W tym protokole opisujemy pełny proces ustanawiania istotnego dla patologii modelu zwyrodnienia plamki żółtej związanego z wiekiem (AMD) w pierwotnych komórkach nabłonka barwnikowego siatkówki myszy (RPE) przy użyciu transfekcji Alu RNA.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
W tym protokole opisujemy pełny proces ustanawiania istotnego dla patologii modelu zwyrodnienia plamki żółtej związanego z wiekiem (AMD) w pierwotnych komórkach nabłonka barwnikowego siatkówki myszy (RPE) przy użyciu transfekcji Alu RNA.
Zwyrodnienie plamki żółtej związane z wiekiem (AMD), szczególnie AMD bez wysięku, wymaga modeli eksperymentalnych, które lepiej odwzorowują ludzką patologię. Obecne modele in vivo są nadal wymagające pod względem technicznym i czasochłonne, podczas gdy konwencjonalne systemy in vitro nie są w stanie odtworzyć patologicznych wyzwalaczy specyficznych dla choroby. W tym miejscu przedstawiamy metodę ustalenia modelu zwyrodnienia nabłonka barwnikowego siatkówki (RPE) przy użyciu pierwotnych mysich komórek RPE transfekowanych Alu RNA, retrotranspozonem bezpośrednio zaangażowanym w patologię atrofii geograficznej.
Protokół ten szczegółowo opisuje enzymatyczną izolację pierwotnych mysich komórek RPE, a następnie transfekcję Alu RNA w celu wywołania zwyrodnienia RPE. Walidacja obejmuje analizę morfologiczną (architektura heksagonalna), funkcjonalną (utrata polarności i zakłócenie białka mysiego ZO-1) oraz molekularną (ilościowa PCR). W rezultacie zaobserwowaliśmy wieloczynnikowe zmiany wywołane transfekcją Alu RNA: zapalne wydzielanie cytokin (mysie geny Ifn-β, Il-6, Tnf-α; p < 0,05) i starzenie się komórek (regulacja w górę genów myszy p21 i p53 ; p < 0,05). W porównaniu z tradycyjnymi modelami ostrego stresu, system ten rekapituluje przewlekłe kaskady zapalno-zwyrodnieniowe AMD za pomocą standardowych technik, zapewniając odtwarzalność. Łącząc aspekty uproszczonych testów in vitro i złożonych modeli in vivo , podejście to może posłużyć jako wstępna platforma do badania mechanizmów napędzanych przez retrotranspozon i badań przesiewowych potencjalnych kandydatów terapeutycznych.
Zwyrodnienie plamki żółtej związane z wiekiem (AMD) jest główną przyczyną globalnego upośledzenia wzroku. Jednak skuteczne metody leczenia AMD bez wysięku pozostają ograniczone. W związku z tym istnieje pilna potrzeba opracowania powtarzalnych i wydajnych modeli badawczych w celu odkrycia mechanizmów chorobowych i zidentyfikowania celów terapeutycznych 1,2. Centralnym elementem tych wysiłków jest nabłonek barwnikowy siatkówki (RPE), monowarstwa znajdująca się między błoną Brucha (naczyniówką) a fotoreceptorami (siatkówką), która odgrywa kluczową rolę w utrzymaniu homeostazy siatkówki poprzez wspieranie funkcji fotoreceptorów, regulację bariery krew-siatkówka i ułatwianie usuwania odpadów 3,4.
Dysfunkcja lub utrata komórek RPE jest istotną cechą wielu chorób zwyrodnieniowych siatkówki, zwłaszcza w AMD, gdzie dysfunkcja RPE stanowi wczesny i krytyczny etap jej postępu 2,4,5. Warto zauważyć, że u pacjentów z atrofią geograficzną (GA), zaawansowaną fazą AMD, obniżony poziom enzymu przetwarzającego mikroRNA Dicer 1 rybonukleazy III (DICER1) powoduje toksyczną akumulację Alu RNA, transkryptu retrotranspozonu bezpośrednio związanego ze zwyrodnieniem RPE i związanego z patologią człowieka6.
