このプロトコルでは、網膜色素変性症のマウスモデルにおける光受容体の変性および保存を分析するための最適化された技術を概説しています。これには、硝子体内薬物投与、クライオスタット切片化、免疫蛍光などがあります。この方法は、網膜の完全性を確保し、治療的介入の有効性に関する定量的データを提供します。
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方法論記事
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このプロトコルでは、網膜色素変性症のマウスモデルにおける光受容体の変性および保存を分析するための最適化された技術を概説しています。これには、硝子体内薬物投与、クライオスタット切片化、免疫蛍光などがあります。この方法は、網膜の完全性を確保し、治療的介入の有効性に関する定量的データを提供します。
網膜症は、世界中で何億人もの人々が罹患しており、視覚障害や失明の重大な原因となっています。中でも網膜色素変性症(RP)は進行性の網膜変性を特徴とする遺伝性の眼疾患で、全世界で約150万人から200万人が罹患しています。遺伝性網膜ジストロフィーの動物モデルにおける概念実証研究は、疾患の病態生理学的メカニズム、治療の有効性、および安全性に関する研究のエビデンスの重要な基礎を形成します。マウスへの硝子体内注射とクライオスタット切片作製は、硝子体液への物質の正確な送達と網膜変化の詳細な分析のための高品質の組織学的サンプルの調製を可能にするため、RPモデルでの薬物効果を調査するために広く利用されている技術です。また、レフォルメリンに対する抗体を用いた免疫蛍光法による細胞カウントは、網膜光受容体で発現するカルシウム依存性タンパク質であり、最近、RPモデルの網膜変性に関連する細胞変化を研究するために採用されています。これは、このアプローチにより、治療介入後の光受容体喪失と細胞保存の可能性の評価を容易にするためです。硝子体内注射は、眼の完全性と信頼性の高い結果を確保するために最適化されており、細い針を使用して溶液を硝子体チャンバーに投与します。薬物効果を評価するための事前定義された期間の後、組織学的処理が行われ、クライオスタットを使用してサンプルを厚さ10 μmで切片化した後、回収型抗体による免疫蛍光標識が行われます。最後に、細胞計数を行い、光受容体の保存によって証明されるように、薬物による治療が保護効果を発揮したかどうかを評価します。これらの技術は、網膜症の研究で一貫したデータを生成するために広く適用されてきましたが、正確な組織の取り扱いと処理品質を達成するには依然として課題があります。このプロトコルは、硝子体内注射から組織切片の準備まで、各ステップを最適化するための標準化されたアプローチを提供し、再現性のある高品質の結果を保証します。
視覚は、感覚系の最も複雑な感覚の1つであり、環境の視覚刺激を捉えて電気化学信号に変換し、脳内で処理して画像を形成するために不可欠です。老化、遺伝的欠陥、病気など、さまざまな生物学的要因が視力を損ない、生活の質や日常生活に大きな影響を与える可能性があります。
人間の目は、3つの主要な部屋で構成されています。角膜と強膜によって形成される外層は、眼球を構造的に支えます。中間層には、虹彩、毛様体、および脈絡膜が含まれ、脈絡膜は光受容体に血液を供給する役割を果たします。最後に、内層は網膜を含み、光刺激を処理し、光を脳に送られる電気信号に変換して画像形成を行う構造です1,2。
神経網膜は、光受容体、双極細胞、水平細胞、アマクリン細胞、神経節細胞などの特殊な細胞を含むいくつかの細胞層で構成されています。さらに、網膜には、ミクログリア、アストロサイト、ミュラー細胞などのグリア細胞と、色素性上皮細胞が含まれています。後者は網膜の非神経部分に位置し、構造的完全性、保護、および光受容体3,4のサポートを維持する上で重要な役割を果たします。神経部分は、光の捕捉と処理に直接関与する感覚細胞とニューロン細胞を収容しています5,6,7。
視力に不可欠であるため、網膜はしばしば失明につながる可能性のある病状の影響を受けます。これらの状態の中で、網膜色素変性症(RP)は主要な遺伝性網膜症の1つとして際立っており、その病因には80を超える遺伝子が関連しています8,9。RPは不均一な疾患であり、主に常染色体優性または劣性で遺伝しますが、X連鎖として、または自然突然変異によって発生することもあります10。
人口と地理的地域にもよりますが、世界の有病率は3,000人に1人から7,000人に1人と推定されています11,12、RPは通常、青年期または成人期初期に現れ、夜間視力の低下や周辺視野の喪失などの初期症状を伴います。病気が進行すると、中心視力が損なわれ、完全な失明につながる可能性があります9,13。
