Opracowaliśmy kilka protokołów do wywoływania uszkodzeń siatkówki lub degeneracji siatkówki u kijanek Xenopus laevis. Modele te dają możliwość badania mechanizmów regeneracji siatkówki.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Opracowaliśmy kilka protokołów do wywoływania uszkodzeń siatkówki lub degeneracji siatkówki u kijanek Xenopus laevis. Modele te dają możliwość badania mechanizmów regeneracji siatkówki.
Choroby neurodegeneracyjne siatkówki są główną przyczyną ślepoty. Spośród wielu badanych strategii terapeutycznych, stymulacja samonaprawy okazała się ostatnio szczególnie atrakcyjna. Komórkowym źródłem zainteresowania naprawą siatkówki jest komórka glejowa Müllera, która kryje w sobie potencjał komórek macierzystych i niezwykłą zdolność regeneracyjną u anamniotów. Potencjał ten jest jednak bardzo ograniczony u ssaków. Badanie mechanizmów molekularnych leżących u podstaw regeneracji siatkówki w modelach zwierzęcych o zdolnościach regeneracyjnych powinno dostarczyć informacji na temat tego, w jaki sposób odblokować utajoną zdolność komórek Müllera ssaków do regeneracji siatkówki. Jest to kluczowy krok w rozwoju strategii terapeutycznych w medycynie regeneracyjnej. W tym celu opracowaliśmy kilka paradygmatów uszkodzenia siatkówki w Xenopus: mechaniczne uszkodzenie siatkówki, transgeniczną linię pozwalającą na warunkową ablację fotoreceptorów za pośrednictwem nitroreduktazy, model barwnikowego zwyrodnienia siatkówki oparty na nokaucie rodopsyny za pośrednictwem CRISPR/Cas9 oraz model cytotoksyczny napędzany przez wewnątrzgałkowe wstrzyknięcia CoCl2. Podkreślając ich zalety i wady, opisujemy tutaj tę serię protokołów, które generują różne stany zwyrodnieniowe i pozwalają na badanie regeneracji siatkówki u Xenopus.
Miliony ludzi na całym świecie cierpią na różne choroby zwyrodnieniowe siatkówki prowadzące do ślepoty, takie jak barwnikowe zwyrodnienie siatkówki, retinopatia cukrzycowa czy zwyrodnienie plamki żółtej związane z wiekiem (AMD). Do tej pory schorzenia te pozostają w dużej mierze nieuleczalne. Obecnie oceniane podejścia terapeutyczne obejmują terapię genową, przeszczepy komórek lub tkanek, leczenie neuroprotekcyjne, optogenetykę i urządzenia protetyczne. Inna pojawiająca się strategia opiera się na samoregeneracji poprzez aktywację komórek endogennych o potencjale komórek macierzystych. Komórki glejowe Müllera, główny typ komórek glejowych siatkówki, należą do komórkowych źródeł zainteresowania w tym kontekście. Po urazie mogą się deróżnicować, namnażać i generować neurony1,2,3. Chociaż proces ten jest bardzo skuteczny u danio pręgowanego lub ksenopusa, jest w dużej mierze nieefektywny u ssaków.
Niemniej jednak wykazano, że odpowiednie leczenie białkami mitogennymi lub nadekspresją różnych czynników może wywołać ponowne wejście w cykl komórkowy komórek glejowych Müllera u ssaków, a w niektórych przypadkach wywołać ich późniejsze zaangażowanie w neurogenezę1,2,3,4,5. Jest to jednak w dużej mierze niewystarczające w przypadku leczenia. W związku z tym poszerzenie naszej wiedzy na temat mechanizmów molekularnych leżących u podstaw regeneracji jest niezbędne do zidentyfikowania cząsteczek zdolnych do skutecznego przekształcania właściwości komórek macierzystych Müllera w nowe komórkowe strategie terapeutyczne.
