Name: 망막 변성 마우스 모델에서 망막하 이식편의 Transpupillary-Guided Trans-Scleral Transplantation (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-01-26T12:55:00.000+00:00
Duration: 7 min 37 s
Description: 학습하세요 망막 변성 마우스 모델에서 망막하 세포 이식을 위한 동공 투과 유도 경결막 이식법. 이 방법은 정확한 수술 전달과 낮은 합병증률로 망막 퇴행성 질환 치료 연구에 활용됩니다.

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이 연구는 NEI R01EY033103 (MSS), Foundation Fighting Blindness (MSS), Shulsky Foundation (MSS), Joseph Albert Hekimian Fund (MSS), Juliette RP Vision Foundation (YVL), Research to Prevent Blindness (Johns Hopkins University의 Wilmer Eye Institute 및 Baylor College of Medicine의 Cullen Eye Institute에 대한 무제한 보조금)의 자금 지원을 받았습니다. 현미경에 대한 교육을 친절하게 제공해 주신 Malia Edwards 박사(존스 홉킨스 의과대학)에게 감사드립니다.

모든 동물 실험은 미국 국립보건원(National Institutes of Health)의 실험동물 관리 및 사용 지침(NIH Publications No. 8023, 1978년 개정) 및 ARVO Statement for the Use of Animals in Ophthalmic and Vision Research에 따라 수행되었습니다. 모든 절차는 존스 홉킨스 대학 동물 관리 및 사용 위원회(승인 M021M459)의 승인을 받았습니다.
1. 동물
<ol><li>Rho::EGFP 마우스(나이 든 P3-P6)를 망막 세포 현탁액의 공여체로 사용합니다. 참고 :이 균주는 베일러 의과 대학 (Baylor College of Medicine)의 T. Wensel 박사의 친절한 선물이었습니다.</li>
	<li>OPN1LW-EGFP/NRL-/- 마우스14(P3 연령)를 망막 시트의 기증자로 사용합니다.</li>
	<li>면역 결핍(남녀 모두)이 있는 성인 망막 변성 Rd1/NS 마우스를 수혜자로 사용하십시오.</li>
	<li>모든 쥐를 12:12 시간의 명암 주기에 따라 케이지에 넣고 필요에 따라 물과 음식을 이용할 수 있습니다.</li>
</ol>2. 신경 망막 수집(그림 1)
알림: 다음 단계는 모두 멸균 조건에서 수행되었습니다. 연구 도구 및 제품의 공급업체 정보는 재료 표에 나와 있습니다.
<ol><li>기증 마우스 준비: 이산화탄소를 과다 투여한 기증 마우스를 안락사시키고 자궁경부 탈구로 안락사를 확인합니다.</li>
	<li>쥐 안구를 분리합니다. 이렇게 하려면 아래 단계를 따르세요.<ol><li>마이크로 가위를 사용하여 새끼의 눈꺼풀을 조심스럽게 열어 안구를 노출시킵니다.</li>
		<li>부드러운 집게를 사용하여 시신경을 잡고 한 쌍의 집게로 안구를 빼냅니다.</li>
	</ol></li>
	<li>신경 망막 분리 알림: 이 단계는 해부 현미경으로 수행됩니다.<ol><li>25G의 멸균 바늘을 사용하여 각막 중앙의 구멍을 절개합니다.</li>
		<li>구멍을 통해 각막을 반으로 자르고 절개 부위를 공막과 RPE로 확대한 다음 공막과 RPE를 제거합니다.</li>
		<li>미세한 이빨이 있는 집게를 사용하여 수정체를 부드럽게 제거하고 유리체를 제거하여 신경 망막을 분리합니다.</li>
		<li>필요에 따라 섹션 3을 진행하여 기증자 망막 현탁액을 준비하거나 섹션 4를 진행하여 기증자 망막 시트를 준비합니다.</li>
	</ol></li>
</ol>3. 기증자 망막 현탁액 준비(그림 1)
<ol><li>세포 덩어리가 감지되지 않을 때까지 37°C의 파파인 용액에서 20-30분 동안 신경 망막을 배양합니다. 알림: 셀 혼합물을 15분마다 10회 부드럽게 피펫팅합니다.</li>
	<li>Papain Dissociation Kit의 제조업체 지침에 따라 단일 세포를 수집하십시오.</li>
</ol>4. 기증자 망막 시트 준비(그림 1)
알림: 이 단계는 섹션 2를 따르며 해부 현미경 아래에서 수행됩니다.
<ol><li>분리된 신경 망막 컵을 미리 냉각된 멸균 PBS가 있는 35mm 페트리 접시에 넣습니다.</li>
	<li>마이크로 가위를 사용하여 신경 망막 컵을 여러 개의 망막 시트(약 1mm x 2mm)로 자릅니다.</li>
</ol>5. 수혜 마우스 준비
<ol><li>케타민(체중 100mg/kg)과 자일라진 염산염(체중 20mg/kg)의 복강 내 주사로 수용 마우스를 마취합니다.</li>
	<li>눈 깜빡임과 통증 반사, 규칙적인 호흡 및 호흡의 손실을 확인하여 수술 마취면을 확인합니다.</li>
	<li>꼬리 꼬집기 또는 페달 반사 철수에 대한 반응 부족으로 마취 깊이를 평가합니다.</li>