RPの治療法はまだありませんが、開発中のさまざまな治療法が、疾患の進行を遅らせたり逆転させたりする可能性を示しています。これらのアプローチの中には、遺伝学的、細胞的、薬物学的治療、および電子デバイスがあります。RPの理解を深め、新しい介入を評価するために、網膜変性のマウスモデルが広く使用されています。これらのモデルは、しばしばrd(網膜変性症)と呼ばれ、RPの分子基盤と治療法を研究するための貴重なツールです。網膜色素変性症の研究に用いられた種々のモデルの中で、Pde6βrd10/rd10 (rd10)マウス系統は、ホスホジエステラーゼ14の桿体特異的βサブユニットをコードする遺伝子にミスセンス変異を示し、ヒト15で起こるのと同様の光受容体のゆっくりとした変性を示す。
硝子体内薬物投与は、さまざまな研究で広く使用されています16,17,18。このプロトコルは、特に光受容体細胞の生存に関して、網膜に対する薬物効果を研究する研究者に適しています。このように、このプロトコルの主な目的は、網膜色素変性症 (RP) のマウスモデルにおける硝子体内注射による薬物送達を最適化し、光受容体細胞マーカーであるリカバリーインの免疫蛍光法を使用して光受容体の生存率を評価することです。硝子体内注射は、局所的な薬物投与を可能にし、全身の副作用を最小限に抑え、網膜のバイオアベイラビリティを高め、他の臓器への悪影響を軽減します。一方、リペアリンの免疫蛍光法は、光受容体の生存率の特異的な分析を可能にし、この治療戦略の有効性を評価するための効果的なツールを提供します。ただし、その適用性は、動物モデルの選択、注入精度、治療期間などの要因に依存するため、この方法を他の実験環境に適応させる際には、これらの要素を考慮する必要があります。
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プロジェクトとその中に実施されるすべてのプロトコルは、全米動物実験管理評議会の動物管理ガイドラインに従っており、動物使用倫理委員会(CEUA - UFF)によって1464280219番号で承認されました。
1. 動物たち
2.麻酔
3.硝子体内注射。
4.安楽死と目の準備
5. 凍結保存と凍結
注:網膜組織クライオスタット切片化は、いくつかの調整19を伴って、前述のように実施された。
6. スライドの準備
7. クライオスタットセクショニング
8. 免疫蛍光
注:免疫蛍光法は、いくつかの調整19,20を伴って、前述のように行った。
9.蛍光顕微鏡顕微鏡写真撮影
10. 細胞定量
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光受容体であるリカバリーイン陽性細胞を標識するための免疫蛍光法により、rd10およびC57Bl6動物の光受容体の変性パターンを観察することができ、後者は健康であると考えられています(図1)。見てわかるように、リカバリー陽性細胞の標識は、rd10動物と野生型動物の両方で、これらの細胞の内部セグメントの標識を含め、光受容体が見られる外側の核層(ONL)に限定されています。開発が進むにつれて、両動物で蛍光免疫染色の保存を観察できますが、rd10動物ではONLの厚さが減少します。したがって、この手法は、さまざまな細胞タイプのパターンを観察するのに効果的です。
この点で、プロトコルの肯定的な結果には、この技術が両方のモデル間の明確な違いを検出する能力が含まれ、rd10動物の光受容体の進行性の喪失を示し、網膜色素変性症などの病状を研究するための方法の有用性を検証しています。さらに、得られた結果は、免疫蛍光...
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網膜は、アクセスが困難なデリケートな組織です。したがって、この組織を標的とした薬理学的治療を行うために使用される技術を検討する必要があります。硝子体内注射は、特に加齢性黄斑変性症21、糖尿病性網膜症22、網膜色素変性症23などの眼疾患の治療において、薬物を網膜に直接送達するための確立された広く利用されている技術です。私たちのプロトコルと一致して、多くの研究はまた、網膜層16,17,18を調べるために免疫組織化学と組み合わせて硝子体内注射を採用しています。これらの知見は、これまでの研究で実証されているように、網膜研究におけるこれらの技術の関連性と有効性を補強するものである。硝子体内注射は、全身の副作用を最小限に抑えながら、薬...
