Fundamentele en modernste technologieën in retinale studies en ziektereparatie

Yuan Ma; Chunqiao Liu

doi:10.3791/65003

Samenvatting

BESPREKTE ARTIKELEN:

Ma, Y., Li., T. Monitoring van dynamische groei van retinale vaten in een muismodel met zuurstof-geïnduceerde retinopathie. Journal of Visualized Experiments. (170), e62410 (2021).

Guan, Y., Xie, B. Zhong, X. Retinal organoid inductiesysteem voor de afleiding van 3D retinale weefsels uit menselijke pluripotente stamcellen. Journal of Visualized Experiments. (170), e62435 (2021).

Rose, K., Lokappa, S. Chen, J. Twee peelingmethoden voor de isolatie van fotoreceptorcelcompartimenten in de muizenretina voor eiwitanalyse. Journal of Visualized Experiments. (178), e62977 (2021).

Ye., Q. et al. In vivo methoden om retinale ganglioncel- en oogzenuwfunctie en structuur bij grote dieren te beoordelen. Journal of Visualized Experiments. (180), e62879 (2022).

Abbas, F., Vinberg, F., Becker, S. Optimalisatie van de setup en omstandigheden voor ex vivo elektroretinogram om netvliesfunctie in kleine en grote ogen te bestuderen. Journal of Visualized Experiments. (184), e62763 (2022).

Okan, I., Ahmadian, M., Tutuncu, Y., Altay, H., Agca, C. Digitale druppel-PCR-methode voor de kwantificering van AAV-transductie-efficiëntie in muizenretina. Journal of Visualized Experiments. (178), e63038 (2021).

Redactioneel

Zorgvuldig gesculpteerd door evolutie, bestaat het oog uit complexe, maar prachtig georganiseerde weefsels die samenwerken voor lichtdetectie. De retina, een deel van het oog dat een uitloper van de hersenen vertegenwoordigt, speelt een centrale rol in de detectie van fotonen, de omzetting van licht naar neurale codes en de overdracht van gecodeerde neurale informatie naar de hersenen. Vanwege de belangrijke rol in deze processen, is de retina al decennialang bestudeerd als een model voor fysiologische en ziekteprocessen van het centrale zenuwstelsel. Niettemin wordt ongeneeslijke blindheid nog steeds voornamelijk veroorzaakt door retinale degeneratie.

Het thematische doel van deze methodencollectie is om hoog reproduceerbare en consistente methoden te bieden voor wetenschappers en oogartsen die zich toeleggen op oogonderzoek. In overeenstemming met dit doel, zijn zes artikelen over nieuwe of verbeterde methoden opgenomen en besproken in deze collectie. Deze artikelen behandelen methoden, waaronder het monitoren van dynamische vaatgroei onder pathologische omstandigheden, de differentiatie van menselijke iPS in retinale organoïden, de voorbereiding van fotoreceptor celcompartimenten, de in vivo evaluatie van retinale ganglioncel (RGC) functies bij grote dieren, de optimalisatie van ex vivo elektroretinogram (ERG) registratie, en vereenvoudigde adeno-geassocieerde virus (AAV) deeltjes titratie voor therapeutische en onderzoeksdoeleinden.

