Nabłonek barwnikowy siatkówki (RPE) to wielofunkcyjny nabłonek oka. W tym miejscu przedstawiamy protokół ustanawiania pierwotnych kultur komórkowych pochodzących z mysiego RPE.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Nabłonek barwnikowy siatkówki (RPE) to wielofunkcyjny nabłonek oka. W tym miejscu przedstawiamy protokół ustanawiania pierwotnych kultur komórkowych pochodzących z mysiego RPE.
Nabłonek barwnikowy siatkówki (RPE) to wysoce spolaryzowany, wielofunkcyjny nabłonek, który znajduje się pomiędzy siatkówką nerwową a naczyniówką oka. Jest to pojedynczy arkusz pigmentowanych komórek, które są sześciokątnie upakowane i połączone ścisłymi połączeniami. Do głównych funkcji RPE należą: absorpcja światła, fagocytoza zewnętrznych segmentów fotoreceptorów zrzucanych, buforowanie przestrzenne jonów, transport składników odżywczych, jonów i wody, a także aktywny udział w cyklu widzenia. Przy tak ważnych i różnorodnych funkcjach niezwykle ważne jest badanie biologii komórek RPE. Ustalono szereg linii komórkowych RPE; jednak wiadomo, że pasażowane i unieśmiertelnione komórki szybko tracą niektóre cechy morfologiczne i fizjologiczne naturalnych komórek RPE. W związku z tym komórki pierwotne są bardziej odpowiednie do badania różnych aspektów biologii i funkcji komórek RPE. Hodowla pierwotnych komórek RPE myszy jest bardzo przydatna dla badaczy, ponieważ modele mysie są szeroko stosowane w badaniach biologicznych, jednak pobieranie komórek RPE od myszy jest również bardzo trudne ze względu na ich niewielki rozmiar. W tym miejscu przedstawiamy protokół ustanawiania pierwotnych hodowli komórek RPE u myszy, który obejmuje enukleację i sekcję oczu oraz izolację arkuszy RPE w celu uzyskania komórek do hodowli. Ta metoda umożliwia wydajną regenerację komórek. Komórki RPE uzyskane od dwóch myszy mogą osiągnąć konfluencję na jednej 12-milimetrowej wkładce z membrany poliestrowej wstępnie załadowanej na płytkę hodowlaną po tygodniu hodowli i wykazywać niektóre z pierwotnych właściwości komórek RPE w dobrej wierze, takie jak sześciokątny kształt i pigmentacja po dwóch tygodniach hodowli.
Nabłonek barwnikowy siatkówki (RPE) to pojedyncza warstwa spolaryzowanych komórek nabłonkowych, która znajduje się pomiędzy siatkówką nerwową a naczyniówką oka. Funkcjonalność komórek RPE i integralność monowarstwy RPE mają kluczowe znaczenie dla widzenia, ponieważ RPE odgrywa ważną rolę w wielu procesach, takich jak utrzymanie zewnętrznej bariery krew-siatkówka, transport wody i jonów między siatkówką a naczyniówką, absorpcja światła, ochrona przed stresem oksydacyjnym, kontrola metabolizmu retinoidów i fagocytoza zewnętrznych segmentów fotoreceptorów1, 2. Umiejscowienie RPE w tylnej części oka, a także jego funkcja barierowa zapobiegająca przechodzeniu leków podawanych ogólnoustrojowo z krwi do ciała szklistego, utrudniają badanie złożoności funkcji RPE in vivo. W związku z tym istnieje ogromna potrzeba stworzenia hodowli komórek RPE w celu badania komórek RPE w elastycznym, kontrolowanym środowisku3,4.
Istnieje wiele ustalonych linii komórkowych RPE, które zapewniają łatwy i wygodny sposób pozyskiwania i przechowywania komórek; jednak komórki pasażowane mają pewne wady w porównaniu z komórkami pierwotnymi2,3,4. Po pierwsze, często charakteryzują się zmianami w morfologii komórek. Na przykład, żadna z istniejących linii komórkowych nie została uznana za odpowiednią do wiarygodnego badania właściwości bariery RPE ze względu na utratę fenotypu polaryzacji komórek i częściowy zanik ścisłych połączeń4. Oprócz utraty polaryzacji i prawidłowych połączeń międzykomórkowych, linie komórkowe RPE szybko tracą pigmentację z powodu braku kluczowych enzymów melanogenezy w dorosłym RPE5. Pigmentację można przywrócić, ale nigdy nie przeprowadzono kompleksowej analizy mechanizmu repigmentacji, która obejmowałaby połączenie transmisyjnej mikroskopii elektronowej, analizy ekspresji genów i testów chemicznych w celu potwierdzenia obecności melaniny6. Kolejnym ograniczeniem jest to, że linie komórkowe RPE mają wydłużone życie komórek (czasami - nieśmiertelność) i w pewnych warunkach mogą przekształcić się w samoodnawiające się multipotencjalne komórki macierzyste, które odrywają się od podłoża i tworzą pływające kolonie7,8. To ograniczenie uniemożliwia wykorzystanie linii komórkowych do eksperymentów transplantacyjnych3.
Biorąc pod uwagę wady ustalonych linii komórkowych RPE, pierwotne hodowle komórek RPE uzyskane z świeżych tkanek mogą służyć jako bardziej biologicznie istotny model do badania RPE. Pierwotne komórki RPE zostały wykorzystane nie tylko do badania funkcji specyficznych dla RPE, takich jak metabolizm witaminy A9, fagocytoza zewnętrznych segmentów fotoreceptora10 i transport jonów11, ale także do badania podstawowej biologii komórki, takiej jak polaryzacja komórek nabłonkowych2 , homeostaza lizosomalna i autofagia12,13.
W ciągu ostatnich kilku lat pojawiło się wiele publikacji na temat tworzenia pierwotnych kultur RPE, co wskazuje na rosnące zainteresowanie tym obszarem badań3,14,15. Opublikowano liczne protokoły dla ludzkich komórek RPE i komórek RPE innych niż ludzkie, takich jak komórki RPE bydła i świń16,17,18,19. Jednak obsługa mysich komórek RPE jest trudniejsza ze względu na ich znacznie mniejszy rozmiar. Mimo, że wiele publikacji opisało protokoły izolacji komórek RPE od mouse14,20,21, wciąż jest wielu badaczy, którzy mają trudności z izolacją komórek RPE bez zanieczyszczenia komórek naczyniówki lub komórek z resztek siatkówki nerwowej. W tym miejscu przedstawiamy protokół ustalania pierwotnej hodowli komórek RPE u myszy, w tym pobieranie oczu od myszy, preparację oczu i izolację arkuszy RPE w celu uzyskania komórek do hodowli. Ten protokół wideo byłby szczególnie przydatny dla badaczy, którzy rozpoczynają pracę z pierwotnymi hodowlami myszy RPE i potrzebują wskazówek dotyczących technik sekcji.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Procedury z udziałem zwierząt zostały zatwierdzone przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt (IACUC) na Uniwersytecie w Pittsburghu
1. Przygotuj rozwiązania
2. Uzyskanie oczu myszy
3. Sekcja oka
4. Izolacja pierwotnych komórek RPE
5. Hodowla komórek RPE
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Pierwotna hodowla RPE myszy, utworzona z 2 myszy w insertach z membrany poliestrowej o średnicy 12 mm, osiąga 90–95% konfluencji po 1 tygodniu hodowli. Po 2 tygodniach hodowli komórki osiągnęły 10% konfluencji i zaczęły tworzyć mozaikę sześciokątnych, pigmentowanych i dwojądrowych komórek. Po 3 tygodniach hodowli komórki nadal kształtowały swój formę i pigmentację, jednak po 4 tygodniach część komórek uległa hiperpigmentacji (Rysunek 2).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedstawiony szczegółowy protokół umożliwia wiarygodne ustalenie pierwotnych hodowli RPE myszy, które osiągają konfluencję po 1 tygodniu i prezentują główne cechy RPE, takie jak heksagonalny kształt i pigmentacja po 2 tygodniach. Uzyskane komórki RPE mogą być wykorzystywane do wielu dalszych zastosowań, takich jak metabolizm witaminy A9, fagocytoza zewnętrznych segmentów fotoreceptora10 i transport jonów11, polaryzacja komórek nabłonkowych
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
DS otrzymał dofinansowanie na badania od Bayer HealthCare z Niemiec i F. Hoffmann-La Roche ze Szwajcarii. Pozostali autorzy deklarują brak sprzecznych interesów finansowych. Praca ta jest wspierana przez Research to Prevent Blindness (nieograniczone granty dla Wilmer Eye Institute i University of Pittsburgh). Prace te są również wspierane przez fundusze startowe dla DS z Ophthalmology, University of Pittsburgh.