Tradycyjne modele in vivo, takie jak model jodanu sodu (NaIO3) i model β amyloidu (Aβ), zachowują złożoność choroby ogólnoustrojowej, ale napotykają krytyczne ograniczenia. Model NaIO3 szybko indukuje stres oksydacyjny siatkówki i uszkodzenie RPE, jednak jego ostra toksyczność zaburza zarówno RPE, jak i fotoreceptory, nie naśladując przewlekłej progresji AMD związanej z patologią i zaciemniając ocenę terapeutyczną subtelnej dysfunkcji RPE7. Podobnie, model Aβ wprowadza stresory specyficzne dla choroby, ale wymaga rozległej wiedzy technicznej i wydłużonych ram czasowych w porównaniu z podejściami in vitro 8,9. Z drugiej strony konwencjonalne modele RPE in vitro, takie jakH2O2i modele ekspozycji na hydrochinon, nie mają znaczenia patologicznego, ponieważ nie są w stanie podsumować stresorów specyficznych dla choroby, takich jak toksyczne agregaty białkowe lub czynniki wywołujące stan zapalny1.
W tym miejscu przedstawiamy szczegółowy protokół ustalania modelu degeneracji RPE w pierwotnych komórkach RPE myszy przy użyciu Alu RNA, niekodującego RNA pochodzącego z retrotranspozonu, bezpośrednio zaangażowanego w patogenezę GA6. Alu RNA aktywuje szlaki zapalne i narusza integralność bariery RPE10,11, naśladując w ten sposób patologiczne cechy związane z niewysiękowym AMD. Metoda ta wykorzystuje enzymatyczną izolację i hodowlę komórek RPE, a następnie indukcję degeneracji RPE za pomocą Alu RNA. Dodatkowo zapewniamy kompleksowy system walidacji, łączący odczyty morfologiczne (architektura sześciokątna), funkcjonalne (integralność bariery i utrata polarności) oraz molekularne (markery stanu zapalnego i starzenia) w celu oceny tego modelu zwyrodnienia.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Badanie to zostało zatwierdzone przez Komisję Etyki Zwierząt Szpitala Ogólnego w Szanghaju przy Szkole Medycznej Uniwersytetu Jiao Tong w Szanghaju. Protokół ten jest ściśle zgodny z Regulaminem Zarządzania Sprawami Zwierząt Doświadczalnych (wydanym przez Państwową Komisję Nauki i Technologii) oraz wytycznymi dotyczącymi etycznego wykorzystywania zwierząt w badaniach okulistycznych i wzrokowych ustanowionymi przez Stowarzyszenie Badań nad Wzrokiem i Okulistyką (ARVO). Zapoznaj się z Tabelą Materiałów , aby uzyskać więcej informacji na temat materiałów użytych w tym protokole.
1. Izolacja pierwotnych mysich komórek RPE
2. Indukcja modelu zwyrodnienia RPE
3. Walidacja modelu zwyrodnienia
UWAGA: Kompleksowe eksperymenty walidacji modelu przeprowadzono w dniu 7.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Pierwotne mysie komórki RPE przed transfekcją Alu RNA
W dniu 0 (ryc. 1) wyizolowano pierwotne mysie komórki RPE, które wykazywały charakterystyczną sześciokątną morfologię, która jest typowa dla zdrowych komórek RPE. Komórki te utrzymywały dobrze zorganizowaną monowarstwę. Komórki hodowano, aby umożliwić wstępną organizację strukturalną i tworzenie ścisłych połączeń, o czym świadczy sześciokątny kształt i dobrze zdefiniowane granice. Ta morfologia posłużyła jako punkt odn...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Naszym celem było stworzenie powtarzalnego i dostępnego modelu urazów RPE, który umożliwia obrazowanie w wysokiej rozdzielczości i analizę mechanistyczną przy minimalnych ograniczeniach zasobów. Podejście to zapewniło wyraźną wizualizację zaburzeń strukturalnych wywołanych przez Alu RNA w porównaniu z grupą kontrolną, w tym fragmentacji wierzchołkowego ścisłego połączenia i podstawowej dezorganizacji cytoszkieletu poprzez konfokalne obrazowanie stosu Z (rozmiar kroku 0,5 μm). Niezawodność systemu zapewniają dwa kluczowe ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają do ujawnienia żadnych konfliktów interesów.
