In dit protocol beschrijven we het volledige proces van het opstellen van een pathologierelevant model voor leeftijdsgebonden maculaire degeneratie (AMD) in primaire retinale pigmentepitheelcellen (RPE) van muizen met behulp van Alu RNA-transfectie.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
* These authors contributed equally
In dit protocol beschrijven we het volledige proces van het opstellen van een pathologierelevant model voor leeftijdsgebonden maculaire degeneratie (AMD) in primaire retinale pigmentepitheelcellen (RPE) van muizen met behulp van Alu RNA-transfectie.
Leeftijdsgebonden maculaire degeneratie (AMD), met name niet-exsudatieve AMD, vereist experimentele modellen die de menselijke pathologie beter repliceren. De huidige in vivo modellen blijven technisch veeleisend en tijdrovend, terwijl conventionele in vitro systemen er niet in slagen ziektespecifieke pathologische triggers samen te vatten. Hier presenteren we een methode om een retinaal pigmentepitheliaal (RPE) degeneratiemodel op te zetten met behulp van primaire muis-RPE-cellen getransfecteerd met Alu-RNA, een retrotransposon dat rechtstreeks betrokken is bij geografische atrofiepathologie.
Dit protocol beschrijft de enzymatische isolatie van primaire RPE-cellen van muizen, gevolgd door Alu RNA-transfectie om RPE-degeneratie te induceren. Validatie integreert morfologische (zeshoekige architectuur), functionele (polariteitsverlies en verstoring van muiseiwit ZO-1) en moleculaire analyse (kwantitatieve PCR). Als gevolg hiervan zagen we multifactoriële veranderingen veroorzaakt door Alu RNA-transfectie: inflammatoire cytokinesecretie (muisgenen Ifn-β, Il-6, Tnf-α; p < 0,05) en cellulaire senescentie (muizengenen p21 en p53 upregulatie; p < 0,05). Vergeleken met traditionele acute stressmodellen, recapituleert dit systeem chronische inflammatoire-degeneratieve cascades van AMD door middel van gestandaardiseerde technieken, waardoor reproduceerbaarheid wordt gegarandeerd. Door aspecten van vereenvoudigde in vitro assays en complexe in vivo modellen te combineren, zou deze aanpak kunnen dienen als een voorlopig platform voor het verkennen van retrotransposon-gestuurde mechanismen en het screenen van potentiële therapeutische kandidaten.
Leeftijdsgebonden maculaire degeneratie (AMD) is een veel voorkomende oorzaak van wereldwijde visuele beperking. Effectieve behandelingen voor niet-exsudatieve AMD blijven echter beperkt. Er is dus dringend behoefte aan reproduceerbare en efficiënte onderzoeksmodellen om ziektemechanismen bloot te leggen en therapeutische doelen te identificeren 1,2. Centraal in deze inspanning staat het retinale pigmentepitheel (RPE), een monolaag tussen het membraan van Bruch (choroïd) en fotoreceptoren (netvlies), die een cruciale rol speelt bij het in stand houden van de retinale homeostase door de fotoreceptorfunctie te ondersteunen, de bloed-retinale barrière te reguleren en de afvoer van afvalstoffen te vergemakkelijken 3,4.
Disfunctie of verlies van RPE-cellen is een opvallend kenmerk van veel retinale degeneratieve ziekten, vooral bij AMD, waar RPE-disfunctie een vroege en kritieke stap in de progressie is 2,4,5. Met name bij patiënten met geografische atrofie (GA), de gevorderde fase van AMD, resulteren verlaagde niveaus van het microRNA-verwerkende enzym Dicer 1 ribonuclease III (DICER1) in toxische accumulatie van Alu-RNA, een retrotransposon-transcript dat rechtstreeks verband houdt met RPE-degeneratie en betrokken is bij menselijke pathologie6.