	<li>수술 중에는 항상 마취 깊이를 다시 확인하고 동물이 통증에 반응하는 경우 마취 깊이를 조정하십시오. 저체온증을 방지하기 위해 미리 예열된 수술 테이블 위에 마우스를 두십시오.</li>
	<li>수술 5분 전에 1%(wt/vol) 트로피카미드 점안액으로 수혜자의 동공을 확장시킵니다. 동공이 잘 확장되면 작동 현미경에서 동공 경관의 시각화를 용이하게 할 수 있습니다.</li>
	<li>수술하는 쥐의 눈과 주변 안구 조직을 포비돈 요오드로 소독하고 멸균된 PBS로 세척합니다.</li>
	<li>진통을 위해 쥐 눈에 0.5% Proparacaine hydrochloride를 바릅니다.</li>
</ol>6. 망막 이식편의 망막하 이식(그림 2)
알림: 다음 단계는 모두 무균 조건에서 수행되었습니다. 수술 도구는 고압 멸균되었습니다(기구 트레이를 사용하여 공구 팁을 보호하고 플런저를 마이크로 주사기에서 꺼내 루멘에 끼지 않도록 함). 연구 도구 및 제품의 공급업체 정보는 재료 표에 나와 있습니다.
<ol><li>전방 천자: 인슐린 바늘로 말초 각막을 전방으로 관통하여 수액이 수동적으로 빠져나갈 수 있도록 하여 이식 중 안압(IOP) 스파이크를 방지합니다. 참고: 성공적인 천자는 각막 구멍을 통한 수액의 유출로 표시됩니다.</li>
	<li>히알루론산 나트륨 한 방울과 유리 커버슬립(직경 5mm)을 각막 위에 올려 수술 범위 하에서 안저의 동공 경시각을 시각화할 수 있습니다.</li>
	<li>톱니가 있는 집게를 사용하여 실험에서 요구하는 대로 상부 또는 하부 안벽을 경동구 시야의 중앙으로 눌러 주사 위치(각막 후 1mm)를 노출시킵니다.</li>
	<li>미세 주사 바늘을 사용하여 공막을 수직으로 관통합니다.</li>
	<li>바늘 방향을 접선으로 조심스럽게 돌려 공막-맥락막-RPE 복합체가 망막하 공간에 완전히 침투할 수 있도록 합니다.</li>
	<li>바늘을 접선으로 삽입하여 말단 주입 궤적에 접근합니다. 알림: 경동공 비전 가이드로 바늘 베벨의 완전한 위치를 확인합니다. 망막하 공간 내에서 정확한 바늘 위치를 찾기 위해 표재성 망막 혈관을 해부학적 기준으로 사용합니다.</li>
	<li>망막 이식편 주입 참고: 주사기에 미리 로드된 작은 기포가 있으면 기증자 세포의 정확한 망막하 위치를 쉽게 확인할 수 있습니다. 망막하 주사로 인한 IOP 상승은 기증자 세포 역류의 위험을 증가시킵니다.<ol><li>각막이 탁해지면24,25, 높은 IOP의 지표, 각막이 깨끗해질 때까지 최소 3분 동안 바늘을 망막하 공간에 두십시오. 알림: 드문 경우지만 IOP가 정상화되는 데 시간이 더 오래 걸릴 수 있으며 8-10분이 걸리더라도 각막의 투명도가 회복될 때까지 바늘을 제자리에 유지하는 것이 좋습니다. 망막 구조의 손상을 방지하기 위해 수술용 현미경으로 관찰하십시오.</li>
	</ol></li>
	<li>마이크로 톱니 집게로 주입 구멍 가장자리를 잡고 바늘을 빠르게 빼냅니다. 참고: 망막 세포 현탁액과 시트의 성공적인 망막하 전달을 위한 기준은 각각 망막하 공간에서 일정한 블레브와 눈에 보이는 흰색 시트입니다.</li>
	<li>인공 눈물로 눈의 수술 부위를 닦고 필요한 경우 연고를 바릅니다.</li>
	<li>수술 후 관리<ol><li>이식된 쥐를 예열된(37°C) 깨끗한 회복 케이지에 넣고 고통 여부를 주의 깊게 모니터링합니다.</li>
		<li>국소 0.5% 프로파라카인 염산염 한 방울을 수술 눈에 2-3회 바르십시오.</li>
		<li>생쥐가 완전히 경계하고 움직일 수 있게 된 후 생쥐를 집 케이지로 돌려보냅니다. 쥐가 먹이 호퍼에 도달하는 데 문제가 있는 경우 소량의 음식 펠릿과 젤 컵을 케이지에 놓습니다. 알림: 백내장 형성을 방지하기 위해 마취가 사라질 때까지 눈 표면을 습하게 유지하십시오.</li>
	</ol></li>
</ol>7. 멀티모달 컨포칼 스캐닝 레이저 검안경(cSLO) 이미징
<ol><li>이식 2개월 후, 이미징을 위해 케타민(체중 100mg/kg)과 자일라진 염산염(체중 20mg/kg)을 복강 내 주사하여 수혜자 Rd1/NS 마우스(n=5)를 마취합니다.</li>
	<li>1%(wt/vol)의 트로피카미드 점안액으로 동공을 확장합니다.</li>
	<li>컨포칼 스캐닝 레이저 검안경 cSLO 시스템22를 사용하여 표준 55° 멀티모달 이미징을 수행합니다.</li>
	<li>30프레임의 ART 평균화를 사용하여 MR 및 SD-OCT 이미지를 얻을 수 있습니다.</li>
</ol>8. 조직학적 염색
<ol><li>이전에 보고된 대로 이식된 Rd1/NS 마우스 눈의 냉동 슬라이드를 준비합니다 14.</li>
	<li>PBS에서 5% 염소 혈청과 1% Triton X100의 혼합물을 사용하여 이식된 망막의 얼어붙은 슬라이드를 차단하고 침투합니다.</li>
	<li>4 °C에서 밤새 1차 항체가 있는 샘플을 배양하고 PBS에서 헹굽니다(5분, 3회). 1차 항체에는 염소 항-GFP-FITC(1:200), 토끼 항-리커버린(1:1000) 및 토끼 항-S-옵신(1:500)이 포함됩니다.</li>
	<li>샘플을 2차 항체(goat anti-rabbit Cy3, 1:500)로 배양하고 DAPI로 대조염색합니다. 참고: 1차 및 2차 항체의 공급업체는 재료 표에 나열되어 있습니다.</li>
</ol>

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<li>Luo, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biodegradable+scaffolds+facilitate+epiretinal+transplantation+of+hiPSC-Derived+retinal+neurons+in+nonhuman+primates%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomater%22%5BJournal%5D)">Biodegradable scaffolds facilitate epiretinal transplantation of hiPSC-Derived retinal neurons in nonhuman primates.</a> Acta Biomater. 134, 289-301 (2021).</li>
</ol>

MSS는 Revision Therapeutics, Johnson & Johnson, Third Rock Ventures, Bayer Healthcare, Novartis Pharmaceuticals, W. L. Gore & Associates, Deerfield, Trinity Partners, Kala Pharmaceuticals 및 Acucela의 유급 고문입니다. MSS는 바이엘로부터 연구 후원을 받습니다. 이러한 조치는 존스 홉킨스 대학의 이해 상충 정책에 따라 검토 및 승인되었습니다. KVL은 콜로라도 대학의 특허 출원에 대한 발명자로 선정되었습니다. MSS와 YVL은 존스 홉킨스 대학의 특허 출원에 대한 발명자로 선정되었습니다.

생쥐의 망막하 이식은 생쥐 눈의 크기가 작기 때문에 기술적으로 어렵습니다. 이 연구에서 우리는 마우스 수혜자의 망막하 이식을 위한 간단하고 재현 가능한 플랫폼을 개발했습니다. 이 플랫폼은 기증자 생존 능력 보호의 일관성, 성공적인 망막하 전달을 허용하며 낮은 합병증 발생률을 보장합니다.
여기에 묘사된 망막하 이식 기술은 주사 바늘이 안벽의 바깥층(공막-맥락막-RPE 복합체)을 관통하는 경공막 경로를 기반으로 개발되었습니다. 경각막19,20 및 경유리체21,26,27 접근법과 비교했을 때, 경공막 접근법은 전방 분절 구조와 신경 망막을 관통하지 않고 망막하 공간으로 직접 들어가므로 무해한 이식이 가능하고 관통 구멍을 통한 기증자 세포 역류의 위험을 줄입니다. 경공막 접근법의 과제는 바늘 끝이 말단 분만 부위에 도달하기 전에 망막하 공간을 따라 전파되도록 하는 동시에 인접한 RPE 및 맥락막층의 잠재적인 교란을 피하는 것입니다. 직접적인 시각적 안내 없이 전통적인 공막 횡단 접근법28,29을 통해 이러한 목표를 달성하는 것은 어려운 일이다. 이 연구에서는 마우스 모델에서 망막하 이식을 용이하게 하기 위해 수술용 현미경과 망막의 외부 조명을 사용하여 동공 경공 비전 유도 플랫폼을 개발했습니다. 이 플랫폼을 통해 작업자는 수술 현미경으로 수혜자 안저의 실시간 시각화를 제공하여 수술 과정과 수혜자의 망막 상태를 추적할 수 있습니다. 예를 들어, 공막-맥락막-RPE 복합체의 성공적인 침투는 동공 경유 시각화를 통해 바늘 끝의 비교적 밝은 반사율로 간단히 검증할 수 있습니다. 중요한 것은 경동공 시각화를 통해 안내될 때 시술자는 주사 망막의 바늘과 해부학적 구조(예: 망막 혈관 및 시신경 머리) 사이의 상대적 위치에 따라 주입 각도와 깊이를 정확하게 조절할 수 있다는 것입니다. 또한 이 기술을 사용하여 재료를 정확하게 투여하면 RPE, 맥락막 외상 및 기타 수술 합병증을 최소화할 수 있습니다. 실제로, 우리는 경동공 시각화의 도움으로 망막 혈관에 근접한 움직임을 피함으로써 출혈을 최소화할 수 있다는 것을 발견했습니다.
기증자 세포의 역류는 주사 후 수술 실패의 주요 원인이다29,30. 기증자 세포 역류를 촉진하는 데는 여러 가지 요인이 있습니다. 주입된 기증자 세포 혼합물로 인한 수혜자 눈의 높은 안압(IOP)은 눈 밖으로 세포의 역류를 촉진하는 중요한 요소입니다. 우리의 프로토콜은 수술 시작 시 전방 침투에 의해 수혜자의 IOP를 감소시키고 유리체강에서 유리체 바늘을 빼내기 전에 수액 배출에 의해 IOP가 자발적으로 낮아질 수 있도록 합니다. 두 번째 요인은 착용자의 눈에 있는 밀봉되지 않은 주입 터널입니다. 이식편이 주입 터널을 통해 역류하는 것을 방지하기 위해 작은 크기의 마이크로 주입 바늘(34G)을 사용하여 안벽을 관통할 때 자체 밀봉 터널을 만들고 바늘을 빼낼 때 외부 터널 개구부의 가장자리를 고정하는 톱니 모양의 마이크로 집게를 사용합니다. 기존의 이식에서는 역류 이식편이 빠르게 발생하거나 빠르게 소멸될 수 있기 때문에 거의 발견되지 않습니다. 히알루론산 나트륨은 커버슬립을 바르면 거의 예외 없이 각막에서 미끄러져 나와 경화 부위를 포함한 대부분의 연막과 공막을 덮습니다. 세포 주입 후 경화 부위의 히알루론산 나트륨은 환류된 내용물의 대량 흐름을 늦추는 데 도움이 될 수 있으며 수술 현미경으로 육안으로 감지할 수 있도록 하는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한, 환류의 부재는 당사 프로토콜을 사용하여 세포 현탁액에 대한 망막하 블렙의 불변성과 망막 시트의 안구 내 위치를 추적하여 확인할 수 있으며, 이는 광학 간섭 단층 촬영(OCT)을 사용할 수 없는 실험실에 유용할 수 있습니다.
이식된 망막 시트에서 상당한 수의 광수용체 세포가 살아남았지만, 식별 가능한 세포 방향 또는 시트 방향은 검출되지 않았습니다. 대형 동물에 대한 3D 망막 시트의 전달이 확립되었지만26,31,32, 마우스의 망막하 공간은 수술 중 망막 이미징 능력의 부족과 결합되어 마우스가 보행을 재개함에 따라 이식된 세포 또는 시트가 불안정해질 수 있는 수술 직후 기간뿐만 아니라 수술 중 시트 배향의 유지를 보장하는 것을 매우 어렵게 만듭니다.
우리는 마우스 수혜자의 망막하 이식을 위한 직접적인 동공경 시력 안내가 있는 경공막 수술 플랫폼에 대해 설명합니다. 이 플랫폼은 주입의 정확도가 높고 수술 합병증 발생률이 낮습니다. 이 플랫폼은 알려진 용량의 세포를 정밀하게 전달할 수 있고, 비교적 배우기 쉬우며, 유전자 치료를 포함한 다양한 유형의 치료제에 대한 망막내 또는 유리체내 주사 외에도 망막하 전달을 용이하게 합니다.

