National Disease Research Interchange (NDRI, Philadelphia, PA) geleverd goedgekeurde post-mortem gezonde en diabetische menselijke ogen en hoornvliezen. NDRI van menselijk weefsel collectie protocol wordt goedgekeurd door de bestuurlijke commissie en onder voorbehoud van de National Institutes of Health toezicht. Dit onderzoek is uitgevoerd in het kader van de goedgekeurde Cedars-Sinai Medical Center Institutional Review Board (IRB) vrijgestelde protocol EX-1055. Samenwerken hoornvlies chirurgen, Drs. E. Maguen en Y. Rabinowitz, geleverd teruggooi corneoscleral velgen voor de isolatie van stamcellen verrijkt cornea epitheliale culturen. Dit onderzoek is uitgevoerd in het kader van het goedgekeurde IRB protocol Pro00019393.
1. Human Cornea orgelcultuur
Opmerking: Normaal en diabetische hoornvliezen of hele ogen worden ontvangen in gekoelde cornea opslagmedium (bijv Optisol GS) binnen 48 uur na de dood van de nationale leverancier NDRI.
- Verwijder de hoornvliezen uit opslagcontainer met een pincet en was ze tweemaal in het antibioticum-antimycoticum (ABAM) mengsel. In het geval van de hele ogen, snijd de hoornvliezen uit de bollen met gebogen schaar. Laat minstens een 5 mm conjunctivale velg en ook de hoornvliezen wassen in ABAM.
- Bereid het mengsel in de cornea concaviteit te plaatsen. Het bestaat uit serumvrij minimaal essentieel medium (MEM) bevattende ABAM, 1 mg / ml kalfshuidcollageen (uit een voorraadoplossing van 10 mg / ml in 0,1 N azijnzuur), 1% agar, en insuline-transferrine-seleniet 7 vullen.
- Magnetron dit mengsel aan de kook voor sterilisatie en agar oplossing. Het kan tot 1 minuut voor alles op te lossen. Laat de buis kap gedeeltelijk open, omdat het mengsel overflows makkelijker als het kookt. Daarom kunnen verschillende kokend cycli nodig, elk voor 10-15 sec. Afkoelen van het mengsel tot 37-39 ° C.
- Plaats de hoornvliezen epitheliale kant naar beneden in steriele 60 mm gerechten. Vul het hoornvlies holte met ongeveer 0,5 ml van de in 1.2 beschreven mengsel. Demengsel stolt op het hoornvlies binnen 2 minuten.
- Plaats de cornea agar beneden in steriele 60-mm schaaltjes en voeg het volledige medium met MEM met ABAM en insuline-transferrine-seleniet supplement 7 (37 ° C) om het niveau bij benadering de limbus voor lucht-vloeistof-grensvlak kweek te houden. Het medium volume 7-8 ml per gerecht.
- De schaaltjes met de cornea in een 5% CO2 incubator bevochtigd met water pan (Aldus wordt vochtigheidsgraad gehouden op of boven 95%) bij 35 ° C (normale temperatuur cornea). Voeg 100 ul medium (twee druppels) per dag op het epitheel van het hoornvlies te bevochtigen.
- Bewaken van de cornea morfologie en de epitheliale cellen levensvatbaarheid microscopisch onder doorvallend licht met een standaard microscoop met een 4X doelstelling. Doe dit een keer per dag.
- Verander het medium elke drie dagen. De cornea kan worden gekweekt gedurende ten minste drie weken. Voor de gentherapie-experimenten, de cultuur van de hoornvliezen voor 3-5 dagen, dan omvormerse met genen van belang (4,1-4,4), laat nog eens 3-5 dagen, afhankelijk van de transgene en onder voorbehoud van de wondgenezing protocol (2,1-2,4).
2. epitheliale wondheling
Opmerking: In de diabetische hoornvlies, het epitheel debridement mechanisch schrapen niet toelaat de fragiele epitheliale basismembraan losgemaakt in het proces, dat gebeurt niet in de normale cornea. Dus om de normale en diabetische hoornvliezen onder vergelijkbare wondgenezing te houden, is chemisch verwijderen van het epitheel met n-heptanol 19 gebruikt. Deze procedure verwijdert de epitheel, maar laat achter een intact basaal membraan in zowel de normale en diabetische hoornvliezen.
- Naar het centrum van epitheliale debridement 20 uit te voeren, plaats een 5 mm filterpapier schijf gedrenkt in n-heptanol op het centrale hoornvlies voorste oppervlak voor 75 sec.
- Verwijder het filter en was de hoornvliezen volledig medium. Vul de holte met 0,5 ml agar-collageenmengsel en cultuur als in 1.4. Na debridement, de epitheelcellen meestal sterven en afwerpen met achterlating van microscopisch intact basaal membraan 7.
