このプロトコルでは、Alu RNAトランスフェクションを使用して、初代マウス網膜色素上皮(RPE)細胞における加齢黄斑変性症(AMD)の病理学関連モデルを確立する全プロセスについて説明します。
このコンテンツを表示するには、JoVEへの購読が必要です。 または、無料トライアルをお申し込みください。
方法論記事
* These authors contributed equally
このプロトコルでは、Alu RNAトランスフェクションを使用して、初代マウス網膜色素上皮(RPE)細胞における加齢黄斑変性症(AMD)の病理学関連モデルを確立する全プロセスについて説明します。
加齢黄斑変性症 (AMD)、特に非滲出性 AMD には、人間の病理をよりよく再現する実験モデルが必要です。現在の in vivo モデルは依然として技術的に要求が厳しく、時間がかかりますが、従来の in vitro システムは疾患特異的な病理学的トリガーを再現できません。ここでは、地理的萎縮病理学に直接関与するレトロトランスポゾンであるAlu RNAをトランスフェクトした初代マウスRPE細胞を使用して、網膜色素上皮(RPE)変性モデルを確立する方法を提示します。
このプロトコルは、初代マウスRPE細胞の酵素単離と、それに続くRPE変性を誘導するためのAlu RNAトランスフェクションについて詳しく説明しています。バリデーションには、形態学的(六角形の構造)、機能的(極性の喪失とマウスタンパク質のZO-1破壊)、および分子分析(定量的PCR)が統合されています。その結果、Alu RNAトランスフェクションによって引き起こされる多因子変化が観察されました:炎症性サイトカイン分泌(マウス遺伝子 Ifn-β、 Il-6、 Tnf-α、p < 0.05)および細胞老化(マウス遺伝子p21 および p53 アップレギュレーション、p < 0.05)。従来の急性ストレス モデルと比較して、このシステムは標準化された技術を通じて AMD の慢性炎症性変性カスケードを要約し、再現性を確保します。このアプローチは、簡素化された in vitro アッセイと複雑な in vivo モデルの側面を組み合わせることにより、レトロトランスポゾン駆動メカニズムを調査し、潜在的な治療候補をスクリーニングするための予備プラットフォームとして機能する可能性があります。
加齢黄斑変性症 (AMD) は、全体的な視覚障害の主な原因です。しかし、非滲出性 AMD の効果的な治療法は依然として限られています。したがって、疾患のメカニズムを明らかにし、治療標的を特定するための再現性のある効率的な研究モデルが緊急に必要とされています1,2。この取り組みの中心となるのは、ブルッフ膜 (脈絡膜) と光受容体 (網膜) の間に位置する単層である網膜色素上皮 (RPE) であり、光受容体機能をサポートし、血液網膜関門を調節し、老廃物の除去を促進することにより、網膜恒常性の維持に極めて重要な役割を果たします 3,4。
RPE細胞の機能不全または喪失は、多くの網膜変性疾患、特にAMDの顕著な特徴であり、RPE機能不全はその進行における初期かつ重要なステップを表します2,4,5。特に、AMDの進行期である地理的萎縮(GA)を呈する患者では、マイクロRNA処理酵素Dicer 1リボヌクレアーゼIII(DICER1)のレベルが低下すると、RPE変性に直接関連し、ヒトの病理に関与するレトロトランスポゾン転写物であるAlu RNAの毒性蓄積が生じます6。
ヨウ素酸ナトリウム (NaIO3) モデルやアミロイド β (Aβ) モデルなどの従来の in vivo モデルは、全身性疾患の複雑さを保持していますが、重大な制限に直面しています。NaIO3 モデルは網膜酸化ストレスと RPE 損傷を急速に誘発しますが、その急性毒性は RPE と光受容体の両方を破壊し、AMD の慢性病理学関連の進行を模倣できず、微妙な RPE 機能障害の治療評価を曖昧にします7。同様に、Aβモデルは疾患固有のストレッサーを導入しますが、in vitroアプローチと比較して広範な技術的専門知識と長期のタイムラインを必要とします8,9。一方、H2O2 やハイドロキノン曝露モデルなどの従来の in vitro RPE モデルは病理学的関連性に欠けており、有毒なタンパク質凝集体や炎症誘因などの疾患特異的ストレッサーを再現できません1。
