Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Developmental Biology

هندسة أنسجة القرنية: في المختبر نموذجا للتفاعلات Stromal العصب القرنية البشرية

Published: January 24, 2018 doi: 10.3791/56308

Summary

ويصف هذا البروتوكول رواية ثلاثية الأبعاد في المختبر نموذجا، حيث القرنية الخلايا اللحمية والخلايا العصبية متمايزة مثقف معا المساعدة في دراسة وفهم التفاعلات بين أنواع الخلايا اثنين.

Abstract

هندسة الأنسجة اكتسبت اعترافاً كبيرا بسبب الطلب المرتفع على استبدال القرنية البشرية مع حوالي 10 مليون شخص في العالم يعانون من فقدان الرؤية القرنية1. لمواجهة الطلب على القرنيات البشرية قابلة للاستمرار، إحراز تقدم كبير في الأنسجة (3D) ثلاثي الأبعاد الهندسية جعلت2،،من34. هذه القرنية النماذج مجموعة من أنظمة أحادي الطبقة البسيطة لنماذج متعددة الطبقات، مما يؤدي إلى 3D كاملة-سمك القرنية مكافئات2.

ومع ذلك، استخدام القرنية 3D هندسة الأنسجة في السياق في المختبر نماذج المرض درس للتاريخ يفتقر إلى تشابه هيكل متعدد الطبقات 3D أنسجة القرنية والدالة، والربط الشبكي لأنواع مختلفة من الخلايا (أي، العصبية، ظهارة وسدى، والبطانة)2،3. وباﻹضافة إلى ذلك، زاد الطلب على الأنسجة في المختبر القرنية في نماذج في محاولة للحد من التجارب الحيوانية للمنتجات الصيدلانية. وهكذا، نماذج أكثر تطورا مطالبون بتطابق أفضل نظم للاحتياجات الفيزيولوجية البشرية، وتطوير نموذج أكثر ملاءمة للسكان المريض ضرورية للغاية. نظراً لأن العديد من أنواع الخلايا في القرنية المتأثرة بالأمراض وضمور، مثل القرنية المخروطية والسكري كيراتوباثي فوكس، يشمل هذا النموذج نموذج 3D ثقافة المشارك الرئيسي القرنية البشرية الليفية (هكفس) من الجهات المانحة صحية والخلايا العصبية من ش-SY5Y خط الخلية. وهذا يسمح لنا للمرة الأولى للتحقيق في التفاعلات بين أنواع الخلايا اثنين داخل أنسجة القرنية البشرية. ونحن نعتقد أن هذا النموذج يمكن أن يحتمل أن تشريح الآليات الكامنة المرتبطة بتفاعلات stromal الأعصاب أمراض القرنية الذي يحمل الأضرار العصبية. مرايا الطبيعة التشريحية والفسيولوجية الأساسية لانسجة القرنية في فيفو هذا النموذج الثلاثي الأبعاد ويمكن استخدامها في المستقبل كأداة للتحقيق في عيوب القرنية، فضلا عن فحص مدى فعالية مختلف العوامل قبل إجراء التجارب الحيوانية.