- Gebruik 8,5 mm schijven groter epitheliale wonden in de experimenten met enige limbale gentherapie creëren. Dit zal zorgen voor de betrokkenheid van limbale stamcellen in het genezingsproces.
- Bewaken van de cornea genezing microscopisch. Maak foto's op 4x en 10x per dag tot de epitheeldefect volledig genezen is. Het genezingsproces van 2 tot 15 dagen, afhankelijk van de stand (normale of diabetische) en wondgrootte.
Opmerking: Tijdens het genezingsproces, zijn zwarte spin-achtige cellen waargenomen bij de top focal plane. Deze cellen zijn apoptotisch stromale keratocyten dat stierf na de epitheliale verwijdering 4. De genezing volledig is beschouwd, wanneer deze dode cellen overwoekerd door de heling epitheel en niet meer zichtbaar (figuur 2, bijvoegsel). - na genezingvoltooiing, snijd de hoornvliezen in de helft, insluiten in OCT verbinding en proces voor indirecte immunofluorescentie op cryostaat secties of Western blots 16,21.
3. Isolatie van Limbale Cells en onderhoud van Stem Cell-verrijkte culturen
Let op: Bereid de primaire limbale epitheliale stamcellen (LESC) verrijkte culturen uit de corneoscleral velgen. De velgen afkomstig van gezonde donoren en weggegooid na het hoornvlies transplantaties worden ontvangen van de samenwerkende chirurgen in de standaard cornea opslagmedium (bijv Optisol). Anders kan de LESC verrijkte culturen worden verkregen bij de velgen uitgesneden uit normale en diabetische hele hoornvliezen of globes ontvangen van NDRI in de cornea opslagmedium.
- Als de hele hoornvliezen of bollen worden gebruikt, eerst de limbale gebieden te isoleren. Om dit te doen, plaatst u het hoornvlies op een steriele plastic schaaltje met epitheliale kant op en verwijder het centrale gebied met een 9-mm trephine (ronde hoornvlies mes).Gooi dit centrale deel. accijnzen dan de limbale zone met behulp van een 13 mm trephine en gooi de buitenste conjunctivale deel. Te isoleren cellen gebruiken de bagel-achtige limbale rand. Voordat celisolatie Verwijder de endotheelcellen en hechtende resten van de iris van de binnenzijde van het hoornvlies tegenover het oppervlak epitheel met een steriel wattenstaafje.
- Isoleer limbale cel vellen met behulp van dispase behandeling. Incubeer elk corneoscleral rand met 2,4 U / ml dispase II in 1,5 ml keratinocyt serumvrij medium (KSFM), aangevuld met 10% foetaal runderserum (FBS) bij 37 ° C gedurende 2 uur 22.
- Deze zachtjes limbale epitheliale cellaag van de velg onder een dissectie stereomicroscoop met een pincet en dissociëren de cellen in 1 ml van 0,25% trypsine - 0,02% EDTA gedurende 30 minuten bij kamertemperatuur.
- Was de cellen in 10 ml medium (bv Epilife) en pellet ze bij 300 g in een tafelmodel centrifuge gedurende 5 minuten bij kamertemperatuur.
- Resuspendeer the cellen in kweekmedium: medium met N2, B27 en menselijke keratinocytgroeifactor supplementen, en 10 ng / ml epidermale groeifactor (EGF).
- Zaad de cellen bij 3000-5000 cellen / ml in flessen en 60 mm schalen bekleed met een mengsel van menselijke basale membraan proteïnen zoals fibronectine, type IV collageen en laminine (FCL), bij 0,5-1 ug / cm 2, in de KSFM medium.
- De cellen te kweken in een bevochtigde (95% of hogere luchtvochtigheid) CO2 incubator bij 37 ° C tot ze volledig confluente monolagen. Dit kan 1-2 weken duren.
Let op: regelmatig de cel identiteit door positieve immunocytochemische kleuring voor vermeende LESC markers waaronder PAX6, keratine (K) 14, K15, K17 en ΔNp63α bevestigen. De kleuring gegevens evenals de primaire antilichamen gepubliceerd 8,16-18,22. - Om de passage confluente cellen te behandelen met 1 ml 0,05% trypsine-oplossing (1: 5 verdunning van de oplossing 0,25%) gedurende 10 min bij 37 ° C. Voeg 5 ml sojaboon trypsin remmeroplossing (10 mg / ml) verdund 1: 4 in medium en gecentrifugeerd cellen in 3,5.
- Was de celpellet in 3 ml verdund sojaboon trypsineremmer oplossing. Plaat de cellen op FCL-gecoate (zie 3.7) gerechten of glazen kamer dia's 2 x 10 4 cellen / ml.