Traditionele in vivo modellen, zoals het natriumjodaat (NaIO3) model en het amyloïde-β (Aβ) model, behouden de systemische complexiteit van de ziekte, maar hebben te maken met kritieke beperkingen. Het NaIO3-model induceert snel retinale oxidatieve stress en RPE-schade, maar de acute toxiciteit verstoort zowel RPE als fotoreceptoren, waardoor de chronische pathologiegerelateerde progressie van AMD niet kan worden nagebootst en de therapeutische evaluatie van subtiele RPE-disfunctie wordt verdoezeld7. Evenzo introduceert het Aβ-model ziektespecifieke stressoren, maar vereist het uitgebreide technische expertise en langere tijdlijnen in vergelijking met in vitro-benaderingen 8,9. Conventionele in vitro RPE-modellen, zoals H2O2 en hydrochinonblootstellingsmodellen, missen daarentegen pathologische relevantie en slagen er niet in om ziektespecifieke stressoren zoals toxische eiwitaggregaten of ontstekingstriggers te recapituleren1.
Hier bieden we een gedetailleerd protocol voor het opzetten van een RPE-degeneratiemodel in primaire RPE-cellen van muizen met behulp van Alu-RNA, een retrotransposon-afgeleid niet-coderend RNA dat rechtstreeks betrokken is bij de pathogenesevan GA 6. Alu RNA activeert ontstekingsroutes en brengt de integriteit van de RPE-barrièrein gevaar 10,11, waardoor de pathologische kenmerken worden nagebootst die geassocieerd zijn met niet-exsudatieve AMD. Deze methode maakt gebruik van de enzymatische isolatie en kweek van RPE-cellen, gevolgd door de inductie van RPE-degeneratie met behulp van Alu-RNA. Daarnaast bieden we een uitgebreid validatiesysteem, dat morfologische (zeshoekige architectuur), functionele (barrière-integriteit en polariteitsverlies) en moleculaire (ontstekings- en senescentiemarkers) uitlezingen combineert om dit degeneratiemodel te beoordelen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Deze studie werd goedgekeurd door de Animal Ethics Committee van het Shanghai General Hospital, verbonden aan de Shanghai Jiao Tong University School of Medicine. Dit protocol volgt strikt het Reglement voor het beheer van zaken met betrekking tot proefdieren (uitgevaardigd door de Staatscommissie voor Wetenschap en Technologie) en de richtlijnen voor het ethisch gebruik van dieren in oogheelkundig en gezichtsonderzoek opgesteld door de Association for Research in Vision and Ophthalmology (ARVO). Zie de Materiaaltabel voor meer informatie over de materialen die in dit protocol worden gebruikt.
1. Isolatie van primaire RPE-cellen van muizen
2. Inductie van het RPE-degeneratiemodel
3. Validatie van het degeneratiemodel
OPMERKING: Op dag 7 werden uitgebreide modelvalidatie-experimenten uitgevoerd.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Primaire muis RPE-cellen vóór Alu RNA-transfectie
Op dag 0 (Figuur 1) werden primaire RPE-cellen van muizen geïsoleerd en vertoonden ze de karakteristieke zeshoekige morfologie, die typerend is voor gezonde RPE-cellen. Deze cellen behielden een goed georganiseerde monolaag. De cellen werden gekweekt om een initiële structurele organisatie en vorming van tight junctions mogelijk te maken, zoals blijkt uit de zeshoekige vorm en goed gedefin...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Ons doel was om een reproduceerbaar en toegankelijk RPE-letselmodel op te zetten dat beeldvorming met hoge resolutie en mechanistische analyse mogelijk maakt met minimale beperkingen van de middelen. Deze benadering bood een duidelijke visualisatie van door Alu RNA geïnduceerde structurele verstoring in vergelijking met de controlegroep, inclusief apicale tight junction-fragmentatie en basale cytoskeletale desorganisatie door middel van confocale Z-stack-beeldvorming (stapgrootte van 0,5...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben geen belangenconflicten te onthullen.