Introduction

في جسم الإنسان، هو القرنية الأنسجة الأكثر كثافة إينيرفاتيد. الأعصاب هي المسؤولة عن مختلف الأحاسيس مثل اللمس، الألم، ودرجة الحرارة، ولها أيضا دور أساسي في التئام الجروح، ووميض ردود الفعل، المسيل للدموع إنتاج وإفراز5،،من67. في القرنية، تنشأ من الضفيرة حوفي stromal العصب جذوع وأدخل سدى القرنية الطرفية إشعاعيا. المنظمة العصب stromal موازية ل lamellae الكولاجين، وهم كذلك فرع في كراسات أصغر حجماً كما أنها تمضي نحو5،ستروما سطحية8. الألياف العصبية كذلك اختراق الطبقة الظهارية وهكذا، تعصيب على نطاق واسع ينتشر عبر ظهارة القرنية وسدى. ولذلك، تعصيب دوراً أساسيا في حالة صحية والمريضة للقرنية. في هذا البروتوكول، تكشف لنا النهوض برواية ثلاثية الأبعاد في المختبر نموذجا، وهو أول نوعه لمحاكاة التفاعلات stromal الأعصاب في الجسم الحي . واستخدمت خط الخلية SH-SY5Y لهذه الدراسة، كما أنها واحدة من الخطوط الأكثر رسوخا، وكذلك تتسم المستخدمة لدراسة نمو الخلايا العصبية. قد وصفت خط الخلية SH-SY5Y لإنتاج كلا ملتصقة الركازة (S-نوع) ونيوروبلاستيك (من نوع N) الخلايا التي يمكن أن تخضع ترانسديفيرينتييشن9. كنتيجة لذلك، على الرغم من أن هذا الخط خلية مشتق من مجموعة سوبكلون متعاقبة ثلاثي ن نوع الخلايا، فإنه يحتوي أيضا على عدد صغير من S-نوع الخلايا قادرة على يمر بالتمايز إلى الخلايا العصبية من خلال استخدام الريتينويك الحمضية والمستمدة من الدماغ عامل نيوروتروفيك9. وهذا يوفر أداة يمكن أن تؤدي إلى فهم أفضل لمضاعفات القرنية المرتبطة باعتلال الشبكية السكري (مارك ألماني) وغيرها من أمراض العين. بسبب الصعوبات المرتبطة بالحصول على واستزراع الخلايا العصبية من المرضى المصابين بأمراض العين، يوفر هذا النموذج ثلاثي الأبعاد في المختبر آثار كبيرة في دراسة التفاعلات بين الخلايا العصبية والإشارات مع سدى القرنية.

وكثيراً ما تؤثر ظروف المريضة مختلف أنسجة الجسم على نطاق واسع جداً، مما يؤدي إلى نوعية حياة الشبهة. ضمور العين هي المضاعفات المشتركة غالباً ما ترتبط مع الأمراض الجهازية ويؤدي إلى فقدان البصر أو فقدان الرؤية حتى الدائمة. دراسات شاملة غالباً ما تكون ضرورية لفهم أفضل لحالة المرض، فضلا عن آثار على المستوى الخلوي القاعدية. قد وضعت نماذج مختلفة في الجسم الحي وفي المختبر دراسة آثار تلك الأمراض، مع مساعدة الأنسجة التطبيقات الهندسية. تطبيقات هندسة الأنسجة القرنية قد حصل على اهتمام كبير عبر مختلف ميادين العلوم10،،من1112،،من1314، ولكن هناك قيود لا تزال كبيرة خلال التطبيق الفعلي، بما في ذلك القرنية graft الرفض، والالتهابات، و تندب10،11،،،من1213،14. وهناك العديد من الدراسات التي نجحت في تطوير وإنشاء مختلف في المختبر نماذج3،،من1516،،من1718، 1920،،،من2123،22،24،،من2526. نماذج ثلاثية الأبعاد في المختبر هي الواعدة وذات أهمية علمية كبيرة. من المعروف أن أفضل مرآة في فيفو الخلوية والفسيولوجية الأحداث التي هي حاسمة خلال التليف والجرح الشفاء15،27،،من2829نماذج ثلاثية الأبعاد. هذه النماذج في المختبر يلعب دوراً أساسيا في إيجاد نهج علاجية جديدة لعلاج الحالات المرضية المختلفة بما في ذلك مضاعفات القرنية. وعلى الرغم من الدور الحاسم الذي تؤديه تعصيب في وظائف القرنية، أحرز القليل من الجهد لتعزيز انتشار الأعصاب الطرفية داخل القرنية بنيات هندسة الأنسجة2،3. بيد تحاكي بنيات خلية المقترحة 3D في المختبر الأنسجة المستهدفة بغية تحقيق وظائف الأنسجة المرجوة.