Kort gezegd, als onderdeel van deze collectie, bieden Ma en Li¹ een techniek voor verbeterde beeldanalyse met inbegrip van het monitoren van retinale vaatvernieuwing onder zuurstof-geïnduceerde retinopathie (OIR) omstandigheden, wat zal helpen bij de studie van een reeks retinale vaatgerelateerde ziekten, zoals proliferatieve diabetische retinopathie (PDR), retinopathie van prematuren (ROP) en retinale venenokklusie (RVO). Guan et al.² beschrijven een geoptimaliseerd protocol voor retinale organoïdinductie om retinale weefsels met hoge reproduceerbaarheid en efficiëntie te genereren, wat zal helpen bij ziektemodellering en celtherapie. Rose et al.³ presenteren een relatief snelle en eenvoudige techniek om fotoreceptor subcellulaire specifieke eiwitfracties in normale staafjes te verrijken, die kan worden aangepast om eiwitcomposities van andere retinale lagen van zowel gezonde als degenererende retinae te isoleren en kwantitatief te onderzoeken. Ye et al.⁴ demonstreren de in vivo evaluatie van RGC's en optische zenuw (ON) structuur en functie bij grote dieren, inclusief geiten en niet-menselijke primaten, door het gebruik van visueel evokeerde potentiaal (VEP), patroonelektroretinogram (PERG) en optische coherentietomografie (OCT), met als doel de experimentele reproduceerbaarheid te verhogen en het gebruik van grote diermodellen van optische neuropathieën te vergemakkelijken. Abbas et al.⁵ optimaliseren de opstelling en omstandigheden voor ex vivo elektroretinogrammen om de analyse van retinale functie te verbeteren en de responsamplitude en stabiliteit te maximaliseren, waardoor de kwantificering van de bijdragen van individuele celtypen in het geïsoleerde netvlies mogelijk wordt. Deze verbeteringen vergemakkelijken de onderzoek naar lichtresponsen in retinamonsters van grote dieren en menselijke donorogen. Ten slotte, bieden Okan et al.⁶ een digitale druppel PCR (dd-PCR) methode om absolute adeno-geassocieerde virus (AAV) genoomkopienummers in een geïnjecteerd netvlies met hoge precisie te kwantificeren. Deze methode zal de toenemende aantal gen-bewerking/therapie studies en industrieën die routinematig AAV vectoren gebruiken om de gastheerweefsels te transduceren, enorm ten goede komen. De methode zou ook potentieel kunnen worden aangepast voor de kopienummerkwantificering van mitochondriaal DNA.

Alle bovenstaande artikelen in deze methodencollectie beschrijven de nieuwste technologieën die zich richten op retinale fysiologie en ziektemechanismen, en deze technologieën zijn bijzonder nuttig in het snel ontwikkelende veld van retinale gen- en celtherapie. Echter, deze methoden zijn niet helemaal eenvoudig, aangezien er aanzienlijke variatie in betrouwbaarheid tussen labs en opstellingen is. Niettemin, zullen consistente verbeteringen, zoals gepresenteerd in deze collectie, uiteindelijk leiden tot innovaties in het ontwikkelen van nieuwe hulpmiddelen en methodologieën, waardoor toekomstige uitdagingen kunnen worden aangepakt en het veld vooruit kan worden geholpen. Kortom, dit vertegenwoordigt een succesvolle methodencollectie die van groot belang is voor het publiek in het veld.

Openbaarmakingen

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

We willen alle auteurs en deelnemers bedanken voor het mogelijk maken van deze verzameling.

Referenties

Ma, Y., Li, T. Monitoring dynamic growth of retinal vessels in oxygen-induced retinopathy mouse model. Journal of Visualized Experiments. (170), e62410(2021).
Guan, Y., Xie, B., Zhong, X. Retinal organoid induction system for derivation of 3D retinal tissues from human pluripotent stem cells. Journal of Visualized Experiments. (170), e62435(2021).
Rose, K., Lokappa, S., Chen, J. Two peeling methods for the isolation of photoreceptor cell compartments in the mouse retina for protein analysis. Journal of Visualized Experiments. (178), e62977(2021).
Ye, Q., et al. In vivo methods to assess retinal ganglion cell and optic nerve function and structure in large animals. Journal of Visualized Experiments. (180), e62879(2022).
Abbas, F., Vinberg, F., Becker, S. Optimizing the setup and conditions for ex vivo electroretinogram to study retina function in small and large eyes. Journal of Visualized Experiments. (184), e62763(2022).
Okan, I., Ahmadian, M., Tutuncu, Y., Altay, H., Agca, C. Digital droplet PCR method for the quantification of AAV transduction efficiency in murine retina. Journal of Visualized Experiments. (178), e63038(2021).

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen