November 2nd, 2015
ニワトリ胚網膜細胞培養物は、感光体の生物学の研究のための貴重なツールを構成しています。私たちは文化の前に網膜のプラスミドエレクトロポOVOの元に基づいて、効率的な遺伝子導入技術を開発しました。この技術はかなりこのシステムの実現可能な遺伝子操作を行う、現在利用可能なプロトコルを介してトランスフェクション効率を向上させます。
この手順の全体的な目標は、初代網膜培養における機能遺伝学的研究を可能にするために、網膜細胞の高効率、プラスミド、トランスフェクションを達成することです。これは、最初にハンバーガーとハミルトンシステムのステージ27で鶏の胚を収集することによって達成されます。最適な効率を達成するためには、適切なステージングが重要です。
2番目のステップは、胚の目を解剖し、神経網膜を露出させている網膜色素上皮を取り除くことです。次に、レチナールカップをプラスミド溶液で満たされたチャンバーに入れます。次に、簡単に構築できるカスタムメイドの電極を使用して、最適化された条件下でエレクトロポレーションを行います。
最後のステップは、硝子体と水晶体を取り外し、神経網膜を単一細胞に解離して低密度の一次培養を行うことです。最終的には、トランスフェクションされた細胞は、レポーター遺伝子の発現または免疫組織化学によって可視化することができ、効果的な遺伝子操作は、下流の遺伝子の発現および/または表現型の細胞変化を評価することによって評価することができる。この技術がリポフェクションや化学トランスフェクションなどの既存の方法よりも優れている主な利点は、網膜細胞のトランスフェクション速度を5倍に増加させ、全細胞集団の22〜25%の効率をもたらすことです。
この方法は、生物学的に意味のある洞察を提供できる効率レベルでの初代網膜培養における遺伝子発現の操作を可能にするため、光受容体生物学の分野における重要な質問に答えるのに役立ちます。この手法は、基礎研究にとどまらず、医薬品開発のためのハイスループット技術にも容易に適応させることができます。受精した白い脚の角の鶏の卵を摂氏37.5度、相対湿度60%の卵インキュベーターで5日間孵化させることから始めます。
実験に先立ち、マイクロピペットプルに通常使用されるボックスフィラメントを入手してください。鉗子を使用して四角い箱を元に戻し、フィラメントを長いストリップにまっすぐにします。次に、定規をガイドとして使用して、フィラメントを正方形のu字型に曲げ、基部で3ミリメートルの長さ、一方の側で2ミリメートルの高さでもう一方の側と、フィラメントの残りの長さは鉗子を使用して電極を96%エタノールに浸し、電極を短時間炎化して滅菌します。
次に、小さなワニ口クリップ付きの電気リード線を電極の長いアームに取り付けます。次に、70%エタノールを使用して、先端が厚い金の電極を清掃します。次に、滅菌ハサミで滅菌済みの1.5ミリリットルマイクロ遠心チューブの蓋を切り取り、100ミリのペトリ皿に平らにテープで貼り付けて、エレクトロポレーションチャンバーを準備します。
次に、器具の先端を96%エタノールに浸し、短時間火をつけてマイクロディスectツールを滅菌します。また、70%エタノールを使用して解剖スコープをきれいに拭きます。無菌のカルシウムとマグネシウムを含まないハンクスバランス塩溶液のボトルを摂氏37度の水浴で温めます。
温まったら、それを使用して100ミリメートルの滅菌ペトリ皿を4分の3いっぱいに満たします。次に、エレクトロポレーションチャンバーを清潔な解剖顕微鏡の下に置きます。次に、電極をエレクトロポレーション装置に接続し、カスタムメイドの電極が負極に接続され、先端が金の電極が機械の正極に接続されていることを確認します。
70%エタノールで殻の外側を拭いて卵をきれいにします。注意を払い、プロトコルの残りの部分全体で無菌性を維持してください。大きく湾曲したマロニー鉗子を使用して培養物に汚染を持ち込むのを避けるために、卵の丸みを帯びた先端を空気室の真上で軽くたたいて、卵殻に慎重に穴を開けます。
別の鉗子ですべてのシェルピースを引き出します。膜を取り除き、卵から慎重にすくい取って胚を収集します。温めたカルシウムとマグネシウムを含まないHanks Balance塩溶液を入れたシャーレに胚を入れます。
適切な数の胚が収集されたら、それらがすべて正しい段階にあることを確認してください。ハンバーガーとハミルトンの病期分類システムによると、最適な効率を得るためには、胚はステージ27になければなりません。マロニー鉗子を使用して斬首して胚を安楽死させ、次にデュモンピンセットを使用して慎重に目を核にします。
カルシウムとマグネシウムを含まないHBSSを含む新しいシャーレに目を移します。視神経乳頭に近い各眼の後部から始めて、次に神経網膜と網膜色素上皮の間にデュモンピンセットの各ペアの先端を1つずつ導入します。目の後部から正面に向かって、ピンセットを使用して網膜色素上皮を慎重に解剖します。