W tym celu opracowaliśmy kilka paradygmatów uszkodzeń w Xenopus, które wywołują degenerację komórek siatkówki. W tym miejscu przedstawiamy (1) mechaniczne uszkodzenie siatkówki, które nie jest specyficzne dla typu komórki, (2) warunkowy i odwracalny model ablacji komórek przy użyciu systemu NTR-MTZ, który celuje w komórki pręcikowe, (3) nokaut rodopsyny za pośrednictwem CRISPR/Cas9, model barwnikowego zwyrodnienia siatkówki, który wyzwala postępującą degenerację komórek pręcikowych, oraz (4) CoCl2-indukowany model cytotoksyczny, który w zależności od dawki może być ukierunkowany na czopki lub prowadzić do szerszego zwyrodnienia komórek siatkówki. Podkreślamy specyfikę, zalety i wady każdego paradygmatu.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Opieka nad zwierzętami i eksperymenty były prowadzone zgodnie z wytycznymi instytucji, na podstawie licencji instytucjonalnej A91272108. Protokoły badań zostały zatwierdzone przez instytucjonalny komitet ds. opieki nad zwierzętami CEEA #59 i otrzymały autoryzację od Direction Départementale de la Protection des Populations pod numerem referencyjnym APAFIS #32589-2021072719047904 v4 i APAFIS #21474-2019071210549691 v2. Zapoznaj się z Tabelą materiałów, aby uzyskać szczegółowe informacje dotyczące wszystkich materiałów, przyrządów i odczynników używanych w tych protokołach.
1. Mechaniczne uszkodzenie siatkówki
UWAGA: Opisany tutaj protokół paradygmatu urazów polega na mechanicznym nakłuciu kijanki siatkówki od stadium 45. W związku z tym nie jest ukierunkowany na żaden konkretny typ komórek siatkówki, ale uszkadza całą grubość siatkówki w miejscu nakłucia.
2. Warunkowa ablacja komórek pręcikowych przy użyciu systemu NTR-MTZ
Protokół ma na celu wywołanie specyficznej ablacji komórek pręcikowych w transgenicznej linii Xenopus Tg(rho:GFP-NTR) class6, dostępnej w serwisie zootechnicznym TEFOR Paris-Saclay, w którym znajduje się francuskie centrum zasobów Xendopus. Ten system chemogenetyczny wykorzystuje zdolność enzymu nitroreduktazy (NTR) do przekształcania proleku metronidazolu (MTZ) w cytotoksyczny czynnik sieciujący DNA, aby swoistie ablować pręciki wykazujące ekspresję NTR (Figura 1B). Wcześniej opublikowano dwa szczegółowe protokoły tworzenia transgenicznych zwierząt Tg(rho:GFP-NTR) lub Tg(rho:NTR) i wywoływania degeneracji: 7,8. Tutaj po prostu szczegółowo opisujemy indukcję zwyrodnienia siatkówki i sposób monitorowania procesu zwyrodnienia in vivo.
3. Zwyrodnienie komórek pręcikowych przez nokaut rodopsyny za pośrednictwem CRISPR/Cas9
UWAGA: Ten protokół został stworzony do generowania modelu barwnikowego zwyrodnienia siatkówki u Xenopus laevis poprzez indukowanie specyficznej degeneracji komórek pręcikowych za pomocą nokautu rodopsyny za pośrednictwem CRISPR/Cas9. % wstawienia-usunięcia (indels) w F0 jest podany w11 i wynosi ~75%. Taki nokaut rodopsyny za pośrednictwem CRISPR/Cas9 można również przeprowadzić u kijanek Xenopus tropicalis 11.
4. Zwyrodnienie komórek siatkówki przez cytotoksyczne wstrzyknięcia CoCl 2 do gałki ocznej
UWAGA: Ten protokół został ustanowiony w celu wywołania degeneracji komórek siatkówki poprzez dogałkowe wstrzyknięcia chlorku kobaltu (CoCl2) u kijanek Xenopus laevis. W zależności od dawki może wywołać zwyrodnienie specyficzne dla stożka lub szersze zwyrodnienie14. Protokół ten stosujemy u kijanek Xenopus laevis w wieku od 48 lat. Może być również stosowany w kijankach Xenopus tropicalis.
5. Barwienie w celu oceny uszkodzenia siatkówki lub zwyrodnienia siatkówki
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Mechaniczne uszkodzenie siatkówki
Przekroje siatkówki kijanek poddanych mechanicznemu uszkodzeniu opisanemu w sekcji 1 protokołu wykazują, że zmiana w siatkówce obejmuje wszystkie warstwy tkanki, pozostając ograniczoną do miejsca nakłucia (Rycina 2A,B).
