이 원고는 쥐의 눈에서 망막 신경교세포(retinal glial Müller cell)를 분리하기 위한 자세한 프로토콜을 설명합니다. 프로토콜은 쥐 눈의 적출 및 절개로 시작하여 Müller 세포의 분리, 파종 및 배양으로 이어집니다.
이 원고는 쥐의 눈에서 망막 신경교세포(retinal glial Müller cell)를 분리하기 위한 자세한 프로토콜을 설명합니다. 프로토콜은 쥐 눈의 적출 및 절개로 시작하여 Müller 세포의 분리, 파종 및 배양으로 이어집니다.
망막의 주요 지지 세포는 망막 신경교세포(retinal glial Müller cell)입니다. 그들은 전체 망막 표면을 덮고 있으며 망막 혈관과 망막 뉴런 모두에 매우 근접해 있습니다. 뮐러 세포는 성장하기 때문에 건강한 망막에서 신경전달물질, 레티노산 화합물 및 이온(예: 칼륨 K+)의 흡수 및 재활용을 포함하여 여러 가지 중요한 작업을 수행합니다. 혈류를 조절하고 혈액-망막 장벽을 유지하는 것 외에도 신진대사와 망막에 영양분 공급을 조절합니다. 이 원고에는 1차 마우스 Müller 세포를 분리하기 위한 확립된 절차가 제시되어 있습니다. 안구 질환의 다양한 마우스 모델과 관련된 기본 분자 과정을 더 잘 이해하기 위해 Müller 세포 분리는 탁월한 접근 방식입니다. 이 원고는 마우스에서 Müller 세포를 분리하기 위한 자세한 절차를 간략하게 설명합니다. 적출에서 파종에 이르기까지 전체 과정은 약 몇 시간 동안 지속됩니다. 파종 후 5-7일 동안은 분리된 세포가 방해받지 않고 자랄 수 있도록 배지를 변경해서는 안 됩니다. 형태학과 뚜렷한 면역형광 마커를 사용한 세포 특성 분석은 프로세스의 다음 단계입니다. 세포의 최대 통로는 3-4회입니다.
뮐러 세포(Müller cell, MC)는 망막 조직에서 발견되는 가장 풍부하고 주요한 신경교세포(glial cell)입니다. 그들은 망막 내에서 구조적 무결성과 대사 기능을 제공하는 데 핵심적인 역할을 합니다1. MC의 전략적 구조는 망막 두께 전체에 퍼져 있어 망막을 지지합니다. 스캐폴드와 같은 특성 외에도 망막 뉴런의 대사 기능을 가지고 있어 포도당과 젖산을 포함한 에너지 기질을 공급합니다. 이러한 기능은 건강한 신경 기능을 유지하는 데 매우 중요합니다. 손상된 MC는 연령 관련 황반 변성, 당뇨병성 망막병증 및 녹내장을 포함한 다양한 망막 질환에 기여하는 것으로 보고되었습니다 2,3. MC는 망막의 재생 치료를 위한 내인성 세포 공급원이 될 수 있다1. 이들은 또한 망막의 상당 부분을 구성하며, 강력한 증거에 따르면 여러 종에서 이러한 세포가 누락된 뉴런을 대체하도록 자극될 수 있습니다2. 망막은 뉴런과 유익하게 협력하며, 원뿔 모양으로 분지된 뮐러 세포의 끝 부분은 혈관을 조밀하게 풀어내고 망막의 신경 구성 요소를 연결합니다. 뉴런 발달과 뉴런 가소성을 유지하기 위해 뮐러 세포는 뉴런의 부드러운 기질로 작용하여 기계적 외상으로부터 뉴런을 보호한다3. 또한 병리학적 상황에서 Müller 세포는 손실된 광수용체와 뉴런을 복제하거나 재생하는 신경 전구 세포 또는 줄기 세포로 분화할 수있습니다 2,3,4. 뮐러 세포(Müller cell)는 자기 재생 및 분화(self-renewal and differentiation)를 위한 다양한 수준의 잠재력을 포함하여 망막 줄기 세포의 특성을 유지합니다 5,6. 뮐러 신경교세포(Müller glial cell)는 신경영양인자(neurotrophic factor)를 생성하고, 신경전달물질을 흡수 및 재활용하며, 이온을 공간적으로 완충하고, 망막의 항상성을 유지하기 위해 혈액-망막 장벽을 유지하는 중요한 망막 계통을 가지고 있습니다 7,8,9. 이는 망막 변성과 관련된 질병을 치료하기 위한 세포 기반 치료에서 유망한 도구로서 Müller 세포의 잠재력을 강조합니다. 뮐러 세포(Müller cell)는 망막 전체에 분포되어 있는 주요 신경교세포(glia)로, 뉴런과 혈관에 연결되어 있습니다. 망막 세포는 망막 세포의 생존력과 안정성을 유지하기 위해 필수적인 구조적 및 대사적 지원을 제공하는 중요한 보호 역할을 합니다. 불행히도, 문헌에서 망막10,11로부터의 일차 뮐러 세포 분리에 대한 프로토콜은 거의 발견되지 않는다.