광수용체 및 망막 색소 상피(RPE) 세포의 이식은 연령 관련 황반 변성(AMD), 스타가르트병, 색소성 망막염(RP)과 같은 망막 퇴행성 질환에 대한 잠재적인 치료법을 제공합니다.1,2,3,4,5,6,7 . 퇴행성 망막에서 병든 광수용체와 RPE 세포를 보충하거나 대체하기 위해 망막하 공간은 숙주 광수용체와 RPE 세포의 층류 해부학적 구조를 고려할 때 이식 대상으로 특히 적합합니다. RPE 세포의 망막하 이식 수술은 대동물8,9,10 및 임상시험 11,12,13에서 잘 확립되어 있지만, 광수용체 이식 연구가 직면한 과제로는 형질전환 대동물 모델의 부족과 신경 이식과 관련된 심층적인 시냅토 형성 메커니즘에 대한 제한된 이해가 있습니다. 다양한 유형의 망막 변성 돌연변이가 있는 유전자 변형 쥐 모델은 이식의 맥락에서 분자 메커니즘을 연구하고 전임상 단계에서 효과적인 세포 대체 요법의 개발을 주도하는 데 유용한 도구를 제공합니다 14,15,16,17,18.
큰 동물(예: 돼지, 원숭이)의 상대적으로 큰 눈과 작은 수정체와 달리, 쥐 눈의 작은 크기와 큰 수정체는 특히 물리적 공간 제약과 제한된 직접 시각화가 핵심 과제인 망막하 이식의 경우 수술 대상이 어렵습니다.
현재의 접근법은 주입 경로에 따라 크게 세 가지로 분류할 수 있습니다. 먼저, 경각막 접근법의 경우, 바늘은 각막을 통해 유리체강으로 통과한 다음 망막하 공간(19,20)으로 통과한다. 이 방법을 사용하여 성공적인 망막하 전달을 달성할 수 있지만 전방 분절 구조(예: 각막, 홍채, 수정체)의 손상은 다운스트림 in vivo 분석을 심각하게 방해할 수 있는 주요 위험입니다. 둘째, 경유리체 접근법의 경우, 바늘은 pars plana를 통해 유리체강으로 들어간 다음 망막하 공간(21)으로 들어간다. 이 접근법은 인간과 대형 동물에게 널리 사용됩니다. 그러나 설치류의 경우 수정체가 유리체강의 상대적 부피를 더 많이 차지하기 때문에 수정체 손상의 잠재적 위험이 있습니다. 특히, 경각막 및 경유리체 프로토콜은 모두 망막하 공간에 도달하기 위해 신경 망막의 관통이 필요하며, 이는 숙주 망막에 손상을 입히고 침투 구멍을 통한 기증 세포 역류의 위험을 증가시킵니다. 셋째, 경공막 접근법(22,23)의 경우, 바늘은 경막-맥락막-RPE 복합체를 관통하여 망막하 공간으로 직접 들어간다. 이 접근법은 전방 분절 구조와 유리체강의 잠재적인 외상을 줄입니다. 그러나 숙주 안저를 직접 시각화하지 않으면 망막 경 천자, RPE 박리 및 맥락막 출혈로 인한 수술 실패가 일반적으로 감지됩니다.
여기에서 우리는 마우스 수혜자의 망막하 이식을 위한 직접적인 동공경 시력 안내를 갖춘 경공막 수술 플랫폼을 개발했습니다. 이식을 수행하기 전에 기증자 망막 시트 및 세포 현탁액의 생존 가능성을 검증했습니다. 기증자 세포를 망막 변성 마우스 모델의 망막하 공간으로 성공적으로 전달하는 것이 확인되었습니다. 희귀한 수술 합병증만 발견되었습니다. 또한, 망막 이식편에서 이식된 광수용체는 생존하여 이식 후 2개월 후에 "성인" 간상체와 원추세포로 성숙이 진행되었다는 증거를 보여주었습니다.

<table><tbody><tr><td>인공 눈물</td><td>CareAll</td><td>P31447-04</td><td></td></tr><tr><td>커버슬립 (직경 5mm)</td><td>Deckglaser</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>염소 안티-GFP (FITC)</td><td>Abcam</td><td>Ab6662</td><td></td></tr><tr><td>염소-안티-토끼 Cy3&nbsp;</td><td>Invitrogen</td><td>A10520</td><td></td></tr><tr><td>인슐린 주사기(30G)</td><td>이지 터치</td><td>08496-3015-11</td><td></td></tr><tr><td>케타민</td><td>VETone 제타민</td><td>AH2017J</td><td></td></tr><tr><td>라이브 데드 생존 키트</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>L3224</td><td></td></tr><tr><td>마이크로 가위</td><td>Harvard Apparatus</td><td>72-8503</td><td></td></tr><tr><td>마이크로 부드러운 집게</td><td>ASICO</td><td>AE-4360</td><td></td></tr><tr><td>마이크로 톱니 겸자</td><td>World Precision Instruments</td><td>555041FT</td><td></td></tr><tr><td>미세 주입 바늘 (26G)</td><td>해밀턴</td><td>7804-03</td><td></td></tr><tr><td>미세 주입 바늘 (34G)</td><td>해밀턴</td><td>207434</td><td></td></tr><tr><td>미세 주입 주사기</td><td>해밀턴</td><td>7633-01</td><td></td></tr><tr><td>파파인 해리 키트</td><td>Worthington Biochemical</td><td>LK003150</td><td></td></tr><tr><td>페트리 접시 (35 mm)</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>FB012920</td><td></td></tr><tr><td>포비돈-요오드 (10%)</td><td>베타딘 용액</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>프로파라카인 염산염 (0.5%)</td><td>Keeler</td><td>AX0500</td><td></td></tr><tr><td>토끼 안티-리커버린</td><td>Millipore</td><td>Ab5585</td><td></td></tr><tr><td>토끼 안티-S-옵신</td><td>Millipore</td><td>Ab5407</td><td></td></tr><tr><td>소듐 히알루로네이트</td><td>존슨 & 존슨 비전&nbsp;</td><td>10-2400-11</td><td></td></tr><tr><td>멸균 면봉</td><td>Puritan</td><td>25-806 2PC</td><td></td></tr><tr><td>멸균 바늘 (25G)</td> <td>BD PrecisionGlide 바늘</td><td>305122</td><td></td></tr><tr><td>멸균 수건 드레이프</td><td>Dynarex</td><td>4410</td><td></td></tr><tr><td>수술 재료/시약</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>트로피카미드 점안액</td><td>Henry Schein</td><td>112-7192</td><td></td></tr><tr><td>자일라진</td><td>아나세드 주사</td><td>N/A</td><td></td></tr></tbody></table>

망막 변성 마우스 모델에서 망막하 이식편의 transpupillary-guided trans-scleral transplantation

Transpupillary-Guided Trans-Scleral Transplantation of Subretinal Grafts in a Retinal Degeneration Mouse Model

광수용체 세포와 망막 색소 상피(RPE) 세포의 이식은 망막 변성 질환에 대한 잠재적인 치료법을 제공합니다. 치료용 기증자 세포를 마우스 수혜자에게 망막하 이식하는 것은 마우스 눈의 작은 부피로 인해 허용되는 제한된 수술 공간으로 인해 어렵습니다. 우리는 마우스 수용자에서 외인성 세포의 망막하 전달을 촉진하기 위해 직접적인 동공경 시력 유도가 있는 경공막 외과적 이식 플랫폼을 개발했습니다. 플랫폼은 간상체가 풍부한 Rho:: EGFP 마우스와 원추세포가 풍부한 OPN1LW-EGFP에서 수집한 망막 세포 현탁액과 3차원 망막 시트를 사용하여 테스트되었습니다 . NRL-/- 마우스입니다. 살아있는/죽은 분석은 두 형태의 기증자 세포 모두에서 낮은 세포 사망률을 보여주었습니다. 망막 이식편은 망막 변성 마우스 모델인 Rd1/NS의 망막하 공간에 성공적으로 전달되었으며, 다중 모드 컨포칼 스캐닝 레이저 검안경(cSLO) 이미징으로 감지된 수술 합병증을 최소화했습니다. 이식 2개월 후, 조직학적 염색은 망막하 공간에서 망막 이식편이 '성인' 간상체와 원추세포(각각 강력한 Rho::EGFP, S-opsin 및 OPN1LW:EGFP 발현에 의해)로 성숙이 진행되었다는 증거를 보여주었습니다. 여기에서 우리는 마우스 이식자의 합병증 발생률을 낮추면서 매우 정확한 망막하 전달을 가능하게 할 수 있는 수술 플랫폼을 제공합니다. 이 기술은 정밀하고 비교적 쉽게 기술을 습득할 수 있습니다. 또한, 이 기술은 망막하 세포 이식 연구뿐만 아니라 유전자 치료를 포함한 다른 안구 내 치료 연구에도 사용될 수 있습니다.

