이 원고는 백내장 및 후낭 혼탁(PCO)에 대한 재현성을 개선하고 연구를 지원하는 것을 목표로 하는 1차 수정체 상피 세포(LEC) 배양을 위한 자세한 비디오 프로토콜을 간략하게 설명합니다. 렌즈 박리, LEC 분리 및 검증에 대한 단계별 지침을 제공하며, 특히 이 분야의 초보자에게 귀중한 가이드 역할을 합니다.
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이 원고는 백내장 및 후낭 혼탁(PCO)에 대한 재현성을 개선하고 연구를 지원하는 것을 목표로 하는 1차 수정체 상피 세포(LEC) 배양을 위한 자세한 비디오 프로토콜을 간략하게 설명합니다. 렌즈 박리, LEC 분리 및 검증에 대한 단계별 지침을 제공하며, 특히 이 분야의 초보자에게 귀중한 가이드 역할을 합니다.
수정체 상피세포(LEC)는 수정체의 항상성과 정상적인 기능을 유지하는 데 여러 가지 중요한 역할을 합니다. LEC는 렌즈의 성장, 발달, 크기 및 투명도를 결정합니다. 반대로, LEC의 기능 장애는 백내장 형성 및 후낭 혼탁(PCO)으로 이어질 수 있습니다. 따라서 강력한 1차 LEC 배양 시스템을 구축하는 것은 수정체 개발, 생화학, 백내장 치료제 및 PCO 예방에 종사하는 연구자에게 중요합니다. 그러나 1차 LEC를 배양하는 것은 제한된 가용성, 느린 증식 속도 및 섬세한 특성으로 인해 오랫동안 어려움을 겪어 왔습니다.
이 연구는 1차 LEC 배양을 위한 포괄적인 프로토콜을 제시함으로써 이러한 장애물을 해결합니다. 이 프로토콜은 최적화된 배양 배지의 제형화, 렌즈 캡슐의 정확한 분리, 트립신화 기술, 하위 배양 절차, 수확 프로토콜, 보관 및 배송 지침과 같은 필수 단계를 포함합니다. 배양 과정 전반에 걸쳐 위상차 현미경을 사용하여 세포 형태를 모니터링했습니다.
배양된 LEC의 진위를 확인하기 위해 면역형광 분석을 수행하여 중요한 수정체 단백질, 즉 αA- 및 γ-결정체의 존재 및 세포 내 분포를 검출했습니다. 이 상세한 프로토콜은 연구자들에게 일차 LEC를 배양하고 특성화하는 데 유용한 자원을 제공하여 수정체 생물학에 대한 이해와 수정체 관련 질환에 대한 치료 전략 개발을 가능하게 합니다.
눈의 수정체는 들어오는 빛을 망막에 집중시킴으로써 시력에 중요한 역할을 합니다. 이 세포는 특수 세포로 구성된 투명한 무혈 구조로 구성되어 있으며, 그 중 수정체 상피 세포(LEC)가 핵심 역할을 합니다. LEC는 수정체의 전면에 위치하며 수정체의 투명성을 유지하고, 수분 균형을 조절하며, 수정체의 성장과 발달에 관여하는 역할을 합니다 1,2. LEC는 수정체의 앞쪽에 위치한 독특한 유형의 세포로, 평생 동안 수정체 섬유를 지속적으로 생산하여 수정체의 선명도와 기능을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다.
백내장은 수정체가 점진적으로 흐려져 빛의 왜곡과 산란을 일으켜 시력을 손상시키는 것이 특징입니다 3,4. 백내장 형성의 기초가 되는 정확한 메커니즘은 복잡하고 다인자적이며, 자외선, 산화 손상 및 당화와 같은 다양한 세포 및 분자 과정을 포함합니다 5,6. LEC는 백내장의 발병에 크게 기여하는 것으로 밝혀져 연구의 중요한 초점이 되고 있습니다 1,2,7,8,9.
또한 오늘날 안과에서 가장 시급한 문제 중 하나는 이차성 백내장이라고도 하는 후낭 혼탁(PCO)의 발생률이 상대적으로 높다는 것입니다. 다낭성 난소 증후군은 백내장 수술 후 가장 흔한 합병증으로, 수술 후 5년 이내에 성인 환자의 최대 20-40%, 소아 환자의 100%에 영향을 미친다10. PCO는 주로 백내장 적출 후 수정체 주머니에 남아 있는 잔류 LEC에 의해 발생합니다. 이 세포들은 상피에서 중간엽으로의 전이(EMT)뿐만 아니라 LEC에서 수정체 섬유로의 분화를 포함하는 다면적인 병태생리학적 변형을 겪으며, 그 결과 LEC, 섬유 및 근섬유아세포가 혼합된 세포 집단이 생성됩니다 11,12,13. 형질전환된 세포는 수정체 후낭을 가로질러 증식하고 이동하여 시각 장애를 일으킵니다. 배양 모델에서 LEC의 행동 및 제어 메커니즘을 이해하면 PCO의 예방 및 관리에 대한 귀중한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 따라서 LEC를 배양하는 이 프로토콜은 이 만연한 수술 후 합병증을 연구, 이해 및 궁극적으로 퇴치하는 것을 목표로 하는 안과 연구자에게 중요한 도구를 제공합니다.
LEC 생물학의 복잡성과 백내장 형성 및 PCO에서의 LEC 생물학의 역할을 밝히기 위해서는 견고하고 재현 가능한 in vitro 1차 세포 배양 시스템을 구축하는 것이 필수적입니다. 1차 LEC 배양은 연구자에게 LEC의 기능, 신호 전달 및 분자 특성을 연구할 수 있는 통제된 환경을 제공합니다. 또한 세포 과정과 다양한 실험 조건의 영향을 조사할 수 있어 수정체 생리학 및 병리학에 대한 귀중한 통찰력을 제공합니다.
선행 연구는 LEC 배양 기법에 대한 우리의 이해를 풍부하게 했다 14,15,16,17,18,19,20. 이러한 연구는 다양한 방법론을 사용하고 LEC 행동 및 특성에 대한 중요한 결과를 도출했지만 LEC 배양을 위한 포괄적이고 접근 가능한 비디오 녹화 프로토콜은 현재 문헌에 없습니다. 이러한 제한은 초보 연구자가 기술을 정확하게 재현하는 데 방해가 될 수 있으며 실험 결과의 불일치 및 변동으로 이어질 수 있습니다. 이 연구 논문은 비디오 녹화 프로토콜을 제공함으로써 이러한 격차를 해소하고 LEC 문화 분야에서 재현성을 높이고 지식 전달을 촉진할 수 있는 표준화된 리소스를 제공하는 것을 목표로 합니다.
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모든 동물 실험은 안과 및 시력 연구에서 동물 사용에 대한 시력 및 안과 연구 협회 지침에 따라 수행되었습니다. 절차적 승인은 University of North Texas Health Science Center Animal Care and Use Committee(프로토콜 번호: IACUC-2022-0008)에서 부여했습니다. 일반적으로 생후 2주 미만의 어린 C57BL/6J 마우스가 이 연구에 사용되었습니다.
1. 배양액 준비 및 수정체 해부
2. LEC 격리
3. LEC 서브컬쳐
4. 저장 및 선적
알림: 저장을 위한 이상적인 셀 번호는 ~1 × 106입니다.
5. LEC 검증
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그림 2에서 볼 수 있듯이 이 프로토콜을 따르면 C57BL/6J 마우스의 1차 LEC가 4시간 이내에 접시에 부착되었습니다. 특히, 후낭(posterior capsule)과 수정체 섬유 세포(lens fiber cell)의 일부와 같은 다른 조직의 흔적이 눈에 띄게 남아 있었습니다. 그러나 이러한 의도하지 않은 요소는 접시에 부착되지 않았으므로 배양 배지를 변경하여 제거할 수 있습니다. 그 후, 3일째에서 5일 사이에 LEC는 확산 단계를 시작했습니다. 로그 증식 단계의 특징인 급속한 성장은 7일째와 10일 사이에 관찰될 수 있었다. 세포가 빠른 성장 단계로 진행되지 않는 경우, EpiCGS-a와 같은 성장 보충제를 배양 배지에 통합하는 것이 바람직할 수 있습니다. 또한, 우리는 세포가 10 % FBS에 비해 20 % FBS를 함유 한 배지에서 더 빠른 성장 속도를 나타내는 것을 관찰했습니다. FBS 농도가 낮으면 일반적으로 수정체의 중심 상피의 특성을 반영하여 느린 성장을 ...
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이 백서에 제시된 프로토콜은 기본 LEC의 성공적인 격리, 배양 및 하위 배양에 대한 포괄적인 단계별 가이드를 제공하며 함께 제공되는 비디오 문서도 함께 제공됩니다. 서면 지침과 함께 상세한 시각적 가이드는 프로토콜의 명확성과 접근성을 향상시켜 해당 분야의 연구자들 사이에서 프로토콜의 사용과 재현성을 촉진합니다. 궁극적인 목표는 백내장 형성 및 백내장 수술 후 만연한 합병증인 PCO에서 LEC의 역할을 둘러싼 지식 체계를 확장하는 데 기여하는 것입니다.
일차 LEC를 HLE-B3 및 SRA01/04와 같은 수정체 상피 세포주와 비교할 때 각각은 연구 맥락에서 고유한 장점과 과제를 제시합니다. HLE-B3 세포주는 SRA01/04와 함께 취급이 쉽고 내구성이 뛰어나지만 지속적인 복제 및 장기간의 배양 조건으로 인해 유전적 및 표현형 변화를 나타내는 세포주 범주를 나타냅니다. 이로 인해 원래 LEC의 기능과 상당한 차이가 발생하여 응답의 신뢰성이 떨어질 수 있습니다. 반대로, 환자나...
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저자는 이해 상충이 없음을 선언합니다.
이 작업은 NEI R21EY033941(to Hongli Wu)의 지원을 받았습니다. 국방부 W81XWH2010896 (Hongli Wu에게); R15GM123463-02 (케일라 그린과 홍리 우에게)
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 0.05% Trypsin-EDTA | Thermo Fisher | #25300054 | LECs 해리용 |
| Alexa Fluor 488 2차 항체 | Jackson ImmunoResearch | #715-545-150 | 세포 검증용 |
| Alexa Fluor 647 AffiniPure Goat Anti-Rabbit IgG (H+L) | Jackson ImmunoResearch | 111-605-003 | 세포 검증용 |
| 항체 희석 완충액 | Licor | #927-60001 | 세포 검증용 |
| Beaver 안전 나이프 | Beaver-Visitec International | #3782235 | 렌즈 해부용 |
| 차단 버퍼 | Licor | #927-60001 | 세포 검증용 |
| Capsulorhexis 펜치 | Titan Medical Instruments | TMF-124 | 렌즈 캡슐 격리용 |
| DMEM | Sigma Aldrich | D6429 | LECs 배양 매체용 |
| DMSO | Sigma Aldrich | #D2650 | 냉동 매체 제조용 |
| Dulbecco의 인산염 완충 식염수 | Thermo Fisher | #J67802 | 렌즈 박리용 |
| Dumont 핀셋 | Roboz 수술 기구 | RS-4976 | 렌즈 캡슐 분리용 |
| EpiCGS-a (선택 사항) | ScienCell | 4182 | LEC 배양 매체용 |
| FBS | Sigma Aldrich | F2442 | LEC 배양 배지용 |
| 겐타마이신 (50 | Sigma-Aldrich | G1397 | LEC 배양 매체용 |
| Hoechst 33342 용액 | Thermo Fisher | #62249 | 세포 검증용 |
| 미세 해부 가위 | Roboz 수술 기구 | RS-5983 | 렌즈 해부 |
| 절제 핀셋 | Roboz 수술 기구 | RS5137 | 렌즈 박리용 |
| PROX1 항체 | Thermo Fisher | 11067-2-AP | 세포 검증용 |
| Vannas 미세 해부 스프링 가위 | Roboz 수술 기구 | RS-5608 | 렌즈 캡슐 격리 |
| 및 알파용; A-crystallin 항체 | Santa Cruz | sc-28306 | 세포 검증용 |
| γ-crystallin 항체 | Santa Cruz | sc-365256 | 세포 검증용 |
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