بينما كيراتوباثي السكري تطبيق واضح لنموذج الموضحة هنا بسبب العيوب العصبية، وهناك عدة أمراض القرنية الأخرى يمكن أن تستفيد من نموذج بشرية في المختبر بما في ذلك ضمور القرنية المخروطية وفوكس. لدينا نموذج ثلاثي الأبعاد ينبثق من هذا الاحتمال، ويقترح تطوير تمثيل في المختبر من أنسجة القرنية لتقييم إيصال الأدوية وسلامة الأدوية العين الجديدة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

هذا البروتوكول يتبع المبادئ التوجيهية للمجلس استعراض جامعة أوكلاهوما مركز علوم الصحة/المؤسسية (4509 # مجلس الهجرة واللاجئين). واجتمع جميع أجزاء من البروتوكول مبادئ إعلان هلسنكي. وتم الحصول على عينات القرنية من التنمية الوطنية ومعهد البحوث (ندري) ومصرف العين الليونز أوكلاهوما.

1-عزل الخلايا الأولية

  1. عند استلام عينات الأنسجة القرنية البشرية، نقل الأنسجة إلى 21.5 سم2 طبق بتري يحتوي على 2 مل من مخزنة الفوسفات المالحة العقيمة دولبيكو (دببس) (س 1).
  2. كشط وإزالة ظهارة القرنية بالقرنية قبة الوجه الأعلى لتحديد المواقع. للتأكد من إتمام عملية الإزالة، كشط قبالة الطبقة الظهارية جيدا باستخدام شفرة حلاقة بزاوية 45 درجة. بعد ذلك، الوجه الوجه إلى أسفل قبة القرنية ودقة كشط قبالة البطانة من ستروما مع شفرة حلاقة بزاوية 45 درجة ضمان الإزالة الكاملة. تغسل الأنسجة اللحمية مع دببس.
  3. قطع الأنسجة اللحمية إلى قطع صغيرة، باستخدام شفرة جراحية رقم 10، حفظ القطع اللحمية الرطب في كل وقت باستخدام دببس. التقاط القطع اللحمية مع ملقط معقم ومكان في قارورة ثقافة T25 دون وسائط (4 أو 5 قطع من الأنسجة 2 × 2 مم في قارورة).
  4. السماح اكسبلانتس على التمسك بالجزء السفلي لقارورة في 37 درجة مئوية لحوالي 30-40 دقيقة. بمجرد التقيد، إضافة ببطء المتوسطة النسر الأساسية الدنيا (اللور) يحتوي على 1% و 10% مصل البقر الجنين (FBS) المضادات الحيوية/أنتيميكوتيك إلى قارورة دون الإخلال اكسبلانتس.
  5. بلطف ضع في قارورة في الحضانة عند 37 درجة مئوية، 5% CO2. ترك explants دون عائق حتى تبدأ الخلايا عزل ويهاجر قارورة. بعد أسبوعين تقريبا من 2-4، ينبغي أن تصل إلى الخلايا التقاء 100%. عند التقاء 100%، مرور الخلايا عن طريق إزالة الوسائط زراعة الأنسجة وغسل الخلايا مع دببس.
  6. إضافة التربسين إلى الخلايا وثم احتضانها لهم عند 37 درجة مئوية. بعد حوالي 5 دقائق، عرض الخلايا تحت ضوء الفحص المجهري للتأكد من أنهم قد فصل، ومن ثم وقف بروتيوليسيس عن طريق إضافة وسائط جديدة.
  7. نقل تعليق خلية في أنبوب مخروطي 15 مل للطرد المركزي في غ. س 1,000 إزالة المادة طافية بعناية دون إزعاج بيليه وتعليق الخلايا في اللور الطازجة 10% FBS 1% المضادات الحيوية. عد الخلايا والبذور حوالي 1 × 106 خلايا في قارورة الثقافة T75 لمزيد من التوسع مع اللور الطازجة 1% FBS 1% المضادات الحيوية.

2-الأولية هكفس الثقافة والجمعية 3D بنيات

  1. لتجميع 3D explants بنيات من اللور سابقا تزرع في 10% FBS 1% المضادات الحيوية/أنتيميكوتيك، والمرور والكونت هكفس.
  2. البذور حوالي 1 × 106 خلايا/جيدا من هكفس الأولية في إدراج غشاء البولي مع المسام ميكرومتر 0.4 من بنيات 3D، جنبا إلى جنب مع 1.5 مل اللور الطازجة 10% FBS 1% المضادات الحيوية/أنتيميكوتيك للجزء العلوي من البناء. إضافة مل 1.5 آخر من نفس الوسائط إلى أسفل كل بناء.
  3. بعد 24 ساعة من البذر الخلية، ثقافة الخلايا مع اللور 10% FBS 1% المضادات الحيوية/أنتيميكوتيك، تحفزها مع حمض 2-O-α-D-glucopyranosyl-L-ascorbic 0.5 مم (فيتامين ج) مل 1.5 إضافة على الأعلى و 1.5 مل على الجزء السفلي من كل بناء.
  4. الحفاظ على الثقافات في حاضنة في 37 درجة مئوية، 5% CO2 لمدة 3 أسابيع وتوفير وسائط جديدة كل يوم خلال فترة الدراسة بأكملها. هناك حاجة إلى لا مرور أخرى.

3-الخلية التمايز والثقافات المشتركة

  1. بعد 3 أسابيع، إضافة 8 × 103 خلايا/جيدا من الخلايا البشرية نيوروبلاستوما SH-SY5Y على رأس 3D سبق تجميعها بنيات مل تحتوي على 1.5 من اللور التي تحتوي على 10% FBS، 2-O-α-D-glucopyranosyl-L-ascorbic 1% المضادات الحيوية/أنتيميكوتيك، و 0.5 مم حمض (فيتامين ج).
    1. السماح للخلايا نيوروبلاستوما SH-SY5Y لتنمو أعلى الخلايا القرنية stromal لمالا يقل عن 24 ساعة قبل البدء في تمايز الخلية.
  2. بدء تمايز خلية SH-SY5Y عن طريق تنشيط الخلايا مع اللور الذي يحتوي على 1% FBS و 1.5 مل من 10 ميكرون حمض الريتينويك على رأس بنية. إضافة 1.5 مل من اللور 10% FBS 1% المضادات الحيوية/أنتيميكوتيك 0.5 مم 2-O-α-D-glucopyranosyl-L-ascorbic الحامض (فيتامين ج) إلى الجزء السفلي من البناء. علما بأنه ينبغي أن يقوم بالخطوة حمض الريتينويك في الظلام.
    1. ما زالت الثقافة الخلايا في هذه الوسائط التمايز لمدة 5 أيام.
  3. عندما تصل الخلايا إلى مرحلة التمايز، تبديل الخلايا إلى 1.5 مل من وسائل الإعلام خالية من المصل الذي يحتوي على 2 نانومتر من عامل نيوروتروفيك المستمدة من المخ (BDNF)، و 1% المضادات الحيوية/أنتيميكوتيك إضافة إلى اللور، بإضافة إلى الجزء العلوي من البناء. إضافة 1.5 مل من اللور 10% FBS 1% المضادات الحيوية/أنتيميكوتيك 0.5 مم 2-O-α-D-glucopyranosyl-L-ascorbic الحامض (فيتامين ج) إلى الجزء السفلي من البناء. لاحظ أنه يجب القيام بالخطوة بدنف في الظلام.
  4. ثقافة الخلايا لمدة يومين إضافية قبل المعالجة لأي إجراء مزيد من التحليل كما هو مبين في الجدول 1.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