망막 이식편은 망막하 공간으로 성공적으로 전달되고 생체 내에서 생존합니다. 당사의 망막하 이식 플랫폼의 성능은 거의 완전한 외핵층(ONL) 변성으로 인해 잔류 망막이 심하게 얇아진 6-8주 된 Rd1/NS 수혜자 마우스에서 평가되었습니다. 망막의 취약성, 원뿔 광수용체의 부족, 시트 공여체에 비해 현탁 세포의 상대적으로 낮은 생존력을 감안할 때, 원추세포가 풍부한 마우스(OPN1LW-EGFP; NRL-/-)14는 공여체 망막 시트의 공급원으로, 간상체가 풍부한 마우스(Rho::EGFP)는 세포 현탁액의 공여체로 사용되었다. 원뿔이 풍부한 망막 시트와 간상체가 풍부한 세포 현탁액은 당사의 수술 플랫폼을 사용하여 모든 수용 마우스의 망막하 공간에 성공적으로 전달되었으며, 이는 주입 직후 동공 시각화를 사용하여 관찰된 망막하 블레브 및 화이트 시트에 의해 확인되었습니다. 이식 2개월 후, 생체 내 망막 이식편의 상태를 추적하기 위해 다중 모드 cSLO 이미징을 수행했습니다. 단면 OCT 스캔은 망막 이식편이 망막하 공간에서 생존하고 모든 수용 마우스에서 ONL을 재구성한다는 것을 보여주었습니다(그림 3A). 적외선 영상은 이식된 모든 눈에서 명백한 백내장을 발견하지 못했습니다(그림 3B). 출혈을 포함한 다른 수술 합병증은 이식 후 2개월에 다색 반사 영상에 의해 이식된 망막(n = 1/10 눈)에서 거의 발견되지 않았습니다(그림 3C). 망막 이식편에서 광수용체의 생존과 성숙 정도를 추가로 평가하기 위해 조직학적 염색을 수행했습니다. 이식된 망막 시트에서 OPN1LW:EGFP 및 S-opsin을 발현하는 풍부한 원뿔 광수용체가 관찰되었습니다. 마찬가지로, 이식된 망막 세포 현탁액은 수많은 Rho::EGFP+ 간상을 포함하여 생체 내에서 많은 비율의 Rec+ 광수용체를 보여주었습니다(그림 3D). 이식되지 않은 대조군 마우스는 희소 잔류 원뿔 광수용체(Rec+)로 심각한 ONL 변성을 보였습니다. 이식되지 않은 Rd1/NS 망막에서는 EGFP 신호가 검출되지 않았습니다(그림 3D).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65448/65448fig01.jpg"> 그림 1: 기증자 망막 시트 및 세포 현탁액을 수집하는 개략도. 기증자 Rho::EGFP 마우스에서 망막 세포 현탁액 및 시트를 수집하는 주요 단계를 보여주는 회로도. 명시야 및 형광 이미징은 해리된 세포의 대표 이미지와 Rho::EGFP 마우스에서 분리된 절개된 시트를 보여주었습니다. 노란색 점선: 절개 여백. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65448/65448fig01large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65448/65448fig02v3.jpg"> 그림 2: Rd1/NS 마우스에서 망막 시트의 망막하 이식 및 세포 현탁액 절차. (A) 수용 마우스 준비의 개략도 이미지. (B) 주요 수술 절차 및 망막 세포 현탁액 및 시트의 망막하 이식을 보여주는 해당 다이어그램. 수술 단계는 다음과 같습니다 : 1. 전방 챔버를 관통합니다. 2. 히알루론산나트륨을 각막에 떨어뜨린 다음 히알루론산나트륨 위에 커버슬립을 장착하여 동공 경유 시각화를 용이하게 합니다. 3. 안벽의 바깥층(공막-맥락막-RPE 복합체)을 관통합니다. 바늘의 침투 각도는 그림의 오른쪽 상단 패널에 있습니다. 4. 주사 바늘을 삽입하십시오. 5. 이식편을 주입합니다. 대표 이미지는 각각 두 명의 개별 이식자에서 망막 세포 현탁액과 시트가 성공적으로 전달된 것을 보여줍니다. 별표: 시신경 머리; 붉은 화살촉 : 망막 혈관; 흰색 화살촉 : 관통 된 바늘 끝; 흰색 화살표: 이식된 망막 현탁액 또는 시트. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65448/65448fig02large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65448/65448fig03.jpg"> 그림 3: 망막 이식편을 망막하 공간으로 성공적으로 전달하고 생체 내에서 생존. (A) 대표적인 SD-OCT 이미지는 각각 두 마리의 개별 Rd1/NS 마우스에서 이식된 망막 시트와 세포 현탁액의 망막하 분포를 보여주었습니다. 이식되지 않은 Rd1/NS 마우스를 대조군으로 수집하였다. 관심 영역(ROI)은 적외선(IR) 안저 영상에서 노란색 점선 상자로 표시됩니다. 내망막은 망막 신경절 세포층(RGC), 내망상층(IPL) 및 내핵층(INL)의 층으로 지정됩니다. (B) 이식된 Rd1/NS 마우스의 대표적인 적외선(IR) 영상은 확장된 동공을 통해 백내장을 보여주지 않았습니다. (C) 이식된 Rd1/NS 눈과 이식되지 않은 눈의 대표적인 다색 반사율(MR) 이미지. 이식된 눈은 출혈을 포함한 명백한 수술 합병증을 나타내지 않았다. (D) 이식된(시트 및 현탁액) 및 이식되지 않은(대조군) Rd1/NS 마우스의 면역조직화학(IHC) 염색. 이 데이터는 이식 후 2개월에 광수용체(Rec), 간상체(Rho::EGFP), L/M 원뿔(OPN1LW:EGFP) 및 S-원뿔(S-opsin)의 특정 마커를 발현하는 수많은 이식 광수용체를 보여주었습니다. 수용자 망막 층판은 DAPI 염색(파란색)으로 식별되었습니다. 망막 이식편은 EGFP 리포터(녹색)에 의해 확인되었습니다. 이식되지 않은 마우스 망막은 희박한 잔류 원뿔 광수용체(Rec+)로 심각한 ONL 변성을 보였습니다. 이식되지 않은 Rd1/NS 망막에서는 EGFP 신호가 검출되지 않았습니다. 확대된 이미지는 오른쪽 두 패널에 표시되었습니다. 약어: 망막 신경절 세포층 (RGC): 망막 신경절 세포층; INL: 내부 핵층. ONL: 외부 핵층. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65448/65448fig03large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

이 프로토콜은 망막 변성이 있거나 없는 마우스 수용자에서 수술 합병증 발생률이 낮은 망막하 세포 이식편을 안전하고 정확하게 전달하기 위한 동공 시야 유도 경공막 접근법을 제시합니다.

망막 변성 마우스 모델에서 망막하 이식편의 Transpupillary-Guided Trans-Scleral Transplantation

Transplantation of photoreceptor cells and retinal pigment&#160;epithelial (RPE) cells provide a potential therapy for retinal degeneration diseases. ...