Dit werk werd gedeeltelijk ondersteund door het Actieplan voor Wetenschaps- en Technologie-Innovatie Speciaal Project voor Medische Innovatie (23Y11901300), de National Natural Science Foundation of China (82171076) en de Shanghai Municipal Education Commission (2023ZKZD18). We danken professor L.Z voor de vriendelijke gift van Alu RNA.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 1300 Series Class II, Type A2 Biological Safety Cabinet | Thermo Scientific | ||
| 37 °C/5% CO2 incubator | Thermo Scientific | ||
| 4% Paraformaldehyde (PFA) | Servicebio | G1101-500ML | |
| human Alu RNA | Gifted by L.Z. | ||
| Anti-rabbit secondary antibody,Alexa Fluor 568(goat) | Invitrogen Thermo Scientific | A11011 | |
| Applied Biosystems MicroAmp adhesive optical cover | Thermo Fisher Scientific | ||
| Applied Biosystems MicroAmp Optical 96-Well Reaction Plates | Thermo Fisher Scientific | ||
| Applied Biosystems ViiA 7 Real-Time PCR System | Thermo Fisher Scientific | Real-time PCR system voor kwantitatieve genexpressieanalyse | |
| Bovine Serum Albumin(BSA, Fraction V) | Beyotine | ST023-50g | |
| Carl Zeiss Primovert inverted cell culture microscope | Zeiss | Voor monitoring van celmorfologie | |
| Centrifuge 5424 R | eppendorf | ||
| Chloroform | Sigma | Fasescheiding bij RNA-extractie. | |
| Confocal laser scanning microscope(LSM900+Cell discover 7) | Zeiss | Beeldvorming met hoge resolutie van immunofluorescence markers (bijv. ZO-1 en F-actin). | |
| Costar 24/48/96 well plate | Corning | ||
| coverslip | Thermo Fisher Scientific | Gebruikt op 24-well plate voor immunofluorescence beeldvorming. | |
| DAPI | Thermo | 62248 | |
| Digital dry bath | Mulab | ||
| DMEM/F12 | gibco | Media om RPE cellen te kweken | |
| Dulbecco's Phosphate-Buffered(D-PBS) | ShareBio | SB-CR017 | |
| Earle’s Balanced Salt Solution (EBSS) | gibco | Gebalanseerd zout oplossing gebruikt voor papaine en DNase I verdunning tijdens RPE isolatie. | |
| Ethanol (Absolute) | Sigma | RNA precipitatie en kolomwassing. | |
| Fetal Bovine Serum (FBS) | Sigma | Voor complete RPE celkweekmedium | |
| forceps | Voor dissectie | ||
| Lipofectamine 3000 (Cationic Lipid-Based Transfection Reagent) | Thermo Fisher | L300015 | Om Alu RNA in RPE cellen te transfecteren |
| matrigel | Corning | 356234 | Matrix (1,14% verdunning) voor het coaten van platen om RPE adhesie en polarisatie te ondersteunen. |
| Methanol-Free Formaldehyde | Thermo Scientific | Alternatief fixatief (4%) voor het conserveren van epitopen in immunofluorescence | |
| Micropipette | eppendorf | ||
| Nanodrop 2000 spectrophotometer | Thermo Scientific | Meet RNA concentratie en zuiverheid | |
| Nikon ECLIPSE Ti-S fluorescent Inverted microscope | Nikon | Fluorescentie beeldvorming van gekleurde monsters | |
| Olympus SZX16 stereomicroscope | Olympus | Voor dissectie van muis oogbollen en RPE isolatie | |
| Opti-MEM | gibco | medium met laag serumgehalte voor bereiding van transfectiecomplex | |
| Papain dissociation system | Worthington | LK003150 | Voor werkende enzym |
| Penicillin-Streptomycin | gibco | Voor complete RPE celkweekmedium | |
| Pentobarbital sodium salt | Sigma | Euthanasie middel | |
| Phalloidin 488 | Abcam | 176753 | Voor polariteitsbeoordeling |
| PrimeScript RT reagent Kit | TaKaRa | RR037A | Reverse transcriptie kit voor cDNA synthese (qPCR sjabloonvoorbereiding) |
| RNAsimple Total RNA Kit | TIANGEN | DP419 | Voor RNA extractie |
| TB GreenPremix Ex Taq(Tli RNaseH Plus) | TaKaRa | RR420A | Voor qPCR |
| ZO-1 Rabbit Polyclonal Antibody | Proteintech | 21773 | Voor morfologische evaluatie |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Dit artikel is gepubliceerd
Video binnenkort beschikbaar