ويمثل الشكل 1 صورة تمثيلية خطوة بخطوة لعمل نموذج ثلاثي الأبعاد في المختبر . في الخطوة الأولى، خلايا معزولة من القرنيات البشرية. ثم، فهي تزرع في غشاء البولي وحفز مع فيتامين (ج) لتجميع مصفوفة 3D يفرز ذاتيا. يدفع هذا النظام بناء 3D توليف الطبقات الخلوية في فيفو--مثل مصفوفة اللحمية. وبعد ذلك، يتم المصنف الخلايا نيوروبلاستوما أعلى الخلايا اللحمية متبوعاً بالشروع في تمايز الخلايا العصبية. وهذا يؤدي إلى ثقافة المشارك القرنية الخلايا اللحمية والخلايا العصبية المتباينة في نموذج ثلاثي الأبعاد في المختبر . الرقم 2 هو صورة الميكروسكوب الإلكتروني (TEM) انتقال تضخم عالية البناء الذاتي تجميعها 3D (الشكل 2A) عرض الغشاء البولي والخلايا اللحمية القرنية تبذر في الأعلى، إفراز مصفوفة تجميعها ذاتيا المصنف متبوعاً (الشكل 2) الخلايا العصبية المتباينة على أعلى عرض ترتيب stromal خلايا العصبية. الأسهم في الصورة تظهر الخلايا العصبية. ونظرا للحديث المباشر المتبادل بين سدى القرنية والخلايا العصبية، نعتقد الجهات الفاعلة الرئيسية التي تؤثر على تنظيم عيوب القرنية موجودة في طبقة سدى. ولذلك، هذا النموذج يعرض بشرية العصبية في المختبر نموذجي التفريق SH-SY5Y نيوروبلاستوما الخلايا إلى مورفولوجيا الخلايا العصبية مستدامة بالجمع بينها وبين لنا النموذج الثلاثي الأبعاد المحددة سابقا لاستزراع المصفوفة خارج الخلية (ECM) مع مختلف العوامل التفريق. وهكذا، أننا نشتبه في أن هذا النموذج إلى تمكين الدراسات المستقبلية من الاختلافات المورفولوجية والجزيئية بين إدارة المحتوى في المؤسسة الصحية والمريضة. ونعتقد أن هذا النموذج رواية ثلاثية الأبعاد في المختبر سيساعد تشريح الجوانب الحاسمة للعصب سدى القرنية التفاعلات المرتبطة بأمراض القرنية وتمهيد الطريق أمام تطوير علاجات جديدة.

Figure 1
رقم 1: "صورة توضيحية" تبين أن نموذج الثقافة المشارك 3D في المختبر بشكل تدريجي- تظهر هذه الصورة عزل الخلية من القرنية البشرية والخلايا اللحمية المصنفة في غشاء البولي، الموجود في بنية ثلاثية الأبعاد، ومثقف في اللور وحفزت مع فيتامين سي. وعلاوة على ذلك، تظهر الخلايا العصبية المتباينة ليكون المصنف أعلى الخلايا اللحمية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 2
الشكل 2: التكبير عالية تيم صورة النظام ثلاثي الأبعاد في المختبر . ترتيب الخلايا اللحمية (A) على رأس الغشاء البولي. سيديد (ب) التمييز بين الخلايا العصبية أعلى الخلايا اللحمية. تغيير حجم أشرطة = 500 نانومتر. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

تقنيات لتحليل الآثار المحتملة على
الكمية في الوقت الحقيقي تفاعل البوليميراز المتسلسل التحقيق علامات الكولاجين (Col الأول والعمود الثالث والخامس Col)، علامة تليفية أكتين العضلات الملساء ألفا (α-SMA)، والوسطاء الرئيسيين في البلدية بما في ذلك الأنسولين عامل النمو-1 (منتدى إدارة الإنترنت-1)، ومستقبلات (IGF1-R)
مجهر إلكتروني يجري التحقيق فيها التغييرات الهيكلية مثل ييفات الكولاجين وتفاعلات الخلية-إدارة المحتوى في المؤسسة
الفلورة استخدام أجسام مضادة محددة كيميائيا مترافق بصبغة الفلورسنت للتحقيق المستضدات الخلوية

