Isolamento, coltura e ingegneria genetica delle cellule epiteliali pigmentate primarie dei mammiferi per la terapia genica non virale

Thais Bascuas; Martina Kropp; Nina Harmening; Brittany M. Wong; Sandra Johnen; Zsuzsanna Izsvák; Gabriele Thumann

doi:10.3791/62145

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Articolo metodologico

Isolamento, coltura e ingegneria genetica delle cellule epiteliali pigmentate primarie dei mammiferi per la terapia genica non virale

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DOI:

10.3791/62145

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26 febbraio 2021

Thais Bascuas^*¹^,² , Martina Kropp^*¹^,² , Nina Harmening¹^,² , Brittany M. Wong¹ , Sandra Johnen³ , Zsuzsanna Izsvák⁴ , Gabriele Thumann¹^,²

¹Experimental Ophthalmology, University of Geneva, ²Department of Ophthalmology, University Hospitals of Geneva, ³Department of Ophthalmology, University Hospital RWTH Aachen, ⁴Max Delbrück Center for Molecular Medicine

^* These authors contributed equally

In questo articolo

Sommario

Qui viene presentato un protocollo per isolare e trasfezionare le cellule epiteliali primarie dell'iride e del pigmento retinico da vari mammiferi (topi, ratti, conigli, suini e bovini). Il metodo è ideale per studiare approcci di terapia genica oculare in vari set-up per analisi ex vivo e studi in vivo trasferibili all'uomo.

Abstract

La degenerazione maculare legata all'età (AMD) è la causa più frequente di cecità nei pazienti >60 anni, che colpisce circa 30 milioni di persone in tutto il mondo. L'AMD è una malattia multifattoriale influenzata da fattori ambientali e genetici, che portano a compromissione funzionale della retina a causa della degenerazione cellulare epiteliale pigmentata retinica (RPE) seguita dalla degradazione dei fotorecettori. Un trattamento ideale includerebbe il trapianto di cellule RPE sane che secernono fattori neuroprotettivi per prevenire la morte delle cellule RPE e la degenerazione dei fotorecettori. A causa delle somiglianze funzionali e genetiche e della possibilità di una biopsia meno invasiva, il trapianto di cellule epiteliali pigmentate dell'iride (IPE) è stato proposto come sostituto dell'RPE degenerato. La secrezione di fattori neuroprotettivi da parte di un basso numero di cellule trapiantate subretinamente può essere ottenuta mediante trasfezione mediata da trasposoni(SB100X)con geni che codificano per il fattore derivato dall'epitelio pigmentato (PEDF) e / o il fattore stimolante le colonie di macrofagi dei granulociti (GM-CSF). Abbiamo stabilito l'isolamento, la coltura e la trasfezione mediata da SB100Xdi cellule RPE e IPE di varie specie tra cui roditori, maiali e bovini. I globi vengono espiantati e la cornea e la lente vengono rimosse per accedere all'iride e alla retina. Utilizzando una spatola su misura, le celle IPE vengono rimosse dall'iride isolata. Per raccogliere le cellule RPE, può essere necessaria un'incubazione di tripsina, a seconda della specie. Quindi, utilizzando la spatola personalizzata RPE, le celle vengono sospese nel mezzo. Dopo la semina, le cellule vengono monitorate due volte a settimana e, dopo aver raggiunto la confluenza, trasfettate dall'elettroporazione. L'integrazione genica, l'espressione, la secrezione proteica e la funzione sono state confermate da qPCR, WB, ELISA, immunofluorescenza e saggi funzionali. A seconda della specie, 30.000-5 milioni (RPE) e 10.000-1,5 milioni (IPE) di cellule possono essere isolate per occhio. Le cellule geneticamente modificate mostrano una significativa sovraespressione di PEDF/GM-CSF con la capacità di ridurre lo stress ossidativo e offrono un sistema flessibile per analisi ex vivo e studi in vivo trasferibili all'uomo per sviluppare approcci di terapia genica oculare.

Introduzione

Il nostro gruppo si sta concentrando sullo sviluppo di approcci rigenerativi per il trattamento della degenerazione neuroretinica, cioè AMD, mediante terapia genica non virale basata su RPE e IPE. L'istituzione pre-clinica di tali terapie richiede modelli in vitro trasferibili agli esseri umani. Pertanto, l'obiettivo dello studio qui presentato è quello di fornire protocolli per l'isolamento, la coltura e l'ingegneria genetica delle cellule PRIMARIE RPE e IPE. Il razionale per stabilire l'isolamento delle cellule PE da più specie è quello di confermare in modo robusto la sicurezza e l'efficienza dell'approccio e aumentarne la riproducibilità e la trasferibili....