당사는 mouse primary Müller 세포를 신뢰성 있게 분리하고 배양하기 위한 향상된 접근법을 제시합니다. 이 프로토콜은 야생형 C57BL/6 마우스 및 형질전환 마우스12,13에서 Müller 세포를 분리하기 위해 우리 그룹에서 사용되었습니다. 성별 선호도가 없는 5일에서 11일 사이의 생쥐가 이 프로토콜에 사용됩니다. 세포는 최대 4 번 통과되었습니다. 그러나 P4가 되면 플라스크에 더 이상 붙지 않게 되고, 건강한 문화를 성장시키기가 어려워집니다. 배양액은 종종 RPE(Retinal Pigmented Epithelial) 세포로 오염되므로 세포주에 대한 추가 실험을 수행하기 전에 세포를 한 번 이상 통과시켜야 합니다. Passaging을 통해 오염 물질로부터 추가로 격리할 수 있습니다. 따라서 제시된 프로토콜은 마우스 뮐러 세포를 분리하는 빠르고 효과적인 방법을 제공하며, 이는 치료 표적을 연구하고 망막 질환에 대한 잠재적 치료법을 평가하기 위한 신뢰할 수 있는 플랫폼으로 사용될 수 있습니다14.
동물을 대상으로 한 모든 실험은 안과 및 시력 연구에서의 동물 사용에 대한 ARVO 성명을 준수했으며 IACUC(Institute for Animal Care and Use Committee) 및 오클랜드 대학교 정책(프로토콜 번호 2022-1160)에서 승인한 동물 프로토콜에 따라 수행되었습니다.
1. 매체 및 용액 준비
2. 적출
3. 적출된 눈의 치료
4. 해부
참고: 이 절차는 배양 후드의 멸균 환경에서 수행해야 합니다. 따라서 모든 도구 및 해부 현미경과 함께 후드 표면을 70% 알코올로 철저히 살균하는 것이 중요합니다. 비디오는 더 나은 가시성과 더 명확한 시연 목적을 위해 후드 외부에서 녹화되었다는 점은 주목할 가치가 있습니다.
5. primary Müller glial cell의 배양
6. 일차 Müller 신경교세포(primary Müller glial cells)의 passaging
7. 면역형광(Immunofluorescence)
참고: 면역형광 프로토콜을 사용하여 Müller 세포 특이성을 염색하고 검증하십시오. 다음은 immunofluorescent protocol에 대한 간략한 개요입니다. 이 단계는 첫 번째 구절12 이후에 수행됩니다.
분리된 Müller 세포의 특이성, 순도 및 장벽 기능 검증
분리된 Müller 세포의 생존력, 형태 및 독특한 특성을 확인하기 위해 세포를 광학 현미경으로 검사했습니다. P0 및 P1 이미지가 기록되었습니다(그림 1A). RPE 세포로 분리된 Müller 세포의 오염을 확인하고 순도를 확인하기 위해 RPE 세포 마커인 RPE65에 특이적인 항체를 사용하여 면역형광 염색(IF)을 수행했습니다. 인간 망막 색소 세포(ARPE -19)를 양성 대조군으로 사용했습니다. RPE65 염색된 RPE 세포(핵 염색의 경우 빨간색 및 파란색)는 그림 1B (하단 패널)에 나와 있습니다. RPE65 특이 항체는 분리된 Müller 세포를 염색하지 않았습니다(그림 1B, 상단 패널). RPE65가 ARPE-19 세포(빨간색)를 염색하고 분리된 세포를 염색하지 않았다는 사실은 분리된 세포가 RPE 세포가 아님을 나타냅니다. 매체에 피루브산과 낮은 포도당의 존재는 RPE 세포의 성장에 불리한 조건을 설정합니다. 결과적으로, RPE 세포 오염의 경우에도 결국 플라스크에서 분리됩니다.
또한, 분리된 세포의 동일성을 확인하기 위해 Müller 세포 특이 마커에 대한 Müller 세포 면역형광 염색을 사용하여 Müller 세포의 성공적인 분리를 확인했습니다. 비멘틴(vimentin)이라고 불리는 세포골격 중간 필라멘트 단백질을 사용하였다12,13. 또한, 글루타메이트와 암모니아의 축합 반응을 촉매하여 글루타민을 형성하는 글루타민 합성효소(GS)도 망막 신경교세포의 핵심 기능으로 사용되었다5.
총체적으로 분리된 세포는 RPE65(빨간색, 그림 1B)에 대해 음성으로 염색되고 vimentin(녹색, 그림 1C) 및 GS(녹색, 그림 1D)에 대해 양성으로 염색되었습니다. IF 염색은 분리된 Müller 세포의 성공적인 분리(순도 및 특이성)를 확인합니다. 그림 1E는 vimentin(상부 패널) 및 GS(하부 패널)에 대한 음성 대조군으로 항체의 특이성을 확인합니다.

그림 1: Müller 세포 분리(순도 및 특이성) 검증. (A) 통로에 대한 광학 현미경 이미지: 통로 0(P0) 및 (P1) 형태. (B) DAPI 핵 염색과 결합된 RPE65 면역염색. (C) 고배율에서 DAPI 핵 염색을 사용한 Vimentin 면역염색. (D) 동일한 고배율에서 GS 면역염색. (E) 비멘틴 및 GS 항체 염색의 특이성을 확인하기 위한 음성 대조군. 스케일 바 = 각각 300 μm, 300 μm, 50 μm, 20 μm, 20 μm, 50 μm, 50 μm. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
생쥐에서 원발성 망막 색소 상피(RPE)를 분리하는 것은 이전에 우리 연구실에서 문서화되었습니다. 이 원고는 1차 Müller 세포 분리를 위한 자세한 시연 프로토콜을 설명합니다. 이 절차에는 쥐의 눈에서 분리한 Müller 세포의 적출, 치료, 절개, 수집, 파종, 배양 및 특성 분석이 포함됩니다. 이는 이전 간행물에서 발견된 이전에 성공한 프로토콜과 최근 간행물1 2,13에서 사용한 수정된 프로토콜을 기반으로 합니다. 단계는 간단하지만 성공적인 Müller 세포 분리를 위해서는 특정 제한 사항 및 필수 요구 사항을 준수해야 합니다. 이 프로토콜을 최적화하기 위한 수많은 시행착오 시도 끝에 성공에 영향을 미치는 여러 요인이 확인되었습니다.
우리의 실험에서 관찰된 이상적인 마우스 나이는 분리된 세포를 최대 4개의 통로까지 성장시키기 위해 5-11일 사이인 것으로 밝혀졌습니다. 문화는 또한 얼마나 많은 눈이 고립되고 배양되는지에 따라 영향을 받습니다. 단일 분리의 경우, 성장하고 증식할 수 있는 충분한 수의 세포를 얻기 위해 최소 두 개의 눈이 필요합니다. 또 다른 중요한 측면은 적리와 도금 사이의 지속 시간입니다. 따라서 이 단계는 비교적 빠르게 수행해야 합니다. 눈 조직을 장기간 조작하면 세포가 플라스크에 부착하고 증식하는 능력에 해로운 영향을 미치는 것으로 관찰되었습니다. 분리된 세포의 근접성이 증식을 촉진할 수 있을 만큼 충분히 가까운지 확인하려면 T25 플라스크를 사용하는 것이 좋습니다. 첫 번째 통로가 만들어지면 셀을 T75에 도금할 수 있습니다. 또한 인큐베이터에서 조직 배양 플라스크를 제거하거나 배지를 전환하여 분리 및 파종 후 세포를 방해해서는 안 됩니다. 마지막으로, 세포는 부착을 멈추기 전에 약 4번만 통과할 수 있습니다. 이 절차는 간단하고 수행하기 쉽지만 마우스의 나이, 제한된 수의 세포 통로 등을 포함하여 몇 가지 제한 사항이 있습니다.
Müller 세포 분리를 위한 프로토콜은 많지 않지만 이 프로토콜과 사용 가능한 프로토콜 5,14에서 사용할 수 있는 몇 가지 눈에 띄는 차이점이 있습니다. 첫째, 적출과 분리 사이의 시간이 크게 다릅니다. 다른 프로토콜은 적출 직후, 일반적으로 10분 이내에 절개를 제안합니다. 현재 프로토콜은 이 프로토콜에서 격리에 대한 최상의 결과를 제공하기 때문에 최소 18시간의 휴식 기간을 제안합니다. 이 프로토콜과 다른 프로토콜의 또 다른 중요한 차이점은 눈이 효소로 치료되는 지점입니다. 이 프로토콜에서는 결합 조직과 외안근을 제거하기 전에도 해부를 수행하기 전에 눈을 치료합니다. 다른 프로토콜은 효소 치료 전에 눈에서 망막을 분리합니다. 또한 효소 제조법도 다릅니다. 이 프로토콜에서 효소 용액은 트립신과 콜라겐 분해 효소 유형 IV로 구성됩니다. 유사한 프로토콜에서 파파인과 DNase는 조직 분해에 사용됩니다. 또한, 배양 용기는 다르며, 이 프로토콜은 첫 번째 통과 후 T25에서 배양한 다음 T75에서 배양할 것을 제안합니다. 다른 프로토콜은 페트리 접시 또는 멀티 웰 플레이트를 사용합니다. 마지막으로, 이 프로토콜은 세포 성장을 촉진하기 위해 플라스크를 방해해서는 안 된다는 것을 제안합니다(5-7일 동안). 다른 프로토콜에서는 미디어 변경이 하루 후에 수행됩니다.
저자는 이 문서의 내용과 관련이 있다고 선언할 이해 상충이 없습니다.
이 연구는 미국 국립안과연구소(National Eye Institute, NEI)와 국립안과학연구소(National Eye Institute, NEI) 기금 R01 EY029751-04의 지원을 받았습니다. 이 프로토콜은 Müller 세포 분리 프로토콜에 따라 수정된 버전인 Sylvia B. Smith 박사에게 감사드립니다.
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 비커 : 100mL | KIMAX | 14000 | |
| 콜라게나제 IV | 워딩턴 | LS004188 | |
| 일회용 눈금 이송 피펫: 3.2mL 멸균 | 13-711-20 | ||
| DMEM(1X) | Thermo Scientific | 11885084 | Media; LLER 세포  |
| 소 태아 혈청(FBS) | gibco | 26140079 | 완전한 뮬러 세포 배양 배지용 |
| 글루타민 합성효소 | 세포 신호 전달 | 80636 | |
| Heracell VISO 160i CO2 인큐베이터 | Thermo Scientific | 50144906 | |
| Kimwipes | Kimberly-Clark | 34155 | |
| 바늘 부착 Luer-Lok 주사기 21 G x 1 1/2 in., 멸균, 일회용, 3 mL | B-D | 309577 | |
| 마이크로 원심분리기 튜브: 2mL | Grainger | 11L819 | |
| 펜 연쇄상구균 | gibco | 15140-122 | 완전한 Mü용; ller 세포 배양 배지 |
| 인산염 완충액 식염수(PBS) | Thermo Scientific | J62851. AP | |
| 포지티브 액션 핀셋, 스타일 5/45 | Dumont | 72703-DZ | |
| 위 홍채 표준 스트레이트 11.5cm | GARANA INDUSTRIES | 2595 | |
| Sorvall St8 원심분리기 | ThermoScientific | 75007200 | |
| Stemi 305 현미경 | Zeiss | n/a | |
| 수술용 블레이드, #11, 스테인리스 스틸 | Bard-Parker | 371211 | |
| 현탁 배양 접시 60mm x 15mm 스타일 | 코닝 | 430589 | |
| 조직 배양 접시 : 100x20mm 스타일 | 코닝 | 353003 | |
| 토네이도 튜브: 15mL | Midsci | C15B | |
| 토네이도 튜브: 50mL | Midsci | C50R | |
| 핀셋 5MS, 8.2cm, 스트레이트, 0.09x0.05mm 팁 | Dumont | 501764 | |
| 핀셋 포지티브 액션 스타일 5, 생물학적, Dumostar, 광택 마감, 110mm OAL | 전자 현미경 Sciences Dumont | 50-241-57 | |
| 언더패드, 보통: 23" X 36" | McKesson | 4033 | |
| Vannas 스프링 가위 - 2.5mm 절삭날 | FST | 15000-08 | |
| Vimentin | invitrogen | MA5-11883 | |
| Zeiss AxioImager Z2 | Zeiss | 해당 없음 | |
| Zeiss Zen Blue 2.6 | Zeiss | 해당 없음 |