Описан подробный протокол подготовки посткриоконсервированных клеток-предшественников фоторецепторов hESC и субретинальной доставки этих клеток у мышей rd10 .
Методическая статья
* These authors contributed equally
Описан подробный протокол подготовки посткриоконсервированных клеток-предшественников фоторецепторов hESC и субретинальной доставки этих клеток у мышей rd10 .
Регенерация фоторецепторных клеток с помощью плюрипотентных стволовых клеток человека является перспективной терапией для лечения как наследственных, так и возрастных заболеваний сетчатки на поздних стадиях. Мы показали, что человеческий рекомбинантный матрица изоформы ламинина, специфичная для сетчатки, способна поддерживать дифференцировку эмбриональных стволовых клеток человека (чЭСК) в прогениторы фоторецепторов. Кроме того, субретинальная инъекция этих клеток также показала частичное восстановление на моделях грызунов и кроликов rd10 . Субретинальная инъекция, как известно, является признанным методом, который используется для доставки фармацевтических соединений в фоторецепторные клетки и слой пигментного эпителия сетчатки (RPE) глаза из-за его близости к целевому пространству. Он также используется для доставки аденоассоциированных вирусных векторов в субретинальное пространство для лечения заболеваний сетчатки. Субретинальная доставка фармацевтических соединений и клеток в мышиной модели затруднена из-за ограничений в размере мышиного глазного яблока. В этом протоколе подробно описана процедура подготовки клеток-предшественников фоторецепторов, полученных из hESC, для инъекции и методика субретинальной доставки этих клеток у мышей с мутацией генетического пигментного ретинита, rd10 . Такой подход позволяет проводить клеточную терапию в целевой области, в частности во внешнем ядерном слое сетчатки, где происходят заболевания, приводящие к дегенерации фоторецепторов.
Наследственные заболевания сетчатки и возрастная макулярная дегенерация приводят к потере фоторецепторных клеток и, в конечном итоге, к слепоте. Фоторецептор сетчатки представляет собой наружный сегментный слой сетчатки, состоящий из специализированных клеток, ответственных за фототрансдукцию (т.е. преобразование света в нейронные сигналы). Палочковидные и колбочковые фоторецепторные клетки примыкают к пигментному слою сетчатки (РПЭ)1. Заместительная терапия фоторецепторными клетками для компенсации потери клеток является новым и развивающимся терапевтическим подходом. Для восстановления поврежденных фоторецепторных клеток использовали эмбриональные стволовые клетки (ЭСК)2,3,4, индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК), полученные из РПЭ, и клетки-предшественники сетчатки (РПК)4,5,6,7,8. Субретинальное пространство, ограниченное пространство между сетчаткой и РПЭ, является привлекательным местом для депонирования этих клеток для замены поврежденных фоторецепторных клеток, РПЭ и клеток Мюллера из-за его близости 9,10,11.
Генная и клеточная терапия использует субретинальное пространство для регенеративной медицины при различных заболеваниях сетчатки в доклинических исследованиях. Это включает в себя доставку функциональных копий гена или инструментов редактирования генов в форме антисмысловой олигонуклеотидной терапии12,13 или CRISPR/Cas9 или редактирования оснований с помощью стратегии 14,15,16, основанной на аденоассоциированном вирусе (AAV), имплантацию материалов (например, листа RPE, протезирования сетчатки 17,18,19) и дифференцированных органоидов сетчатки, полученных из стволовых клеток 20,21,22 для лечения заболеваний сетчатки и РПЭ. Клинические исследования с использованием hESC-RPE31 в субретинальном пространстве для лечения врожденного амавроза Лебера, ассоциированного с RPE65 (LCA)23,24, CNGA3-ассоциированной ахроматопсии25, MERTK-ассоциированного пигментного ретинита26, хороидеремии 27,28,29,30 доказали свою эффективность. Прямое введение клеток в окрестности поврежденного участка значительно повышает вероятность заселения клеток в соответствующей области, синаптической интеграции и, в конечном итоге, улучшения зрения.
Несмотря на то, что субретинальная инъекция в моделях человека и большеглазых животных (т.е. свиньи 32,33,34,35, кролика 36,37,38,39,40 и нечеловекообразного примата 41,42,43) была установлена, такая инъекция в мышиной модели все еще является сложной задачей из-за ограниченного размера глазного яблока и огромных размеров линза, занимающая глаз мыши 44,45,46. Тем не менее, генетически модифицированные модели легко доступны только для мелких животных, а не для крупных животных (т.е. кроликов и нечеловекообразных приматов), поэтому субретинальная инъекция мышам привлекает внимание к исследованию новых терапевтических подходов к генетическим заболеваниям сетчатки. Для доставки клеток или AAV в субретинальное пространство используются три основных подхода, а именно трансроговичный путь, транссклеральный путь и pars plana (см. рис. 2). Трансроговичный и транссклеральный пути связаны с образованием катаракты, синехий, хориоидейальных кровотечений и рефлюкса из места инъекции 11,44,45,47,48,49. Мы приняли подход pars plana в качестве прямой визуализации процесса инъекции, и место инъекции может быть достигнуто в режиме реального времени под микроскопом.
Недавно мы описали метод, который может дифференцировать человеческие эмбриональные стволовые клетки (чЭСК) в фоторецепторы-предшественники в ксеносвободных, химически определенных условиях с использованием рекомбинантной изоформы ламинина LN523, специфичной для сетчатки человека. Поскольку было обнаружено, что LN523 присутствует в сетчатке, мы предположили, что ниша внеклеточного матрикса сетчатки человека может быть рекапитулирована in vitro и тем самым поддерживать дифференцировку фоторецепторов от чЭСК36. Одноклеточный транскриптомный анализ показал, что предшественники фоторецепторов, совместно экспрессирующие конусно-палочковый гомеобокс и рекремен, генерировались через 32 дня. Модель мутантной мыши с дегенерацией сетчатки 10 (rd10), которая имитирует пигментный аутосомный ретинит человека, была использована для оценки эффективности фоторецепторов-предшественников in vivo на 32-й день hESC. Клетки-предшественники фоторецепторов, полученные из hESC, были введены в субретинальное пространство мышей rd10 на P20, где продолжается дисфункция и дегенерация фоторецептора36. В данной статье мы опишем подробный протокол подготовки посткриоконсервированных фоторецепторов-предшественников hESC и их доставки в субретинальное пространство мышей rd10 . Этот метод также может быть использован для введения AAV, клеточных суспензий, пептидов или химических веществ в субретинальное пространство у мышей.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Эксперименты in vivo проводились в соответствии с руководящими принципами и протоколом, утвержденными Комитетом по уходу и использованию животных SingHealth (IACUC) и Заявлением Ассоциации исследований в области зрения и офтальмологии (ARVO) для использования животных в офтальмологических исследованиях и исследованиях зрения. Иммунная супрессия щенков проводилась с P17 (до трансплантации) до P30 (после трансплантации) путем кормления их питьевой водой, содержащей циклоспорин (260 г/л).
1. Подготовка фоторецепторов-предшественников на 32-й день после криоконсервации
2. Субретинальная доставка чЭСК у мышей rd10
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Стеклянный шприц объемом 10 мкл был собран в соответствии с инструкциями производителя (рис. 1), а тупая игла, используемая для подачи клеточной суспензии/среды, показана на рисунке 1B. Различные подходы к субретинальной инъекции проиллюстрированы на рисунке 2. В этом протоколе мы опишем подход pars plana (рис. 2C). Тупая игла, установленная на стеклянном шприце, была введена через склеротомическую рану...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Субретинальная инъекция была использована для трансплантации клеточной суспензии для лечения РПЭ и заболеваний сетчатки 23,25,26,27,28,31,40. Этот подход очень важен в исследованиях грызунов не только для трансплантации клеток и генной терапии, но и для оценки новых терапевтических соединени...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Хви Гун Тай является соучредителем компании Alder Therapeutics AB. Другие авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.
Мы благодарим Вэй Шэн Тана, Луанн Чан, Сюэ Йена, Синьи Ли и Инин Чунг за оказанную техническую помощь в подготовке фоторецепторов-предшественников на 32-й день после криоконсервации. Эта работа была частично поддержана грантами Национального совета по медицинским исследованиям (NMRC/OFYIRG/0042/2017) и грантом24-й конкурсной исследовательской программы Национального исследовательского фонда (CRP24-2020-0083) для H.G.T.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 0,3% Тобрамицин | Новартис | НДК 0078-0813-01 | Тобрекс (3,5 г) |
| 0,3% тобрамицина и 0,1% дексаметазона | Novartis | NDC 0078-0876-01 | Тобрадекс (3,5 г) |
| 0,5% пропаракаина гидрохлорид | Alcon | NDC 0998-0016-15 | 0,5% Алкаин (15 мл) |
| 1 мл шприц с туберкулином | Turemo | SS01T2713 | |
| 1% тропикамид | Alcon | NDC 0998-0355-15 | 1% мидриацил (15 мл) |
| 2,5% Фенилэфрина гидрохлорид | Alcon | NDC 0998-0342-05 | 2,5% Мидфрин (5 мл) |
| 24-луночный планшет для культуры тканей | Costar | 3526 | |
| 30 G Одноразовая игла | Becton Dickinson (BD) | 305128 | |
| 33 г, длина 20 мм тупые иглы | Hamilton | 7803-05 | |
| Автоматический счетчик клеток | NanoEnTek | Модель: Ева | |
| B27 без витамина А | Life Technologies | 12587001 | 2%36 |
| Buprenorphine | Ceva | Vetergesic vet (0,3 мг/мл) | |
| CKI-7 | Sigma | C0742 | 5 &; M36 |
| Cyclosporine | Novartis | 260 г/л в питьевой воде | |
| День 32 фоторецепторных клеток-предшественников | ДЬЮК-NUS Медицинская школа | Эмбриональные стволовые клетки человека дифференцируются в течение 32 дней. Смотрите протокол в Ref 36. | |
| Gauze | Winner Industries Co. Ltd. | 1SNW475-4 | |
| Glasgow Minimal Essential Medium | Gibco | 11710– 035 | |
| hESC клеточная линия H1 | Научно-исследовательский институт WiCell | WA01 | |
| Нейротрофический фактор мозга человека (BDNF) | Peprotech | 450-02-50 | 10 нг/мл36 |
| Цилиарный нейротрофический фактор человека (CNTF) | Prospec-Tany Техноген | CYT-272 | 10 нг/мл36 |
| Кетамина гидрохлорид (100 мг/мл) | Ceva Santé Animale | KETALAB03 | |
| LN-521 | Biolamina | LN521-02 | 1 & микро; g36 |
| mFreSR | STEMCELL Technologies | 5854 | |
| Стеклянный шприц для микролитров (10 мл) | Hamilton | 7653-01 | |
| N-[N-(3,5-дифторфенацетил-L-аланил)]-S-фенилглицин t-бутиловый эфир (DAPT) | Selleckchem | S2215 | 10 &; M36 |
| N-2 добавка | Life Technologies | A13707-01 | 1%36 |
| Заменимые аминокислоты (NEAA) | Gibco | 11140– 050 | 1x36 |
| NutriStem XF Media | Satorius | 05-100-1A | |
| Операционный микроскоп | Zeiss | OPMI LUMERA 700 | со встроенной функцией iOCT |
| PRDM (среда для дифференцировки фоторецепторов, 50 мл) | Медицинская школа | См. состав среды36. Базальная средняя, 10 & микро; M DAPT, 10 нг/мл BDNF, 10 нг/мл CNTF, 0,5 &; M Ретиноевая кислота, 2% B27 и 1% N2. Базальная среда: 1x GMEM, 1 мМ пируват натрия, 0,1 мМ B-меркаптоэтанол, 1x заменимые аминокислоты (NEAA). | |
| Пируват | Gibco | 11360– 070 | 1 mM36 |
| Rd10 мыши | Jackson Laboratory | B6. мыши CXB1-Pde6brd10/J | Пол: самец/самка, Возраст: P20 (инъекция), Вес: 3-6 г |
| Ретиноевая кислота | Tocris Bioscience | 0695/50 | 0,5 &; M36 |
| Круглая крышка (12 мм) | Fisher Scientific | 12-545-80 | |
| SB431542 | Sigma | S4317 | 0.5 µ M36 |
| Vidisic Gel (10 г) | Dr. Gerhard Mann | ||
| Xylazina hydrochloride (20 мг/мл) | Troy Laboratories | LI0605 | |
| β-mercaptoethanol | Life Technologies | 21985– 023 | 0,1 мм<суп>36 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение