Dit manuscript beschrijft een gedetailleerd protocol voor het isoleren van retinale gliacellen Müller uit muizenogen. Het protocol begint met enucleatie en dissectie van muizenogen, gevolgd door isolatie, zaaien en kweken van Müller-cellen.
Methodenartikel
Dit manuscript beschrijft een gedetailleerd protocol voor het isoleren van retinale gliacellen Müller uit muizenogen. Het protocol begint met enucleatie en dissectie van muizenogen, gevolgd door isolatie, zaaien en kweken van Müller-cellen.
De primaire ondersteunende cel van het netvlies is de retinale glia Müller-cel. Ze bedekken het gehele netvliesoppervlak en bevinden zich in de nabijheid van zowel de bloedvaten van het netvlies als de neuronen van het netvlies. Vanwege hun groei voeren Müller-cellen verschillende cruciale taken uit in een gezond netvlies, waaronder de opname en recycling van neurotransmitters, retinoïnezuurverbindingen en ionen (zoals kalium K+). Naast het reguleren van de bloedstroom en het onderhouden van de bloed-retinale barrière, reguleren ze ook de stofwisseling en de toevoer van voedingsstoffen naar het netvlies. Een gevestigde procedure voor het isoleren van primaire Müller-cellen van muizen wordt in dit manuscript gepresenteerd. Om de onderliggende moleculaire processen die betrokken zijn bij de verschillende muismodellen van oogaandoeningen beter te begrijpen, is Müller-celisolatie een uitstekende aanpak. Dit manuscript schetst een gedetailleerde procedure voor Müller-celisolatie van muizen. Van enucleatie tot zaaien, het hele proces duurt ongeveer een paar uur. Gedurende 5-7 dagen na het zaaien mogen de media niet worden veranderd om de geïsoleerde cellen ongehinderd te laten groeien. Celkarakterisering met behulp van morfologie en verschillende immunofluorescerende markers komt vervolgens in het proces. Maximale passages voor cellen zijn 3-4 keer.
Müller-cellen (MC's) zijn de belangrijkste en meest voorkomende gliacellen die in het netvliesweefsel worden aangetroffen. Zij zijn de belangrijkste spelers bij het bieden van structurele integriteit en metabolische functies in het netvlies1. De strategische structuur van MC's is verspreid over de gehele dikte van het netvlies en biedt zo ondersteuning aan het netvlies. Naast hun steigerachtige eigenschappen hebben ze metabolische functies voor retinale neuronen, die ze voorzien van energiesubstraten, waaronder glucose en lactaat. Deze functies zijn cruciaal om een gezonde neuronale functie te behouden. Van verminderde MC's is gemeld dat ze bijdragen aan verschillende netvliesaandoeningen, waaronder leeftijdsgebonden maculaire degeneratie, diabetische retinopathie en glaucoom 2,3. MC's kunnen endogene cellulaire bronnen zijn voor regeneratieve therapie in het netvlies1. Ze omvatten ook een aanzienlijk deel van het netvlies, en er zijn sterke aanwijzingen dat deze cellen bij verschillende soorten kunnen worden gestimuleerd om ontbrekende neuronen te vervangen2. Ze werken gunstig samen met neuronen, en de uiteinden van de conisch vertakkende Müller-cellen onthullen de bloedvaten dicht en verbinden de neurale componenten van het netvlies. Om de neuronale ontwikkeling en neuronale plasticiteit te behouden, fungeren Müller-cellen als een zacht substraat voor neuronen en beschermen ze tegen mechanisch trauma3. Bovendien kunnen Müller-cellen onder pathologische omstandigheden differentiëren tot neurale voorlopercellen of stamcellen die de verloren fotoreceptoren en neuronen repliceren of regenereren 2,3,4. Müller-cellen behouden de kenmerken van retinale stamcellen, waaronder verschillende niveaus van potentieel voor zelfvernieuwing en differentiatie 5,6. De Müller-gliacel heeft een aanzienlijke netvliesafstamming die neurotrofe factoren produceert, neurotransmitters opneemt en recyclet, ionen ruimtelijk buffert en de bloed-netvliesbarrière in stand houdt om het netvlies in homeostase te houden 7,8,9. Dit benadrukt het potentieel van Müller-cellen als een veelbelovend hulpmiddel in celgebaseerde therapieën voor de behandeling van ziekten die verband houden met degeneratie van het netvlies. Müller-cellen zijn de primaire glia die door het netvlies zijn verspreid en verbinding maken met zowel neuronen als bloedvaten. Ze spelen een cruciale beschermende rol en bieden essentiële structurele en metabolische ondersteuning om de levensvatbaarheid en stabiliteit van netvliescellen te behouden. Helaas zijn er in de literatuur maar heel weinig protocollen te vinden voor primaire Müller-celisolatie van het netvlies 10,11.
We presenteren een verbeterde aanpak voor het betrouwbaar isoleren en kweken van primaire Müller-cellen van muizen. Dit protocol werd in onze groep gebruikt om Müller-cellen te isoleren van de wildtype C57BL/6-muizen en transgene muizen12,13. Voor dit protocol worden muizen gebruikt tussen de 5 en 11 dagen oud, zonder geslachtsvoorkeur. Cellen zijn tot 4 keer gepasseerd; bij P4 hechten ze zich echter niet meer aan de kolf en wordt het moeilijk om een gezonde cultuur te laten groeien. De cultuur is vaak besmet met retinale gepigmenteerde epitheelcellen (RPE), dus de cellen moeten minstens één keer worden gepasseerd voordat aanvullende experimenten op de cellijn worden uitgevoerd. Passeren zorgt voor verdere isolatie van verontreinigingen. Daarom biedt het gepresenteerde protocol een snelle en effectieve manier om Müller-muizencellen te isoleren, die vervolgens kunnen worden gebruikt als een betrouwbaar platform om therapeutische doelen te onderzoeken en mogelijke behandelingen voor netvliesaandoeningen teevalueren14.
Alle experimenten met dieren voldeden aan de ARVO-verklaring voor het gebruik van dieren in oogheelkundig en oogheelkundig onderzoek en werden uitgevoerd volgens ons dierprotocol dat is goedgekeurd door het Institute for Animal Care and Use Committee (IACUC) en het beleid van Oakland University (protocolnummer 2022-1160)
1. Voorbereiding van media en oplossing
2. Enucleatie
3. Behandeling van de ontkernde ogen
4. Ontleding
NOTITIE: Deze procedure moet worden uitgevoerd in de steriele omgeving van de kweekkap. Daarom is het essentieel om de kapoppervlakken grondig te steriliseren met 70% alcohol, samen met alle gereedschappen en de dissectiemicroscoop. Het is vermeldenswaard dat de video buiten de motorkap is opgenomen voor een betere zichtbaarheid en duidelijkere demonstratiedoeleinden.
5. Kweek van primaire Müller-gliacellen
6. Passatie van primaire Müller-gliacellen
7. Immunofluorescentie
OPMERKING: Gebruik het immunofluorescentieprotocol om de specificiteit van Müller-cellen te kleuren en te valideren. Hier is een kort overzicht van het immunofluorescerende protocol. Deze stap wordt uitgevoerd na de eerste passage12.
Validatie van de specificiteit, zuiverheid en barrièrefunctie van geïsoleerde Müller-cellen
Om de levensvatbaarheid, morfologie en onderscheidende eigenschappen van de geïsoleerde Müller-cellen te bevestigen, werden de cellen onder een lichtmicroscoop onderzocht. Er werden P0- en P1-beelden opgenomen (figuur 1A). Om de contaminatie van geïsoleerde Müller-cellen met RPE-cellen te controleren en de zuiverheid ervan te bevestigen, werd immunofluorescentiekleuring (IF) uitgevoerd met behulp van antilichamen die specifiek zijn voor RPE-celmarker, RPE65. Menselijke retinale gepigmenteerde cellen (ARPE -19) werden gebruikt als positieve controle. RPE65 gekleurde RPE-cellen (rood en blauw voor nucleaire kleuring) worden weergegeven in figuur 1B (onderste paneel). RPE65-specifieke antilichamen kleurden de geïsoleerde Müller-cellen niet (Figuur 1B, bovenste paneel). Het feit dat de RPE65 de ARPE-19-cellen (rood) kleurde en de geïsoleerde cellen niet kleurde, geeft aan dat de geïsoleerde cellen geen RPE-cellen zijn. De aanwezigheid van pyruvaat en lage glucose in de media zorgt voor ongunstige omstandigheden voor de groei van RPE-cellen. Daarom zullen ze, zelfs in het geval van RPE-celcontaminatie, uiteindelijk loskomen van de kolf.
