Ten manuskrypt opisuje szczegółowy protokół izolowania komórek Müllera glejowych siatkówki od oczu myszy. Protokół rozpoczyna się od enukleacji i sekcji oczu myszy, po której następuje izolacja, wysiew i hodowla komórek Müllera.
Artykuł metodologiczny
Ten manuskrypt opisuje szczegółowy protokół izolowania komórek Müllera glejowych siatkówki od oczu myszy. Protokół rozpoczyna się od enukleacji i sekcji oczu myszy, po której następuje izolacja, wysiew i hodowla komórek Müllera.
Główną komórką podtrzymującą siatkówkę jest komórka Müllera glejowa siatkówki. Pokrywają one całą powierzchnię siatkówki i znajdują się w bliskiej odległości zarówno od naczyń krwionośnych siatkówki, jak i neuronów siatkówki. Ze względu na swój wzrost, komórki Müllera wykonują kilka kluczowych zadań w zdrowej siatkówce, w tym wychwyt i recykling neuroprzekaźników, związków kwasu retinowego i jonów (takich jak potas K+). Oprócz regulowania przepływu krwi i utrzymywania bariery krew-siatkówka, regulują również metabolizm i dostarczanie składników odżywczych do siatkówki. W niniejszym manuskrypcie przedstawiono ustaloną procedurę izolowania pierwotnych mysich komórek Müllera. Aby lepiej zrozumieć podstawowe procesy molekularne związane z różnymi mysimi modelami zaburzeń oczu, doskonałym podejściem jest izolacja komórek Müllera. Niniejszy manuskrypt przedstawia szczegółową procedurę izolacji komórek Müllera od myszy. Od enukleacji do wysiewu cały proces trwa około kilku godzin. Przez 5-7 dni po wysiewie nie należy zmieniać podłoża, aby umożliwić wyizolowanym komórkom niezakłócony wzrost. Kolejnym krokiem jest charakterystyka komórek przy użyciu morfologii i odrębnych markerów immunofluorescencyjnych. Maksymalne przejścia dla komórek to 3-4 razy.
Komórki Müllera (MCs) są głównymi i najliczniejszymi komórkami glejowymi występującymi w tkance siatkówki. Są kluczowymi graczami w zapewnianiu integralności strukturalnej i funkcji metabolicznych w siatkówce1. Strategiczna struktura MC jest rozłożona na całej grubości siatkówki, zapewniając w ten sposób wsparcie siatkówki. Oprócz właściwości podobnych do rusztowań, pełnią funkcje metaboliczne dla neuronów siatkówki, dostarczając im substratów energetycznych, w tym glukozy i mleczanu. Funkcje te są kluczowe dla utrzymania zdrowych funkcji neuronalnych. Doniesiono, że upośledzone MC przyczyniają się do różnych chorób siatkówki, w tym zwyrodnienia plamki żółtej związanego z wiekiem, retinopatii cukrzycowej i jaskry2,3. MC mogą być endogennymi źródłami komórkowymi terapii regeneracyjnej w klasie retina1. Stanowią one również znaczną część siatkówki, a mocne dowody sugerują, że u kilku gatunków komórki te mogą być stymulowane do zastępowania brakujących neuronów2. Korzystnie współpracują z neuronami, a stożkowato rozgałęzione końcówki komórek Müllera gęsto odsłaniają naczynia krwionośne i łączą składniki nerwowe siatkówki. W celu utrzymania rozwoju neuronów i plastyczności neuronalnej, komórki Müllera działają jak miękki substrat dla neuronów, chroniąc je przed urazami mechanicznymi3. Dodatkowo, w warunkach patologicznych, komórki Müllera mogą różnicować się w progenitory neuronalne lub komórki macierzyste, które replikują lub regenerują utracone fotoreceptory i neurony2,3,4. Komórki Müllera zachowują cechy komórek macierzystych siatkówki, w tym różne poziomy potencjału do samoodnawiania i różnicowania5,6. Komórka glejowa Müllera ma znaczącą linię siatkówki, która wytwarza czynniki neurotroficzne, wychwytuje i przetwarza neuroprzekaźniki, przestrzennie buforuje jony i utrzymuje barierę krew-siatkówka, aby utrzymać siatkówkę w homeostazie7,8,9. Podkreśla to potencjał komórek Müllera jako obiecującego narzędzia w terapiach komórkowych w leczeniu chorób związanych ze zwyrodnieniem siatkówki. Komórki Müllera są pierwotnymi komórkami glejowymi rozmieszczonymi w siatkówce, łączącymi się zarówno z neuronami, jak i naczyniami krwionośnymi. Odgrywają kluczową rolę ochronną, zapewniając niezbędne wsparcie strukturalne i metaboliczne w celu utrzymania żywotności i stabilności komórek siatkówki. Niestety, w literaturze można znaleźć bardzo niewiele protokołów pierwotnej izolacji komórek Müllera z siatkówki < sup class="xref">10,11.
Prezentujemy ulepszone podejście do niezawodnego izolowania i hodowli pierwotnych komórek Müllera myszy. Protokół ten został wykorzystany w naszej grupie do wyizolowania komórek Müllera od myszy C57BL/6 typu dzikiego i myszy transgenicznych12,13. Do tego protokołu wykorzystuje się myszy w wieku od 5 do 11 dni, bez preferencji płciowych. Komórki zostały pasażowane do 4 razy; jednak w P4 przestają przylegać do kolby i trudno jest wyhodować zdrową kulturę. Hodowla jest często zanieczyszczona komórkami nabłonka barwnikowego siatkówki (RPE), dlatego komórki powinny być pasażowane co najmniej raz przed wykonaniem jakichkolwiek dodatkowych eksperymentów na linii komórkowej. Pasażowanie pozwala na dalszą izolację od zanieczyszczeń. W związku z tym przedstawiony protokół oferuje szybki i skuteczny sposób izolowania mysich komórek Müllera, który może być następnie wykorzystany jako niezawodna platforma do badania celów terapeutycznych i oceny potencjalnych metod leczenia chorób siatkówki14.
Wszystkie eksperymenty na zwierzętach były zgodne z oświadczeniem ARVO dotyczącym wykorzystania zwierząt w badaniach okulistycznych i wzrokowych i zostały przeprowadzone zgodnie z naszym protokołem zwierzęcym zatwierdzonym przez Komitet Instytutu Opieki i Użytkowania Zwierząt (IACUC) oraz zasady Uniwersytetu Oakland (numer protokołu 2022-1160)
1. Przygotowanie podłoża i roztworu
2. Wyłuszczenie
3. Leczenie wyłuszczonych oczu
4. Sekcja
UWAGA: Ta procedura musi być przeprowadzona w sterylnym środowisku okapu hodowlanego. Dlatego konieczne jest dokładne wysterylizowanie powierzchni okapu 70% alkoholem, wraz ze wszystkimi narzędziami i mikroskopem preparacyjnym. Warto zauważyć, że film został nagrany na zewnątrz maski dla lepszej widoczności i wyraźniejszych celów demonstracyjnych.
5. Hodowla pierwotnych komórek glejowych Müllera
6. Pasażowanie pierwotnych komórek glejowych Müllera
7. Immunofluorescencja
UWAGA: Użyj protokołu immunofluorescencji, aby wybarwić i zweryfikować specyficzność komórek Müllera. Oto krótki przegląd protokołu immunofluorescencyjnego. Ten krok jest wykonywany po pierwszym fragmencie12.
Walidacja swoistości, czystości i funkcji barierowej wyizolowanych komórek Müllera
W celu potwierdzenia żywotności, morfologii i charakterystycznych cech wyizolowanych komórek Müllera, poddano je badaniu pod mikroskopem świetlnym. Zarejestrowano obrazy z pasażów P0 i P1 (Rycina 1A). Aby sprawdzić stopień zanieczyszczenia wyizolowanych komórek Müllera komórkami RPE i potwierdzić ich czystość, przeprowadzono barwienie immunofluorescencyjne (IF) z użyciem przeciwciał specyficznych dla markera komórek RPE, RPE65. Jako kontrolę pozytywną wykorzystano ludzkie barwnikowe komórki siatkówki (ARPE-19). Komórki RPE wybarwione RPE65 (kolor czerwony, barwienie jąder na niebiesko) przedstawiono na Rycini 1B (panel dolny). Przeciwciała specyficzne dla RPE65 nie wybarwiły wyizolowanych komórek Müllera (Rycina 1B, panel górny). Fakt, że RPE65 wybarwił komórki ARPE-19 (czerwony), a nie wybarwił wyizolowanych komórek, wskazuje, że wyizolowane komórki nie są komórkami RPE. Obecność pirogronianu i niska zawartość glukozy w pożywce tworzą niekorzystne warunki dla wzrostu komórek RPE. W konsekwencji, nawet w przypadku zanieczyszczenia komórkami RPE, ulegną one z czasem odczepieniu od kolby.