ここでは、GAの病因に直接関与するレトロトランスポゾン由来のノンコーディングRNAであるAlu RNAを使用して、初代マウスRPE細胞におけるRPE変性モデルを確立するための詳細なプロトコルを提供します6。Alu RNAは炎症経路を活性化し、RPEバリアの完全性を損ない10,11、それによって非滲出性AMDに関連する病理学的特徴を模倣します。この方法は、RPE 細胞を酵素的に単離して培養し、その後 Alu RNA を使用して RPE 変性を誘導する方法です。さらに、この変性モデルを評価するために、形態学的(六角形のアーキテクチャ)、機能的(バリアの完全性と極性の喪失)、および分子(炎症および老化マーカー)の読み出しを組み合わせた包括的な検証システムを提供します。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
この研究は、上海交通大学医学部付属の上海総合病院の動物倫理委員会によって承認されました。このプロトコルは、実験動物に関する事務管理規則(国家科学技術委員会が発行)および視覚および眼科研究協会(ARVO)によって確立された眼科および視覚研究における動物の倫理的使用に関するガイドラインに厳密に従っています。このプロトコルで使用される材料の詳細については 、 材料表 を参照してください。
1. 初代マウスRPE細胞の単離
2. RPE変性モデルの誘導
3. 変性モデルの検証
注:包括的なモデル検証実験は7日目に実施されました。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
Alu RNAトランスフェクション前の初代マウスRPE細胞
0日目(図1)に、初代マウスRPE細胞を単離し、健康なRPE細胞に典型的な特徴的な六角形の形態を示しました。これらの細胞は、よく組織化された単層を維持しました。細胞は、六角形の形状と明確に定義された境界によって証明されるように、初期の構造組織化とタイトジャンクションの形成を可能にするために培養されました。この形態は、その後のRPE変性の誘導のベースラインとして機能しました。RPEバリアの完全性もこの段階で維持され、5日目にAlu RNAトランスフェクションが行われる前に細胞が機能状態にあることが確認されました(図1)。これらの観察結果は、RPE 細胞の単離と初期培養の成功を確認し、細胞の形態と機能に対する Alu RNA トランスフェクションの影響を研究するための信頼できる基盤を提供します。
Alu RNAトランスフェクション後のRPE形態学的変化、...
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
私たちの目標は、最小限のリソース制約で高解像度のイメージングと機構分析を可能にする、再現性がありアクセス可能な RPE 損傷モデルを確立することでした。このアプローチにより、共焦点Zスタックイメージング(0.5μmステップサイズ)による頂端タイトジャンクション断片化や基底細胞骨格の混乱など、Alu RNA誘発性構造破壊を対照群と比較して明確に視覚化しました。酵素消化とAlu RNAトランスフェクションという2つの重要なステップにより、システムの信頼性が保証されます。パパインベースの単離(22 IU/mL、37°C、45分)を用いて、偏光と一致する構造的特徴を観察し、特徴的な六角形の形態(図1A、B)によって部分的に示されるように、タイトジャンクションの完全性を達成しました。特に、変更によりプロトコルの適応性が強化される可能性があります。RPE収量が最適でない場合は、生後年齢に応じて±10分以内に酵素消化時間を調整することをお勧めします。0.6 μg/ウェルのAlu RNAで48...