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著者は、宣言する利益相反を持っていません。
この研究は、全米科学技術開発評議会(CNPq)、リオデジャネイロ州カルロス・シャーガス・フィーリョ研究支援財団(FAPERJ)の支援を受けた研究フェローシップで実施され、ブラジルの国立科学技術開発評議会(CNPq)の支援を受けた研究フェローシップを通じて実施され、ブラジルの金融コード001の財務コード001からも一部資金提供を受けました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 0.3% Triton-X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | ブロッキングバッファー用溶液 |
| 1% BSA | Sigma-Aldrich | A4503 | ブロッキングバッファー用溶液 |
| 1% ヒト BD Fc ブロック | BD Biosciences | 564220 | ブロッキングバッファーに必要な Fc ブロック |
| 150 W LED ランプ | 組織 | 光照射用 Amazon B07VH3CVSF LED 光源 | |
| 1x PBS | Gibco | 10010-023 | バッファーと洗浄ステップをブロックするためのソリューション |
| 20 ガロンの保管容器 | Amazon | B001B1C4G0 | 光照射プロセス用容器 |
| 40 W RGBW フラッド LED ランプ | 組織光照射用Amazon B08QFPJSMD RGB光源 | ||
| Ag85B | Abcam | ab43019/NA | 抗体表 1 を参照してください。 |
| ファ平滑筋アクチンDyLight 755 | Novus Biologicals | NBP2-345221R/NA | 抗体。表 1 を参照してください。 |
| アビジン/ビオチンブロッキングキット | Abcam | ab64212 | アビジンおよびビオチンブロッキング溶液 |
| BD Cytofix/Cytoperm | BD Biosciences | 554714 | 固定溶液 |
| BOND デワックス溶液 | ライカバイオシステム | NC0221076 | 脱パラフィン溶液 |
| BOND エピトープ回収溶液 1 | ライカバイオシステムズ | NC0235529 | クエン酸ベースの pH 6 エピトープ検索溶液 (ER1) |
| BOND エピトープ回収液 2 | ライカバイオシステム | NC0235530 | EDTAベースのpH 9エピトープ回収液(ER2) |
| BOND研究用検出システム | ライカバイオシステム | NC0396648 | 自動研究用染色試薬 |
| BOND RX 研究用染色機 | ライカバイオシステム | NA | 研究用染色プラットフォーム |
| BOND 洗浄液 | ライカバイオシステムズ | NC0221077 | バッファーCD15 |
| BD Biosciences | 347420/AB_400298 | IBEXイメージング用抗体。表 1 を参照してください。 | |
| CD20 eFluor 660 | Thermo Fisher Scientific | 50-0202-82/AB_11150959 | IBEXイメージング用抗体。表 1 を参照してください。 |
| CD4 アレクサ フルオア 488 | R&D Systems | FAB8165G/AB_2728839 | IBEXイメージング用抗体表 1 を参照してください。 |
| CD45 Phycoerythrin (PE) | Novus Biologicals | NBP2-34528PE/NA | IBEXイメージング用抗体表 1 を参照してください。 |
| CD68 iFluor 594 | Caprico Biotechnologies | 1064135/AB_2892745 | IBEXイメージング用抗体表 1 を参照してください。 |
| バ抗ヤギ IgG Alexa Fluor Plus 488 | Thermo Fisher Scientific | A32814/AB_2762838 | IBEX イメージング用抗体。表 1 を参照してください。 |
| ロバ抗マウス IgG Alexa Fluor Plus AF647 | Thermo Fisher Scientific | A32787/ AB_2762830 | IBEX イメージング用抗体。表 1 を参照してください。 |
| ロバ抗マウス IgM Alexa Fluor 488 | Jackson ImmunoResearch | 715-545-020/AB_2340844 | IBEX イメージング用抗体。表 1 を参照してください。 |
| ロバ抗ウサギ IgG Alexa Fluor Plus AF555 | Thermo Fisher Scientific | A32794/AB_2762834 | IBEX イメージング用抗体。表 1 を参照してください。 |
| EasyDip 染色システム | Newcomer Supply | 5300KIT | スライド染色システム |
