Seguindo o protocolo apresentado, diferentes células da retina foram visualizadas e rastreadas com sucesso in vivo usando uma combinação de entrega de genes mediada por AAV e CSLO. AAV2-hSyn-eGFP transduziu efetivamente RGCs, resultando em expressão robusta de eGFP em toda a retina, conforme confirmado por CSLO e colocalização com o marcador específico de RGC, proteína de ligação a RNA com splicing múltiplo (RBPMS), encontrada especificamente na camada de células ganglionares (Figura 2 e Figura 3). O protocolo também confirmou a capacidade de atingir a glia de Müller usando AAV9-GfaABC1D-eGFP. A visualização do CSLO revelou expressão generalizada de eGFP, especificamente nas camadas internas da retina, consistente com o segmento de distribuição principal conhecido da glia de Müller. O sinal positivo de GFP também foi altamente colocalizado com o marcador de glia de Müller, glutamina sintetase (GS), confirmando ainda mais a especificidade dessa abordagem (Figura 2E, F e Figura 3B). Essas descobertas reafirmaram a versatilidade da entrega de genes auxiliada por AAV para estudar diferentes tipos de células da retina. Para confirmar a capacidade de atingir a glia de Müller, AAV9-GfaABC1D-eGFP foi usado. A imagem CSLO revelou expressão generalizada de eGFP, especificamente nas camadas internas da retina, consistente com a distribuição conhecida da glia de Müller (Figura 2E, F). Esse padrão de expressão seletiva foi ainda validado pelo alto grau de colocalização observado entre o sinal GFP e o marcador de glia de Müller, glutamina sintetase (GS) ( Figura 3B ).
Para quantificar a especificidade e a eficiência da abordagem de direcionamento viral para RGCs e glia de Müller, uma análise de colocalização foi realizada para comparar a fluorescência de GFP com marcadores de tipo de célula padrão ( Figura 3B, D ). Um total de 6 olhos de camundongo foram analisados. Para RGCs direcionados com AAV2-hSyn-GFP, a eficiência de transdução foi de 64% ± 3%, enquanto a especificidade de transdução foi de 68% ± 3%. Para a glia de Müller direcionada com AAV9-GfaABC1D-GFP, a eficiência de transdução foi de 58% ± 2% e a especificidade de transdução foi de 71% ± 2%. Esses resultados demonstram que essa abordagem de entrega de genes mediada por AAV permite a marcação seletiva de tipos distintos de células da retina, destacando sua versatilidade para estudar processos celulares e moleculares na retina.
Para avaliar a adequação do CSLO para monitoramento longitudinal de perturbações das células da retina, um modelo ONC transitório foi realizado em camundongos infectados com AAV2-hSyn-eGFP. Um declínio progressivo no sinal eGFP e nos números RGC foi observado ao longo de duas semanas (Figura 4). A sobrevivência do RGC foi quantificada com três métricas: intensidade de fluorescência CSLO, contagem de células in vivo para imagens CSLO e contagem ex vivo de células positivas para RBPMS. Após o processamento da imagem, conforme descrito na etapa 4, pelo menos 10 regiões de interesse (ROIs) foram cortadas de cada retina (6 olhos no total), garantindo que cada ROI abrangesse a mesma localização da retina e exibisse sinais de células claras em cada ponto de tempo. A intensidade de fluorescência do CSLO foi então quantificada medindo a intensidade média dentro de cada ROI recortado em cada ponto de tempo. In vivo, as contagens de células foram obtidas contando manualmente RGCs individuais positivos para GFP dentro do mesmo ROI cortado em cada ponto de tempo. Por fim, as retinas foram colhidas para imunocoloração RBPMS, e as células positivas para RBPMS foram contadas em 24 áreas definidas visualizadas por setor retiniano para cada retina. Correlações negativas significativas foram encontradas entre todas as três métricas de sobrevivência do RGC (intensidade de fluorescência CSLO, contagens de células in vivo e contagens de células positivas para RBPMS ex vivo ) e o tempo pós-ONC (p < 0,001 para todos, Figura 4C), demonstrando perda e degeneração progressivas do RGC. É importante ressaltar que não foram observadas diferenças significativas entre os diferentes grupos experimentais em termos de densidade inicial de RGC ou taxa de declínio, indicando uma consistência grosseira no modelo ONC e na abordagem de imagem. Esses achados são consistentes com estudos anteriores sobre danos ao RGC após ONC e validam a eficácia deste protocolo baseado em CSLO como uma ferramenta não invasiva e confiável para monitorar a saúde do RGC.