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
著者には開示すべき利益相反はありません。
この研究は、科学技術イノベーション行動計画医療イノベーション研究特別プロジェクト(23Y11901300)、中国国家自然科学基金(82171076)、上海市教育委員会(2023ZKZD18)によって部分的に支援されました。Alu RNAの親切な贈り物をしてくれたL.Z教授に感謝します。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 1300シリーズクラスII、タイプA2生物学的安全キャビネット | サーモサイエンティフィック | ||
| 37 & 度;C/5% CO2 インキュベーター | サーモサイエンティフィック | ||
| 4%パラホルムアルデヒド(PFA) | サービスバイオ | G1101-500MLの | |
| ヒトAlu RNA | L.Z.から贈られた | ||
| 抗ウサギ二次抗体、Alexa Fluor 568(ヤギ) | Invitrogen サーモサイエンティフィック | A11011 | |
| Applied Biosystems MicroAmp 接着剤光学カバー | サーモフィッシャーサイエンティフィック | ||
| Applied Biosystems MicroAmp Optical 96ウェル反応プレート | サーモフィッシャーサイエンティフィック | ||
| Applied Biosystems ViiA 7 リアルタイム PCR システム | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 遺伝子発現定量解析のためのリアルタイムPCRシステム | |
| ウシ血清アルブミン(BSA、フラクションV) | ビヨティーン | ST023-50g | |
| Carl Zeiss Primirvert倒立細胞培養顕微鏡 | ツァイス | 細胞形態モニタリング用 | |
| 遠心分離機 5424 R | エッペンドルフ | ||
| クロロホルム | シグマ | RNA抽出における相分離 | |
| 共焦点レーザー走査顕微鏡(LSM900+Cell discover 7) | ツァイス | 免疫蛍光マーカー(ZO-1やF-アクチンなど)の高分解能イメージング。 | |
| Costar 24/48/96ウェルプレート | コーニング | ||
| カバーガラス | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 免疫蛍光イメージング用の24ウェルプレートで使用します。 | |
| DAPIの | 熱 | 62248 | |
| デジタルドライバス | ムラブ | ||
| DMEM/F12 | ギブコ | RPE細胞を増殖させる培地 | |
| ダルベッコリン酸緩衝液(D-PBS) | シェアバイオ | SB-CR017 | |
| アール's 平衡塩溶液 (EBSS) | ギブコ | RPE単離中のパパインとDNase Iの希釈に用いる平衡塩溶液 | |
| エタノール(絶対) | シグマ | RNA沈殿とカラム洗浄 | |
| ウシ胎児血清 (FBS) | シグマ | 完全なRPE細胞培養培地の場合 | |
| 鉗子 | 解剖用 | ||
| Lipofectamine 3000 (カチオン性脂質ベースのトランスフェクション試薬) | サーモフィッシャー | L300015 | Alu RNAをRPE細胞にトランスフェクトするには |
| マトリゲル | コーニング | 356234 | RPEの接着と分極をサポートするコーティングプレート用のマトリックス(1.14%希釈)。 |
| メタノールフリーホルムアルデヒド | サーモサイエンティフィック | 免疫蛍光法でエピトープを保存するための代替固定剤(4%) | |
| マイクロピペット | エッペンドルフ | ||
| Nanodrop 2000分光光度計 | サーモサイエンティフィック | RNA濃度と純度を測定 | |
| ニコン ECLIPSE Ti-S倒立蛍光顕微鏡 | ニコン | 染色サンプルの蛍光イメージング | |
| オリンパス SZX16 実体顕微鏡 | オリンポス | マウス眼球の解剖とRPEの分離に | |
| オプティMEM | ギブコ | トランスフェクション複合体調製用低血清培地 | |
| パパイン解離システム | ワージントン | LK003150 | 働く酵素用 |
| ペニシリン-ストレプトマイシン | ギブコ | 完全なRPE細胞培養培地の場合 | |
| ペントバルビタールナトリウム塩 | シグマ | 安楽死剤 | |
| ファロイジン488 | アブカム | 176753 | 極性評価用 |
| PrimeScript RT試薬キット | タカラ | RR037A | cDNA合成用逆転写キット(qPCRテンプレート調製) |
| RNAsimpleトータルRNAキット | 天玄 | DP419 | RNA抽出用 |
| TBグリーン プレミックスEx Taq (Tli RNaseH Plus) | タカラ | RR420A型 | qPCR用 |
| ZO-1ウサギポリクローナル抗体 | プロテインテック | 21773 | 形態学的評価用 |
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
この記事は公開されました
動画は近日公開