Siatkówka jest wysoce wyspecjalizowaną strukturą oka odpowiedzialną za przekształcanie energii świetlnej w sygnały elektryczne, które są następnie przetwarzane przez mózg w celu percepcji wzrokowej. Ludzka siatkówka zawiera dynamiczny zestaw typów komórek, zorganizowanych w unikalną strukturę lamelarną składającą się z dwóch warstw synaptycznych i trzech warstw jąder komórkowych1 (Rysunek 1). Homeostaza siatkówki jest utrzymywana dzięki skomplikowanym połączeniom między komórkami neurosiatkówkowymi, naczyniami krwionośnymi, nerwami, tkankami łącznymi a RPE1. Ze względu na złożoną anatomię i fizjologię siatkówki, mechanizmy wielu chorób siatkówki wciąż pozostają słabo poznane2,3,4,5. Aby lepiej badać choroby siatkówki, opracowano modele HORC6,7,8,9. W porównaniu do badań na zwierzętach i hodowli in vitro, modele HORC są korzystne, ponieważ zachowują dynamiczne środowisko komórkowe oraz złożone interakcje naczyniowo-nerwowe in situ, stanowiąc dobry model dla translacji klinicznej.

Rycina 1: Tylne struktury gałki ocznej człowieka.Warstwy siatkówki, od przedniej do tylnej, to: warstwa włókien nerwowych (NFL), warstwa komórek zwojowych (GCL), wewnętrzna warstwa splotowata (IPL), wewnętrzna warstwa jądrowa (INL), zewnętrzna warstwa splotowata (OPL), zewnętrzna warstwa jądrowa (ONL), wewnętrzny segment fotoreceptorów (IS) oraz zewnętrzny segment fotoreceptorów (OS). Komórki w obrębie siatkówki obejmują komórki zwojowe (niebieskie), komórki amakrynowe (żółte), komórki dwubiegunowe (czerwone), komórki poziome (fioletowe), fotoreceptory pręcikowe (różowe) oraz fotoreceptory czopkowe (zielone). Ciało szkliste znajduje się przed siatkówką. Nabłonek pigmentowy siatkówki (RPE), błona Brucha, błona naczyniowa i twardówka znajdują się za siatkówką. Należy pamiętać, że przedstawiony obraz jest jedynie schematyczną reprezentacją siatkówki, a proporcje komórek i połączeń siatkówkowych w każdej warstwie mogą nie odzwierciedlać stanu in vivo. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
Wcześniej opisane protokoły HORC6,7,8,9 obejmowały oddzielanie siatkówki od leżącego pod nią nabłonka pigmentowego siatkówki (RPE), naczyniówki i twardówki przy użyciu trepanu chirurgicznego. Jednak bez wsparcia zapewnianego przez te struktury podścielne, półprzezroczysta siatkówka staje się wiotka, trudna do manipulowania, a narzędzia takie jak pęsety mogą łatwo naruszyć jej integralność. Co więcej, wykazano, że izolowanie siatkówki w hodowli bez RPE powoduje apoptozę komórek zwojowych i degenerację fotoreceptorów10,11,12. W związku z tym przydatny byłby alternatywny protokół HORC, który minimalizuje utratę integralności siatkówki i lepiej naśladuje środowisko in vivo. Jest to szczególnie istotne przy badaniu mechanizmów chorób siatkówki, ponieważ urazy fizyczne podczas manipulacji eksplantatem mogłyby wprowadzić artefakty. Celem niniejszego badania było zatem opracowanie nowego modelu HORC obejmującego RPE, naczyniówkę i twardówkę, aby chronić integralność siatkówki podczas manipulacji eksplantatem i hodowli.
Aby osiągnąć ten cel, wyekstrahowano eksplanty siatkówki „zamknięte” pomiędzy pozostałością ciała szklistego a podległym nabłonkiem barwnikowym siatkówki (RPE), naczyniówką i twardówką. W takich eksplantach ciało szkliste dociska siatkówkę, zapobiegając jej odwarstwieniu i fałdowaniu, natomiast twarda, włóknista twardówka pełni rolę zarówno rusztowania zapewniającego wsparcie strukturalne, jak i punktu uchwytu dla pęsety. Co więcej, modele zwierzęce wykazały, że zachowanie RPE w hodowli może zapobiegać degeneracji siatkówki i proliferacji glejowej, która jest odpowiedzią komórek Müllera na sygnały alarmowe, takie jak hipoksja i stan zapalny10,11,12.
W celu charakterystyki modelu wycinki siatkówki typu sandwich barwiono hematoksyliną i eozyną (H&E), aby ocenić struktury anatomiczne, oraz przeprowadzono immunohistochemię (IHC), znakując wycinki za pomocą metody TUNEL (marker apoptotycznych komórek), białka kwaśnego włókienkowe glia (GFAP, marker stanu zapalnego siatkówki i aktywacji komórek Müllera) oraz vimentyny, będącej markerem integralności komórek Müllera. Aby ustalić, czy w modelu tym można wywołać molekularne objawy choroby, wycinki poddano działaniu wysokiego stężenia glukozy (HG) wraz z cytokinami prozapalnymi (Cyt): interleukiny-1β (IL-1β) i czynnika martwicy nowotworów-α (TNF-α). Jest to środowisko hodowlane, które w modelach komórkowych i zwierzęcych wykazuje zdolność do naśladowania retinopatii cukrzycowej (DR)13,14,15. W modelu DR wykorzystano testy Luminex do pomiaru cytokin uwalnianych do pożywki hodowlanej.