Para investigar ainda mais as projeções axonais do RGC dentro da via visual, uma abordagem de marcação dupla foi usada com a combinação da marcação eGFP mediada por AAV com o traçador anterógrado da toxina da cólera subunidade B (CTB) 24 . Os camundongos receberam uma injeção intravítrea de CTB e foram sacrificados 2 dias depois para análise histológica. A colocalização dos sinais de eGFP e CTB nos nervos ópticos confirmou o rastreamento positivo dos axônios RGC (Figura 5A). Para estudar melhor as mudanças de sinais após a lesão axonal, os camundongos foram submetidos ao esmagamento unilateral do nervo óptico (ONC), um modelo de dano agudo do RGC25. Resumidamente, os camundongos foram anestesiados e um nervo óptico foi exposto e esmagado aproximadamente 1 mm atrás do globo usando uma pinça fina por 5 s, induzindo axotomia significativa do RGC e subsequente degeneração. Após a lesão de ONC, foi observada uma redução acentuada na intensidade de eGFP e CTB, indicando perda substancial de fibras nervosas e interrupção do transporte axonal. Uma análise mais aprofundada das seções cerebrais revelou projeções RGC para o Colículo Superior (SC), uma estrutura do mesencéfalo envolvida na integração sensório-motora e nos movimentos oculares, e o Núcleo Geniculado Lateral (LGN), o principal centro de retransmissão de informações visuais para o córtex visual. Após a ONC, uma diminuição da intensidade da GFP foi revelada no lado contralateral da lesão (Figura 5B-E). Esses achados demonstram a utilidade desse método para estudar a degeneração axonal RGC e mapear seus padrões de projeção in vivo, oferecendo uma alternativa potencial aos métodos tradicionais de rastreamento invasivo.

Figura 1: Sistema de imagem de oftalmoscópio a laser de varredura confocal (CSLO) e interface do painel de controle para imagens de retina ao vivo. (A-D) Componentes do sistema de imagem: Essas imagens retratam os principais componentes do dispositivo HRA CSLO. (A) A alavanca do filtro está na posição "A" para imagens combinadas de refletância infravermelha (IR) e angiografia fluoresceínica (FA). (B) O botão de foco ajusta o foco fino da lente objetiva. (C) O micromanipulador permite o posicionamento, alinhamento e iluminação precisos do feixe de luz para a retina por meio de vários graus de liberdade (por exemplo, eixos X, Y, Z) e rotação. (D) O botão de sensibilidade controla o brilho das imagens IR e FA ajustando a amplificação do sinal de luz detectado. Pressionar o botão inicia a média da imagem, que combina vários quadros para reduzir o ruído e melhorar a relação sinal-ruído. (E-H) Interface do painel de controle: As capturas de tela exibem o painel de controle CSLO com as configurações usadas para aquisição e visualização de imagens ao vivo. (E) O painel de controle de aquisição é iniciado. (F) O modo de alta resolução é recomendado para uma qualidade de imagem ideal. (G) As configurações de imagem IR são destacadas, permitindo a visualização das estruturas da retina e dos vasos sanguíneos. (H) As configurações de imagem FA exibem opções para imagens de fluorescência de ponto único e multiponto, permitindo a detecção de sinais fluorescentes nas células da retina. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2: Imagem CSLO in vivo de células retinianas marcadas com fluorescência após transfecção de AAV em camundongos C57. (A) A linha do tempo experimental da imagem longitudinal auxiliada por CSLO após a transfecção de AAV no olho do camundongo. (B) Imagens CSLO representativas das regiões superior e central de uma retina de camundongo C57 após 4 semanas de expressão de AAV2-hSyn-eGFP. Barra de escala: 500 μm. (C) Uma montagem retiniana costurada manualmente de (B) mostra a distribuição de células retinianas que expressam eGFP. Barra de escala: 500 μm. (D) Uma imagem CSLO ampliada da área encaixotada em (C) e a imagem de microscopia confocal correspondente de um flatmount retiniano. A colocalização de eGFP (verde) com o marcador RGC RBPMS (vermelho) confirma a expressão mediada por AAV em células ganglionares da retina (exemplos circulados). Barra de escala: 50 μm. (E) Uma montagem costurada manualmente de uma retina de camundongo C57 4 semanas após a injeção com AAV9-GfaABC1D-eGFP, demonstrando a expressão de eGFP específica da glia de Müller. Barra de escala: 500 μm. (F) Uma imagem CSLO ampliada da área encaixotada em (E) e a imagem de microscopia confocal correspondente de um flatmount retiniano. A colocalização de eGFP (verde) com o marcador de glia de Müller glutamina sintetase (GS, vermelho) confirma a expressão mediada por AAV em células gliais de Müller (exemplos circulados). Barra de escala: 50 μm. Clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.

Figura 3: Especificidade do tipo de célula da entrega de genes mediada por AAV na retina de camundongos. (A) Imuno-histoquímica de uma seção retiniana e flatmount de camundongos C57 após 4 semanas de infecção por AAV2-hSyn-eGFP. A colocalização de GFP (verde) com RBPMS (vermelho) confirma a expressão específica do RGC. Barra de escala: 50 μm. (B) Quantificação da eficiência e especificidade da transdução AAV2-hSyn-GFP em RGCs. A eficiência é representada como a porcentagem de RGCs positivos para RBPMS que também expressam GFP no flatmount retiniano. A especificidade é representada como a porcentagem de células positivas para GFP que também são positivas para RBPMS na seção retiniana (n = 6 olhos de 4 camundongos). (C) Coloração por imunofluorescência de uma seção da retina e flatmount de camundongos C57 após 4 semanas de infecção por AAV9-GfaABC1D-eGFP. A colocalização de GFP (verde) com GS (vermelho) confirma a expressão específica da glia de Müller. Barra de escala: 50 μm. (D) Quantificação da eficiência e especificidade da transdução AAV9-GfaABC1D-GFP na glia de Müller. A eficiência é representada como a porcentagem de glia de Müller positiva para GS que também expressa GFP no flatmount retiniano. A especificidade é representada como a porcentagem de células positivas para GFP que também são positivas para GS na seção retiniana (n = 6 olhos de 3 camundongos). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 4: Monitoramento longitudinal de CSLO da sobrevivência do RGC após esmagamento agudo do nervo óptico (ONC) em camundongos AAV2-hSyn-eGFP. (A) Um diagrama esquemático da linha do tempo experimental da lesão aguda do nervo óptico após a infecção por AAV. (B) Imagem CSLO longitudinal da mesma retina em um camundongo AAV2-hSyn-eGFP no início do estudo, 7 dias e 14 dias pós-ONC, visualizando RGCs expressando sinais GFP. Imagens ampliadas das áreas encaixotadas são mostradas à direita, ao lado de imagens de microscopia confocal representativas de flatmounts retinianos demonstrando a morfologia e distribuição do RGC. Barras de escala: 100 μm. (C) A quantificação da sobrevida do RGC ao longo de duas semanas após o ONC foi avaliada medindo a alteração percentual no número de células e na intensidade fluorescente do CSLO em relação à linha de base (média ± SEM). Não foram observadas diferenças significativas entre os grupos em cada momento (ANOVA de uma via). A análise de regressão linear revelou correlações negativas significativas entre o tempo pós-lesão e as métricas de sobrevivência do RGC com base na fluorescência da GFP (r² = 0,945, p < 0,001), coloração RBPMS (r² = 0,888, p < 0,001), contagem de células CSLO (r² = 0,511, p < 0,001) e intensidade fluorescente CSLO (r² = 0,7486, p < 0,001). n = 6 camundongos/grupo/ponto de tempo. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 5: Mapeamento auxiliado por AAV das projeções axonais RGC ao longo da via visual. (A) Imagens representativas de microscopia de fluorescência de um par de nervos ópticos de um camundongo AAV2-hSyn-eGFP, demonstrando axônios RGC marcados com GFP (verde) e colocalização com o traçador axonal anterógrado toxina da cólera B (CTB, magenta). O painel superior fornece uma visão geral de todos os nervos ópticos (barra de escala: 1000 μm), enquanto o painel inferior oferece visualizações ampliadas das regiões em caixa (barra de escala: 100 μm). Duas semanas após a lesão de ONC, os sinais GFP e CTB mostram uma redução acentuada em todo o nervo óptico (lado esquerdo), indicando perda axonal RGC e interrupção ao longo da via visual. (B) Projeções axonais RGC para o colículo superior (SC). Seções cerebrais coronais de um camundongo AAV2-hSyn-eGFP 2 semanas após a ONC destacam axônios RGC marcados com GFP (verde) e coloração CTB (magenta) dentro do SC. Esquerda (L): SC contralateral; Direito (R): SC ipsilateral (lado lesionado por ONC). Barra de escala: 1000 μm. (C) Uma visão ampliada da região encaixotada em (B) demonstra a colocalização dos sinais GFP e CTB (imagem mesclada), destacando os feixes axonais RGC e seus padrões de projeção dentro do SC. Barra de escala: 100 μm. (D) Projeções axonais RGC para o núcleo geniculado lateral (LGN) após ONC, revelando axônios RGC marcados com GFP (verde) e coloração CTB (magenta) dentro do LGN. Esquerda (L): LGN contralateral; Direito (R): LGN ipsilateral (lado lesionado por ONC). Barra de escala: 1000 μm. (E) Uma visão ampliada da região encaixotada em (D) destaca os feixes axonais RGC e seus padrões de projeção dentro do LGN. Barra de escala: 100 μm. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.