Warunkowa ablacja komórek pręcikowych z wykorzystaniem systemu NTR-MTZ
Oczy znieczulonych kijanek transgenicznych Tg(rho:GFP-NTR) poddanych działa...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Zalety i wady różnych paradygmatów uszkodzenia siatkówki u kijanek Xenopus
Mechaniczne uszkodzenie siatkówki
U kijanek Xenopus rozwinęły się różne chirurgiczne urazy siatkówki nerwowej. Siatkówka nerwowa może być albo całkowicie usunięta15,16, albo tylko częściowo wycięta16,17. Przedstawiony tutaj uraz mechaniczny nie pol...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają do ujawnienia żadnych konfliktów interesów.
To badanie było wspierane przez granty dla M.P. od Association Retina France, Fondation de France, FMR (Fondation Maladies Rares), BBS (Association du syndrome de Bardet-Biedl) i UNADEV (Union Nationale des Aveugles et Déficients Visuels) we współpracy z ITMO NNP (Institut Thématique Multi-Organisme Neurosciences, sciences cognitives, neurologie, psychiatrie) / AVIESAN (Alliance Nationale pour les sciences de la vie et de la santé).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 1,2-propanodiol (propylè ne glikol) | Sigma-Aldrich | 398039 | |
| Absolutny etanol ≥ 99,8% | Chemikalia VWR | 20821-365 | |
| Przeciwciało przeciw rozszczepieniu kaspazy 3 (królik) | Sygnalizacja komórkowa | 9661S | Rozcieńczenie 1/300 |
| Przeciwciało anty-GFP (kurczak) | Aveslabs | GFP-1020 | Rozcieńczenie 1/500 |
| Przeciwciało anty-M-opsyny (królik) | Sigma-Aldrich | AB5405 | Rozcieńczenie 1/500 |
| Przeciwciało wtórne przeciwko myszy, Alexa Fluor 594 (koza) | Invitrogen Thermo Scientific | A11005 | Rozcieńczenie 1/1,000 |
| Przeciwciało anty-Otx2 (królik) | Abcam | Ab183951 | Rozcieńczenie 1/100 |
| Przeciwciało wtórne przeciw królikowi, Alexa Fluor 488 (koza) | Invitrogen Thermo Scientific | A11008 | Rozcieńczenie 1/1,000 |
| Przeciwciało wtórne anty-królika, Alexa Fluor 594 (koza) | Invitrogen Thermo Scientific | A11012 | Rozcieńczenie 1/1,000 |
| Przeciwciało anty-Recoverin (królik) | Sigma-Aldrich | AB5585 | Rozcieńczenie 1/500 |
| Przeciwciało anty-rodopsyny (mysz) | Sigma-Aldrich | MABN15 | Rozcieńczenie 1/1,000 |
| Przeciwciało anty-S-Opsyny (królik) | Sigma-Aldrich | AB5407 | Rozcieńczenie 1/500 |
| Zestaw do wykrywania Apoptotis (ślepy zaułek fluorymetryczny system TUNEL) | Promega | G3250 | |
| Benzokaina | Sigma-Aldrich | E1501 | Roztwór podstawowy 10% |
| bisBenzimide H 33258 (Hoechst) | Sigma-Aldrich | B2883 | Roztwór podstawowy 10 mg/ml |
| Butanol-1 ≥ 99,5% | Chemikalia VWR | 20810.298 | |
| Dwuwodny chlorek wapnia (CaCl2, 2H2O) | Sigma-Aldrich (Supelco) | 1.02382 | Użyj na 0.1 M |
| Cas9 (EnGen Spy Cas9 NLS) | New England Biolabs | M0646T | |
| Clark Model szkła kapilarnego GC100TF-10 | Warner Instruments (Harvard Apparatus) | 30-0038 | |
| Chlorek kobaltu(II) sześciowodny (CoCl2, 6H2O) | Sigma-Aldrich | C8661 | Roztwór podstawowy 100 mM |
| Szkiełko nakrywkowe 24 x 60 mm | VWR | 631-1575 | |
| Dako REAL ab rozcieńczalnik | Agilent | S202230-2 | |
| Dimetylosulfotlenek (DMSO) | Sigma-Aldrich | D8418 | |
| Elektroniczny mikrotom rotacyjny | Thermo Scientific | Microm HM 340E | |
| Eozyna 1% wodnista | RAL Diagnostyka | 312740 | |