神経網膜を傷つけないように注意してください。エレクトロ パーターを設定して、15 ボルトの 5 つの方形パルスを 50 ミリ秒の持続時間と 950 ミリ秒の間隔で供給します。次に、エレクトロポレーションチャンバーに120マイクロリットルのプラスミド溶液をPBS中に1マイクロリットルあたり1.5マイクログラムの濃度で満たします。
次に、U字型の負極をマイクロ遠心分離機の蓋エレクトロポレーションチャンバー内に配置します。湾曲したデュモンピンセットを使用。1つのレチナールカップをエレクトロポレーションチャンバーに移し、U字型電極の内側に置きます。
網膜の後部が電極の底にくるように網膜を配置し、レンズが上を向くようにします。次に、アノードをレンズの隣の目の前部に接触するように配置します。次に、エレクトロレイダーのフットペダルを使用して、5つの電気パルスを供給します。
終了したら、エレクトロポレーションされたレチナールカップを、カルシウムとマグネシウムを含まないHBSSで満たされた新しいシャーレに移します。追加のレチナールカップごとにエレクトロポレーション手順を繰り返します。.最大6つのレチナールカップを同じプラスミド溶液でエレクトロポレーションでき、トランスフェクション効率を大幅に低下させることはありません。
次に、ボンド歯付き鉗子を使用して、レンズと硝子体を各エレクトロポレーションサンプルから穏やかに除去し、湾曲したデュモンピンセットの背面で眼を所定の位置に保持しながら、標準的な技術を使用してエレクトロポレーション網膜細胞の解離と培養に進みます。ここに示されている網膜細胞を、GFP発現、プラスミドでエレクトロポレーションし、解離させ、4日間培養しました。蛍光顕微鏡写真は、薄汚れた染色核と網膜細胞を発現するGFPを示しました。
抗ビシン抗体染色を行い、視細胞を同定しました。このプロトコールに記載されているパラメータは、4日後の全集団と比較して平均22%のトランスフェクト効率が得られるように最適化されています。文化では、この測定値は、光受容体集団のみが考慮されると考慮されると、平均25%の効率に増加します。
胚採取から電気操作までのこの技術は、適切に行えば、6つの眼で30分以内に行うことができます。この手順を試行する際、高品質の培養を得るためには、胚の収集と解離した細胞プレーティングの間に3時間以上経過してはならないことを覚えておくことが重要です。この手法は、例えばRNAiシステムを用いて、遺伝子の過剰発現または相関に適用することができます。
また、この手順に従ってトランスフェクションされた網膜は、器官型の網膜培養に用いることができます。
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この記事では、胚性ニワトリ網膜細胞培養における高効率遺伝子転移の新しい技術を紹介し、光受容体生物学の研究を強化します。この方法は卵外プラスミド電気穿孔を含み、既存のプロトコルと比較してトランスフェクション率を大幅に向上させます。
Efficient gene transfer in primary retinal cultures addresses a critical bottleneck in photoreceptor target validation, enabling functional interrogation of disease-relevant genes. The ex ovo electroporation method achieves 22-25% transfection efficiency, supporting scalable assay development for high-throughput screening of retinal therapeutics. This approach enhances predictive confidence in lead identification by providing biologically meaningful insights into gene function within a disease-relevant system.
The method integrates into the discovery continuum from target validation through lead identification, supporting hypothesis testing and pathway clarification in photoreceptor biology.