이 프로토콜은 국소에서 공급된 돼지 눈에서 원발성 망막 색소 상피(RPE) 세포를 얻고 배양하는 절차를 간략하게 설명합니다. 이 세포는 줄기 세포의 고품질 대안 역할을 하며 체외 망막 연구에 적합합니다.
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방법 논문
이 프로토콜은 국소에서 공급된 돼지 눈에서 원발성 망막 색소 상피(RPE) 세포를 얻고 배양하는 절차를 간략하게 설명합니다. 이 세포는 줄기 세포의 고품질 대안 역할을 하며 체외 망막 연구에 적합합니다.
망막 색소 상피(RPE)는 광수용체를 지지하는 역할을 하는 외막 외막의 중요한 단층입니다. RPE 변성은 일반적으로 연령 관련 황반 변성(AMD)과 같은 점진적인 시력 상실을 특징으로 하는 질병에서 발생합니다. AMD에 대한 연구는 RPE를 나타내기 위해 인간 기증자의 눈 또는 유도만능줄기세포(iPSC)에 의존하는 경우가 많습니다. 그러나 이러한 RPE 소스는 배양을 위해 연장된 분화 기간과 상당한 전문 지식이 필요합니다. 또한 일부 연구 기관, 특히 농촌 지역의 연구 기관은 기증자의 눈에 쉽게 접근할 수 없습니다. 상업적으로 이용 가능한 불멸의 RPE 세포주(ARPE-19)가 존재하지만, 생체 내 필수 RPE 기능이 부족하고 많은 안과 연구 간행물에서 널리 받아들여지지 않습니다. 보다 쉽게 구할 수 있고 비용 효율적인 소스에서 대표적인 1차 RPE 세포를 확보해야 할 필요성이 시급합니다. 이 프로토콜은 돼지 눈에서 사후 검시한 1차 RPE 세포의 분리 및 하위 배양을 설명하며, 이는 상업 또는 학술 공급업체로부터 현지에서 공급받을 수 있습니다. 이 프로토콜에는 조직 배양 실험실에서 일반적으로 볼 수 있는 일반적인 재료가 필요합니다. 그 결과 iPSC, 인간 기증자 눈 및 ARPE-19 세포에 대한 1차적이고 차별화된 비용 효율적인 대안이 탄생했습니다.
망막 색소 상피(RPE)는 브루흐 막과 광수용체 사이의 외막 망막에 위치한 단층이다1. RPE 세포는 zonula occludens-1 (ZO-1)과 같은 단백질과 긴밀한 연접을 형성하고 색소 침착 및 육각형 형태 2,3을 특징으로하는 독특한 표현형을 가지고 있습니다. 이 세포는 혈액-망막 장벽에 기여하여 광수용체 건강을 지원하고 망막 항상성을 유지합니다 4,5. 또한 RPE 세포는 빛을 흡수하고 광수용체의 필수 구성 요소를 재활용함으로써 시력에 중요한 역할을 합니다6. 예를 들어, RPE 세포에서 고도로 발현되는 단백질인 RPE65는 all-trans 레티닐 에스테르를 11-시스 레티놀 7,8로 전환합니다. RPE 세포가 수행하는 다양한 기능을 감안할 때, RPE 세포의 기능 장애는 연령 관련 황반 변성 및 당뇨병성 망막병증을 포함한 다양한 질병과 관련이 있습니다 9,10. 망막 병리학에 대한 이해를 높이고 새로운 치료법을 개발하기 위해 망막의 체외 모델이 자주 사용됩니다.
건강한 망막 또는 병든 망막의 대표 모델을 생성하려면 모방 RPE 세포 유형을 사용하는 것이 필수적입니다. 상업적으로 이용 가능한 ARPE-19 세포주는 색소 침착과 같은 네이티브 표현형이 없는 반면, iPSC는 11,12,13을 분화하는 데 수개월이 걸릴 수 있습니다. 인간 기증자의 눈이 이상적일 수 있지만 많은 연구실에서 쉽게 사용할 수 없는 경우가 많습니다.
여기에서, 우리는 1차 RPE 세포를 얻기 위해 인간의 눈(14)과 많은 유사성을 공유하는 돼지 눈을 활용하는 방법을 고안했다. 이들 일차 돼지 RPE 세포는 다수의 망막 모델에서 이용되어 왔다15,16. 이러한 세포는 비용 효율적일 뿐만 아니라 iPSC 또는 기증자의 눈보다 획득하는 데 더 적은 시간이 필요합니다. 또한 색소 침착 및 미세 융모와 같은 고유 특성을 나타냅니다. 돼지 RPE 추출을 위한 유사한 프로토콜이 존재하지만(17,18,19), 이 간단하고 상세한 기술은 효소 해리를 추가로 검증하고 대부분의 세포 배양 실험실에서 흔히 볼 수 있는 물질을 사용합니다.