이 연구의 전반적인 목표는 마우스 수용자에서 세포의 망막하 전달을 촉진하기 위해 직접적인 동공 유도가 있는 경공막 이식 플랫폼을 개발하는 것입니다. 모든 동물 실험은 미국 국립보건원(National Institute of Health Guide)에 따라 수행되었습니다. 존스 홉킨스 대학 동물 관리 및 사용 위원회(Johns Hopkins University Animal Care and Use Committee)의 승인을 받은 동물 사용에 대한 당사의 성명서.출생 후 3-6일째에 EGFP 마우스를 채택하여 망막 세포 현탁액의 기증자로 사용하였다. 출생 후 3일째의 연령인 OPN1LW-EGFP/NRL 마우스를 망막 시트 기증자로 채택했습니다. 면역 결핍이 있는 성인 망막 변성 Rd1/NS 마우스를 수혜자로 사용하였다.이산화탄소를 과다 투여한 기증자 쥐를 안락사시킨다. 쥐의 안구를 분리하려면 마이크로 가위를 사용하여 새끼의 눈꺼풀을 조심스럽게 열고 안구를 노출시킵니다. 시신경을 감싸고 부드러운 집게로 안구를 빼냅니다.안구가 분리되면 25게이지 바늘을 사용하여 각막 중앙에 구멍을 뚫습니다. 구멍을 통해 각막을 반으로 자릅니다. 그리고 절개 부위를 공막과 RPE로 확대합니다.그런 다음 공막과 RPE를 제거합니다. 그런 다음 마이크로 톱니 겸자를 사용하여 수정체를 부드럽게 제거하고 유리체를 제거하여 신경 망막을 분리합니다. 기증자 망막 현탁액을 채취하려면 세포 덩어리가 검출되지 않을 때까지 섭씨 37도의 파파인 용액에서 20-30분 동안 신경 망막을 배양합니다.Papain 키트에 대한 제조업체의 지침에 따라 단일 세포를 수집합니다. 망막 시트를 준비하려면 분리된 망막을 PBS가 있는 페트리 접시에 넣습니다. 그런 다음 마이크로 가위로 신경 망막을 여러 개의 망막 시트로 부드럽게 자릅니다.케타민과 자일라진의 복강 내 주사로 수용 마우스를 마취합니다. 동물이 눈 깜빡임과 통증 반사를 잃지만 호흡과 호흡이 규칙적으로 유지되는 수술 평면인 마취 평면이 달성되었는지 확인하십시오. 꼬리 꼬집기 또는 페달 철수 반사로 마취 깊이를 평가합니다.수술 중 마취 깊이를 다시 확인하십시오. 저체온증을 피하기 위해 미리 예열된 수술 테이블 위에 마우스를 두십시오. 수술 5분 전에 트로피카미드 점안액으로 수혜자의 동공을 확장시킵니다.동공이 잘 확장되면 작동 현미경에서 동공 경관의 시각화를 용이하게 할 수 있습니다. 진통을 위해 생쥐 눈에 Proparacaine hydrochloride 한 방울을 떨어뜨립니다. 수술하는 쥐의 눈과 주변 안구 조직을 요오드로 소독합니다.그런 다음 멸균 PBS로 눈을 씻으십시오. 주변 터널을 내부 챔버로 침투시켜 안압을 낮춥니다. 다음으로 히알루론산나트륨 한 방울과 유리 커버슬립을 각막 위에 올린다.이제 쥐 안저의 동공 경공 시각화를 수술 범위에서 사용할 수 있습니다. 이빨이 있는 집게로 안벽을 동공 경안의 중앙으로 밀어 주사 위치를 노출시킵니다. 그런 다음 미세 주사 바늘로 공막을 부분적으로 관통하여 안벽과 90도를 향하게 합니다.표재성 망막 혈관은 망막하 공간 내에서 바늘을 찾기 위한 해부학적 참조 역할을 할 수 있습니다. 그런 다음 망막 이식편을 주입합니다. 주사기에 미리 로드된 작은 기포는 기증자 세포의 망막하 위치를 쉽게 확인할 수 있습니다.각막이 뿌옇게 되면 각막이 투명해질 때까지 바늘을 망막하 공간에 두어 안압을 정상화합니다. 주입 구멍의 가장자리를 잡고 바늘을 빠르게 빼냅니다. 세포 현탁액의 성공적인 전달을 위한 기준은 망막하 공간의 일정한 블레브입니다.망막 시트의 성공적인 전달은 눈에 보이는 흰색 시트에 의해 확신됩니다. 이식된 쥐를 미리 따뜻해진 깨끗한 회복 케이지에 보관하고 조난 징후가 있는지 주의 깊게 모니터링하십시오. 이 경우 국소 프로파라카인 염산염을 수술 눈에 2, 3회 한 방울 떨어뜨립니다.생쥐가 완전히 경계하고 움직일 수 있게 된 후 생쥐를 집 케이지로 다시 옮깁니다. 케이지 바닥의 젤 컵에 소량의 음식 알갱이를 놓습니다. 쥐가 음식 호퍼에 도달하는 데 문제가 있는 경우.이식 2개월 후, 생체 내에서 관찰된 망막 이식편의 상태를 확인하기 위해 다중 모드 컨포칼 스캐닝 레이저 검안경을 수행했습니다. 스펙트럼 영역 광간섭 단층촬영은 망막 이식편이 망막하 공간에서 생존하고 모든 수용 마우스의 외부 핵층을 재구성한다는 것을 보여주었습니다. 적외선 영상은 이식된 모든 쥐에서 명백한 백내장을 발견하지 못했습니다.출혈을 포함한 다른 수술 합병증은 이식된 마우스에서 다색 반사 영상에 의해 심하게 감지되었습니다. 조직학적 염색은 이식된 망막 시트에서 OPN1LW:EGFP 및 S-opsin을 발현하는 풍부한 원뿔 광수용체를 보여주었습니다. 마찬가지로, 망막 세포 현탁액을 이식한 결과, 생체 내에서 회복되는 양성 광수용체의 비율이 높았으며, 여기에는 수많은 성숙한 EGFP 양성 간상체가 포함되었습니다.이식되지 않은 마우스는 회복을 표현하는 희박한 잔류 원뿔 광수용체와 함께 외부 핵층의 심각한 퇴화를 보여주었습니다. 그러나, 이식되지 않은 마우스에서는 EGP 신호가 검출되지 않았다. 이 연구는 마우스 수혜자의 망막하 이식을 위한 직접적인 동공경 시력 안내가 있는 경공막 수술 플랫폼을 제공합니다.이 플랫폼을 사용하면 알려진 용량의 세포를 정확하게 전달할 수 있습니다. 유전자 치료를 포함한 다양한 유형의 치료제에 대한 망막내 또는 유리체내 주사 외에도 망막하 전달을 배우고 촉진하는 것은 비교적 쉽습니다.