Om de identiteit van geïsoleerde cellen te bevestigen, werd bovendien een Müller-cellen immunofluorescentiekleuring voor Müller-cellen specifieke markers gebruikt om de succesvolle isolatie van Müller-cellen te bevestigen. Het cytoskelet intermediaire filamenteiwit, vimentine genaamd, werd gebruikt12,13. Daarnaast werd ook glutaminesynthetase (GS) gebruikt, dat de reactie van condensatie van glutamaat en ammoniak katalyseert om glutamine te vormen, als een sleutelfunctie van retinale gliale Müller-cellen.
Gezamenlijk kleurden geïsoleerde cellen negatief voor RPE65 (rood, figuur 1B), positief voor vimentine (groen, figuur 1C) en GS (groen, figuur 1D). IF-kleuring bevestigt een succesvolle isolatie (zuiverheid en specificiteit) van de geïsoleerde Müller-cellen. Figuur 1E is een negatieve controle voor vimentin (bovenste paneel) en GS (onderste paneel), wat de specificiteit van de antilichamen bevestigt.

Figuur 1: Validatie van Müller-celisolatie (zuiverheid en specificiteit). (A) Lichtmicroscopiebeeld voor passages: passage nul(P0)en(P1)morfologie. (B) RPE65-immunokleuring in combinatie met DAPI-nucleaire kleuring. (C) Vimentin-immunokleuring met DAPI-nucleaire kleuring bij sterke vergroting. (D) GS-immunokleuring bij dezelfde hoge vergroting. (E) negatieve controles om de specificiteit van de kleuring van vimentine en GS-antilichamen te bevestigen. schaalbalk = respectievelijk 300 μm, 300 μm, 50 μm, 20 μm, 20 μm, 50 μm, 50 μm. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
De isolatie van primair retinaal gepigmenteerd epitheel (RPE) uit muizen werd eerder gedocumenteerd door ons laboratorium. Dit manuscript beschrijft een gedetailleerd demonstratieprotocol voor de isolatie van primaire Müller-cellen. Deze procedure omvat enucleatie, behandeling, dissectie, verzameling, zaaien, kweken en karakteriseren van Müller-cellen geïsoleerd uit muizenogen. Het is gebaseerd op een eerder succesvol protocol dat in eerdere publicaties te vinden was en ons aangepaste protocol dat we in een recente publicatie hebben gebruikt1 2,13. Hoewel de stappen eenvoudig zijn, vereist een succesvolle Müller-celisolatie naleving van specifieke beperkingen en essentiële vereisten. Na talloze pogingen met vallen en opstaan om dit protocol te optimaliseren, werden meerdere factoren geïdentificeerd die van invloed zijn op het succes ervan.
De ideale leeftijd van de muis, zoals waargenomen in onze experimenten, bleek tussen de 5-11 dagen te liggen om de geïsoleerde cellen tot vier passages te laten groeien. De cultuur wordt ook beïnvloed door het aantal ogen dat geïsoleerd en beschaafd is. Voor enkelvoudige isolatie zijn ten minste twee ogen nodig om voldoende cellen te verkrijgen om te kunnen groeien en zich te vermenigvuldigen. Een ander belangrijk aspect is de duur tussen enucleatie en plating; Daarom moet deze stap relatief snel worden uitgevoerd. Er werd waargenomen dat langdurige manipulatie van het oogweefsel een nadelig effect heeft op het vermogen van de cellen om zich aan de kolf te hechten en zich te vermenigvuldigen. Om er zeker van te zijn dat de nabijheid van geïsoleerde cellen dichtbij genoeg is om proliferatie aan te moedigen, raden we aan om een T25-kolf te gebruiken. Zodra de eerste doorgang is gemaakt, kunnen de cellen op een T75 worden geplateerd. Ook mogen cellen na isolatie en zaaien niet worden verstoord door de weefselkweekkolf uit de incubator te halen of door de media gedurende ten minste 5 dagen te verwisselen. Ten slotte kunnen cellen slechts ongeveer vier keer worden gepasseerd voordat ze stoppen met hechten. Hoewel deze procedure eenvoudig en gemakkelijk uit te voeren is, heeft deze enkele beperkingen, waaronder de leeftijd van de muizen, een beperkt aantal celpassages, enz.