الجدول 1: تقنيات التحليل.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

العديد من الدراسات ركزت على تطوير النماذج الحيوانية المختلفة التي يمكن أن تساعد في تطوير فهم أفضل لأمراض القرنية فضلا عن اكتشاف العلاجات. ومع ذلك، لم يتم التحقق قيمة كبيرة للبشر من هذه الدراسات. حتى الآن، تم وضع نماذج مختلفة في المختبر والتحقيق على نطاق واسع نظراً لأهميتها السريرية ملحوظا. نموذجنا المحددة سابقا 3D في المختبر هو نظام رواية التي تساهم في تقدم العلوم الطبية في أبحاث الرؤية إلى حد كبير ويظهر قدرة طاهر مشيرة في فيفو الأحداث في المختبر28 , 29 , 30-ويهدف هذا البروتوكول تطوير الجيل القادم من هذا في المختبر القرنية النموذجية التي يمكن استخدامها لدراسة الآليات الخلوية والجزيئية للمضاعفات المرتبطة بأمراض القرنية مثل السكري كيراتوباثي، المخروطية ، وفوكس. يمكن أن توفر مثل هذا النهوض بأسس متينة نحو اكتشاف العلاجات الجديدة التي هناك حاجة ماسة سريرياً.

قد يساعد هذا النموذج في تحديد مختلف التعديلات الهيكلية والخلوية تجري في إدارة الشؤون الإدارية وغيرها من الأمراض القرنية. ويوفر هذا آثار كبيرة، بما في ذلك إمكانية الكشف عن هذه الأمراض في مرحلة أولية لمساعدة محتملة مع إدارة المرض. النموذج المقترح هنا هو بسيط، ولكن مبتكرة للغاية. واحدة من المزايا الأكثر أهمية أن الخلايا اللحمية القرنية مسموح لإفراز وتجميع المحتوى الخاصة بها بدلاً من أن المصنف على بيئة اصطناعية. وبالإضافة إلى ذلك، يسمح الأعصاب للتفريق بصورة أكثر دقة نموذج العصب stromal القرنية التفاعلات. ومن ثم فهذا الأسلوب يوفر القدرة على دراسة سدى القرنية البشرية وشبكة الأعصاب، فضلا عن الخلايا الموجودة داخل بيئة سدى. وسيسمح هذا المنبر الثقافي التحقيقات مستقبلا من التفاعلات خلية خلية وخلية المصفوفة المعقدة التي تؤثر على دول القرنية المريضة. هذا النهج نموذج ثلاثي الأبعاد في المختبر من المتوقع تقديم تحسنت ورواية ثاقبة المرض إليه، لا سيما عند مقارنتها بالحالية التقليدية ثقافة النظم أو نماذج حيوانية.

وصف توليد هذا نموذج ثلاثي الأبعاد في المختبر سيمهد الطريق للمستقبل في المعاملة العلاجية والاكتشافات.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب يعلن لا تضارب المصالح المالية.

Acknowledgments

نود أن أتقدم بخالص الشكر إلى الدكتور بن فاولر لمساعدته التقنية مع تجارب ال.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Healthy corneal tissue NDRI Samples from donors with no ocular trauma or systemic disease
Dulbecco’s Phosphate Buffered Solution (1X) Gibco by Life Technologies 14190-144
Sterile forceps Fischer Scientific 13-812-42 Fisherbrand Dissecting Extra-Fine-Pointed Splinter Forceps
Single edge razor blades Personna 270100
Sterile surgical scalpel blades No.10 Feather Surgical Blade 2976#10
Eagle’s Minimum Essential Medium ATCC 30-2003
Fetal Bovine Serum Atlanta Biologicals S11550 10% FBS is required for media preparation
Antibiotic-Antimycotic (100X) Gibco by Life Technologies 15240-062 1% Antibiotic-Antimycotic is required for media preparation
0.05% Trypsin EDTA(1X) Gibco by Life Technologies 25300062
Polycarbonate membrane inserts with 0.4-μm pores Corning Costar 3412
2-O-α-Dglucopyranosyl-L-ascorbic acid (Vitamin C) Sigma-Aldrich SMB00390-14 A concentration of 0.5 mM should be used for the study
Wax block VWR 50-949-027
SH-SY5Y Neuroblastoma cells ATCC SHSY5YATCC CRL-2266
Retinoic Acid Sigma-Aldrich SRP3014-10UG Final concentration of 10uM needs to be used
BDNF Sigma-Aldrich R2625-100MG Final concentration of 2nM needs to be used
Dimethyl Sulfoxide(DMSO) VWR-Alfa Aesar 67-68-5 Ultra Pure Grade-Sterile DMSO to be used
Thermo Scientific Nunc Cell Culture Treated EasYFlasks (T25) Fisher Scientific 12-565-351
Thermo Scientific Nunc Cell Culture Treated EasYFlasks (T75) Fisher Scientific 12-565-349