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Research

연구

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Neuroscience

신경과학

세포 이식은 광수용체 손실을 특징으로 하는 망막 변성의 치료를 위한 전략을 나타낸다. 여기에서 우리는 이식 가능한 광수용체의 농축 및 성인 마우스로그들의 감하 이식을 위한 방법을 기술합니다.

성인 마우스 망막으로 MACS 정제 광수용체 전구체 세포의 감하 이식

여기에서 우리는 쥐와 생쥐에 RPE 세포 덩어리를 망막하 주입하기 위한 멀티미디어 형식의 커뮤니티 승인 프로토콜을 제시합니다. 이 접근 방식은 망막 변성의 동물 모델에 이식할 때 이식된 RPE 세포의 구조 가능성, 안전성 프로필 및 생존 능력을 결정하는 데 사용할 수 있습니다.

서스펜션에 망막 색소 상피 세포를 제공하기 위해 설치류에서 망막 주사를 수행

망막 색소 상피 (RPE) 대체 전략 및 유전자 기반 치료는 여러 망막 퇴행성 조건이 고려된다. 임상 번역, 큰 눈 동물 모델은 환자에 적용 할 수있는 수술 기법을 연구해야합니다. 여기에서 우리는 다양하고 비용 효율적인 RPE 이식에 맞 망막 수술 토끼 모델을 제시한다.

토끼의 망막 수술에 대한 단계 프로토콜에 의해 단계

Subretinal 주입은 나이 관련 황 반 변성에 대 한 줄기 세포 대체 요법의 전 임상 연구에 널리 적용 되었다. 이 시각화 된 문서에서는, 우리 쥐 눈 세포를 제공 하는 트랜스 scleral 접근을 통해 덜 위험 하 고, 재현 고 정확 하 게 수정 subretinal 주입 기술을 설명 합니다.

쥐의 눈으로 인간 망막 안료 상피 세포의 트랜스 scleral Subretinal 이식에 대 한 세련 된 프로토콜의 개발

망막 색소 상피 세포 건조 연령 관련 황 반 변성의 고급 형태에 대 한 세포 보충 치료 될 수 있습니다. 이 프로토콜 지리적 위축의 눈이 큰 모델 및 질병의이 모델에 인간 배아 줄기 세포 유래 망막 색소 상피 세포의 subretinal 이식의 생성을 설명합니다.

지리적 위축의 눈이 큰 모델에 인간 배아 줄기 세포 유래 망막 색소 상피 세포의 subretinal 이식

여기서는 인간 만능줄기세포(hPSC) 유래 망막 조직을 대형 동물 모델의 망막하 공간에 이식하는 수술 기법을 제시합니다.

고양이과 거대 동물 모델에서 인간 배아 줄기 세포 유래 망막 조직의 망막하 이식

비인간 영장류 (NHP)는 해부학적 및 유전적 유사성으로 인해 인간의 망막 세포 치료법을 연구하기위한 이상적인 모델입니다. 이 원고는 NHP 눈의 망막 색소 상피 세포의 피하 학적 이식 방법과 황반 조작과 관련된 수술 내 합병증을 방지하기위한 전략을 설명합니다.

퇴행성 망막 질병을 위한 비인간 영장류 모형에 있는 망막 안료 상피 이식

동결 보존 후 hESC 유래 광수용체 전구 세포의 제조 및 rd10 마우스에서 이러한 세포의 망막하 전달에 대한 자세한 프로토콜을 설명합니다.

rd10 마우스에서 인간 배아 줄기 세포 유래 광수용체 전구체의 망막하 전달

망막하 주사는 광수용체 및 RPE 질환에 대한 치료제의 전임상 개발에 없어서는 안 될 기술입니다. 우리는 수술 중 성공률을 향상시키고 망막 손상을 최소화하는 마우스에서 최적화된 경공막 망막하 주사 기술을 설명합니다.

마우스에서 최적화된 최소 침습 경공막 망막하 주사 기술

여기 electrophysiological 레코딩을위한 마우스 망막의 어두운 적응 조각을 생성하는 절차를 설명합니다.

어두운 적응 슬라이스 준비에 마우스 망막 뉴런에서 패치 클램프 레코딩

학습하세요 망막 변성 마우스 모델에서 망막하 세포 이식을 위한 동공 투과 유도 경결막 이식법. 이 방법은 정확한 수술 전달과 낮은 합병증률로 망막 퇴행성 질환 치료 연구에 활용됩니다.

망막 변성 마우스 모델에서 망막하 이식편의 Transpupillary-Guided Trans-Scleral Transplantation

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