| Dekstran lizyny fluoresceiny | Invitrogen Thermo Scientific | D1822 | |
| Fluorescencyjny mikroskop stereoskopowy | Olympus | SZX 200 | |
| Gentamycin | Euromedex | EU0410-B | |
| Albumina glicerynowa wg. Mallory | Diapath | E0012 | Stosować w stężeniu 3% w wodzie |
| Hematoksylina (Hemalun Mayera) | RAL Diagnostics | 320550 | |
| Sól potasowa | HEPESSigma-Aldrich | H0527 | |
| Ludzki hormon gonadotropiny kosmówkowej | MSD Zdrowie zwierząt | Chorulon 1500 | |
| Kwas solny dymiący, 37% (HCl) | Sigma-Aldrich (SAFC) | 1.00314 | |
| Monohydrat chlorowodorku L-cysteiny | Sigma-Aldrich | C7880 | Stosować w stężeniu 2% w 0,1x MBS (pH 7,8 - 8,0) |
| Siarczan magnezu siedmiowodny (MgSO4, 7H< sub>2O) | Sigma-Aldrich (Supelco) | 1.05886 | |
| Metronidazol | Sigma-Aldrich (Supelco) | M3761 | Zastosowanie przy |
| końcówkach do mikroładowarek | mM Ściągacz | ||
| (P-97 Flaming/Brown) | Sutter Instrument Co. | Model P-97 | Program: Heat 700 / Pull 100 / Vel 75 / Time 90 / Unlocked p = 500 |
| Medium montażowe do zachowania fluorescencji, FluorSave Reagent | Millipore | 345789 | |
| Medium montażowe, Eukitt | Chem-Lab | CL04.0503.0500 | |
| MX35 Ultra Microtome blade | Epredia | 3053835 | |
| Igła Agani 25 G x 5/8'' | Terumo | AN*2516R1 | |
| Niklowany uchwyt na szpilki | Fine Science Tools | 26016-12 | |
| Nylonowa tkanka filtracyjna (tkanina do przesiewania) NITEX, otwór siatki 1,000 &mikro; m | Sefar | 06-1000/44 | |
| Histowax parafinowy bez DMSO | Histolab | 00403 | |
| Roztwór paraformaldehydu (32%) | Mikroskopia elektronowa Nauki | EM-15714-S Stosować | przy 4% w 1x PBS pH 7,4 |
| Jednorazowe formy do zatapiania Peel-A-Way | Epredia | 2219 | |
| Tłuczek | VWR | 431-0094 | |
| szalka Petriego 100 mm | Corning Gosselin | SB93-101 | |
| Szalka Petriego 55 mm | Corning Gosselin | BP53-06 | |
| Bufor fosforanowy roztwór soli fizjologicznej (PBS) 10x | Euromedex | ET330-A | |
| System mikroiniekcji PicoSpritzer | Produkty oprzyrządowania Parker | PicoSpritzer III | |
| Kołki | Fine Science Tools | 26002-20 | |
| Polisacharoza (Ficoll PM 400 ) | Sigma-Aldrich | F4375 | Stosować w stężeniu 3% w 0,1x MBS |
| Chlorek potasu (KCl) | Sigma-Aldrich | P3911 | |
| Sproszkowany pokarm do smażenia : sera Micron Nature | sera | 45475 (00720) | |
| Nożyczki do rozwarstwiania | Fine Science Tools | 14090-09 | |
| Slide Superfrost | Szkło KNITTEL | VS11171076FKA | |
| Podgrzewacz do slajdów | Instrumenty Kunz | HP-3 | |
| Chlorek sodu (NaCl) | Sigma-Aldrich | S7653 | |
| Sól trisodowa cytrynianu sodu dwuwodna (C6H5Na3O7, 2H2O) | VWR chemicals | 27833.294 | |
| Wodorowęglan sodu (NaHCO3) | Sigma-Aldrich (Supelco) | 1.06329 | |
| Wodorotlenek sodu 30% roztwór wodny (NaOH) | VWR chemicals | 28217-292 | |
| Stereomikroskop | Zeiss | Stemi 2000 | |
| Strzykawki jednorazowe Omnifix-F Solo 1 | mL B-BRAUN | 9161406V | |
| transaktywujący crRNA (tracrRNA) | Zintegrowane technologie | DNA | |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | X-100 | |
| Tween-20 | Sigma-Aldrich | P9416 | |
| X-Cite 200DC Oświetlacz fluorescencyjny | X-Cite | Ksylen 200DC | |
| ≥ 98.5% | Chemikalia VWR | 28975-325 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.