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Pascolini, D., Mariotti, S. P. Global estimates of visual impairment: 2010. Br J Ophthalmol. 96 (5), 614-618 (2012).
  2. Rönkkö, S., Vellonen, K. -S., Järvinen, K., Toropainen, E., Urtti, A. Human corneal cell culture models for drug toxicity studies. Drug Delivery and Translational Research. 6 (6), 660-675 (2016).
  3. Ghezzi, C. E., Rnjak-Kovacina, J., Kaplan, D. L. Corneal tissue engineering: recent advances and future perspectives. Tissue Eng Part B Rev. 21 (3), 278-287 (2015).
  4. Shafaie, S., Hutter, V., Cook, M. T., Brown, M. B., Chau, D. Y. S. In Vitro Cell Models for Ophthalmic Drug Development Applications. BioResearch Open Access. 5 (1), 94-108 (2016).
  5. Shaheen, B. S., Bakir, M., Jain, S. Corneal nerves in health and disease. Surv Ophthalmol. 59 (3), 263-285 (2014).
  6. Beuerman, R. W., Schimmelpfennig, B. Sensory denervation of the rabbit cornea affects epithelial properties. Exp Neurol. 69 (1), 196-201 (1980).
  7. Heigle, T. J., Pflugfelder, S. C. Aqueous tear production in patients with neurotrophic keratitis. Cornea. 15 (2), 135-138 (1996).
  8. Wang, S., et al. In vitro 3D corneal tissue model with epithelium, stroma, and innervation. Biomaterials. 112, 1-9 (2017).
  9. Ross, R. A., Spengler, B. A., Biedler, J. L. Coordinate morphological and biochemical interconversion of human neuroblastoma cells. J Natl Cancer Inst. 71 (4), 741-747 (1983).
  10. Griffith, L. G., Naughton, G. Tissue engineering - Current challenges and expanding opportunities. Science. 295 (5557), (2002).
  11. Guo, X., et al. Morphologic characterization of organized extracellular matrix deposition by ascorbic acid-stimulated human corneal fibroblasts. Invest Ophthalmol Vis Sci. 48 (9), 4050-4060 (2007).
  12. Karamichos, D. Ocular tissue engineering: current and future directions. J Funct Biomater. 6 (1), 77-80 (2015).
  13. Karamichos, D., Brown, R. A., Mudera, V. Collagen stiffness regulates cellular contraction and matrix remodeling gene expression. J Biomed Mater Res A. 83 (3), 887-894 (2007).
  14. Ruberti, J. W., Zieske, J. D. Prelude to corneal tissue engineering - gaining control of collagen organization. Prog Retin Eye Res. 27 (5), 549-577 (2008).
  15. Karamichos, D., Guo, X. Q., Hutcheon, A. E., Zieske, J. D. Human corneal fibrosis: an in vitro model. Invest Ophthalmol Vis Sci. 51 (3), 1382-1388 (2010).
  16. Chen, F. M., Liu, X. Advancing biomaterials of human origin for tissue engineering. Prog Polym Sci. 53, 86-168 (2016).
  17. Priyadarsini, S., Sarker-Nag, A., Rowsey, T. G., Ma, J. X., Karamichos, D. Establishment of a 3D In Vitro Model to Accelerate the Development of Human Therapies against Corneal Diabetes. PLoS One. 11 (12), e0168845 (2016).
  18. Karamichos, D., Hjortdal, J. Keratoconus: tissue engineering and biomaterials. J Funct Biomater. 5 (3), 111-134 (2014).
  19. Wilson, S. L., Yang, Y., El Haj, A. J. Corneal Stromal Cell Plasticity: In Vitro Regulation of Cell Phenotype Through Cell-Cell Interactions in a Three-Dimensional Model. Tissue Engineering Part A. 20 (1-2), 225-238 (2014).
  20. Proulx, S., et al. Reconstruction of a human cornea by the self-assembly approach of tissue engineering using the three native cell types. Molecular Vision. 16 (234-236), 2192-2201 (2010).
  21. Gonzalez-Andrades, M., et al. Establishment of a novel in vitro model of stratified epithelial wound healing with barrier function. Sci Rep. 6, 19395 (2016).
  22. Hopkins, A. M., DeSimone, E., Chwalek, K., Kaplan, D. L. 3D in vitro modeling of the central nervous system. Prog Neurobiol. 125, 1-25 (2015).
  23. Schulz, S., et al. Natural Corneal Cell-Based Microenvironment as Prerequisite for Balanced 3D Corneal Epithelial Morphogenesis: A Promising Animal Experiment-Abandoning Tool in Ophthalmology. Tissue Engineering Part C-Methods. 20 (4), 297-307 (2014).
  24. Gao, J., Wang, Y., Zhao, X., Chen, P., Xie, L. MicroRNA-204-5p-Mediated Regulation of SIRT1 Contributes to the Delay of Epithelial Cell Cycle Traversal in Diabetic Corneas. Invest Ophthalmol Vis Sci. 56 (3), 1493-1504 (2015).
  25. Koulikovska, M., et al. Enhanced regeneration of corneal tissue via a bioengineered collagen construct implanted by a nondisruptive surgical technique. Tissue Eng Part A. 21 (5-6), 1116-1130 (2015).
  26. Ljubimov, A. V., Saghizadeh, M. Progress in corneal wound healing. Progress in retinal and eye research. 49, 17-45 (2015).
  27. Zieske, J. D. Extracellular matrix and wound healing. Curr Opin Ophthalmol. 12 (4), 237-241 (2001).
  28. Karamichos, D., Hutcheon, A. E., Zieske, J. D. Transforming growth factor-beta3 regulates assembly of a non-fibrotic matrix in a 3D corneal model. J Tissue Eng Regen Med. 5 (8), e228-e238 (2011).
  29. Karamichos, D., Lakshman, N., Petroll, W. M. An experimental model for assessing fibroblast migration in 3-D collagen matrices. Cell Motil Cytoskeleton. 66 (1), 1-9 (2009).
  30. Karamichos, D., et al. Novel in Vitro Model for Keratoconus Disease. J Funct Biomater. 3 (4), 760-775 (2012).

Tags

علم الأحياء التنموي، العدد 131، القرنية، نموذج ثلاثي الأبعاد في المختبر ، الليفية القرنية البشرية، ثقافة المشارك، الخلايا العصبية، وفيتامين (ج)
هندسة أنسجة القرنية: <em>في المختبر</em> نموذجا للتفاعلات Stromal العصب القرنية البشرية
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Sharif, R., Priyadarsini, S.,More

Sharif, R., Priyadarsini, S., Rowsey, T. G., Ma, J. X., Karamichos, D. Corneal Tissue Engineering: An In Vitro Model of the Stromal-nerve Interactions of the Human Cornea. J. Vis. Exp. (131), e56308, doi:10.3791/56308 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter