이 프로토콜에서 우리는 Alu RNA 형질감염을 사용하여 일차 마우스 망막 색소 상피(RPE) 세포에서 연령 관련 황반 변성(AMD)에 대한 병리학 관련 모델을 확립하는 전체 프로세스를 설명합니다.
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이 프로토콜에서 우리는 Alu RNA 형질감염을 사용하여 일차 마우스 망막 색소 상피(RPE) 세포에서 연령 관련 황반 변성(AMD)에 대한 병리학 관련 모델을 확립하는 전체 프로세스를 설명합니다.
연령 관련 황반변성(AMD), 특히 비삼출성 AMD에는 인간 병리를 더 잘 복제하는 실험 모델이 필요합니다. 현재의 생체 내 모델은 기술적으로 까다롭고 시간 집약적인 반면, 기존의 시험관 내 시스템은 질병 특이적 병리학적 유발 요인을 요약하지 못합니다. 여기에서는 지리학적 위축 병리학에 직접적으로 관여하는 레트로트랜스포존인 Alu RNA로 형질감염된 일차 마우스 RPE 세포를 사용하여 망막 색소 상피(RPE) 변성 모델을 확립하는 방법을 제시합니다.
이 프로토콜은 1차 마우스 RPE 세포의 효소 분리에 이어 RPE 변성을 유도하기 위한 Alu RNA 형질감염에 대해 자세히 설명합니다. 검증은 형태학적(육각형 구조), 기능적(극성 손실 및 마우스 단백질 ZO-1 파괴) 및 분자 분석(정량적 PCR)을 통합합니다. 그 결과, 우리는 Alu RNA 형질감염에 의해 유발된 다인성 변화를 관찰했습니다: 염증성 사이토카인 분비(마우스 유전자 Ifn-β, Il-6, Tnf-α; p < 0.05) 및 세포 노화(마우스 유전자 p21 및 p53 상향 조절; p < 0.05). 기존의 급성 스트레스 모델과 비교하여 이 시스템은 표준화된 기술을 통해 AMD의 만성 염증-퇴행성 캐스케이드를 요약하여 재현성을 보장합니다. 단순화된 시험관 내 분석과 복잡한 생체 내 모델의 측면을 결합함으로써 이 접근법은 레트로트랜스포존 구동 메커니즘을 탐색하고 잠재적인 치료 후보를 스크리닝하기 위한 예비 플랫폼 역할을 할 수 있습니다.
연령 관련 황반변성(AMD)은 전반적인 시각 장애의 주요 원인입니다. 그러나 비삼출성 AMD에 대한 효과적인 치료법은 여전히 제한적입니다. 따라서 질병 메커니즘을 밝히고 치료 표적을 식별하기 위한 재현 가능하고 효율적인 연구 모델이 시급히 필요합니다 1,2. 이러한 노력의 중심에는 브루흐막(맥락막)과 광수용체(망막) 사이에 위치한 단층인 망막 색소 상피(RPE)가 있으며, 이는 광수용체 기능을 지원하고 혈액-망막 장벽을 조절하며 노폐물 제거를 촉진함으로써 망막 항상성을 유지하는 데 중추적인 역할을 합니다 3,4.
RPE 세포의 기능 장애 또는 손실은 많은 망막 퇴행성 질환, 특히 AMD에서 RPE 기능 장애가 진행의 초기에 중요한 단계를 나타내는 두드러진 특징입니다 2,4,5. 특히, AMD의 진행 단계인 지리적 위축(GA)을 나타내는 환자에서 마이크로RNA 처리 효소 Dicer 1 리보뉴클레아제 III(DICER1)의 수치가 감소하면 RPE 변성과 직접 연결되고 인간 병리학과 관련된 레트로트랜스포존 전사체인 Alu RNA의 독성 축적이 발생합니다6.
요오드산나트륨(NaIO3) 모델 및 아밀로이드-β(Aβ) 모델과 같은 전통적인 생체 내 모델은 전신 질환의 복잡성을 유지하지만 심각한 한계에 직면해 있습니다. NaIO3 모델은 망막 산화 스트레스 및 RPE 손상을 빠르게 유도하지만, 급성 독성은 RPE와 광수용체를 모두 파괴하여 AMD의 만성 병리 관련 진행을 모방하지 못하고 미묘한 RPE 기능 장애에 대한 치료 평가를 모호하게 합니다7. 유사하게, Aβ 모델은 질병 특이적 스트레스 요인을 도입하지만 시험관 내 접근 방식에 비해 광범위한 기술 전문 지식과 연장된 일정이 필요합니다 8,9. 반면에 H2O2 및 하이드로퀴논 노출 모델과 같은 기존의 시험관 내 RPE 모델은 병리학적 관련성이 부족하여 독성 단백질 응집체 또는 염증 유발 요인과 같은 질병 특이적 스트레스 요인을 요약하지 못합니다1.
여기에서, 우리는 GA 병인에 직접적으로 관여하는 레트로트랜스포존 유래 비코딩 RNA인 Alu RNA를 사용하여 일차 마우스 RPE 세포에서 RPE 변성 모델을 확립하기 위한 상세한 프로토콜을 제공합니다6. Alu RNA는 염증 경로를 활성화하고 RPE 장벽 무결성을 손상시켜10,11 비삼출성 AMD와 관련된 병리학적 특징을 모방합니다. 이 방법은 RPE 세포의 효소 분리 및 배양을 사용한 후 Alu RNA를 사용하여 RPE 변성을 유도합니다. 또한 이 변성 모델을 평가하기 위해 형태학적(육각형 구조), 기능적(장벽 무결성 및 극성 손실) 및 분자(염증 및 노화 마커) 판독값을 결합한 포괄적인 검증 시스템을 제공합니다.
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이 연구는 Shanghai Jiao Tong University School of Medicine 부속 Shanghai General Hospital의 동물 윤리 위원회의 승인을 받았습니다. 이 프로토콜은 실험 동물에 관한 사무 관리 규정(국가 과학 기술 위원회에서 발행)과 시력 및 안과 연구 협회(ARVO)에서 제정한 안과 및 시력 연구에서 동물의 윤리적 사용에 대한 지침을 엄격히 준수합니다. 이 프로토콜에 사용된 재료와 관련된 자세한 내용은 재료 표 를 참조하십시오.
1. 일차 마우스 RPE 세포의 분리
2. RPE 변성 모델의 유도
3. 퇴화 모델의 검증
참고: 포괄적인 모델 검증 실험은 7일째에 수행되었습니다.
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Alu RNA 형질감염 전 1차 마우스 RPE 세포
0일(그림 1)에 일차 마우스 RPE 세포를 분리하고 건강한 RPE 세포의 전형적인 특징적인 육각형 형태를 나타냈습니다. 이 세포는 잘 조직된 단층을 유지했습니다. 세포는 육각형 모양과 잘 정의된 경계에서 알 수 있듯이 초기 구조적 조직과 긴밀한 접합의 형성을 허용하도록 배양되었습니다. 이 형태는 RPE 변성의 후속 유도를 위한 기준선 역할을 했습니다. RPE 장벽의 무결성도 이 단계에서 보존되어 5일차에 Alu RNA 형질감염을 수행하기 전에 세포가 기능적 상태에 있는지 확인했습니다(그림 1). 이러한 관찰은 RPE 세포의 성공적인 분리 및 초기 배양을 확인시켜 Alu RNA 형질감염이 세포 형태 및 기능에 미치는 영향을 연구하기 위한 신뢰할 수 있는 기반을 제공합니다.
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우리의 목표는 최소한의 자원 제약으로 고해상도 이미징 및 기계론적 분석을 가능하게 하는 재현 가능하고 접근 가능한 RPE 손상 모델을 확립하는 것이었습니다. 이 접근법은 공초점 Z-스택 이미징(0.5μm 스텝 크기)을 통해 정점 밀착 접합 단편화 및 기저 세포골격 파괴를 포함하여 대조군과 비교하여 Alu RNA 유도 구조 파괴를 명확하게 시각화했습니다. 시스템의 신뢰성을 보장하는 두 가지 중요한 단계인 효소 분해와 Alu RNA 형질감염입니다. 파파인 기반 분리(22 IU/mL, 37°C, 45분)를 사용하여 편광과 일치하는 구조적 특징을 관찰하고 특징적인 육각형 형태(그림 1A, B)에 의해 부분적으로 입증된 바와 같이 긴밀한 접합 무결성을 달성했습니다. 특히, 수정은 프로토콜 적응성을 향상시킬 수 있습니다. 최적이 아닌 RPE 수율을 위해서는 출생 후 연령에 따라 ±10분 이내에 효...
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저자는 공개할 이해 상충이 없습니다.
이 작업은 과학 기술 혁신 행동 계획 의료 혁신 연구 특별 프로젝트(23Y11901300), 중국 국가 자연 과학 재단(82171076) 및 상하이시 교육위원회(2023ZKZD18)의 부분 지원을 받았습니다. Alu RNA의 친절한 선물에 대해 L.Z 교수님께 감사드립니다.
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