Er zijn niet veel protocollen voor Müller-celisolatie, maar er zijn enkele opmerkelijke verschillen tussen dit protocol en de protocollen die beschikbaar zijn 5,14. Ten eerste is de tijd tussen enucleatie en isolatie significant verschillend. Andere protocollen suggereren dissectie kort na enucleatie, meestal binnen 10 minuten. Terwijl het huidige protocol een rustperiode van ten minste 18 uur voorstelt, omdat dit in dit protocol de beste resultaten opleverde voor isolatie. Een ander belangrijk verschil tussen dit protocol en andere protocollen is het punt waarop de ogen met enzymen worden behandeld. In dit protocol worden de ogen behandeld voordat er een dissectie is uitgevoerd, zelfs voordat bindweefsel en extraoculaire spieren zijn verwijderd. Terwijl andere protocollen het netvlies van het oog isoleren voorafgaand aan de enzymbehandeling. Verder is het enzymrecept ook anders. In dit protocol bestaat de enzymoplossing uit trypsine en collagenase type IV. In vergelijkbare protocollen worden papaïne en DNase gebruikt voor weefselvertering . Bovendien is het kweekvat anders, dit protocol stelt voor om na de eerste passage op een T25 te kweken en vervolgens op een T75. Terwijl andere protocollen petrischalen of borden met meerdere putten gebruiken. Ten slotte suggereert dit protocol dat de kolf niet mag worden verstoord (gedurende 5-7 dagen) om de celgroei te bevorderen. Terwijl in andere protocollen de mediawissel na één dag wordt uitgevoerd.
De auteurs hebben geen belangenconflicten te verklaren die relevant zijn voor de inhoud van dit artikel.
Dit werk werd ondersteund door het National Eye Institute (NEI), het National Eye Institute (NEI) fonds R01 EY029751-04. We willen graag Dr. Sylvia B. Smith erkennen, aangezien dit protocol een aangepaste versie is op basis van haar protocol van Müller-celisolatie.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Beaker : 100mL | KIMAX | 14000 | |
| Collagenase IV | Worthington | LS004188 | |
| Disposable Graduated Transfer Pipettes :3.2mL Sterile | 13-711-20 | ||
| DMEM (1X) | Thermo Scientific | 11885084 | Media om Müller cellen te kweken |
| Fetal Bovine Serum (FBS) | gibco | 26140079 | Voor compleet Muller cel kweekmedium |
| Glutamine synthase | Cell signalling | 80636 | |
| Heracell VISO 160i CO2 Incubator | Thermo Scientific | 50144906 | |
| Kimwipes | Kimberly-Clark | 34155 | |
| Luer-Lok Syringe with attached needle 21 G x 1 1/2 in., sterile, single use, 3 mL | B-D | 309577 | |
| Micro Centrifuge Tube: 2 mL | Grainger | 11L819 | |
| Pen Strep | gibco | 15140-122 | Voor compleet Müller cel kweekmedium |
| Phosphate Buffer saline (PBS) | Thermo Scientific | J62851.AP | |
| Positive Action Tweezers, Style 5/45 | Dumont | 72703-DZ | |
| Scissors Iris Standard Straight 11.5cm | GARANA INDUSTRIES | 2595 | |
| Sorvall St8 Centrifuge | ThermoScientific | 75007200 | |
| Stemi 305 Microscope | Zeiss | n/a | |
| Surgical Blade, #11, Stainless Steel | Bard-Parker | 371211 | |
| Suspension Culture Dish 60mm x 15mm Style | Corning | 430589 | |
| Tissue Culture Dish : 100x20mm style | Corning | 353003 | |
| Tornado Tubes: 15mL | Midsci | C15B | |
| Tornado Tubes: 50mL | Midsci | C50R | |
| Tweezers 5MS, 8.2cm, Straight, 0.09x0.05mm Tips | Dumont | 501764 | |
| Tweezers Positive Action Style 5, Biological, Dumostar, Polished Finish, 110 mm OAL | Electron Microscopy Sciences Dumont | 50-241-57 | |
| Underpads, Moderate : 23" X 36" | McKesson | 4033 | |
| Vannas Spring Scissors - 2.5mm Cutting Edge | FST | 15000-08 | |
| Vimentin | invitrogen | MA5-11883 | |
| Zeiss AxioImager Z2 | Zeiss | n/a | |
| Zeiss Zen Blue 2.6 | Zeiss | n/a |