Articolo metodologico

Tecnologie fondamentali e all'avanguardia negli studi retinici e nella riparazione delle malattie

DOI:

10.3791/65003

⸱

3 marzo 2023

 , 
1State Key Laboratory of Ophthalmology, Zhongshan Ophthalmic Center, Sun Yat-sen University

In questo articolo

Abstract

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ARTICOLI DISCUSSI:

Ma, Y., Li., T. Monitoraggio della crescita dinamica dei vasi retinici in un modello murino di retinopatia indotta da ossigeno. Giornale degli esperimenti visualizzati. (170), E62410 (2021).

Guan, Y., Xie, B. Zhong, X. Sistema di induzione di organoidi retinici per la derivazione di tessuti retinici 3D da cellule staminali pluripotenti umane. Giornale degli esperimenti visualizzati. (170), E62435 (2021).

Rose, K., Lokappa, S. Chen, J. Due metodi di peeling per l'isolamento dei compartimenti cellulari dei fotorecettori nella retina del topo per l'analisi delle proteine. Giornale degli esperimenti visualizzati. (178), E62977 (2021).

Ye., Q. et al. Metodi in vivo per valutare la funzione e la struttura delle cellule gangliari retiniche e del nervo ottico in animali di grandi dimensioni. Giornale degli esperimenti visualizzati. (180), E62879 (2022).

Abbas, F., Vinberg, F., Becker, S. Ottimizzazione della configurazione e delle condizioni per l'elettroretinogramma ex vivo per studiare la funzione della retina in occhi piccoli e grandi. Giornale degli esperimenti visualizzati. (184), E62763 (2022).

Okan, I., Ahmadian, M., Tutuncu, Y., Altay, H., Agca, C. Metodo PCR digitale per la quantificazione dell'efficienza di trasduzione AAV nella retina murina. Giornale degli esperimenti visualizzati. (178), E63038 (2021).

Editoriale

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Accuratamente scolpito dall'evoluzione, l'occhio è composto da tessuti complessi ma ben organizzati che lavorano insieme per il rilevamento della luce. La retina, una parte dell'occhio che rappresenta un'estensione esterna del cervello, svolge un ruolo centrale nel rilevamento dei fotoni, nella conversione della luce in codici neurali e nella trasmissione di informazioni neurali codificate al cervello. A causa della sua importanza in questi processi, la retina è stata studiata per decenni come modello di processi fisiologici e patologici del sistema nervoso centrale. Tuttavia, la cecità incurabile è ancora principalmente causata dalla degenerazione retinica.

L'obiettivo tematico di questa raccolta di metodi è quello di fornire metodi altamente riproducibili e coerenti per scienziati e oftalmologi che si dedicano alla ricerca oculistica. In linea con questo obiettivo, in questa raccolta sono stati inclusi e discussi sei articoli su metodi nuovi o migliorati. Questi articoli trattano metodi che includono il monitoraggio della crescita dinamica dei vasi in condizioni patologiche, la differenziazione dell'iPS umano in organoidi retinici, la preparazione di compartimenti cellulari fotorecettoriali, la valutazione in vivo delle funzioni delle cellule gangliari retiniche (RGC) in animali di grandi dimensioni, l'ottimizzazione della registrazione dell'elettroretinogramma ex vivo (ERG) e la titolazione semplificata delle particelle di virus adeno-associati (AAV) per scopi terapeutici e di ricerca.

In breve, come parte di questa raccolta, Ma e Li1 forniscono una tecnica per migliorare l'analisi di imaging che coinvolge il monitoraggio del rimodellamento dei vasi retinici in condizioni di retinopatia indotta da ossigeno (OIR), che aiuterà nello studio di una serie di malattie correlate ai vasi retinici, come la retinopatia diabetica proliferativa (PDR), la retinopatia del prematuro (ROP) e l'occlusione venosa retinica (RVO). Guan et al.2 descrivono un protocollo ottimizzato di induzione di organoidi retinici per generare tessuti retinici con elevata riproducibilità ed efficienza, che andrà a beneficio della modellazione della malattia e della terapia cellulare. Rose et al.3 presentano una tecnica relativamente rapida e semplice per arricchire le frazioni proteiche specifiche del fotorecettore subcellulare nei bastoncelli normali, che possono essere adattate per isolare e studiare quantitativamente la composizione proteica di altri strati retinici sia da retine sane che degenerate. Ye et al.4 dimostrano la valutazione in vivo delle RGC e della struttura e funzione del nervo ottico (ON) in animali di grandi dimensioni, comprese le capre e i primati non umani, utilizzando il potenziale evocato visivo (VEP), l'elettroretinogramma a pattern (PERG) e la tomografia a coerenza ottica (OCT), con l'obiettivo di aumentare la riproducibilità sperimentale e facilitare l'uso di grandi modelli animali di neuropatie ottiche. Abbas et al.5 ottimizzano la configurazione e le condizioni per gli elettroretinogrammi ex vivo per migliorare l'analisi della funzione retinica e massimizzare l'ampiezza e la stabilità della risposta, consentendo così la quantificazione dei contributi dei singoli tipi di cellule nella retina isolata. Questi miglioramenti facilitano lo studio delle risposte alla luce in campioni di retina di animali di grandi dimensioni e occhi di donatori umani. Infine, Okan et al.6 forniscono un metodo di PCR digitale con goccioline (dd-PCR) per quantificare il numero assoluto di copie del genoma del virus adeno-associato (AAV) in una retina iniettata con alta precisione. Questo metodo sarà di grande beneficio per il crescente numero di studi di editing genetico/terapia e per le industrie che utilizzano abitualmente vettori AAV per trasdurre i tessuti ospiti. Il metodo potrebbe anche essere potenzialmente modificato per la quantificazione del numero di copie del DNA mitocondriale.

Tutti gli articoli di cui sopra in questa raccolta di metodi descrivono tecnologie all'avanguardia mirate alla fisiologia retinica e ai meccanismi di malattia, e queste tecnologie sono particolarmente utili nel campo in rapido sviluppo della terapia genica e cellulare retinica. Tuttavia, questi metodi non sono del tutto semplici, poiché vi è una notevole variazione nell'affidabilità tra laboratori e configurazioni. Ciononostante, i miglioramenti costanti, come quelli presentati in questa raccolta, porteranno alla fine a innovazioni nello sviluppo di nuovi strumenti e metodologie, consentendo così di affrontare le sfide future e di far progredire il settore. In conclusione, si tratta di una raccolta di metodi di successo che è di grande interesse per il pubblico del settore.

Dichiarazioni

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Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ringraziamenti

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Vogliamo ringraziare tutti gli autori e i partecipanti per aver reso possibile questa raccolta.

Riferimenti

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  1. Ma, Y., Li, T. Monitoring dynamic growth of retinal vessels in oxygen-induced retinopathy mouse model. Journal of Visualized Experiments. (170), e62410(2021).
  2. Guan, Y., Xie, B., Zhong, X. Retinal organoid induction system for derivation of 3D retinal tissues from human pluripotent stem cells. Journal of Visualized Experiments. (170), e62435(2021).
  3. Rose, K., Lokappa, S., Chen, J. Two peeling methods for the isolation of photoreceptor cell compartments in the mouse retina for protein analysis. Journal of Visualized Experiments. (178), e62977(2021).
  4. Ye, Q., et al. In vivo methods to assess retinal ganglion cell and optic nerve function and structure in large animals. Journal of Visualized Experiments. (180), e62879(2022).
  5. Abbas, F., Vinberg, F., Becker, S. Optimizing the setup and conditions for ex vivo electroretinogram to study retina function in small and large eyes. Journal of Visualized Experiments. (184), e62763(2022).
  6. Okan, I., Ahmadian, M., Tutuncu, Y., Altay, H., Agca, C. Digital droplet PCR method for the quantification of AAV transduction efficiency in murine retina. Journal of Visualized Experiments. (178), e63038(2021).

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Retinal VesselsOxygen induced RetinopathyRetinal Organoid Induction3D Retinal TissuesHuman Pluripotent Stem CellsPhotoreceptor Cell CompartmentsProtein AnalysisRetinal Ganglion CellOptic Nerve FunctionEx Vivo ElectroretinogramAAV Transduction Efficiency

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