| Fluoromount-G | Thermo Fisher Scientific | 00-4958-02 | 封入剤 |
| Hoechst | Biotium | 40046 | IBEX イメージング用核染色。表 1 を参照してください。 |
| Imaris ファイルコンバーター x64 10.2.0 | Imaris Oxford Instruments | 無料ファイルコンバーター | |
| ImarisViewer ソフトウェア x64 10.2.0 | Imaris Oxford Instruments | 無料画像処理ソフトウェア | |
| ImmEdge Pen Vector | Laboratories | H-4000 | 疎水性バリアペン |
| 素化ホウ素リチウム (1 グラム) | STREM Chemicals | 93-0397 | 染料不活化用の化学物質、この化学物質の少量のアリコート(1グラム)を購入するル |
| ミカンビオチン | R&。D Systems | BAF2846 | IBEXイメージング用抗体表 1 を参照してください。 |
| マイクロカバーメガネ | VWR | 48393-241 | スライドガラス |
| サイトケラチン Alexa Fluor 750 | Novus Biologicals | NBP2-33200AF750/AB_2868569 | IBEX イメージング用抗体。表 1 を参照してください。 |
| PELCO BioWave Pro マイクロ波システム | Ted Pella Inc | 36500-230 | 非加熱科学用マイクロ波 |
| PELCO SteadyTemp Pro | Ted Pella Inc | 50062 | 科学用マイクロ波の全自動温度制御 |
| SimpleITK | オープンソースソフトウェア | 登録およびチャネル処理ソフトウェア | |
| Streptavidin Alexa Fluor 594 | Thermo Fisher Scientific | S11227 | IBEXイメージング用標識試薬表 1 を参照してください。 |
| 広視野顕微鏡 | ライカマイクロシステム | NA | ライカマイクロシステムズ LED8 光源と LAS X ソフトウェアを備えた THUNDER イメージャー (3.7.1.21655)。蛍光イメージングでは、外部フィルターホイール(PN:11536075)と2つの追加のシングルバンドフィルター(PN:8118215)を備えたカスタムクアッドバンドフィルターを使用して、パスごとに7つの色素チャネルを画像化しました。フィルター励起線、二色性線、および発光線は、(1)クアッドバンドキューブ:391/32、479/33、554/24、638/31の二色性、励起または発光フィルターなし。(2)外部フィルターホイール位置1:434/32、位置2:520/40、位置3:585/20、位置4:720/60、位置5:パススルー。(3)シングルバンド1—585/22励起、594二色性、625/30発光。(4)シングルバンド2—635/20励起、647二色性、667/30発光。 |
| Zeiss 光学レンズクリーナー | Amazon | B00GPVQVCO | 顕微鏡対物レンズクリーナー |
| 抗体 | |||
| Ag85B | Abcam | ab43019 | ポリクローナルウサギ IgG、サイクル 1 |
| α-平滑筋アクチン DyLight 755 | Novus Biologicals | NBP2-345221R | 1A4/asm-1、サイクル 1 |
| CD4 Alexa Fluor 488 | R&;Dシステム | FAB8165G | ポリクローナルヤギ IgG、サイクル 1 |
| CD8 Alexa Fluor 647 | BioLegend | 372906 | C8/144B、サイクル 1 |
| CD68 iFluor 594 | Caprico Biotechnologies | 1064135 | KP1、サイクル 1 |
| ロバ抗ヤギ IgG Alexa Fluor Plus 488 | サーモフィッシャーサイエンティフィ | A32814 | ポリクローナルロバ、サイクル 1 |
| ロバ抗マウス IgG Alexa Fluor Plus AF647 | ThermoFisher Scientific | A32787 | ポリクローナルロバ、サイクル 1 |
| ロバ抗ウサギ IgG Alexa Fluor Plus AF555 | Thermo Fisher Scientific | A32794 | ポリクローナルロバ、サイクル 1 |
| Hoechst | Biotium | 40046 | 核ラベル、サイクル 1 |
| CD15 | BD Biosciences | 347420 | MMA、サイクル 2 |
| CD20 eFluor 660 | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 50-0202-82 | L26、サイクル 2 |
| CD45 フィコエリトリン (PE) | Novus Biologicals | NBP2-34528PE | 2B11 + PD7/26、サイクル 2 |
| ロバ抗マウス IgM Alexa Fluor 488 | Jackson ImmunoResearch | 715-545-020 | ポリクローナル ロバ、サイクル 2 |
| ルミカン ビオチン | R&D Systems | BAF2846 | ポリクローナルヤギ IgG、サイクル 2 |
| パンサイトケラチン Alexa Fluor 750 | Novus Biologicals | NBP2-33200AF750 | AE-1/AE-3、サイクル 2 |
| ストレプトアビジン Alexa Fluor 594 | サーモフィッシャーサイエンティフィック | S11227 | N/A、サイクル 2 |
| Hoechst | Biotium | 40046 | サイクル 2 |
| Solutions | |||
| ブロッキングバッファー(サイクル1) | |||
| Triton-X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | 0.3%(体積%) |
| BSA | Sigma-Aldrich | A4503 | 1%(体積%) |
| トBD Fcブロック | Biosciences | 564220 | 1体積%( |
| 1x PBS ); | Gibco | 10010-023 | 97.7% (体積別 |
| 一次抗体染色液 #1 (サイクル 1) | |||
| ブロッキングバッファー (サイクル 1) | 上記 | 抗体添加後に体積まで補充 | |
| Hoechst | Biotium | 40046 | 1:5000 |
| CD8 AF647 | BioLegend | 372906 | 1:10 |
| 一次抗体染色液#2(サイクル1) | |||
| ブロッキングバッファー(サイクル1) | 上記 | を添加した後、容量まで補充 | |
| します。AF488 | R&D Systems | FAB8165G | 1:10 |
| Ag85B | Abcam | ab43019/NA | 1:100 |
| 二次抗体染色液 #1 (サイクル 1) | |||
| ブロッキングバッファー (サイクル 1) | 上記 | 抗体添加後にボリュームまで補充 | |
| Donkey Anti-Goat AF Plus 488 | Thermo Fisher Scientific | A32814/AB_2762838 | 1:100 |
| ロバ抗ウサギ AF Plus 555 | サーモフィッシャーサイエンティフィック | A32794/AB_2762834 | 1:100 |
| バ抗マウス AF Plus 647 | サーモフィッシャーサイエンティフィック | A32787/AB_2762830 | 1:50 |
| 一次抗体染色液 #3 (サイクル 1) | |||
| ブロッキングバッファー (サイクル 1) | 上記 | 後にボリュームまで補充抗体 | |
| CD68 iF594 | Caprico Biotechnologies | 1064135 | 1:10 |
| a-SMA DL755 | Novus Biologicals | NBP2-345221R/NA | 1:30 |
| BSA フリー ブロッキング バッファー (サイクル 2) | |||
| Triton-X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | 0.3 体積% |
| ヒト BD Fc ブロック | BD Biosciences | 564220 | 1 体積% |
| 1x PBS | Gibco | 10010-023 | 98.7% (体積比 |
| 一次抗体染色液 #4 (サイクル 2) | |||
| BSA フリー ブロッキングバッファー (サイクル 2) | 上記 | 抗体添加後に体積まで補充 | |
| CD15 | BD Biosciences | 347420 | 1:30 |
| ルミカン ビオチン | R&D Systems | BAF2846 | 1:100 |
| CD45 PE | Novus Biologicals | NBP2-34528PE | 1:20 |
| CD20 eFluor 660 | Thermo Fisher Scientific | 50-0202-82 | 1:10 |
| Pan-Cytokeratin AF750 | Novus Biologicals | NBP2-33200AF750 | 1:10 |
| 二次抗体染色液 #2 (サイクル 2) | |||
| BSAフリーブロッキングバッファー(サイクル2) | 上記 | 抗体添加後のボリュームアップ | |
| ロバ抗マウスIgM AF488 | Jackson ImmunoResearch | 715-545-020/AB_2340844 | 1:100 |
| ストレパビジン AF594 | サーモフィッシャーサイエンティフィ | S11227 | 1:200 |
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