4. adenovirale transductie van Organ-gekweekte Corneas
Opmerking: De recombinante adenovirussen (AV) bevatten AV-vector (geen geïnsereerd), AV-cMet (met c-met gen open leesraam), AV-shM10 (met shRNA tot MMP-10) en AV-shCF ( met shRNA cathepsine F). Ze zijn E1 / E3 gedeleteerde Type 5 AV expressie van genen onder de controle van de belangrijkste onmiddellijk vroege cytomegalovirus promoter. De AV-cMet virussen worden gegenereerd met behulp van AV vector Pad / CMV / V5-DEST 16. De AV-shRNA virussen zijn op maat gegenereerd door subklonering van shRNA sequenties samen met HH1 promotor en GFP-tag sequentie uit iLenti-EGFP vector in een replicatie-incompetente (-E1 / -E3) Human AV type 5 genoom met behulp van adeno-4 expressie systeem 17.
- Transduceren ene orgaan gekweekte cornea van elk paar met AV-vector en een hoornvlies, een genexpressie-modulerende AV. Gebruik de AV-cMet bij 0,8-1,25 x 10 8 plaquevormende eenheden (pfu) per cornea in kweekmedium gedurende 48 uur bij 37 ° C houden van de hoornvliezen onder het medium oppervlak elk in een putje van een 24-putjes. Gebruik de AV-shRNA virussen bij 1-2 x 10 8 pfu per hoornvlies.
- Gebruik de virussen voor transductie volledig medium, aangevuld met 75 ug / ml sildenafil citrate. Dit reagens activeert de caveolin transport te vergemakkelijken virale opname door de epitheelcellen 21. Vanwege de korte halfwaardetijd van sildenafil in waterige oplossingen, later opnieuw voeg dezelfde hoeveelheid aan middellange 4-5 uur. De standaardbehandeling voor 48 uur.
- Transfer hoornvliezen om nieuwe gerechten met een ronde uiteinde steriele spatel en cultuur in het medium zonder AV houden van het medium niveau van de limbus. Na de addnele 4-8 dagen aan het vloeistof-lucht, verwerkt de AV-behandelde hoornvliezen van verschillende analyses en testen van epitheliale wondgenezing (zie hierboven). Routinematig bevochtig de hoornvliezen tijdens cultuur door het toevoegen van 100 ul medium (twee druppels) op de top van het hoornvlies.
- Voor de transductie van alleen de limbale cellen, incubeer de virussen met de cornea van het lucht-vloeistof raakvlak met medium niveau de limbus, transductie van de centrale epitheel voorkomen.
5. adenovirale transductie van gekweekte Limbale Cells
- Handhaaf de LESC verrijkte kweken in het medium met 10 ng / ml EGF (zie 3.5) op plastic schaaltjes bekleed met het FCL mengsel bij 0,5 gg / cm 2.
- Transduceren gekweekte cellen 70-80% confluentie met de AV die het op groen fluorescent eiwitgen (AV-GFP) of AV-gecodeerde shRNA-GFP in verschillende multipliciteit van infectie (MOI: 1-300 pfu / cel) hebben bereikt , in het medium met 2 ng / ml EGF. Voer de transduction gedurende 4 uur bij 37 ° C in een minimaal volume (0,2 ml) gevolgd door 20 uur in 0,5 ml medium. De caveolin transport activator sildenafil is niet nodig voor de celkweek transductie.
- Een van de volgende reagentia die de AV binding aan het celoppervlak vergemakkelijken de AV transductie efficiëntie: of polykationen (1 ug / ml poly-L-lysine of 5 ug / ml polybreen) en 6 ul / ml transductie-reagens ( bijvoorbeeld ViraDuctin) of 20 ul / ml transductie versterker (bijv ibiBoost).
- Na het vervangen van het medium voor het zonder het AV incuberen gekweekte cellen gedurende 4 dagen in de bevochtigde CO2 incubator en beoordelen GFP-expressieniveau met een geïnverteerde fluorescentiemicroscoop.
- Gebruik de scratch wondgenezing assay om celmigratie te evalueren in de AV-getransduceerde culturen. Groeien de cellen in de multiwell kamer glijbanen. Maak de wonden in een monolaag door krassen cellen in een rechte lineaire beweging met een 200 pi piPette tip. Na verwonding, verandert het medium voor een frisse ene naar de vrijstaande cellen te verwijderen.
- Fotograferen de wonden elke dag met een digitale camera verbonden met een omgekeerde microscoop bij 4x vergroting. Noteer de tijd dat het genezingsproces voltooid is (de wondranden in contact over de gehele wond).