To badanie zostało częściowo sfinansowane przez The BrightFocus Foundation (do DS).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| zwierzęta | |||
| 2~3-tygodniowe myszy | |||
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
| odczynniki | |||
| Zmodyfikowana pożywka Eagle's Medium firmy Dulbecco (DMEM), wysoki poziom glukozy | GIBCO | 11965092 | |
| Dispase II | Sigma | D4693 | |
| Płodowa surowica bydlęca (FBS) | Sigma | F4135 | |
| Penicylina-Streptomycyna (10 000 U/ml) | GIBCO | 15140122 | |
| Roztwór aminokwasów endogennych MEM (100X) | GIBCO | 11140050 | |
| Solanka fizjologiczna buforowana fosforanami (PBS), 1X, pH 7,4 | GIBCO | 10010023 | |
| HEPES | Cellgro | 61-034 | |
| KOH | Sigma-Aldrich | 1310-58-3 | |
| NaCl | Ambion | AM9759 | |
| L-Glutamina (200 mM) | GIBCO | 25030-081 | |
| Alkohol etylowy | Fisher Scientific | 111000200 | |
| Przeciwciało RPE65 | Prezent od dr Michaela Redmonda | ||
| Fluoresceina Phalloidyna | Invitrogen | F432 | |
| Kozia IgG Anty-Królicza (H+L), Mąka Alexa 568 | Invitrogen | A11011 | |
| Surowica kozia | Sigma-Aldrich | G9023 | |
| DAPI | Invitrogen | D1306 | |
| Paraformaldehyd (PFA) | Polysciences, Inc | 00380 | |
| ZO-1 Przeciwciało poliklonalne | ThermoFisher Scientific | 40-2200 | |
| Nazwa | Company | Katalog Numer | Komentarze |
| instrumenty i urządzenia | |||
| komora laminarna | Baker | SterilGARD SG403A | |
| Mikroskop preparacyjny (mikroskop stereoskopowy z zoomem) | Nikon | SMZ1500 | |
| inkubator CO2 ze sterylizacją gorącym powietrzem | Spoiwo | C150 | |
| Wirówka | Eppendorf | 5702 | |
| Szalki Petriego | Fisher Scientific | 0875712 | |
| 12 mm wkładki z membraną poliestrową wstępnie załadowane w 12-dołkowe płytki hodowlane, wielkość porów: 0,4 i mikro; m, Sterylne | Corning Incorporated | COR-3460 | |
| Westcott, ostrza std, ostre | narzędzia STEPHENS | S7-1320 | |
| Kleszczyki do szycia Castroviejo 0,12 mm | Instrumenty okulistyczne Stroz | E1796 | |
| Nóż prosty Crescent | Pęseta Beaver-Visitec International | 373808 | |
| Dumont #5, 11 cm, prosta, końcówki 0,1x0,06 mm, Dumostar | World Instrumenty precyzyjne | 500233 | |
| Nożyczki Vannas, 8 cm, 45& Kąt, Standard | World Precision Instruments | 500260 | |
| Millex-GS Filtr strzykawkowy, 0,22 i mikro; m | do SLGL0250S | Millipore | |
| , 5 ml | BD | 309632 | |
| odwrócony mikroskop laboratoryjny Leica DM IL LED& | nbsp; Leica | ||
| Pipeta | Gilson | ||
| Barrier i niefiltrowane końcówki do pipet | Thermo Scientific |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.