Prace te były częściowo wspierane przez Plan Działań na rzecz Innowacji Naukowych i Technologicznych Specjalny Projekt Badań nad Innowacjami Medycznymi (23Y11901300), Chińską Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych (82171076) oraz Komisję Edukacji Miejskiej w Szanghaju (2023ZKZD18). Dziękujemy Panu Profesorowi L.Z. za miły dar w postaci Alu RNA.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Seria 1300 klasa II, szafa bezpieczeństwa biologicznego typu A2 | Thermo Scientific | ||
| 37 &stopnie; C/5% CO2 inkubator | Thermo Scientific | ||
| 4% paraformaldehydu (PFA) | Serwis bio | G1101-500ML | |
| ludzki Alu RNA | Podarowany przez L.Z. | ||
| Przeciwciało wtórne przeciw królikowi, Alexa Fluor 568 (koza) | Invitrogen Thermo Scientific | A11011 | |
| Stosowana samoprzylepna osłona optyczna MicroAmp firmy Biosystems | Thermo Fisher Naukowy | ||
| Applied Biosystems MicroAmp Optyczne 96-dołkowe płytki reakcyjne | Thermo Fisher Naukowy | ||
| System PCR w czasie rzeczywistym firmy Applied Biosystems ViiA 7 | Thermo Fisher Naukowy | System PCR w czasie rzeczywistym do ilościowej analizy ekspresji genów | |
| Albumina surowicy bydlęcej (BSA, frakcja V) | Beyotine (Beyotine) | Zobacz materiał ST023-50g | |
| Mikroskop odwróconych hodowli komórkowych Carl Zeiss Primovert | Zeiss | Do monitorowania morfologii komórek | |
| Wirówka 5424 R | Eppendorf powiedział: | ||
| Chloroform | Sigma | Separacja faz w ekstrakcji RNA. | |
| Konfokalny laserowy mikroskop skaningowy (LSM900 + Cell discover 7) | Zeiss | Obrazowanie markerów immunofluorescencyjnych (np. ZO-1 i F-aktyny). | |
| Płytka dołkowa Costar 24/48/96 | Corning | ||
| szkiełko nakrywkowe | Thermo Fisher Naukowy | Stosowany na płytce 24-dołkowej do obrazowania immunofluorescencyjnego. | |
| DAPI (interfejs DAPI) | Thermo | 62248 | |
| Cyfrowa sucha kąpiel | Mulab powiedział: | ||
| DMEM/F12 | Certyfikat Gibco | Pożywki do hodowli komórek RPE | |
| Buforowany fosforanem Dulbecco (D-PBS) | Udostępnij biografię | Zobacz materiał SB-CR017 | |
| Earle'a s Zrównoważony roztwór soli (EBSS) | Certyfikat Gibco | Zbilansowany roztwór soli stosowany do rozcieńczania papainy i DNazy I podczas izolacji RPE. | |
| Etanol (absolutny) | Sigma | Wytrącanie RNA i mycie kolumn. | |
| Płodowa surowica bydlęca (FBS) | Sigma | Do kompletnych pożywek do hodowli komórkowych RPE | |
| Kleszcze | Do preparacji | ||
| Lipofectamine 3000 (kationowy odczynnik do transfekcji na bazie lipidów) | Rybak termiczny | L300015 | Aby transfekować Alu RNA do komórek RPE |
| Matrigel | Corning | 356234 | Matryca (rozcieńczenie 1,14%) do powlekania płyt w celu wspomagania adhezji i polaryzacji RPE. |
| Formaldehyd bez metanolu | Thermo Scientific | Alternatywny utrwalacz (4%) do zachowania epitopów w immunofluorescencji | |
| Mikropipeta | Eppendorf powiedział: | ||
| Spektrofotometr Nanodrop 2000 | Thermo Scientific | Mierzy stężenie i czystość RNA | |
| Nikon ECLIPSE Ti-S fluorescencyjny mikroskop odwrócony | Nikon | Obrazowanie fluorescencyjne barwionych próbek | |
| Mikroskop stereoskopowy Olympus SZX16 | Olympus | Do preparacji gałek ocznych myszy i izolacji RPE | |
| Opti-MEM | Certyfikat Gibco | Pożywka o niskiej surowicy do przygotowania kompleksu transfekcji | |
| System dysocjacji papainy | Worthington | LK003150 | Do działania enzymu |
| Penicylina-Streptomycyna | Certyfikat Gibco | Do kompletnych pożywek do hodowli komórkowych RPE | |
| Sól sodowa pentobarbitalu | Sigma | Czynnik eutanazji | |
| Falloidyna 488 | Księga Abcam | 176753 | Do oceny polaryzacji |
| Zestaw odczynników PrimeScript RT | Takara | Zobacz materiał RR037A | Zestaw do odwrotnej transkrypcji do syntezy cDNA (przygotowanie matrycy qPCR) |
| Zestaw RNAsimple Total RNA | TIANGEN | Zobacz materiał DP419 | Do ekstrakcji RNA |
| TB Zielony Premix Ex Taq (Tli RNaseH Plus) | Takara | Przekaźnik RR420A | Do qPCR |
| Przeciwciało poliklonalne królika ZO-1 | Technologia białkowa | 21773 | Do oceny morfologicznej |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Ten artykuł został opublikowany
Film wkrótce dostępny