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이 절차에 사용된 눈은 USDA가 검사한 현지 정육점에서 사후 검시한 것이며 살아있는 동물을 사용하여 작업을 수행하지 않습니다. 동물을 희생 제물로 바친 후 약 2시간이 지나야 눈이 적출됩니다. 조직 부패가 발생하기 시작할 수 있으므로 더 이상의 충치를 방지하기 위해 이송 중에 눈을 시원하게 유지하는 것이 중요합니다. 이 절차에서 눈은 적출 후 즉시 냉장고에 넣습니다. 그 후, 눈 주머니는 1000mL 폴리프로필렌 비커 안에 배치되고 8L 쿨러 내에서 얼음으로 둘러싸여 있습니다. 얼음에 직접 눈을 대지 않는 것이 중요합니다. 눈이 실험실에 도착하면 RPE 세포의 분리는 생물 안전 캐비닛 내에서 수행됩니다. 3-5시간 이내에 이 프로세스를 완료하는 것이 중요합니다. 이 프로토콜은 10개의 눈을 처리하는 데 최적화되어 있습니다.
1. DNase 원료 부분 표본 준비
알림: 이 단계는 격리 전에 수행하는 것이 좋습니다.
2. 해부 영역 설정
3. 외부 조직 제거
알림: 외부 조직 제거는 생물 안전 캐비닛 외부에서 수행할 수 있습니다. 절개하기 전에 눈을 검사하여 공막에 구멍이 뚫리지 않았는지, 동공에 안개가 끼지 않았는지, 시신경이 있는지 확인하십시오. 이 기준을 충족하지 않는 눈은 버리십시오.
4. 눈 해부
5. 신경 망막 제거 및 RPE 해리
참고: 다음 섹션은 단계별로 수행하는 것이 더 쉽습니다. 이 설정에서 이 프로세스는 한 번에 하나의 배치(일반적으로 3개의 아이컵)에서 수행됩니다. 5.1-5.7단계의 경우 다음 단계로 이동하기 전에 전체 배치에서 각 단계를 수행해야 합니다.
6. RPE 수집
7. DNase 작업 솔루션 준비
8. RPE 세포 파종
9. 1차 돼지 RPE 세포 배양
10. RPE 셀 검증
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이 절차를 사용하여 일차 RPE 세포를 돼지 눈에서 성공적으로 분리했습니다. 그림 1A 는 특징적인 색소 침착이 있는 분리 3일 후 RPE 세포를 보여줍니다. 1주일 성장 후 세포가 완전히 합쳐져 건강한 단층을 형성했습니다(그림 1B). 그런 다음 세포를 세포 배양 삽입물로 옮겨 색소 침착 및 형태를 유지하여(그림 1C) 분리 절차의 효능을 더욱 뒷받침했습니다. 이러한 특성을 나타내지 않고 대신 변이체 형태 및 과도한 색소 침착을 보인 배양물(그림 1D)은 세포 오염이 의심되어 실험에 사용되지 않았습니다. 이 원고에서 분리된 RPE 세포는 RPE 세포에서 고도로 발현되는 단백질인 RPE65를 발현합니다(그림 2). RPE65 발현이 더 낮게 나타나는 영역은 색소 침...
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이 프로토콜은 돼지 눈에서 RPE 세포를 분리하는 방법을 설명합니다. 색소 침착 및 조약돌 형태는 분리 후 7일 이내에 관찰됩니다(그림 1B). 더욱이, TEER 데이터는 단단한 접합 형성(22 )과 건강한 단층을 나타낸다(그림 5). 이러한 결과는 이 방법으로 분리한 RPE 세포가 인간 RPE와 유사하며 망막 세포 배양 모델에 도움이 될 수 있음을 보여줍니다.
이 원고에 사용된 눈은 지역 정육점에서 사후 입수한 것이지만, 돼지 제품을 사용하는 공동 연구자들과의 학술 환경과 같은 다른 출처에서도 얻을 수 있습니다. 동물이 죽은 후 가능한 한 빨리 시술을 시작하고 시술 전에 눈을 시원하게 유지하는 것이 중요합니다. 격리하는 동안 트립신화 후 트리터링될 때까지 RPE를 방해하지 않는 것이 중요합니다. 신경 망막을 박리할 때 이러한 관리...
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저자는 돼지 RPE 세포 배양 및 분리에 도움을 준 Farhad Farjood와 SEM에 도움을 준 Thomas Harris에게 감사의 뜻을 전합니다. 저자들은 SEM 분석을 위해 유타 주립 대학의 현미경 핵심 시설(Microscopy Core Facility)의 지원을 인정합니다. 이 시설은 미국 국립과학재단(National Science Foundation) 주요 연구 기기 보조금(CMMI-1337932)을 통해 획득한 주사 전자 현미경을 보유하고 있습니다. 이 연구에 대한 자금은 미국 국립보건원(National Institutes of Health)에서 보조금 1R15EY028732(Vargis)와 BrightFocus Foundation 보조금 M2019109(Vargis)을 통해 제공되었습니다. 추가 기금은 유타 주립 대학교 연구실의 학부 연구 및 창의적 기회 보조금(Weatherston)과 유타 주립 대학교 알츠하이머병 및 치매 연구 센터의 종자 보조금(Vargis)으로 제공되었다.
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