונפוקלית (גודל צעד של 0.5 מיקרומטר). שני שלבים קריטיים מבטיחים את אמינות המערכת: עיכול אנזימטי וטרנספקציה של Alu RNA. באמצעות בידוד מבוסס פפאין (22 IU/mL, 37 °C, 45 דקות), צפינו בתכונות מבניות העולות ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין ניגודי אינטרסים לחשוף.
עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי תוכנית הפעולה לחדשנות במדע וטכנולוגיה פרויקט מיוחד למחקר חדשנות רפואית (23Y11901300), הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (82171076) וועדת החינוך העירונית של שנגחאי (2023ZKZD18). אנו מודים לפרופסור L.Z על המתנה הנדיבה של Alu RNA.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| ארון בטיחות ביולוגי מסדרת 1300 Class II, סוג A2 | תרמו סיינטיפיק | ||
| 37 מעלות; חממת C/5% CO2 | תרמו סיינטיפיק | ||
| 4% פרפורמלדהיד (PFA) | סרוויסביו | G1101-500 מ"ל | |
| RNA Alu אנושי | הוענק במתנה על ידי ל.ז. | ||
| נוגדן משני נגד ארנב, Alexa Fluor 568 (עז) | Invitrogen Thermo Scientific | א 11011 | |
| כיסוי אופטי דבק MicroAmp של Applied Biosystems | תרמו פישר סיינטיפיק | ||
| Applied Biosystems MicroAmp לוחות תגובה אופטיים של 96 בארות | תרמו פישר סיינטיפיק | ||
| מערכת PCR בזמן אמת של Applied Biosystems ViiA 7 | תרמו פישר סיינטיפיק | מערכת PCR בזמן אמת לניתוח ביטוי גנים כמותי | |
| אלבומין סרום בקר (BSA, Fraction V) | ביוטין | ST023-50 גרם | |
| קרל זייס פרימוברט מיקרוסקופ תרבית תאים הפוך | צייס | לניטור מורפולוגיה של תאים | |
| צנטריפוגה 5424 R | אפנדורף | ||
| כלורופורם | סיגמא | הפרדת פאזה במיצוי RNA. | |
| מיקרוסקופ סריקת לייזר קונפוקלי (LSM900 + תא גילוי 7) | צייס | הדמיה ברזולוציה גבוהה של סמני אימונופלואורסצנציה (למשל, ZO-1 ו-F-actin). | |
| צלחת באר Costar 24/48/96 | קורנינג | ||
| כיסוי | תרמו פישר סיינטיפיק | משמש על צלחת 24 בארות להדמיה אימונופלואורסצנטית. | |
| DAPI | תרמו | 62248 | |
| אמבטיה יבשה דיגיטלית | מולאב | ||
| DMEM/F12 | ג'יבקו | מדיה לגידול תאי RPE | |
| חוצץ פוספט של Dulbecco (D-PBS) | שתף ביו | SB-CR017 | |
| ארל' s תמיסת מלח מאוזנת (EBSS) | ג'יבקו | תמיסת מלח מאוזנת המשמשת לדילול פפאין ו-DNase I במהלך בידוד RPE. | |
| אתנול (אבסולוטי) | סיגמא | משקעי RNA ושטיפת עמודים. | |
| סרום בקר עוברי (FBS) | סיגמא | למדיית תרבית תאים RPE מלאה | |
| מלקחיים | לדיסקציה | ||
| ליפופקטמין 3000 (מגיב טרנספקציה מבוסס ליפידים קטיוני) | תרמו פישר | L300015 | כדי להעביר Alu RNA לתאי RPE |
| מטריגל | קורנינג | 356234 | מטריצה (דילול של 1.14%) לציפוי לוחות לתמיכה בהדבקה וקיטוב RPE. |
| פורמלדהיד נטול מתנול | תרמו סיינטיפיק | קיבוע חלופי (4%) לשימור אפיטופים באימונופלואורסצנציה | |
| מיקרופיפטה | אפנדורף | ||
| ספקטרופוטומטר Nanodrop 2000 | תרמו סיינטיפיק | מודד ריכוז וטוהר RNA | |
| Nikon ECLIPSE Ti-S מיקרוסקופ פלואורסצנטי הפוך | ניקון | הדמיה פלואורסצנטית של דגימות מוכתמות | |
| סטריאומיקרוסקופ אולימפוס SZX16 | אולימפוס | לדיסקציה של גלגלי עיניים של עכבר ובידוד RPE | |
| אופטי-MEM | ג'יבקו | מדיום סרום נמוך להכנה מורכבת של טרנספקציה | |
| מערכת דיסוציאציה פפאין | וורטינגטון | LK003150 | לאנזים עובד |
| פניצילין-סטרפטומיצין | ג'יבקו | למדיית תרבית תאים RPE מלאה | |
| מלח נתרן פנטוברביטל | סיגמא | סוכן המתת חסד | |
| פלואידין 488 | אבקם | 176753 | להערכת קוטביות |
| ערכת ריאגנט PrimeScript RT | טקארה | RR037A | ערכת שעתוק הפוך לסינתזת cDNA (הכנת תבנית qPCR) |
| ערכת RNAsimple Total RNA | טיאנגן | DP419 | למיצוי RNA |
| שחפת ירוק Premix Ex Taq (Tli RNaseH Plus) | טקארה | RR420A | עבור qPCR |
| ZO-1 נוגדן רב-שבטי ארנב | פרוטאינטק | 21773 | להערכה מורפולוגית |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מאמר זה פורסם
הסרטון יגיע בקרוב