Ponadto, aby potwierdzić tożsamość wyizolowanych komórek, zastosowano barwienie immunofluorescencyjne komórek Müllera przeciwko specyficznym markerom, co pozwoliło potwierdzić pomyślną izolację tych komórek. Wykorzystano białko filamentów pośrednich cytoszkieletu zwane wimentyną12,13. Dodatkowo wykorzystano syntetazę glutaminy (GS), która katalizuje reakcję kondensacji glutaminianu i amoniaku w celu utworzenia glutaminy, co stanowi kluczową funkcję glialnych komórek Müllera siatkówki5.
Ogólnie rzecz biorąc, wyizolowane komórki nie wykazały barwienia dla RPE65 (czerwony, Rysunek 1B), dodatnie pod kątem wimentyny (zielone, Rycina 1C) i GS (zielone, Rysunek 1D). Barwienie immunofluorescencyjne (IF) potwierdza pomyślną izolację (czystość i swoistość) wyizolowanych komórek Müllera. Rycina 1Ejest kontrolą negatywną dla wimentyny (panel górny) i GS (panel dolny), co potwierdza swoistość przeciwciał.

Rysunek 1: Walidacja izolacji komórek Müllera (czystość i specyficzność). (A) Obraz z mikroskopii świetlnej dla morfologii pasaży: pasaż zero (P0) oraz (P1). (B) Immunobarwienie RPE65 w połączeniu z barwieniem jąder DAPI. (C) Immunobarwienie wimentyny z barwieniem jąder DAPI przy dużym powiększeniu. (D) Immunobarwienie GS przy tym samym dużym powiększeniu. (E) Kontrole negatywne w celu potwierdzenia specyficzności barwienia przeciwciałami przeciwko wimentyninie i GS. Pasek skali = odpowiednio 300 μm, 300 μm, 50 μm, 20 μm, 20 μm, 50 μm, 50 μm. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.
Izolacja pierwotnego nabłonka barwnikowego siatkówki (RPE) od myszy została wcześniej udokumentowana przez nasze laboratorium. Niniejszy manuskrypt opisuje szczegółowy protokół demonstracyjny do izolacji pierwotnych komórek Müllera. Procedura ta obejmuje enukleację, leczenie, preparację, pobranie, wysiew, hodowlę i charakterystykę komórek Müllera wyizolowanych z oczu myszy. Opiera się na wcześniej udanym protokole, który został znaleziony we wcześniejszych publikacjach i naszym zmodyfikowanym protokole, którego użyliśmy w niedawnej publikacji1, 2,13. Chociaż kroki są proste, skuteczna izolacja komórek Müllera wymaga przestrzegania określonych ograniczeń i podstawowych wymagań. Po licznych próbach optymalizacji tego protokołu metodą prób i błędów, zidentyfikowano wiele czynników wpływających na jego sukces.
Stwierdzono, że idealny wiek myszy, jak zaobserwowano w naszych eksperymentach, wynosi od 5 do 11 dni, aby wyhodować izolowane komórki do czterech pasaży. Na kulturę wpływa również to, ile oczu jest odizolowanych i wykształconych. Do pojedynczej izolacji wymagane jest co najmniej dwoje oczu, aby uzyskać wystarczającą liczbę komórek, aby móc rosnąć i rozmnażać się. Innym ważnym aspektem jest czas między enukleacją a posiewem; Dlatego ten krok należy wykonać stosunkowo szybko. Zaobserwowano, że długotrwała manipulacja tkanką oka ma szkodliwy wpływ na zdolność komórek do przylegania do kolby i namnażania się. Aby upewnić się, że bliskość izolowanych komórek jest wystarczająco blisko, aby zachęcić do proliferacji, zalecamy użycie kolby T25. Po wykonaniu pierwszego przejścia, ogniwa można posiać na T75. Nie należy również naruszać komórek po izolacji i wysiewie poprzez wyjęcie kolby do hodowli tkankowej z inkubatora lub zmianę pożywki na co najmniej 5 dni. Wreszcie, komórki można przejść tylko około cztery razy, zanim przestaną przylegać. Chociaż ta procedura jest prosta i łatwa do wykonania, ma pewne ograniczenia, w tym wiek myszy, ograniczoną liczbę przejść komórkowych itp.
Nie ma wielu protokołów izolacji komórek Müllera, ale istnieją pewne znaczące różnice między tym protokołem a protokołami, które są dostępne 5,14. Po pierwsze, czas między enukleacją a izolacją jest znacznie inny. Inne protokoły sugerują sekcję wkrótce po enukleacji, zwykle w ciągu 10 minut. Natomiast obecny protokół sugeruje okres spoczynku wynoszący co najmniej 18 godzin, ponieważ zapewniło to najlepsze wyniki dla izolacji w tym protokole. Kolejną istotną różnicą między tym protokołem a innymi protokołami jest punkt, w którym oczy są traktowane enzymami. W tym protokole oczy są leczone przed wykonaniem jakiejkolwiek sekcji, nawet przed usunięciem tkanki łącznej i mięśni zewnątrzgałkowych. Podczas gdy inne protokoły izolują siatkówki od oka przed leczeniem enzymatycznym. Co więcej, receptura enzymu jest również inna. W tym protokole roztwór enzymatyczny składa się z trypsyny i kolagenazy typu IV. W podobnych protokołach papaina i DNaza są używane do trawienia tkanek. Dodatkowo naczynie hodowlane jest inne, ten protokół sugeruje hodowlę na T25, a następnie na T75 po pierwszym pasażu. Podczas gdy inne protokoły wykorzystują szalki Petriego lub płytki wielodołkowe. Wreszcie, protokół ten sugeruje, że kolba nie powinna być naruszana (przez 5-7 dni), aby pobudzić wzrost komórek. Podczas gdy w innych protokołach wymiana nośnika odbywa się po jednym dniu.
Autorzy nie mają do dyspozycji oświadczeń o konflikcie interesów, które miałyby związek z treścią niniejszego artykułu.
Ta praca była wspierana przez National Eye Institute (NEI), The National Eye Institute (NEI) fund R01 EY029751-04. Chcielibyśmy podziękować dr Sylvii B. Smith, ponieważ ten protokół został zmodyfikowaną wersją w oparciu o jej protokół izolacji komórek Müllera.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Zlewka : 100mL | KIMAX | 14000 | |
| Kolagenaza IV | Worthington | ||
| Jednorazowe pipety z podziałką: 3,2 ml sterylne | 13-711-20 | ||
| DMEM (1X) | Thermo Scientific | 11885084 | Media do uprawy Mü Komórki llera |
| Płodowa surowica bydlęca (FBS) | gibco | 26140079 | Do kompletnych pożywek do hodowli komórek Müllera |
| Syntaza glutaminy | Sygnalizacja komórkowa | 80636 | |
| Inkubator CO2 Heracell VISO 160i | Thermo Scientific | 50144906 | |
| Kimwipes | Kimberly-Clark | 34155 | |
| Luer-Lok Strzykawka z dołączoną igłą 21 G x 1 1/2 cala, sterylna, jednorazowego użytku, 3 ml | BD | ||
| Mikro probówka wirówkowa: 2 ml | Grainger | 11L819 | |
| Pen Strep | gibco | 15140-122 | Do kompletnego Mü Pożywka do hodowli komórkowych |
| Sól fizjologiczna w buforze fosforanowym (PBS) | Thermo Scientific | J62851. | |
| Pęseta AP o pozytywnym działaniu, styl 5/45 | Dumont | 72703-DZ | |
| Nożyczki Iris Standard Prosta 11,5 cm | GARANA INDUSTRIES | 2595 | |
| Wirówka Sorvall St8 | ThermoScientific | 75007200 | |
| Stemi 305 | Mikroskop Zeiss | n/A | |
| Ostrze chirurgiczne, #11, stal nierdzewna | Bard-Parker | 371211 | |
| Naczynie do hodowli w zawieszeniu 60mm x 15mm Styl | Corning | 430589 | |
| Naczynie do hodowli tkankowych: 100x20mm styl | Corning | 353003 | |
| Tornado Probówki: 15mL | Midsci | C15B | |
| Probówki Tornado: 50mL | Midsci | C50R | |
| Pęseta 5MS, 8.2cm, prosta, 0.09x0.05mm Końcówki | Dumont | 501764 | |
| Pęseta Positive Action Style 5, Biologiczna, Dumostar, Polerowane wykończenie, 110 mm Mikroskopia elektronowa OAL | Sciences Dumont | 50-241-57 | |
| Podkładki, umiarkowane : 23" x 36" | McKesson | 4033 | |
| Nożyczki sprężynowe Vannas - krawędź tnąca 2,5 mm | FST | 15000-08 | |
| Vimentin | invitrogen | MA5-11883 | |
| Zeiss AxioImager Z2 | Zeiss | n/a | |
| Zeiss Zen Blue 2.6 | Zeiss | n/a |